7月24日，第二届中国新型储能产业高质量发展大会暨第二届全国虚拟电厂技术高层研讨会召开，聚焦新型储能行业发展热点问题，为新型储能高质量规模化发展赋能助力。

(资料图片仅供参考)

在论坛现场，新风光电子科技股份有限公司储能产品总监石广保发表了名为《高安全、高经济储能系统——新一代高压级联解决方案》的主题演讲。

石广保：第一部分是储能系统的方案，现在市面上典型的几种，第二部分是新一代高压级联技术，第三部分是应用现场，第四部分是新风光公司的介绍。

储能里面应用对广泛的方案是集中式储能系统，这种方案可以看到左边这边是多组电池进行并联形成电池堆，和PCS进行连接，通过变压器升到35KV这样的方案，这个路线架构比较简单，我们可以看到电池簇多组进行并联，然后与单台PCS连接，这样的拓扑存在的问题是环流，好处是性价比比较高，另外是PCS一般是1000V或者是1500V的系统，现在在储能这个盈利不是很好的大环境下，这种方案往往被业主接受。

我们看一下电芯到簇的变化，现在电芯无论是一类厂家或者是二类厂家做，电芯电压都是3.2V，不同的就是在电芯的容量上，从储能用电芯100Ah以上，到最高560Ah，一个电芯不能单独利用，需要一定的组合，一种是做PACK，现在的电芯一般容量比较大，不用并联，都是1P16S、或者1P14S，或者1P24S，液冷情况下有时候厂家做到48S，还有的厂家做到52S，甚至有的114S。

PACK还要做一些组合就是电池簇，多个PACK进行串联，串到咱们需要电压，现在行业内大储方面基本上完成了从直流电压1000V到1500V的转变，2021年之前1000V最多，从去年到今年1500V是逐渐的增多，这个电簇电压。

咱们可以看一下，前面集中式方案多簇并联存在一些问题，上午和下午都提到了木桶效应，存在长板也存在短板，所谓的短板就是说咱们所有的电芯串并联以后，在放电的时候其中一颗电芯放完了，SOC比较低的放完以后其他剩余再多也不能再放，不然造成过放，充电也是一样，电芯剩余电量最多充满后，其他串并联一起的电芯也不能充了，这颗电芯如果再充就造成过充，不然容易造成热失控的现象。

所以在多颗电芯串并联之后存在木桶效应，还有一个问题是多簇进行并联存在簇间环流不可控，影响整机的效率，当然了咱们这个簇有一个均衡，上午专家也说到了，有被动均衡或者是主动均衡，现在提得比较多。

为了解决这个问题，各厂家也做了一些方案，咱们看第一个，是分布式储能，这一块就是说我们把这个电池簇不再并联，我把簇分开，一簇电池对应一个PCS，这样的话把直流侧进行解耦不再并联，这样单簇对应一个PCS，解决了一个簇间环流的问题，另外这样做我们知道是安全性提高了，但是带来一个不利的因素，就是因为簇和集中式的差不多，这样PCS势必要增加，量增加之后成本也会增加。PCS还有1000V或者是1500V，我说的方案是行业内的。

另外像现在的比较火的工商业分布式储能，一个园区内多个工厂可以把多个聚合在一起，也是分布式储能的方案之一。

第二个是组串式的系统，这样对电芯做了更精准的控制，把每个PACK做了优化器，然后每一簇电芯又做了簇控制器，这样对每颗PACK内电芯，包括每簇电压进行精准控制，通过这种控制实现了所谓的一包一优化，一簇一管理，这样对单个电芯，每一簇电芯电压不一样也可以正常工作，就不存在咱们前面说到的木桶效应，长板和短板的问题，使所有的电芯都可以安全的放干净，安全的充满。

还有一种方案是高压级联的技术，咱们看拓扑结构，也是一个电池簇对应一个PCS，但是这个PCS和分布式不同的地方是把交流侧不是采用并联的方案，而是在交流侧采用级联的方案，输出电压直接达到我们需要的6kV、10kV或者35kV。

集中式、组串式、分布式都需要变压器升到需要的电压，从能量转换级数来看，集中式需要2级变换，一级是DC/AC，第二级是通过变压器升压，分布式也是两级能量变化，组串式需要三级能量变化，增加了DCDC之间的变化，这样整体效率来说前3种应该是组串式稍微低一点，而对于级联式没有变压器，效率在当中是最高的。

