低成本、高性能，儲(chǔ)能變流器開(kāi)始走向模塊化

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）作為儲(chǔ)能中的核心部件，儲(chǔ)能變流器（PCS）一向在其中占有重要地位，也是不少企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。而近年來(lái)，隨著技術(shù)發(fā)展，PCS開(kāi)始向著模塊化轉(zhuǎn)變，并且逐漸成為市場(chǎng)的趨勢(shì)。

模塊化的PCS具有許多顯著優(yōu)勢(shì)，例如靈活的配置、更高的效率和更好的可靠性，這使得它們?cè)诟鞣N規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。其模塊化設(shè)計(jì)不僅方便了系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)，還提高了整體系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)效益。

PCS走向模塊化

隨著全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，PCS的需求也在持續(xù)上升，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，2023年全球儲(chǔ)能變流器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到218.4億元，同比上升105.75%，2017-2023年期間CAGR為56.92%。

其中，中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，2023年市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至63.99億元，同比增幅達(dá)167.52%，2017-2023年期間CAGR達(dá)96.55%。

同時(shí)，PCS的價(jià)格隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn)而有所下降，2022年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)均價(jià)在325元/千瓦左右，2023年部分企業(yè)中標(biāo)價(jià)格下降至300元/千瓦以下。

龐大的發(fā)展空間，加上市場(chǎng)集中度還不算高，因此吸引了國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)進(jìn)入到PCS市場(chǎng)中，國(guó)內(nèi)的就包括陽(yáng)光電源、科華技術(shù)、索英電氣、上能電氣等。眾多企業(yè)的涌入，也推動(dòng)了PCS技術(shù)的發(fā)展。

從2022年起，一些公司就已經(jīng)開(kāi)始推廣和應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品，這是因?yàn)殡S著新能源建設(shè)的加速，對(duì)PCS的需求也在不斷增加，模塊化設(shè)計(jì)因其靈活性和可擴(kuò)展性成為滿(mǎn)足多樣化需求的理想選擇。例如，易事特在2022年低發(fā)布了其新一代1500V 1.67MW模塊化儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品，表明模塊化已經(jīng)受到儲(chǔ)能行業(yè)的重視。

所謂模塊化，就是將PCS分解成若干個(gè)功能獨(dú)立但又相互協(xié)作的模塊，如功率模塊、直流模塊、控制模塊、通信模塊、冷卻模塊、測(cè)量模塊等，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)特定的功能，這樣既便于生產(chǎn)和維護(hù)，也能根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合靈活組合，滿(mǎn)足不同的功率要求和系統(tǒng)需求。

模塊化PCS還支持并機(jī)運(yùn)行，可以根據(jù)需要增加或減少模塊數(shù)量，以適應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模的變化。一些模塊化PCS采用了高效的三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)99%，有助于提高整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能。

此外，模塊化之后PCS可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和容量需求，靈活地選擇和組合相應(yīng)的模塊。模塊化設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性，還簡(jiǎn)化了安裝過(guò)程，降低了維護(hù)成本。當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以單獨(dú)更換，而不必替換整個(gè)系統(tǒng)。

當(dāng)然，在進(jìn)行PCS模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注意幾點(diǎn)，比如要采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，以便不同模塊的鏈接和通信，并且在關(guān)鍵部件上采用冗余設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，還需要采用先進(jìn)的控制策略和算法，實(shí)現(xiàn)模塊之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化運(yùn)行，同時(shí)加上良好的熱管理以及一些安全防護(hù)。

模塊化PCS正快速成為市場(chǎng)主流

對(duì)于企業(yè)而言，PCS的模塊化為其帶來(lái)了眾多好處，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，并且提升了系統(tǒng)的效率與性能。更重要的是模塊化設(shè)計(jì)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)降低制造成本，并且由于模塊的獨(dú)立性，可以減少系統(tǒng)整體的BOM成本和制造成本，提高經(jīng)濟(jì)性。

這也讓越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始參與到PCS的模塊化設(shè)計(jì)中來(lái)，除了上文提到的易事特外，還有如深圳億蘭科電氣也推出了模塊化PCS，具備多樣的功能，包括PO、VF、VSG、MPPT、直流電壓源等多種運(yùn)行模式，并具備一次調(diào)頻/調(diào)壓、VSG、黑啟動(dòng)功能。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重維護(hù)便捷性，采用模塊化機(jī)架式設(shè)計(jì)，儲(chǔ)能電池可獨(dú)立運(yùn)行，維護(hù)便捷，擴(kuò)展性好。此外，產(chǎn)品采用三電平電路設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換效率高，集成工頻隔離變壓器，抗沖擊能力強(qiáng)，適用于需要離網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)系統(tǒng)。

正泰電源提供的52.5/105/62.5/125kW模塊化PCS，具有強(qiáng)適用性，支持多級(jí)并聯(lián)，電池適應(yīng)性強(qiáng)，具備PQ、VF、SVG、VSG等功能，支持黑啟動(dòng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重高收益，直流工作電壓范圍寬，最高1200V滿(mǎn)載工作，三電平拓?fù)?，最高轉(zhuǎn)換效率99%，四象限運(yùn)行，支持電池充放電管理。智能的風(fēng)冷設(shè)計(jì)方案，環(huán)溫45°C無(wú)降額。

盛弘股份也推出了多款模塊化PCS，包括大功率液冷模塊化儲(chǔ)能變流器PWS1-225/450K-H-L，適配交直流一體系統(tǒng)，通過(guò)高效液冷設(shè)計(jì)提升散熱效率，破除“熱島”效應(yīng)。

華致能源的模塊化PCS采用矢量調(diào)制優(yōu)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化效率>99@90%Pn，智能風(fēng)冷設(shè)計(jì)，110%過(guò)載長(zhǎng)期運(yùn)行，50°C環(huán)溫不降額。產(chǎn)品支持與BMS、EMS聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多重保護(hù)，具備虛擬阻抗技術(shù)，弱電網(wǎng)情況下穩(wěn)定運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)限擴(kuò)容，減少并聯(lián)諧波.

以及邁格瑞能推出的PMA系列模塊化儲(chǔ)能變流器，它擁有62.5kW、105kW、125kW三個(gè)規(guī)格，轉(zhuǎn)換效率達(dá)98.7%，還具備故障錄波、遠(yuǎn)程在線(xiàn)升級(jí)等智能化功能。

眾多企業(yè)不約而同的選擇了PCS模塊化道路，原因在于這種設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)制造流程，降低了成本，還提升了儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性和可定制性，使得儲(chǔ)能解決方案能夠更好地適應(yīng)多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景，包括但不限于家庭儲(chǔ)能、商業(yè)儲(chǔ)能以及大規(guī)模的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

如今，這一設(shè)計(jì)已經(jīng)成為行業(yè)中的明顯趨勢(shì)。這也意味著未來(lái)PCS也將向著更廣的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也將朝著標(biāo)準(zhǔn)化前進(jìn)，模塊化設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，從而促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。

小結(jié)

可以認(rèn)為PCS的模塊化已經(jīng)成為了一個(gè)確定的趨勢(shì)，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增加，這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將持續(xù)下去。模塊化不僅能夠幫助制造商提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，還能夠幫助用戶(hù)獲得更加可靠、靈活和高效的儲(chǔ)能解決方案。