储能系统集成技术和市场正以其多样复杂性的特征呈现出快速地变化,一方面系统集成在向更大规模、更高能量密度趋势发展,另一方面应用场景更加复杂多样,对储能系统寿命、安全提出更高要求。
作为储能系统最为关键的核心零部件,PCS在经历了2023年上半年的高歌猛进之后,下半年增速已经明显有所放缓,同时随着储能系统项目规模进一步增大之下摊薄系统建设成本,这也导致了PCS的降本明显低于储能电池的降本效益。
在规模化降本途径降速甚至是短期失效的背景下,储能系统的效率提升就显得尤为重要,PCS技术迭代进化的核心价值更加凸显。
液冷之“风”也从电池端吹至PCS。
“储能PCS从技术本身而言能够做更低的成本、更高的效率和更高的可靠性,供应链的维度可以有更好的效益,可以拿到更稳定的产品,在最终的用户当中产生出价值的改善。”禾迈股份研发总监张明在此前的2023高工储能年会上表示,禾迈变流器系列产品借鉴电池液冷化技术,将液冷技术应用至PCS产品中,通过功率单元液冷化设计,给产品带来更好的性能表现。
提升储能系统的寿命,保证系统安全稳定运行正是液冷PCS开始盛行的关键所在。
液冷PCS赛道,或将成为PCS厂商和系统集成商之间竞争绕不过去的“小赛道”,尤其是在当前储能项目正向着更大规模、更高能量密度趋势发展,对储能系统的寿命、安全性提出了更高的要求之下,不管是大储项目安全性考虑还是工商业储能全生命周期降本增效,液冷PCS这门生意,谁都不想轻易放过。
液冷PCS 新“故事”还是新市场?
2023年,储能产业处在了前所未有的大变局时代,储能产业尤其是电力储能市场,持续演进迭代的系统集成解决方案始终是行业发展的关键所在,而这一切的背后都是瞄准着最大限度提高安全、降低成本、提高效率。
同时储能复杂的产品形态、地域以及项目的独特应用需求都为系统集成方案乃至于关键零部件的技术迭代埋下了伏笔。
在这其中,液冷技术在电池、PCS等环节的广泛应用是技术迭代的重要分支。
在储能系统中,电池的成本占比超过了50%,电池技术演进的方向也在很大程度上影响着包括PCS的技术方案确定,液冷技术路线也是如此。在电池液冷方案快速应用推广之下,2023年下半年已经有多家PCS厂商宣布推出液冷PCS产品,更有部分系统集成商已经在新品中搭载应用了液冷PCS。
“在储能系统集成中非常重要的一点,就是一定要看电池‘怎么走’,因为这里面占的大部分的成本是电池,一个简单的逻辑,就是电池怎么走,我们的PCS就往这个方向走。”云天数能总经理伊晓光告诉高工储能,电池用液冷,PCS就可以用液冷方案。
在伊晓光看来,液冷的功率密度更高,防护等级更好,对高温高湿、盐雾、暴雪等环境的适应性也更强。
据高工储能了解,目前云天数能已经有液冷PCS产品出货。
在2023年下半年推出HPCS系列液冷PCS产品的禾迈股份同样认为,液冷方案在功率密度和系统效率上有较好的提升,在高海拔和高温地区有着更好的适应性。
高工储能从市场多方调研获得信息显示,目前多家PCS厂商都已经宣布有液冷PCS产品或者即将推出相关的液冷PCS,更有厂商表示已经有实际的液冷PCS产品出货应用。
“新概念新产品,讲的人非常多,没有一家PCS厂商说没有液冷产品,但很多都还在PPT上。”有不愿具名的PCS企业负责人表示,究竟怎么用、为什么用,很多人还没有完全弄明白。
在PCS厂商慧能互联总经理杨勇看来,液冷PCS还处在发展的初期,真正有实际产品和实际应用的还不多。“液冷技术对PCS来说并没有本质上的突破,更多是一种技术的应用,还是要看储能系统厂商和业主选择。”
加入液冷阵营的PCS厂商们
尤其是在电力储能系统未来调用更加频繁,工商业储能应用加速的背景下,拥有着诸多优势的液冷方案无疑有着广阔的前景。这也吸引着越来越多的厂商加入液冷PCS赛道。
禾迈股份在2023年11月举行的2023 SNEC ES+首次公开展示了HPCS系列储能变流器。
据张明介绍,HPCS系列产品借鉴电池液冷化设计思路,对关键功率模块采用液冷散热方案,通过功率单元液冷化设计,给产品带来更高的功率密度、更优的性能指标和更好的环境适应性。
同时,通过极致的技术设计,使HPCS系列产品功率密度达到行业顶尖,单体产品占地面积小于1平方米;可在50℃环温额定功率运行,45℃可达到1.1倍运行额定功率;水冷板的高效均热性能,实现不同IGBT之间温度差小于2℃,优异的均温特性能确保不同IGBT的寿命一致性。
尤其是在面对高海拔项目时,高效液冷散热方式将海拔变化带来的温度降额影响大大降低,极大程度上保障PCS产品和储能系统的安全平稳运行。
在此之前,阳光电源发布的新一代大型储能系统PowerTitan2.0就采用了液冷PACK+液冷PCS“全液冷”散热,并搭载AI仿生热平衡技术,具备速冷、微冷、加热三种控温模式,可根据电芯、环境温度、运行工况智能切换,辅电能耗降低45%。也让系统的效率、性能、安全、智慧水平均得到颠覆性提升。
汇川技术也曾公开表示,其相关自动化产品采用的液冷技术为自主研发,主要应用于公司PCS产品以及工商业储能产品等。
除了在源网侧储能领域应用,液冷PCS在工商业储能中的应用也吸引着广泛的关注。
重点布局工商业储能变流器领域的云天数能也在2023 SNEC ES+上全新发布了125kW液冷和风冷工商业储能PCS模块。
云天数能相关技术负责人表示,液冷PCS具有较好的耐候性,尤其是在高温高湿环境或高原环境下能够有效提升整个储能系统的寿命,从而实现更低的度电成本。
专注于工商业储能功率变换技术的宁波亿储电气也推出了相关的工商业储能100KW和 200KW液冷储能PCS产品,并已在多个场景实现落地应用。
多家储能PCS厂商都向高工储能表示,液冷PCS目前应用的初始成本还较高,处在推广期,但从全生命周期的综合成本来看在很多场景下仍具有较强的竞争力。