伴隨第二代314Ah儲(chǔ)能電芯投入使用，PCS逐漸走向液冷溫控，這使得整套系統(tǒng)走向全液冷溫控成為重要進(jìn)化趨勢(shì)之一。

據(jù)高工儲(chǔ)能調(diào)研了解，目前液冷PCS與電池PACK的液冷大都是采用2套控制系統(tǒng)，同1套液體管路，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)全液冷溫控。

當(dāng)前，儲(chǔ)能產(chǎn)品的開發(fā)邏輯將聚焦極致安全、高能效長(zhǎng)壽命和極簡(jiǎn)集成設(shè)計(jì)。在大儲(chǔ)領(lǐng)域，交直流一體的設(shè)置，可以節(jié)省占地空間，提高系統(tǒng)效率，也備受青睞。在陽(yáng)光電源、遠(yuǎn)景能源、科陸電子、力神電池、融和元儲(chǔ)等推動(dòng)下，加速釋放其產(chǎn)品生命力。

而在第二代電芯搭載的5MWh+儲(chǔ)能系統(tǒng)，上述技術(shù)趨勢(shì)尤為明顯。部分廠商認(rèn)為，二者結(jié)合起來(lái)，可以帶來(lái)更安全、高效的儲(chǔ)能的系統(tǒng)。

據(jù)了解，設(shè)備廠商偏愛交直流一體的首要考慮在于安全、降本。但伴隨電站規(guī)模越大，散熱等安全難題備受關(guān)注，交直流一體、液冷PCS、一簇一管理正在成為儲(chǔ)能系統(tǒng)、電站變大之后的重要技術(shù)選擇。

交直流一體，系統(tǒng)走向高集成

據(jù)高工儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，陽(yáng)光電源、遠(yuǎn)景能源、科陸電子、力神電池、融和元儲(chǔ)等均發(fā)布了交直流一體的儲(chǔ)能系統(tǒng)。其中，陽(yáng)光電源率先在儲(chǔ)能系統(tǒng)引入交直流一體、全液冷的溫控方式。交直流一體+全液冷，或?qū)⒊蔀樾乱淮娬局械摹皹?biāo)配”。

據(jù)了解，交直一體意味著省去PCS、LC等設(shè)備占地及維護(hù)空間，占地節(jié)省29%，百兆瓦時(shí)儲(chǔ)能電站僅2000㎡。“交直一體”，可進(jìn)一步免去現(xiàn)場(chǎng)PCS安裝、直流接線、通訊測(cè)試、充放電測(cè)試四大環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的直流電纜長(zhǎng)，裸露在外，風(fēng)險(xiǎn)隱患大。交直流一體系統(tǒng)直流不出柜，標(biāo)準(zhǔn)化短線纜內(nèi)置于全液冷散熱“空調(diào)房”，避免各類安全隱患。此外搭載大電流AI滅弧技術(shù)，秒級(jí)關(guān)斷電弧，保護(hù)整柜安全。

2023年10月，陽(yáng)光電源行業(yè)率先發(fā)布了交直流一體、全液冷的PowerTian 2.0。據(jù)陽(yáng)光電源高管表示，“交直流一體”設(shè)計(jì)具備多種優(yōu)勢(shì)，（1）大大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，提高工程安全性和效率；（2）能量密度高；（3）安全性強(qiáng)；（4）循環(huán)壽命長(zhǎng)，可維護(hù)性高；（5）實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，電網(wǎng)友好；（6）采用液冷多種模式自動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行能耗低。

今年上半年，由中國(guó)華能集團(tuán)投資、十一科技EPC承建的“華能龍騰特鋼20MW/40MWh用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目”全容量并網(wǎng)發(fā)電，共投運(yùn)8套2.5MW/5MWh陽(yáng)光電源PowerTitan2.0液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)。這是國(guó)內(nèi)首座采用“交直流一體”設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能電站，系統(tǒng)效率高于傳統(tǒng)儲(chǔ)能2%-3%，標(biāo)志著“AC存儲(chǔ)”時(shí)代加速到來(lái)。

今年4月，遠(yuǎn)景儲(chǔ)能發(fā)布全球首個(gè)“交直一體”5.6MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，雙液冷也是該產(chǎn)品重要搭配?！敖恢币惑w”結(jié)構(gòu)，可使直流線纜不出柜，搭配出廠前預(yù)安裝、預(yù)調(diào)試，大幅降低安裝、調(diào)試時(shí)間，雙液冷高度集成，標(biāo)準(zhǔn)20尺集裝箱容量達(dá)5.6MWh。相比市面同類產(chǎn)品，EnPower智慧儲(chǔ)能全生命周期度電成本可降低45%。

