伴隨第二代314Ah儲能電芯投入使用，PCS逐漸走向液冷溫控，這使得整套系統(tǒng)走向全液冷溫控成為重要進化趨勢之一。
據(jù)高工儲能調(diào)研了解，目前液冷PCS與電池PACK的液冷大都是采用2套控制系統(tǒng)，同1套液體管路，從而來實現(xiàn)整套系統(tǒng)全液冷溫控。
當(dāng)前，儲能產(chǎn)品的開發(fā)邏輯將聚焦極致安全、高能效長壽命和極簡集成設(shè)計。在大儲領(lǐng)域，交直流一體的設(shè)置，可以節(jié)省占地空間，提高系統(tǒng)效率，也備受青睞。在陽光電源、遠(yuǎn)景能源、科陸電子、力神電池、融和元儲等推動下，加速釋放其產(chǎn)品生命力。
而在第二代電芯搭載的5MWh+儲能系統(tǒng)，上述技術(shù)趨勢尤為明顯。部分廠商認(rèn)為，二者結(jié)合起來，可以帶來更安全、高效的儲能的系統(tǒng)。
據(jù)了解，設(shè)備廠商偏愛交直流一體的首要考慮在于安全、降本。但伴隨電站規(guī)模越大，散熱等安全難題備受關(guān)注，交直流一體、液冷PCS、一簇一管理正在成為儲能系統(tǒng)、電站變大之后的重要技術(shù)選擇。
交直流一體，系統(tǒng)走向高集成
據(jù)高工儲能不完全統(tǒng)計，陽光電源、遠(yuǎn)景能源、科陸電子、力神電池、融和元儲等均發(fā)布了交直流一體的儲能系統(tǒng)。其中，陽光電源率先在儲能系統(tǒng)引入交直流一體、全液冷的溫控方式。交直流一體+全液冷，或?qū)⒊蔀樾乱淮娬局械摹皹?biāo)配”。
據(jù)了解，交直一體意味著省去PCS、LC等設(shè)備占地及維護空間，占地節(jié)省29%，百兆瓦時儲能電站僅2000㎡。“交直一體”，可進一步免去現(xiàn)場PCS安裝、直流接線、通訊測試、充放電測試四大環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)的直流電纜長，裸露在外，風(fēng)險隱患大。交直流一體系統(tǒng)直流不出柜，標(biāo)準(zhǔn)化短線纜內(nèi)置于全液冷散熱“空調(diào)房”，避免各類安全隱患。此外搭載大電流AI滅弧技術(shù)，秒級關(guān)斷電弧，保護整柜安全。
2023年10月，陽光電源行業(yè)率先發(fā)布了交直流一體、全液冷的PowerTian 2.0。據(jù)陽光電源高管表示，“交直流一體”設(shè)計具備多種優(yōu)勢，（1）大大簡化現(xiàn)場安裝調(diào)試，提高工程安全性和效率；（2）能量密度高；（3）安全性強；（4）循環(huán)壽命長，可維護性高；（5）實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，電網(wǎng)友好；（6）采用液冷多種模式自動調(diào)節(jié)，運行能耗低。
今年上半年，由中國華能集團投資、十一科技EPC承建的“華能龍騰特鋼20MW/40MWh用戶側(cè)儲能項目”全容量并網(wǎng)發(fā)電，共投運8套2.5MW/5MWh陽光電源PowerTitan2.0液冷儲能系統(tǒng)。這是國內(nèi)首座采用“交直流一體”設(shè)計的儲能電站，系統(tǒng)效率高于傳統(tǒng)儲能2%-3%，標(biāo)志著“AC存儲”時代加速到來。
今年4月，遠(yuǎn)景儲能發(fā)布全球首個“交直一體”5.6MWh儲能系統(tǒng)，雙液冷也是該產(chǎn)品重要搭配?！敖恢币惑w”結(jié)構(gòu)，可使直流線纜不出柜，搭配出廠前預(yù)安裝、預(yù)調(diào)試，大幅降低安裝、調(diào)試時間，雙液冷高度集成，標(biāo)準(zhǔn)20尺集裝箱容量達5.6MWh。相比市面同類產(chǎn)品，EnPower智慧儲能全生命周期度電成本可降低45%。
“交直一體”結(jié)構(gòu)，生命周期內(nèi)性能表現(xiàn)更佳、運維更便利，適合儲能大規(guī)模、高性能部署，助力新型能源系統(tǒng)構(gòu)建。
