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8月1日，青海省海西州寶庫儲能電站工程EPC總承包及高壓直掛式儲能系統(tǒng)設(shè)備集成招標采購項目開標。山東電工時代中標EPC、南瑞繼保中標構(gòu)網(wǎng)型儲能。據(jù)北極星儲能網(wǎng)了解，這是目前為止，國內(nèi)針對高壓直掛式儲能設(shè)備的最大規(guī)模招采計劃。

在高壓級聯(lián)（又稱高壓直掛）技術(shù)上既有技術(shù)積累，又有客戶資源的南瑞繼保、許繼電力、山東電工時代、西電電力電子、新風(fēng)光、金盤科技等企業(yè)，近兩年，始終致力于擴大高壓級聯(lián)在儲能市場的占比。

但是叫好不叫座的高壓級聯(lián)技術(shù)方案，近期很難超越投資成本低、結(jié)構(gòu)簡單、運維難度小、國內(nèi)主流的低壓式（也稱集中式）技術(shù)方案。探究其中原因可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)儲能市場的高壓級聯(lián)技術(shù)方案尚處于市場培育初期，市場主流技術(shù)方案阻礙了其搶占市場，但今后發(fā)展空間很大。

1“慣性思維”令高壓級聯(lián)叫好不叫座？

7月31日，國家能源局召開三季度網(wǎng)上新聞發(fā)布會。發(fā)布會上，能源局能源節(jié)約與科技裝備司副司長劉亞芳表示，2023年1-6月，新型儲能項目新投運裝機規(guī)模約863萬千瓦/1772萬千瓦時，相當于此前歷年累計裝機規(guī)?？偤?。按當前市場價格測算，新投運新型儲能拉動直接投資超過300億元人民幣。

國內(nèi)眾多機構(gòu)的研報也將新型儲能視為高景氣度行業(yè)。機構(gòu)普遍認為，雙碳背景下，我國能源結(jié)構(gòu)正在向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，風(fēng)光裝機量、 發(fā)電量占比日趨提高，在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提升。隨著新能源裝機量、占比的增加，新能源發(fā)電高度依賴自然環(huán)境導(dǎo)致的不穩(wěn)定性和不可控性，帶來的負面影響日益凸顯，為保障能源結(jié)構(gòu)的順利轉(zhuǎn)型、提升新能源主動支撐能力，需要儲能這類靈活性資源進行調(diào)節(jié)，可以說儲能是解決以上問題的最佳方案。可以預(yù)期，我國儲能裝機量今后將呈快速增長態(tài)勢，配儲比例有望持續(xù)、快速提高。

但是，國內(nèi)儲能市場“增收不增利”的局面還未發(fā)生質(zhì)的改變。所以正處在“浪尖風(fēng)口”的電化學(xué)儲能上下游企業(yè)所使用的電池電芯、變流器、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)都是在不斷發(fā)現(xiàn)、排除問題，降低成本，延長系統(tǒng)壽命的發(fā)展完善階段，一大堆“骨干的現(xiàn)實”令新型儲能上下游企業(yè)只能選擇成本低、成熟穩(wěn)定、水平相對較低的技術(shù)方案。

電化學(xué)儲能系統(tǒng)是以電力電子設(shè)備為核心，一頭接著直流側(cè)的電池，另一頭連著交流側(cè)的電網(wǎng)。除了電池本身，儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)的交互能力決定著儲能系統(tǒng)運行時的性能，而儲能系統(tǒng)運行性能與儲能電站內(nèi)部的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)。南瑞繼保、許繼電力、山東電工時代、西電電力電子、新風(fēng)光等企業(yè)研發(fā)的高壓級聯(lián)，比市場主流技術(shù)方案低壓式的轉(zhuǎn)換效率更高、電能質(zhì)量更優(yōu)、單機容量更大、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度更快。這無疑提升了新型儲能系統(tǒng)運行性能，提升了儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)互動的能力水平，但是目前該技術(shù)存在后期運維成本高、技術(shù)較復(fù)雜等不足。

中國石油深圳新能源研究院儲能研發(fā)部總監(jiān)楚攀博士曾對媒體表示低壓式儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、投資成本最低，后續(xù)安裝、運維成本便宜，對運維人員要求也相對較低。但低壓式并不是為大規(guī)模儲能設(shè)計的。它誕生的時候，電化學(xué)儲能項目規(guī)模一般不超過20MWh，當（儲能系統(tǒng)）放大到百兆瓦規(guī)模時，這種結(jié)構(gòu)的缺點就比較明顯了，比如直流拉弧、直流側(cè)的并聯(lián)容量損失、并聯(lián)環(huán)流等等。楚攀說，低壓式的缺點已經(jīng)嚴重影響了儲能電站的安全和效率。雖然它的缺點很多，但基于歷史慣性，目前，低壓式依然是市場上增量最大、占有率最高的技術(shù)方案。

2滿足業(yè)主三大需求 更具高滲透率？

電化學(xué)儲能作為優(yōu)質(zhì)的靈活性資源，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)均可以發(fā)揮提高效率、保障平穩(wěn)運行等作用，勢必成為保障新型電力系統(tǒng)發(fā)展的剛需。