“交直一體”結(jié)構(gòu)，生命周期內(nèi)性能表現(xiàn)更佳、運(yùn)維更便利，適合儲(chǔ)能大規(guī)模、高性能部署，助力新型能源系統(tǒng)構(gòu)建。

今年6月，力神電池發(fā)布全新一代20尺5MWh“交直流一體”液冷集裝箱。力神電池表示，將直流側(cè)與交流側(cè)集成在標(biāo)準(zhǔn)20尺儲(chǔ)能集裝箱中，相比傳統(tǒng)“一柜一PCS”，力神儲(chǔ)能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“一簇一PCS”，單簇管理，解決簇級(jí)并聯(lián)環(huán)流、簇間不均流及并聯(lián)容損三大問(wèn)題；同時(shí)，簇控 BMS 和 PCS 高度融合設(shè)計(jì)，集成度更高，系統(tǒng)成本更優(yōu)、空間利用率更高。

力神電池提到，“交直流一體”，可省去現(xiàn)場(chǎng)PCS安裝、直流接線、通訊測(cè)試、充放電測(cè)試等環(huán)節(jié)。高效集成及模塊化設(shè)計(jì)，使得標(biāo)準(zhǔn)20尺地基設(shè)計(jì)、施工更統(tǒng)一，可實(shí)現(xiàn)快速到站并網(wǎng)。在性能提升上，得益于“一簇一PCS”，系統(tǒng)全生命周期放電量可提升8%左右。

9月8日，融和元儲(chǔ)發(fā)布了新一代交直流一體液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)集裝箱——“融和·玄武”。該系統(tǒng)是一款可適用全儲(chǔ)能場(chǎng)景的5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用“交直一體”設(shè)計(jì)，一簇一管理，消除簇間環(huán)流。

自去年10月以來(lái)，以陽(yáng)光電源為首行業(yè)率先推進(jìn)交直流一體的儲(chǔ)能系統(tǒng)，今年至今已經(jīng)有多家主流廠商跟進(jìn)，在生產(chǎn)論證、產(chǎn)業(yè)落地驗(yàn)證環(huán)節(jié)，交直流一體設(shè)計(jì)帶來(lái)的高集成化儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸明晰。

全液冷，電站走向大規(guī)模

據(jù)可靠數(shù)據(jù)測(cè)試，在環(huán)境溫度為43℃的100MW/200MWh大型電站區(qū)，使用常規(guī)散熱設(shè)計(jì)方案，生活區(qū)環(huán)境溫度為46℃，而電站內(nèi)部環(huán)境溫度高達(dá)53.3℃。

與交直流一體，最好的搭檔是全液冷儲(chǔ)能儲(chǔ)能系統(tǒng)。全液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)指的是電池PACK以及PCS的溫控方式，采用的全部是液冷。

液冷PACK自2022年開始冒頭，滲透率逐漸走高，采用的底部配置液冷板的方式居多。

去年，新發(fā)布的PowerTitan2.0采用液冷PACK+液冷PCS“全液冷”散熱，并搭載AI仿生熱平衡技術(shù)，具備速冷、微冷、加熱三種控溫模式，可根據(jù)電芯、環(huán)境溫度、運(yùn)行工況智能切換，輔電能耗降低45%。

與此同時(shí)，科華數(shù)能、英飛源、禾邁電子、盛弘股份也加速加入液冷PCS陣列。

風(fēng)冷PCS，是采用空氣作為冷卻介質(zhì)，通過(guò)風(fēng)扇等設(shè)備，將空氣吹過(guò)PCS組件，把熱量帶出至預(yù)制艙風(fēng)道，再由預(yù)制艙內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行散熱。其優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，初裝成本較低，但從散熱效率來(lái)看，風(fēng)冷PCS明顯示弱。

有設(shè)備廠商表示，儲(chǔ)能PCS的液冷與風(fēng)冷的路線選擇上，實(shí)際是功率與散熱需求的平衡，2.5MW功率等級(jí)下，風(fēng)冷已基本達(dá)到散熱極限。

從這一角度來(lái)看，液冷PCS因?yàn)椴捎昧烁邔?dǎo)熱系數(shù)的冷卻液作為介質(zhì)，通過(guò)水泵驅(qū)動(dòng)防凍液在液冷板內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，能夠更直接地與PCS組件接觸，因此散熱效率更高。

今年8月，科華數(shù)能推出了全新一代S3—EStation2.0 5MW/10MWh智慧液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)。系統(tǒng)采用“全液冷散熱+全站頂出風(fēng)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，破除“熱島”危機(jī)。

據(jù)透露，冷卻液的換熱系數(shù)與比熱容更高，且不受海拔和氣壓等因素影響，液冷系統(tǒng)擁有比風(fēng)冷系統(tǒng)更強(qiáng)的散熱能力，更加適應(yīng)大規(guī)模、高能量密度的儲(chǔ)能項(xiàng)目。

