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微讲堂丨解码集中式与组串式储能技术路线区别
发布时间:2024-03-08
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引言

 

在碳中和大背景下,构建以新能源为主导的新型电力系统已成为全球共识,而储能作为其核心环节,成为了推动能源结构转型的关键。不同路线的储能技术影响着储能电站的安全、效率、经济等多个维度,也逐渐成为了行业关注的焦点之一。

 

 

本文将着重分析目前储能领域的两种主流技术路径——集中式与组串式储能,从多维度对比两种解决方案:

 

系统结构

 

集中式储能通常单台设备容量大、体积大,采用集装箱式装配方式。其系统结构为Pack电池串联组成电池簇,多个电池簇在直流侧并联,汇入一个储能变流器转换成交流电,再经由变压器升压后接入电网。

 

组串式储能一般采用模块化设计,设备选用智能组串式储能一体柜,单柜设备体积小,由多个储能一体柜组成一个储能子系统,多个子系统组成组串式储能系统。其系统结构为Pack电池间串联组成电池簇,单个电池簇(即一台储能一体柜内电池)接一台储能变流器(集成于储能一体柜内)转换成交流电,多台储能一体柜并联经交流汇流后,接入变压器升压接入电网。

 

效率

 

集中式储能系统直流侧多簇并联,长期运行会出现簇间内阻差异愈发明显的情况,导致簇间环流,引起发热、电池老化加速,此时木桶效应显现;簇间不一致性导致系统整体性能受性能最低簇的制约,单簇容量衰减影响整柜性能,而且随着时间推移,后期愈发明显,造成系统循环寿命降低,全生命周期充放电量及收益大受影响。

 

 

组串式储能系统直流侧无并联,PCS一簇一管理,没有环流导致的电芯一致性失配等问题;此外,系统无簇间“木桶效应”,单簇容量衰减只影响某一簇性能,对系统充放电影响较小,系统循环寿命更高,全生命周期充放电量更高,收益率更高。

 

安全

 

集中式储能系统单体容量较大,一般为3MWh~5MWh,由8~12簇电池串并联构成。一旦单簇出现热失控,极易扩散至整柜,且多个电池簇共用一套消防系统的设计也存在一定的安全隐患,一旦发生事故,可能会引发大面积火灾。

组串式储能系统采用单簇热管理,确保各Pack间温度均匀性更好,不仅可以延长电池的使用寿命,还能提高系统的安全性;消防配置以单簇为最小控制和隔离单元,发生事故时迅速隔离故障区域,并不会影响到其他储能一体柜,最大限度地降低了事故影响范围,保障了人员安全和系统安全。

 

灵活

 

集中式储能系统具有单台设备容量大、体积大、运输难度高,对安装场地要求高等特点,因此适用场景有限;由于多簇管理的设计,新旧电池难以混用,扩容或补电时必须以舱为单位,灵活性较差。

 

 

组串式储能系统电池柜采用模块化设计,最小功率50kW起,可任意搭配组成各种功率和容量的系统;单柜体积小,方便运输、安装,适用于工商业用户侧、共享储能、新能源配储、光储柴微网等多种应用场景;系统支持新旧电池混用,可以根据实际需求灵活扩容或者补电,大大提高了系统的灵活性和可维护性。

 

稳定

 

集中式储能系统一个集装箱由一套热管理系统维护,均温性较差,会对系统稳定性造成一定影响;此外,当单个pack或单簇出现问题,整柜都要停机检查,运维的时间及人力成本大,同时也会大大影响放电收益。

组串式储能系统采用一簇一管理的高效热管理系统,均温性好,电池寿命长,系统运行较为稳定;发生单点故障时,只会影响故障柜体的工作,其他无故障的柜体可正常运行,对整个系统运行影响小。

 

运维

 

集中式储能系统电池舱本体大,电流舱现场调试复杂,调试周期较长;集装箱内部空间拥挤,缺乏运维通道,维护较为困难;当系统出现故障时,一般需要厂家赶到现场维护,系统停机时间长,运维成本较大。

组串式储能系统一簇一管理,单簇整体运维; 系统故障时可精准定位到单簇,对其他柜体运行无影响;系统内装置如PCS一旦出现故障,运维人员可及时更换备用机,提升运维效率,节省运维成本。

通过上述多维度对比,相信大家对集中式及组串式两种技术路径有了更加全面的了解。在实际应用中,需要根据项目规模、场地条件、投资成本等因素综合考虑,选择合适的技术路径。

 

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