隨著技術(shù)的不斷成熟，電化學(xué)儲能系統(tǒng)的規(guī)模不斷增大，電池容量也不斷增大，運行的數(shù)據(jù)也會更大，這對儲能系統(tǒng)的安全性和效率將會提出更高的要求。今年5月，奇點能源副總經(jīng)理、產(chǎn)品與解決方案總監(jiān)張翼曾公開表示，儲能電站的規(guī)模越來越大，系統(tǒng)之間協(xié)同控制的重要性正在上升。

而高壓級聯(lián)技術(shù)方案可以提高單臺儲能變流器功率、提高運行效率、降低電力電子損耗、提高整機響應(yīng)速度，提高整機輸出波形質(zhì)量，能夠有效解決傳統(tǒng)儲能技術(shù)存在的技術(shù)痛點、難點，非常適合大容量儲能應(yīng)用場景，其在儲能功率越大的應(yīng)用場景性價比越高。高壓級聯(lián)技術(shù)方案成為新能源電站儲能、獨立儲能的主流技術(shù)順理成章。

目前，國內(nèi)儲能系統(tǒng)集成技術(shù)方案有6種，目前被廣泛采用的技術(shù)方案為低壓式，另外5種技術(shù)方案是大組串、智能組串式、集散式、分布式能源塊和高壓級聯(lián)。

楚攀認為，高壓級聯(lián)是在逆變成交流之后通過串聯(lián)達到升壓目的，省略了升壓變壓器，其特殊的拓撲結(jié)構(gòu)，并聯(lián)容量損失、并聯(lián)環(huán)流問題也都不存在了，最終效率可以做到88-90%，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度模塊化的難度較大，所以項目的交付速度比較慢，后期的運營維護的要求也更高。目前落地地高壓級聯(lián)項目還不多，從2022年新增儲能項目來看，高壓級聯(lián)的滲透率率不超過5%。

許繼電力電子有限公司董事長劉剛在接受北極星采訪時說，高壓級聯(lián)技術(shù)方案的最大優(yōu)點就是效率高，但缺點也不少。例如：這種技術(shù)的電池、電池管理系統(tǒng)和功率模塊是一體化的，出現(xiàn)問題時責任劃分不清；而且這種模式電池一般也須要超配，以解決功率冗余單元保護退出后，系統(tǒng)儲能容量仍滿足不低于額定值，因此其經(jīng)濟性還得看具體項目要求，系統(tǒng)維護也比較困難，功率單元和電池檢修等都需進行調(diào)度申請。

華寶證券發(fā)布的報告認為，隨著儲能在新型電力系統(tǒng)中作用的真正發(fā)揮，業(yè)主會更加重視儲能集成的安全、性能和效率，而這三方面也會成為儲能系統(tǒng)集成技術(shù)滲透率提升的關(guān)鍵所在。因為高壓級聯(lián)恰好可滿足業(yè)主在安全、性能和效率三大領(lǐng)域的需求，所以相比其他儲能系統(tǒng)集成技術(shù)方案，該技術(shù)方案更具有中大幅度提升滲透率的可能。

3高壓級聯(lián)壁壘高 先行者未必敗

截至目前，國內(nèi)高壓級聯(lián)仍處于項目驗證階段，賽道代表性廠商為南瑞繼保、許繼電力、山東電工時代、西電電力電子、新風(fēng)光、四方繼保、金盤科技、智光電氣等企業(yè)。

南瑞繼保是高壓直掛儲能技術(shù)先行者之一，2022年6月17日，南瑞繼保研制的全球首套35kV高壓直掛儲能系統(tǒng)，在紹興市上虞區(qū)35kV紅墟儲能電站順利正式并網(wǎng)運行。

這套儲能系統(tǒng)產(chǎn)品單套容量25MW/50MWh，采用安全性能更高的級聯(lián)式拓撲結(jié)構(gòu)，取消了升壓變壓器，電池分散在每個PCS單元模塊中，運行相互獨立、耦合度低，并采用熱備用冗余設(shè)計和主動均衡技術(shù)，相比于傳統(tǒng)配置升壓變的儲能方式具有安全性能高、效率效益高、兼容性能強、性價比高等優(yōu)勢。

許繼電力曾經(jīng)是國家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的三大電力設(shè)備供應(yīng)商之一，現(xiàn)在隸屬于中國電氣裝備。自2005年國家組織西電東送工程起，該公司就開始參與換流閥相關(guān)技術(shù)迭代。

許繼正在著手攻克高壓級聯(lián)技術(shù)方案中的技術(shù)難題，包括如何實現(xiàn)電池簇數(shù)量不增加情況下，電池在低電壓狀態(tài)還能滿足電網(wǎng)高壓穿越要求，以及如何實現(xiàn)功率模塊故障后的安全旁路等技術(shù)難題。

今年7月，許繼電力電子正式發(fā)布了自主研制的中高壓級聯(lián)儲能變流器等系統(tǒng)和產(chǎn)品，具有高安全、高可靠、經(jīng)濟性更佳等優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、工商業(yè)儲能等領(lǐng)域。