今年6月，力神電池發(fā)布全新一代20尺5MWh“交直流一體”液冷集裝箱。力神電池表示，將直流側(cè)與交流側(cè)集成在標(biāo)準(zhǔn)20尺儲能集裝箱中，相比傳統(tǒng)“一柜一PCS”，力神儲能產(chǎn)品實現(xiàn)了“一簇一PCS”，單簇管理，解決簇級并聯(lián)環(huán)流、簇間不均流及并聯(lián)容損三大問題；同時，簇控 BMS 和 PCS 高度融合設(shè)計，集成度更高，系統(tǒng)成本更優(yōu)、空間利用率更高。
力神電池提到，“交直流一體”，可省去現(xiàn)場PCS安裝、直流接線、通訊測試、充放電測試等環(huán)節(jié)。高效集成及模塊化設(shè)計，使得標(biāo)準(zhǔn)20尺地基設(shè)計、施工更統(tǒng)一，可實現(xiàn)快速到站并網(wǎng)。在性能提升上，得益于“一簇一PCS”，系統(tǒng)全生命周期放電量可提升8%左右。
9月8日，融和元儲發(fā)布了新一代交直流一體液冷儲能系統(tǒng)集裝箱——“融和·玄武”。該系統(tǒng)是一款可適用全儲能場景的5MWh儲能系統(tǒng)，采用“交直一體”設(shè)計，一簇一管理，消除簇間環(huán)流。
自去年10月以來，以陽光電源為首行業(yè)率先推進交直流一體的儲能系統(tǒng)，今年至今已經(jīng)有多家主流廠商跟進，在生產(chǎn)論證、產(chǎn)業(yè)落地驗證環(huán)節(jié)，交直流一體設(shè)計帶來的高集成化儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸明晰。
全液冷，電站走向大規(guī)模
據(jù)可靠數(shù)據(jù)測試，在環(huán)境溫度為43℃的100MW/200MWh大型電站區(qū)，使用常規(guī)散熱設(shè)計方案，生活區(qū)環(huán)境溫度為46℃，而電站內(nèi)部環(huán)境溫度高達53.3℃。
與交直流一體，最好的搭檔是全液冷儲能儲能系統(tǒng)。全液冷儲能系統(tǒng)指的是電池PACK以及PCS的溫控方式，采用的全部是液冷。
液冷PACK自2022年開始冒頭，滲透率逐漸走高，采用的底部配置液冷板的方式居多。
去年，新發(fā)布的PowerTitan2.0采用液冷PACK+液冷PCS“全液冷”散熱，并搭載AI仿生熱平衡技術(shù)，具備速冷、微冷、加熱三種控溫模式，可根據(jù)電芯、環(huán)境溫度、運行工況智能切換，輔電能耗降低45%。
與此同時，科華數(shù)能、英飛源、禾邁電子、盛弘股份也加速加入液冷PCS陣列。
風(fēng)冷PCS，是采用空氣作為冷卻介質(zhì)，通過風(fēng)扇等設(shè)備，將空氣吹過PCS組件，把熱量帶出至預(yù)制艙風(fēng)道，再由預(yù)制艙內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)進行散熱。其優(yōu)勢在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，初裝成本較低，但從散熱效率來看，風(fēng)冷PCS明顯示弱。
有設(shè)備廠商表示，儲能PCS的液冷與風(fēng)冷的路線選擇上，實際是功率與散熱需求的平衡，2.5MW功率等級下，風(fēng)冷已基本達到散熱極限。
從這一角度來看，液冷PCS因為采用了高導(dǎo)熱系數(shù)的冷卻液作為介質(zhì)，通過水泵驅(qū)動防凍液在液冷板內(nèi)循環(huán)流動，能夠更直接地與PCS組件接觸，因此散熱效率更高。
今年8月，科華數(shù)能推出了全新一代S3—EStation2.0 5MW/10MWh智慧液冷儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)采用“全液冷散熱+全站頂出風(fēng)”的創(chuàng)新設(shè)計，破除“熱島”危機。
據(jù)透露，冷卻液的換熱系數(shù)與比熱容更高，且不受海拔和氣壓等因素影響，液冷系統(tǒng)擁有比風(fēng)冷系統(tǒng)更強的散熱能力，更加適應(yīng)大規(guī)模、高能量密度的儲能項目。
