2024年终盘点②:组串式储能系统持续渗透推动两项技术产品革新

发布时间:2024-12-25    来源:中国储能网   关键词:

据能源圈了解到,全球能源转型加速了新能源的崛起,也促进了储能技术的革新和应用,储能技术阶段性演进和路径选择从来都是综合权衡经济性、安全性和效率等多重因素的结果,当电芯和储能电站持续向“大”成为趋势,组串式储能技术,以其独特的优势,在2024年加速在大储领域渗透,也推动着集成设计、PCS等相关储能技术革新。

储能技术新“势力”

储能产业发展过程中,集中式储能和组串式储能是两大重要的储能技术。组串式储能在2024年“受宠”之前,通常被市场认为比较适合一些小容量和储能标准柜场景。

与组串式储能不同,传统的储能系统主要采取集中式储能变流器(PCS),电池Pack直接串联,控制简单,易于管理,容易调度控制,通过大规模采购和集中管理能显著降低设备成本和运维成本。

但一个很明显的缺点是传统集中式储能系统单体容量较大,多组电池并联很容易引起电池簇之间的不均衡,一旦单簇出现热失控,极易扩散至整柜,存在安全隐患。

在电芯容量越做越大、储能电站进入GWh时代的背景下,组串式储能系统作为一种新兴的技术方案,以其多种优势逐渐崭露头角,成为近两年储能技术发展进程中的“新势力”。

与传统的集中式储能相比,组串式储能方案通常由多个较小容量的储能单元串联而成,每个单元都具备独立的控制和管理功能,这种分散式的架构赋予了组串式储能高度的灵活性和可扩展性,可以整合不同来源的能源,匹配不同场景下的储能需求,提供稳定的电力输出。

基于模块集中系统的设计理念,组串式储能把每个电池簇连接到一个储能变流器,采用一对一电池簇管理,使得能量管理精细化到电池簇级别,以提高放电容量和系统寿命。

组串式储能方案还能做到单簇分断和多层分段保护的极致安全管理,更是在BMS与EMS全栈自研的技术支撑下实现“3S”融合系统最优解决方案;其高效、安全、电网适应性强的技术优势非常明显。

还有,即使在部分储能单元出现故障的情况下,其余单元仍能继续工作,减少了系统整体的停机风险,保证了整个系统的稳定性。

随着技术的进步和规模效应的发挥,储能单元的成本将逐渐下降,从而使得组串式储能系统在经济上更具竞争力,这将进一步推动储能技术的应用和发展。

在招投标和应用市场持续渗透

2023以来,电芯、系统价格持续下跌带来的初始成本下降,以及储能安全事故频发,加速了组串式储能在大储招标市场的渗透和应用场景的落地。

2023年9月,华能集团2023-2024年储能系统集采中,明确提出采购1.5GWh的分散式、组串式储能系统,这是五大电力央企首次在集采中提出组串式采购需求。

进入2024年,央国企大的招采项目对组串式储能技术的认可和需求逐渐提升。

6月,海南州塔拉25MW/100MWh组串式构网型储能电站储能系统招标,招标人为国能(共和)新能源开发有限公司,项目位于海南藏族自治州共和县光伏园区南片区内,容量为25MW/100MWh,采用组串式构网型设计。

7月,国家电投西藏当雄县 50MW光储项目构网型储能系统成套装置设备采购,要求储能系统采用组串式构网型 PCS设备。

8月,中国安能一局秦皇岛盛通100MW光伏发电EPC工程总承包工程储能系统采购项目(三次)中标候选人公布。该项目采购储能系统60MWh,项目分为2个包件进行采购,包件A采购7.5MW/30MWh组串式储能系统设备。

8月,三峡能源发布2024年电化学储能系统集中采购(阜南二期、白水、肇东)项目公告,标段二三峡能源肇东项目拟建设100MW/200MWh储能电站1座,每组1MW/2MWh储能单元接入1组1000kVA储能变流器PCS,配置要求为构网型组串式储能。

9月的一个招标项目中,对于投标人提出了明确的组串式储能业绩要求。

深州市坤腾100MW-400MWh共享储能项目总承包(EPC)招标文件要求,2023年1月1日至投标截止日(以合同签订时间为准),至少具有100MWh以上的组串式储能施工和设备业绩。

10月,河北集电隆化300MW/1200MWh独立储能电站项目EPC总承包工程招标。据招标公告特别提到,由组串式储能变流器或由6个功率模块并联组成的不大于1250KW储能变流器单元组成。

