過去，儲能系統(tǒng)主要采用的是較為傳統(tǒng)的集中式儲能方案，這種方案將所有電池集中在一起，通過大型的逆變器進(jìn)行充放電管理。這種集中式儲能系統(tǒng)因為其簡單的控制邏輯和較低的初始投資成本，在早期的儲能項目中得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，儲能行業(yè)開始意識到集中式系統(tǒng)的一些局限性，例如在大規(guī)模電池組中，電池性能的一致性難以保證，影響整個系統(tǒng)的效率和壽命。
并且一旦集中式系統(tǒng)中某個組件出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效。而集中式系統(tǒng)往往需要額外的轉(zhuǎn)換設(shè)備，如升壓變壓器，這會增加能量損失。其發(fā)生熱失控時風(fēng)險較高，因為能量高度集中。
因此，大約從2010年代中期開始，隨著電池技術(shù)和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，行業(yè)開始探索更多元化的儲能方案，組串式和高壓級聯(lián)方案等新型儲能解決方案開始走入市場，這些方案提供了更高的靈活性、效率和安全性。所謂組串式儲能系統(tǒng)是由多個電池組構(gòu)成，每個電池組包含若干電池單元，通過優(yōu)化控制單元對每個組串進(jìn)行單獨管理。
原理上可以實現(xiàn)簇級管理，即對每組電池簇進(jìn)行單獨控制，從而有效解決傳統(tǒng)集中式儲能系統(tǒng)中電池容量衰減、一致性偏差和容量失配等問題。組串式系統(tǒng)通過“一包一優(yōu)化、一簇一管理”的方式，提升了系統(tǒng)的靈活性和可管理性，增加了全壽命周期內(nèi)的放電容量，顯著提高了儲能系統(tǒng)的整體性能。
高壓級聯(lián)方案主要由若干個獨立運作的電池簇組成，每個電池簇都直接連接到一個逆變單元，而不通過變壓器直接接入高電壓電網(wǎng)。該方案采用直流解耦技術(shù)，將大容量電池堆裂解為小容量電池堆，通過離散化電池堆來降低安全風(fēng)險，并提升系統(tǒng)容量和效率。這種方案具有高安全性和經(jīng)濟(jì)性，避免了多電池并聯(lián)帶來的環(huán)流問題，且單個電池簇出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠自動旁路，保證其他部分繼續(xù)高效運行。
國內(nèi)的儲能組串式和高壓級聯(lián)方案
由于技術(shù)進(jìn)步、成本效益、安全考量以及市場需求的驅(qū)動，組串式和高壓級聯(lián)方案在儲能行業(yè)中正逐漸成為主流，尤其是在大型儲能項目和追求更高效率的應(yīng)用場景中。目前國內(nèi)也有不少企業(yè)開始采用了組串式或高壓級聯(lián)方案。如比亞迪推出了基于自身刀片電池技術(shù)研發(fā)的儲能系統(tǒng)BYD Cube，屬于組串式儲能解決方案。BYD Cube擁有模塊化設(shè)計，易于擴(kuò)展，同時具備高能量密度和長循環(huán)壽命。
上能電氣在華能濟(jì)南黃臺電廠儲能示范項目中采用了1500V組串式儲能變流升壓一體機(jī)，項目規(guī)模為118MW/212MWh。華為推出了智能組串式儲能解決方案，使用20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，額定容量2064千瓦時，分解成六個電池簇，每個電池簇再分成21個電池包，實現(xiàn)每個電池包單獨充放，有效提升充放電量6%，并且每個電池簇接入智能電池簇控制器中，電池管理系統(tǒng)可以單獨調(diào)節(jié)每個電池簇的工作電壓，避免偏流的產(chǎn)生。易事特在組串式技術(shù)路線上布局全面，推出了額定功率為187kW/240kW/275kW的1500V組串式儲能變流器，以及兩款1500V組串升壓變流一體機(jī)，額定輸出功率分別為2500KW、3000KW。
高壓級聯(lián)方案上，如新風(fēng)光新一代大容量高壓級聯(lián)儲能產(chǎn)品將300Ah+大電芯應(yīng)用在高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)中，采用集裝箱、PCS全液冷方案，提升系統(tǒng)容量和效率。智光電氣聯(lián)合中國華能清能院、上海交通大學(xué)聯(lián)合研制的級聯(lián)型35kV高壓直掛大容量電化學(xué)儲能系統(tǒng)已經(jīng)順利下線，預(yù)計充放循環(huán)效率將超過91%，單機(jī)并網(wǎng)功率/容量高可達(dá)25MW/50MWh。以及南瑞繼保研制的35kV高壓（級聯(lián)）直掛儲能系統(tǒng)順利并網(wǎng)。這些企業(yè)通過采用儲能組串式和高壓級聯(lián)方案，提高了儲能系統(tǒng)的效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性，滿足了不同應(yīng)用場景的需求。
儲能組串式和高壓級聯(lián)方案的發(fā)展趨勢預(yù)示著儲能行業(yè)正在朝著更高效、更安全、更具經(jīng)濟(jì)性的方向邁進(jìn)，這不僅會推動儲能技術(shù)本身的進(jìn)步，也將深刻影響未來的能源結(jié)構(gòu)和電力市場格局。
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