英飛源一技術(shù)專家告訴高工儲(chǔ)能，在充電模塊，液冷充電系統(tǒng)通過(guò)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻液在液冷充電模塊內(nèi)部及外部散熱器之間循環(huán)，帶走模塊熱量，同時(shí)通過(guò)大風(fēng)量風(fēng)扇或是水冷機(jī)將熱量散走。充電模塊及系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)熱器件通過(guò)冷卻液與散熱器進(jìn)行熱交換，與外部環(huán)境完全隔絕，與灰塵、濕氣、鹽霧、易燃易爆氣體無(wú)接觸。

在英飛源人士看來(lái)，液冷充電系統(tǒng)可靠性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的風(fēng)冷充電系統(tǒng)，同時(shí)液冷充電模塊無(wú)散熱風(fēng)扇，通過(guò)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻液散熱，模塊自身零噪聲，系統(tǒng)則采用大風(fēng)量低頻風(fēng)扇噪聲低。英飛源自2022年就開始做液冷PCS，他們認(rèn)為液冷在充電模塊的優(yōu)勢(shì)可以復(fù)刻到儲(chǔ)能PCS領(lǐng)域。

今年4月，英飛源發(fā)布了Blue Ozean系列全液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，針對(duì)工地、礦山、海島等極端惡劣環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用液冷PACK+液冷PCS的全液冷散熱設(shè)計(jì)，效果極佳，滿足持續(xù)1C充放電的散熱需求。

值得一提的是，第三方PCS廠家盛弘股份9月的上海展會(huì)上也發(fā)布了一款大功率液冷模塊化儲(chǔ)能變流器PWS1-225/450K-H-L，適配交直流一體系統(tǒng)，通過(guò)高效液冷設(shè)計(jì)，不僅提升散熱效率，更是在大型儲(chǔ)能電站中，破除長(zhǎng)期困擾行業(yè)的“熱島”效應(yīng)。

在愈來(lái)愈大的電站中，交直流一體、一簇一管理、全液冷或?qū)⒊蔀橹匾M(jìn)化方式。

直冷進(jìn)入儲(chǔ)能勝算幾何？

值得一提的是，中車株洲所近期聯(lián)合14家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)發(fā)布了一款面向未來(lái)的6.9MWh系統(tǒng)。其中，采用了首款儲(chǔ)能直冷機(jī)，采用相變直冷，無(wú)水循環(huán)。從此來(lái)看，直冷正在進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域。

據(jù)供應(yīng)鏈廠家介紹，相較于傳統(tǒng)液冷，直冷技術(shù)采用制冷劑通過(guò)氟冷板直接冷卻電芯，減少了水系統(tǒng)的二次換熱，降低了換熱損失，令系統(tǒng)能效更高；另一方面因取締了水系統(tǒng)，沒有了“水患”，同時(shí)機(jī)組體積更小，噪音更低，于有限空間內(nèi)能夠提供更大的制冷量，契合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度漸趨增大、可利用空間愈發(fā)減小的發(fā)展趨向。

技術(shù)層出不窮的同時(shí)，儲(chǔ)能加快走向利用。9月9日，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布《2024年上半年電化學(xué)儲(chǔ)能電站行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》。

從運(yùn)行情況來(lái)看，2024年上半年，電化學(xué)儲(chǔ)能運(yùn)行情況相較去年上半年有所提升。日均運(yùn)行小時(shí)由 4.17h提升至4.27h，日均利用小時(shí)由2.16h 提升至2.55h，日均等效充放電次數(shù)由0.58次提升至0.63 次(相當(dāng)于每1.6天完成一次完整充放電)，平均利用率指數(shù)由 34%提升至42%。

在儲(chǔ)能走向利用的不久的未來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用比拼時(shí)代將加速到來(lái)。伴隨越來(lái)越多技術(shù)路線的交鋒，最終儲(chǔ)能領(lǐng)域或?qū)⒊霈F(xiàn)新的格局亦未可知。但值得注意的，新的產(chǎn)品一定是基于底層技術(shù)的創(chuàng)新，才能帶給行業(yè)新的突破。

由高工儲(chǔ)能、高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII）聯(lián)合主辦的2024高工儲(chǔ)能年會(huì)將于12月11-13日在深圳舉行，屆時(shí)超1000位系統(tǒng)、電池、PCS、BMS、EMS、溫控消防、電站運(yùn)營(yíng)等產(chǎn)業(yè)鏈人士共聚一堂，共同探討儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)化趨勢(shì)，加快推進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)跨越周期、共贏未來(lái)。