进入12月,两个GWh组串式储能系统框采开标。

12月16日,中广核新能源2025年度储能系统框架采购项目开标,此次框采因多个“大”的特点受到业界关注。

首先,本次采购总规模为10.5GWh,为迄今为止国内第二大规模的储能系统框采;其次,本次框采包括构网型4.5GWh+跟网型6GWh,两个技术类别在单个招标项目中的体量均刷新了记录;此外,框采只接受一簇一串或一簇两串电池的方案,因此被业内称为国内第一个组串式框架集采。

12月17日,华能集团2025年度储能系统框架协议采购开标,其中,标段2预估容量1000MWh,为2h、4h的分散式模块化、组串式电化学储能系统。

应用落地层面,组串式储能系统在实现了多个标准性项目的并网。

2024年1月,南京南钢61MW/123MWh储能电站实现全容量并网,是国内首例百MWh级组串式用户侧储能项目,项目采用了306套领储宇能单机容量200kW/402kWh的储能柜,在行业内和用户侧储能等领域具有显著的示范效应。

今年6月,由中国电力建设集团总承包的全球首个百兆瓦时智能组串式构网型储能项目在青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市光伏产业园区正式投运。

该项目的建设规模为50兆瓦/100兆瓦时,由50台2兆瓦时智能组串式电池舱和600台200千瓦构网型电压源变流器组成。

11月,中船风帆首套智能组串式储能系统完成项目并网,实现了河北省首个组串式储能系统升压一体舱的成功交付。该系统采用智能组串式解决方案,核心部件为组串式变流器和DC/DC簇控制器。

推动两项储能技术产品革新

组串式储能系统在需求市场的渗透也推动着相关储能技术产品的革新。

一个是以一簇一管理为标志的“交直流一体”储能系统成为一些头部系统厂商争相布局的新方向。

相比交直流分体式设计,“交直流一体”设计一簇一管理,消除簇间环流,可使直流线缆不出柜,搭配出厂前预安装、预调试,大幅降低安装、调试时间。

一簇一管理目前正在成为储能系统管理的一个重要趋势,这种管理方式通过将电芯和保护板组合成“电池簇”,然后形成多个相同电压容量的电池簇组成“pack”,从而提高了系统的安全性和经济性。

目前,包括远景储能、阳光电源、中车株洲所、卧龙储能在内的主流厂商都在推进“交直流一体”储能系统。

其中,远景储能12月量产的5.6MWh“交直一体”储能系统产品是全球最大容量“交直一体”储能系统。

另一个是,直流侧的容量升级,推动了PCS的产品迭代,以单机215kW为标志的组串式PCS成为今年以来PCS新品一大技术方向。

除了主流储能系统厂商阳光电源、华为数字能源等之外,众多PCS厂商跟进此路线。

今年以来,包括上能电气、奇点能源、科陆电子、固德威、特变电工新能源、盛弘股份、禾望电气、崧盛创新等都选择了使用组串式PCS的组合,来实现更大功率容量需求的解决方案。

其中,针对国内大储市场,盛弘股份在9月发布了大功率液冷模块化储能变流器PWS1-225/450K-H-L,适配交直流一体系统,通过高效液冷设计,不仅提升散热效率,更是在大型储能电站中,破除长期困扰行业的“热岛”效应。

业界普遍认为,伴随电芯、系统容量不断变大,组串式PCS可以大幅提高储能安全。

目前,在大型储能电站中普遍采用集中式PCS,一台大功率PCS同时控制多簇并联的电池,电池簇间的不均衡问题得不到有效的处理.

而组串式PCS,一台中小功率的PCS只控制一簇电池,实现一簇一管理,有效规避电池簇间的木桶效应,提升系统寿命,提高全寿命周期放电容量。

在工商业储能场景中,组串式PCS已成为行业主流方案,未来在大型储能电站中的大规模化应用也将加速推进。

编后语:尽管组串式储能具备诸多优势,今年以来在招投标市场、应用场景实现了较快的发展和渗透,但这项技术仍面临多个需要解决的难题。

包括,相比集中式,组串式系统的集成和调试更为复杂;尽管组串式储能系统能够降低初期投资成本,但由于采用了更多的优化器和监控设备,组串式系统的总体成本可能较高;组串式储能系统的各个组串在长期运行中可能会出现性能差异,尤其是电池单元可能因为使用频率、工作环境等因素导致性能衰退。

资讯来源:中国储能网

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