下面分享一下新一代的高压级联技术，安全性和经济性是咱们储能行业非常关注的两个点，安全性从3个维度，一个是设备本身，第二个电压角度，还有电流角度。

设备本身方面，电池簇进行了直流解耦，然后就可以实现单个电池簇的控制，通过PCS，然后多级进行串联，这地方有人可能提到，如果是某一个模块出现问题怎么办？其实不管是一簇电芯或者是哪个PCS出现问题，这个拓扑结构有一个自动冗余的功能，有一组出现问题可以旁路掉，剩下的模块输出电压适当的抬高，使这相和其他相保持平衡，不至于造成三相不平衡的状态，所以安全性这一块是有一定保障的。

第二个是电压并联，一个是并网的状态，咱们知道这一块现在技术也是应用比较成熟的，在离网的时候储能在这一方面以前的产品考虑比较少，传统的做法，如果是离网的时候往往是多台设备进行并联，把其中一台作为主机。

我们知道电网有三要素，电压、频率、相位，如果是并网的产品就可以跟随电网，离网时这三要素没有了，就需要其中一台建立电网三要素，这样的话剩下的那些假如说并联到第一台是作为一个主机运行，其他就作为从机，然后来适应第一台的电压、相位、频率。

而采用这个方案以后，假如说主机出现问题，剩下的那些都要重新建立，控制的话是比较复杂，也是比较麻烦的事情。另外如果采用这个无主从电压并联，采用下垂控制+虚拟阻抗的方式，就可以实现多机电压源不用主从控制，所有的这个电源并在一起的设备都是一样，采用无主从的理念以后没有主从之分也不需要哪一台建立自己的电压、相位和频率，所有的这些并在一起可以灵活的投入或者是切除，不再分主从的概念。

另外，并在一起的设备也不需要咱们原来并网的产品需要离网控制器，对每台并网进行功率分配，采用这种算法就可以自己适应，不需要额外的增加控制器。另外还有一个是用在咱们如果是提升机的工况下，提升机下方会给储能充电。

刚刚说的电压角度，第二个是从电流角度，增加虚拟阻抗算法之后，可以采用电流预测+虚拟阻抗的方案，左边这个图是没有加虚拟阻抗的，我们看设备一投入电流包络线立马发散，出现了过流保护，加了虚拟阻抗后，电流包络线收住了，设备就正常启动了。

采用这种控制策略后可以实现变压器和电机空载的启动，离网情况下，因为电机启动电流比较大，是正常电流的4-7倍，电力电子设备对电流比较敏感，所以说需要增加一些算法，不然要超配额定功率实现这个抗冲击，但是采用这个算法以后，我在配置容量的时候不需要达到电机功率的7倍范围，2倍左右就可以。

第二个方面经济性，从4个角度分析，一个是载波频率，就是控制IGBT开通关断的速度。低压为了输出达到国标的电流波形，就需要达到3—5K的开关频率，高压级联小于1K就可以了，影响IGBT的发热，有两个方面，一个是导通电流，一个是开关损耗，开关次数越多发生的热量越大，效率就越低，效率低发热量大温控也需要提高。第二方面就是级联这一块没有隔离变压器，也是省了一部分的损耗，第三个线缆这一块，低压需要连电池很多线，高压方案连线少，输出滤波低压是LCL，高压方案是L，综合提升5%左右。

据测算一个100MW/200MWh的电站，按照效率提升5%，咱们上网电价是3毛的情况下，按电站的全生命周期25年估算，这一快就可提高收益达到2000万-3000万之间。

另外高经济性方面，这个设备单台功率大，可以达到30MW，总容量固定的情况下设备台数少，现场控制的时候比较简单，系统响应速度快，套数少大大降低了多机并联谐振风险。

这个是现场的应用，假如说煤矿停电以后，我们要保证人员安全作为应急使用，这地方是做了鉴定，是由安全专家进行鉴定的，结论是在煤矿行业做了工业性试验，系统运行稳定技术可靠，取得了显著的经济效应，达到了国际领先水平，同意通过评价，建议进一步推广应用。

简单汇报一下新风光，是世界500强，山东能源集团旗下的专业做电力电子节能控制技术的企业，公司在济宁设有生产基地，在济南有分公司和研发中心，在苏州和青岛都有分公司，公司在2021年科创板上市，公司的产品战略是1+2+N的方向。

这个是生产环境，我们公司在流水线上，特别注重无尘车间，我们经过几十年的应用，发现现场的故障率比较高的点在板卡上，所以我们花很大的精力在这个生产端做提升。

公司有13个实验室，并且取得了认证，公司比较重视科创平台，有一个院士工作站，两个实验室，博士后创新基地，八个中心等等，这个是获得的一些荣誉（PPT图）。

另外我们公司在出门处设置有开05展位，有需要了解的话可以看一下，我汇报就这些，谢谢！