许继电力电子刘刚：储能变流器产品聚焦安全性、经济性、高效性|当前视点

虽PCS在储能系统中的成本占比不到10%，但PCS是电池和电网之间的连接纽带，储能系统对电网的支撑好坏关键看PCS，因此PCS至关重要。PCS技术路线主要分为五种，需要更多关注安全、经济、高效的路线。

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——河南许继电力电子有限公司董事长刘刚

2023年3月27日至28日，由北极星电力网、北极星储能网、河南许继电力电子有限公司主办的2023年中国储能技术创新应用峰会在浙江杭州盛大召开。会上，河南许继电力电子有限公司董事长刘刚带来题为《储能变流器的创新与实践》的演讲。

许继电力电子有限公司原属国家电网系统内，成立20多年来推出多款产品，起步早并且技术前瞻，1998年开始储能方面研究，1999年研制出蓄电池充放电用双向变流器，2018年储能PCS得到大规模应用，2022年储能PCS应用项目累计5GWh以上。

刘刚介绍，PCS在储能系统中的成本占比不到10%，但PCS是电池和电网之间的连接纽带，储能系统对电网的支撑好坏关键看PCS，因此PCS至关重要。PCS技术路线主要分为五种，需要更多关注安全、经济、高效的路线。

一是集中式，优点是技术成熟、效率高、过载能力强、调频响应速度快、精度高；但集中式采用多簇电池并联后与PCS连接，缺点是各簇电池间存在环流、木桶效应影响较大，当一簇电池故障，就会影响整套储能系统的运行；集中式因电池簇并联较多，对储能系统的安全保护有较高的要求。

二是簇控式，优点是一簇电池接一台PCS，电池簇与簇之间不需要严格保持一致性，受木桶效应影响较小。缺点是经济性差，过载能力弱，PCS数量多，导致通讯、数据存储、谐振抑制和协同控制难度大。

三是集散式,优点是电池电压可运行范围宽，受木桶效应影响小，调频响应速度快。缺点是两级拓扑，效率低；经济性也差；直流母线短路保护等难度较大。

四是分散式，优点是电池电压可运行范围宽，电池簇与簇之间不需要严格保持一致性； 受木桶效应影响小，后级DC/AC可采用“N+1”冗余方式，提高可靠性，扩容方便。缺点是两级拓扑效率低、经济性差、直流母线短路故障等保护难度很大。

五是直挂式储能，优点是效率高，受木桶效应影响小。缺点是电池需超配，才能满足N+1冗余模块故障后，容量仍能满足要求；电压等级高容量大，产品生产、调试和维护困难；产品系列化也较难，电芯容量和交流电压等级决定了系统容量，如模块采用DC/DC+DC/AC拓扑，效率将降低。

目前许继电力电子重点聚焦三方面，即安全性、经济性、高效性。

首先是安全性，在设备安全方面，要考虑各类故障工况，确保设备安全，直流单元慎用继电器和接触器等。采用簇控PCS模块，即使防护等级达到IP66，也建议设计防护顶盖，避免电容等电力电子器件长期在日照高温而影响寿命等，因电力电子器件的寿命一般与它的温度直接相关，温度升高十倍，寿命降低1倍。

高效性，是研究的重点，拓扑选择：一级变换能解决问题，就不采用两级变换；用多电平拓扑，少用两电平拓扑。合理设计交流并网电压；追求最大效率的同时，要重点研究额定功率的效率提升；IGBT尽可能采用 SiC 器件代替传统 Si 器件；DC/DC变换器能不用隔离，就不采用变压器隔离拓扑；加热和冷却系统，需要精细化设计，避免造成较大的辅助损耗。

许继电力电子储能变流器产品在2018-2020年在电网侧批量应用，21、22在新能源侧应用，目前已达到6GWh。

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