【干货】浅析高压直挂储能技术

高压直挂储能技术是指储能变流器（Power Contol System 简称PCS）不经变压器，直接接入3kV及以上电压等级电网的新型MW级电池储能技术。

高压直挂储能电路图

单个储能电池电芯直流电压最高不超过4V，通常用于储能的电池系统直流电压在600－800V，PCS如何不经变压器直接接入3kV及以上电压等级电网，首要解决电压匹配问题。

智光储能推出的高压直挂储能系统，由电池组与单相PCS模块构成的储能单元（H－Cell，如上图A1）组成，利用电压叠加原理实现高压直接输出。H－Cell电池组直流电经单相PCS转换成几百伏的交流电；多个硬件结构完全一致的单相PCS交流侧串联构成单相高压储能装置，产生与电网电压匹配的单相高压交流电；三组硬件结构完全一致的单相高压储能装置Y接构成三相高压储能装置，即直接输出与电网电压匹配的三相对称高压交流电。

H－CELL输出电压

单相高压储能装置输出电压

并网的电源设备必须满足严格的谐波指标要求，避免造成电网谐波污染，威胁电网正常运行。一般而言，电力电子装置开关频率越高，输出谐波性能越好，但是随着开关频率升高，装置发热量增大，运行效率和稳定性恶化。高压直挂储能系统采用载波移相控制算法，可以达到提高系统效率，降低输出谐波的目的。单个H－Cell工作在较低开关频率f下，N个H－Cell的输出电压移相叠加以后，系统输出线电压等效开关频率为2Nf，等效开关频率增加2N倍，因此高压直挂储能系统可以使功率器件（IGBT）工作在较低开关频率下，输出近似正弦波的低谐波交流电，无需专门的滤波器处理即可满足接入公共电网的谐波指标要求。

智光高压储能装置谐波测试值

储能电池成本高昂，其循环寿命通常只有几千次，提高储能系统的整体效率，可显著提高系统的经济性。广州智光储能科技有限公司推出的高压直挂储能系统，省去了储能并网变压器和滤波装置，使系统整体效率提高2％左右。以循环寿命6000次，2MW／2MWh的系统为例，系统整体效率提高2％，即一次充电过程少消耗40．8kWh电能，一次放电过程少消耗40kWh电能，因此电池全寿命周期内运行成本（充电消耗减少）可减少244．8MWh，运行收益（放电消耗减少）可增加240MWh，综合效益提升484．8MWh。

智光高压直挂储能装置效率

受制造工艺误差、使用环境差异等因素影响，即使同一批次生产的两个单体电芯，其性能也不可能完全一致，因此对于电池输量庞大的MW级电池储能系统，电池均衡控制尤其重要。传统MW级储能系统基本都采用电池被动均衡技术，受电池数量庞大、单电芯容量大等因素影响，难以有效使用电池主动均衡技术，电池“木桶效应”明显。

智光高压直挂储能系统每个H－Cell输出功率均可进行有效控制，易实现相内和相间H－Cell主动均衡控制。相内均衡控制——由于相内H－Cell为串联结构，每个H－Cell的输出电流相同，输出电压可存在差异，通过对总输出电压在相内各H－Cell间的再分配，即实现输出功率再分配，达到相内H－Cell间电池主动均衡的目的。相间均衡控制——由于系统采用Y接法，不存在零序电流通路，因此可以在需要的时候注入安全范围内的零序电压分量，在各相间附件额外功率，实现相间均衡控制，而不影响系统总输出功率。

智光高压直挂储能系统相内均衡效果

智光高压直挂储能系统相内均衡效果

来源中国储能网

作者付金建