低成本、高性能，儲能變流器開始走向模塊化

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）作為儲能中的核心部件，儲能變流器（PCS）一向在其中占有重要地位，也是不少企業(yè)關(guān)注的焦點。而近年來，隨著技術(shù)發(fā)展，PCS開始向著模塊化轉(zhuǎn)變，并且逐漸成為市場的趨勢。

模塊化的PCS具有許多顯著優(yōu)勢，例如靈活的配置、更高的效率和更好的可靠性，這使得它們在各種規(guī)模的儲能系統(tǒng)中得到了廣泛應用。其模塊化設(shè)計不僅方便了系統(tǒng)的擴展和維護，還提高了整體系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟效益。

PCS走向模塊化

隨著全球儲能市場的快速增長，PCS的需求也在持續(xù)上升，據(jù)相關(guān)機構(gòu)的數(shù)據(jù)，2023年全球儲能變流器市場規(guī)模達到218.4億元，同比上升105.75%，2017-2023年期間CAGR為56.92%。

其中，中國市場發(fā)展迅猛，2023年市場規(guī)模增長至63.99億元，同比增幅達167.52%，2017-2023年期間CAGR達96.55%。

同時，PCS的價格隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應的顯現(xiàn)而有所下降，2022年國內(nèi)市場均價在325元/千瓦左右，2023年部分企業(yè)中標價格下降至300元/千瓦以下。

龐大的發(fā)展空間，加上市場集中度還不算高，因此吸引了國內(nèi)外許多企業(yè)進入到PCS市場中，國內(nèi)的就包括陽光電源、科華技術(shù)、索英電氣、上能電氣等。眾多企業(yè)的涌入，也推動了PCS技術(shù)的發(fā)展。

從2022年起，一些公司就已經(jīng)開始推廣和應用模塊化設(shè)計的儲能變流器產(chǎn)品，這是因為隨著新能源建設(shè)的加速，對PCS的需求也在不斷增加，模塊化設(shè)計因其靈活性和可擴展性成為滿足多樣化需求的理想選擇。例如，易事特在2022年低發(fā)布了其新一代1500V 1.67MW模塊化儲能變流器產(chǎn)品，表明模塊化已經(jīng)受到儲能行業(yè)的重視。

所謂模塊化，就是將PCS分解成若干個功能獨立但又相互協(xié)作的模塊，如功率模塊、直流模塊、控制模塊、通信模塊、冷卻模塊、測量模塊等，每個模塊負責特定的功能，這樣既便于生產(chǎn)和維護，也能根據(jù)具體應用場合靈活組合，滿足不同的功率要求和系統(tǒng)需求。

模塊化PCS還支持并機運行，可以根據(jù)需要增加或減少模塊數(shù)量，以適應儲能系統(tǒng)規(guī)模的變化。一些模塊化PCS采用了高效的三電平拓撲結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換效率可高達99%，有助于提高整個儲能系統(tǒng)的性能。

此外，模塊化之后PCS可以根據(jù)不同的應用場景和容量需求，靈活地選擇和組合相應的模塊。模塊化設(shè)計不僅提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，還簡化了安裝過程，降低了維護成本。當某個模塊出現(xiàn)問題時，可以單獨更換，而不必替換整個系統(tǒng)。

當然，在進行PCS模塊化設(shè)計時，還需要注意幾點，比如要采用標準化接口，以便不同模塊的鏈接和通信，并且在關(guān)鍵部件上采用冗余設(shè)計，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，還需要采用先進的控制策略和算法，實現(xiàn)模塊之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化運行，同時加上良好的熱管理以及一些安全防護。

模塊化PCS正快速成為市場主流

對于企業(yè)而言，PCS的模塊化為其帶來了眾多好處，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性，還增強了系統(tǒng)的靈活性和擴展性，并且提升了系統(tǒng)的效率與性能。更重要的是模塊化設(shè)計可以通過標準化生產(chǎn)降低制造成本，并且由于模塊的獨立性，可以減少系統(tǒng)整體的BOM成本和制造成本，提高經(jīng)濟性。

這也讓越來越多的企業(yè)開始參與到PCS的模塊化設(shè)計中來，除了上文提到的易事特外，還有如深圳億蘭科電氣也推出了模塊化PCS，具備多樣的功能，包括PO、VF、VSG、MPPT、直流電壓源等多種運行模式，并具備一次調(diào)頻/調(diào)壓、VSG、黑啟動功能。

產(chǎn)品設(shè)計注重維護便捷性，采用模塊化機架式設(shè)計，儲能電池可獨立運行，維護便捷，擴展性好。此外，產(chǎn)品采用三電平電路設(shè)計，轉(zhuǎn)換效率高，集成工頻隔離變壓器，抗沖擊能力強，適用于需要離網(wǎng)運行的微電網(wǎng)系統(tǒng)。

正泰電源提供的52.5/105/62.5/125kW模塊化PCS，具有強適用性，支持多級并聯(lián)，電池適應性強，具備PQ、VF、SVG、VSG等功能，支持黑啟動。產(chǎn)品設(shè)計注重高收益，直流工作電壓范圍寬，最高1200V滿載工作，三電平拓撲，最高轉(zhuǎn)換效率99%，四象限運行，支持電池充放電管理。智能的風冷設(shè)計方案，環(huán)溫45°C無降額。

盛弘股份也推出了多款模塊化PCS，包括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)計提升散熱效率，破除“熱島”效應。

華致能源的模塊化PCS采用矢量調(diào)制優(yōu)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化效率>99@90%Pn，智能風冷設(shè)計，110%過載長期運行，50°C環(huán)溫不降額。產(chǎn)品支持與BMS、EMS聯(lián)動，實現(xiàn)系統(tǒng)多重保護，具備虛擬阻抗技術(shù)，弱電網(wǎng)情況下穩(wěn)定運行，可實現(xiàn)儲能系統(tǒng)無限擴容，減少并聯(lián)諧波.

以及邁格瑞能推出的PMA系列模塊化儲能變流器，它擁有62.5kW、105kW、125kW三個規(guī)格，轉(zhuǎn)換效率達98.7%，還具備故障錄波、遠程在線升級等智能化功能。

眾多企業(yè)不約而同的選擇了PCS模塊化道路，原因在于這種設(shè)計不僅簡化了生產(chǎn)制造流程，降低了成本，還提升了儲能系統(tǒng)的靈活性和可定制性，使得儲能解決方案能夠更好地適應多樣化的應用場景，包括但不限于家庭儲能、商業(yè)儲能以及大規(guī)模的電網(wǎng)級儲能項目。

如今，這一設(shè)計已經(jīng)成為行業(yè)中的明顯趨勢。這也意味著未來PCS也將向著更廣的應用場景，同時也將朝著標準化前進，模塊化設(shè)計有助于實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化，從而促進整個行業(yè)的健康發(fā)展。

小結(jié)

可以認為PCS的模塊化已經(jīng)成為了一個確定的趨勢，并且隨著技術(shù)的不斷進步和市場需求的增加，這一趨勢預計將持續(xù)下去。模塊化不僅能夠幫助制造商提供更具競爭力的產(chǎn)品，還能夠幫助用戶獲得更加可靠、靈活和高效的儲能解決方案。