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5MWh组串式储能电池集装箱系统技术开发分析

2023年宁德时代和阳光电源相继推出5MWh储能电池集装箱系统后，行业内许多储能厂商都在研制5MWh储能电池集装箱系统。我最近也跟许多锂电池厂家和系统集成商交流，很多厂家都在开发集中式和组串式两款储能系统产品。5MWh集中式的储能电池集装箱之前我有做过专题文章分析过这类产品。此篇文章我们重点分析下5MWh组串式储能电池系统。

有些厂家在纠结5MWh组串式储能系统是做成电池系统和PCS升压系统分舱设计还是交直流一体式（PCS集成到电池舱内）设计。本人给出的观点这两种设计方式效果是一样的，只需按其自身研发设计能力量体裁衣。阳光电源的PowerTitan2.0-HX组串式储能系统是交直流一体式的设计。采用组串式210kW的PCS替换掉原来的直流高压控制盒，安装在20英尺的电池舱内。这种交直流一体式的设计与PCS外置交直流分舱设计对比有啥差异，咱们来做下具体分析。首先分析下安全性。电池舱出来是直流电还是交流电，这与电池安全没啥关系，电池包串联后直接接高压控制盒或组串式PCS都要接熔断器和隔离开关等保护器件。电池安全性问题主要还是在电池本体安全。所以这两种设计方式其产品安全性是一样的。然后在成本方面的比较。一种是1500V两根直流线缆输出到组串式PCS；

另一种是690V三根交流线缆输出到箱变里低压汇流箱；从输电成本上分析直流线缆比交流线缆要低些。当然第一种方案比第二种方案要多个高压控制盒。从这两块比较两种集成技术路线成本是差不多的。阳光电源能推出交直流一体式的储能产品是因为其具备交直流储能设备研发设计制造能力，自主设计集成的电池舱、BMS、PCS和就地控制单元。对于一些电池厂家如想开发阳光电源的PowerTitan2.0-HX组串式储能系统产品是很难的。接下来咱们再仔细分析这两种组串式储能系统技术路线对比。

1）电芯和IGBT功率模块的液冷散热问题。

电芯和IGBT的运行温度范围是不同的，温升也不同，所以电池包和PCS的冷却液散热不能共用同一管路。另外电池包里液冷板及其流道、流速、流量的设计与PCS里的液冷板是完全不同。

2）簇级BMS功能开发问题。

组串式PCS入电池舱替换高压控制盒，去掉了簇级BMS（BCMS），原来的BCMS部分功能要转给PCS方来做了。比如SOC/SOX估算、端电压采样、过充/过放/高温监控保护、通讯等功能，BCMS的技术开发对PCS厂家来说是比较难的。另外有些电池厂商也没有BMS产品，他们技术人员也协调不了BMS和PCS供应商为其定制开发所需的非标产品。

3）PCS定制化非标要求多。

每家5MWh电池集装箱的设计不同。比如有些是12簇输出，有些是6簇输出，对应的PCS功率不同。PCS入电池舱要求的空间尺寸不同，安装方式和尺寸不同、线缆和线缆连接器不同、液冷管接口尺寸和朝向不同。定制化和非标要求的问题是很难解决。

4）发生故障/事故责任划分不清。

交直流一体式储能系统如发生故障或事故，如电芯热失控、冷却液漏液、PCS炸机等事故等，有些问题很难找出原因究竟是哪方出现问题导致整个系统瘫痪或是着火。是电芯、BMS、PCS还是集成商的问题？责任划分不清，互相扯皮。

5）交流侧集成能力需求。

PCS入电池舱，交直流一体舱内需要配组串式PCS的集控模块，以及就地监控和通讯单元。还要箱变的集成，组串式储能系统的箱变低压侧有两台交流汇流柜，变压器、高压室开关和测控装置、自供电隔离变压器、通讯控制柜。整个箱变也属于组串式/分散式储能系统单元的一部分，基本上这部分跟PCS变流升压一体化集成技术关联性比较大。交流侧集成技术对直流侧电池厂家来说也是比较难的。

综合以上我对交直流一体式的组串式储能电池系统的分析，给到电池集成厂商和系统组装集成商的结论是做分体式组串式储能系统，既电池舱和变流升压一体机独立分开。关于314Ah电芯集成的5MWh储能电池集装箱需要适配组串式变流升压一体机，可以给大家推荐上能电气的EH-5000-HA-MR-10?35组串式变流升压一体机，其产品采用24个215kW的PCS模块机集成在两排机架上，机架下方是交直流配电汇流柜。直流侧接线从电池集装箱输出12路与PCS可以一对一配置，也可以输出6路与PCS一对二配置。上能电气的这款组串式变流升压一体机设计方案搭配灵活，适用性强。