山東電工時代同樣隸屬于中國電氣裝備，由山東電工電氣集團有限公司聯(lián)合寧德時代新能源、北京索英合資成立。是一家集儲能設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的新能源企業(yè)。

山東電工時代與智光儲能攜手在山東濟南萊城發(fā)電廠打造了國內(nèi)首個百兆瓦高壓級聯(lián)儲能電站。其是國內(nèi)第一家同時掌握高壓液冷、高壓級聯(lián)、組串式技術(shù)方案，并擁有全部工程應(yīng)用業(yè)績的企業(yè)。

西電電力電子提出了基于全國產(chǎn)化IGCT-Plus器件為核心的新型構(gòu)網(wǎng)型高壓級聯(lián)電力電子裝備，通過電力電子級聯(lián)的方式，具有電壓支撐和主動慣量支持特性，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時與跟網(wǎng)型設(shè)備相比在占地面積、建設(shè)周期和設(shè)備運維等方面都有較大的優(yōu)勢，是未來電力電子裝備發(fā)展的趨勢，具有廣闊發(fā)展與應(yīng)用前景。

西電電力電子為內(nèi)蒙古烏的蘭察布源網(wǎng)荷儲示范項目供應(yīng)了50MW高壓直掛PCS產(chǎn)品，另外也為某發(fā)電廠100MW/200MWh級聯(lián)式儲能項目提供了設(shè)計方案。

2021年以來，新風(fēng)光重點推出了采用變流器級聯(lián)設(shè)計方式的高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)。在政府對儲能電站的考核要求提升的趨勢下，電站將更有動力選擇高壓級聯(lián)這種更安全、性價比相對較高的技術(shù)方案。

新風(fēng)光作為山東省級新能源投資平臺下屬的上市公司，未來將受益于山東 省風(fēng)、光、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近幾年，新風(fēng)光的高壓級聯(lián)技術(shù)方案，主要用于礦井安全應(yīng)急用電源和峰谷電價套利。

以兗礦能源下屬某煤礦公司為例，通過采用新風(fēng)光高壓級聯(lián)應(yīng)急儲能供電系統(tǒng)，滿足特殊情況下的應(yīng)急供電需求，保證風(fēng)機和提升機供電、降低礦區(qū)關(guān)鍵負荷停電時間同時，極大提高礦區(qū)生產(chǎn)安全和井下人員生命安全。

金盤科技也是高壓直掛儲能技術(shù)代表企業(yè)之一，目前其客戶已經(jīng)覆蓋如中廣核、華電、華能、 國電投、金風(fēng)、GE、西門子、VESTAS等。7月上旬，由金盤科技投資建設(shè)的湖南省首個35kV高壓直掛儲能電站成功并網(wǎng)。

盡管金盤科技存在儲能項目建設(shè)不及預(yù)期的風(fēng)險。但該公司預(yù)計，2023年或為儲能放量一年，僅今年一季度其儲能系列產(chǎn)品訂單已超2022全年訂單總額。

智光電氣是較早推動高壓級聯(lián)儲能技術(shù)、也是堅定推動這一技術(shù)路線的擁躉者。5月21日，由華能清能院、智光儲能、上海交通大學(xué)聯(lián)合研制的華能上都35kV級聯(lián)型高壓直掛儲能項目設(shè)備正式下線，這也是迄今為止全球電化學(xué)儲能領(lǐng)域單機最大容量儲能系統(tǒng)，PCS單機容量25MVA，具備有功20MW及無功15MVar輸出能力，配套安裝電池容量為40MWh，可以實現(xiàn)35kV高壓直接并網(wǎng)。

6月21日，一件頗具象征意味的高壓級聯(lián)招投標出現(xiàn)在業(yè)內(nèi)，即青海寶庫儲能電站EPC及高壓直掛式儲能系統(tǒng)招標。該招標公告明確要求投標人需滿足兩項資質(zhì)。首先，投標的聯(lián)合體牽頭方必須具有能源管理系統(tǒng)、變流器、電池管理系統(tǒng)一項及以上自主研發(fā)及生產(chǎn)能力，且需具有國家級儲能檢測資質(zhì)機構(gòu)出具的試驗報告或產(chǎn)品認證。更為苛刻的是要求投標企業(yè)具有級聯(lián)儲能系統(tǒng)相關(guān)業(yè)績，其中單站級聯(lián)儲能系統(tǒng)業(yè)績要求達到50MWh及以上。8月4日，該項目開標，山東電工時代中標EPC、南瑞繼保中標構(gòu)網(wǎng)型儲能。

盡管目前國內(nèi)可參與高壓級聯(lián)技術(shù)招投標的企業(yè)肯定沒有儲能企業(yè)的數(shù)十家之多，且具備關(guān)鍵技術(shù)自主生產(chǎn)能力，三年數(shù)據(jù)積累，液冷儲能系統(tǒng)投運業(yè)績及經(jīng)驗，高壓級聯(lián)銷售業(yè)績的企業(yè)更少。但是高壓級聯(lián)技術(shù)方案能否快速崛起，仍需持續(xù)觀察！