英飛源一技術(shù)專家告訴高工儲能，在充電模塊，液冷充電系統(tǒng)通過水泵驅(qū)動冷卻液在液冷充電模塊內(nèi)部及外部散熱器之間循環(huán)，帶走模塊熱量，同時通過大風(fēng)量風(fēng)扇或是水冷機將熱量散走。充電模塊及系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)熱器件通過冷卻液與散熱器進行熱交換，與外部環(huán)境完全隔絕，與灰塵、濕氣、鹽霧、易燃易爆氣體無接觸。
在英飛源人士看來，液冷充電系統(tǒng)可靠性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的風(fēng)冷充電系統(tǒng)，同時液冷充電模塊無散熱風(fēng)扇，通過水泵驅(qū)動冷卻液散熱，模塊自身零噪聲，系統(tǒng)則采用大風(fēng)量低頻風(fēng)扇噪聲低。英飛源自2022年就開始做液冷PCS，他們認(rèn)為液冷在充電模塊的優(yōu)勢可以復(fù)刻到儲能PCS領(lǐng)域。
今年4月，英飛源發(fā)布了Blue Ozean系列全液冷儲能系統(tǒng)，針對工地、礦山、海島等極端惡劣環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。系統(tǒng)采用液冷PACK+液冷PCS的全液冷散熱設(shè)計，效果極佳，滿足持續(xù)1C充放電的散熱需求。
值得一提的是，第三方PCS廠家盛弘股份9月的上海展會上也發(fā)布了一款大功率液冷模塊化儲能變流器PWS1-225/450K-H-L，適配交直流一體系統(tǒng)，通過高效液冷設(shè)計，不僅提升散熱效率，更是在大型儲能電站中，破除長期困擾行業(yè)的“熱島”效應(yīng)。
在愈來愈大的電站中，交直流一體、一簇一管理、全液冷或?qū)⒊蔀橹匾M化方式。
直冷進入儲能勝算幾何？
值得一提的是，中車株洲所近期聯(lián)合14家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)發(fā)布了一款面向未來的6.9MWh系統(tǒng)。其中，采用了首款儲能直冷機，采用相變直冷，無水循環(huán)。從此來看，直冷正在進入儲能領(lǐng)域。
據(jù)供應(yīng)鏈廠家介紹，相較于傳統(tǒng)液冷，直冷技術(shù)采用制冷劑通過氟冷板直接冷卻電芯，減少了水系統(tǒng)的二次換熱，降低了換熱損失，令系統(tǒng)能效更高；另一方面因取締了水系統(tǒng)，沒有了“水患”，同時機組體積更小，噪音更低，于有限空間內(nèi)能夠提供更大的制冷量，契合儲能系統(tǒng)能量密度漸趨增大、可利用空間愈發(fā)減小的發(fā)展趨向。
技術(shù)層出不窮的同時，儲能加快走向利用。9月9日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布《2024年上半年電化學(xué)儲能電站行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)》。
從運行情況來看，2024年上半年，電化學(xué)儲能運行情況相較去年上半年有所提升。日均運行小時由 4.17h提升至4.27h，日均利用小時由2.16h 提升至2.55h，日均等效充放電次數(shù)由0.58次提升至0.63 次(相當(dāng)于每1.6天完成一次完整充放電)，平均利用率指數(shù)由 34%提升至42%。
在儲能走向利用的不久的未來，儲能技術(shù)應(yīng)用比拼時代將加速到來。伴隨越來越多技術(shù)路線的交鋒，最終儲能領(lǐng)域或?qū)⒊霈F(xiàn)新的格局亦未可知。但值得注意的，新的產(chǎn)品一定是基于底層技術(shù)的創(chuàng)新，才能帶給行業(yè)新的突破。
由高工儲能、高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII）聯(lián)合主辦的2024高工儲能年會將于12月11-13日在深圳舉行，屆時超1000位系統(tǒng)、電池、PCS、BMS、EMS、溫控消防、電站運營等產(chǎn)業(yè)鏈人士共聚一堂，共同探討儲能技術(shù)進化趨勢，加快推進儲能產(chǎn)業(yè)跨越周期、共贏未來。
