低成本、高性能，储能变流器开始走向模块化

电子发烧友网报道（文/黄山明）作为储能中的核心部件，储能变流器（PCS）一向在其中占有重要地位，也是不少企业关注的焦点。而近年来，随着技术发展，PCS开始向着模块化转变，并且逐渐成为市场的趋势。
 
模块化的PCS具有许多显著优势，例如灵活的配置、更高的效率和更好的可靠性，这使得它们在各种规模的储能系统中得到了广泛应用。其模块化设计不仅方便了系统的扩展和维护，还提高了整体系统的灵活性和经济效益。
 
PCS走向模块化
 
随着全球储能市场的快速增长，PCS的需求也在持续上升，据相关机构的数据，2023年全球储能变流器市场规模达到218.4亿元，同比上升105.75%，2017-2023年期间CAGR为56.92%。
 
其中，中国市场发展迅猛，2023年市场规模增长至63.99亿元，同比增幅达167.52%，2017-2023年期间CAGR达96.55%。
 
同时，PCS的价格随着产业规模效应的显现而有所下降，2022年国内市场均价在325元/千瓦左右，2023年部分企业中标价格下降至300元/千瓦以下。
 
庞大的发展空间，加上市场集中度还不算高，因此吸引了国内外许多企业进入到PCS市场中，国内的就包括阳光电源、科华技术、索英电气、上能电气等。众多企业的涌入，也推动了PCS技术的发展。
 
从2022年起，一些公司就已经开始推广和应用模块化设计的储能变流器产品，这是因为随着新能源建设的加速，对PCS的需求也在不断增加，模块化设计因其灵活性和可扩展性成为满足多样化需求的理想选择。例如，易事特在2022年低发布了其新一代1500V 1.67MW模块化储能变流器产品，表明模块化已经受到储能行业的重视。
 
所谓模块化，就是将PCS分解成若干个功能独立但又相互协作的模块，如功率模块、直流模块、控制模块、通信模块、冷却模块、测量模块等，每个模块负责特定的功能，这样既便于生产和维护，也能根据具体应用场合灵活组合，满足不同的功率要求和系统需求。
 
模块化PCS还支持并机运行，可以根据需要增加或减少模块数量，以适应储能系统规模的变化。一些模块化PCS采用了高效的三电平拓扑结构，转换效率可高达99%，有助于提高整个储能系统的性能。
 
此外，模块化之后PCS可以根据不同的应用场景和容量需求，灵活地选择和组合相应的模块。模块化设计不仅提高了系统的灵活性和可扩展性，还简化了安装过程，降低了维护成本。当某个模块出现问题时，可以单独更换，而不必替换整个系统。
 
当然，在进行PCS模块化设计时，还需要注意几点，比如要采用标准化接口，以便不同模块的链接和通信，并且在关键部件上采用冗余设计，以提高系统的可靠性和稳定性，还需要采用先进的控制策略和算法，实现模块之间的协调和优化运行，同时加上良好的热管理以及一些安全防护。
 
模块化PCS正快速成为市场主流
 
对于企业而言，PCS的模块化为其带来了众多好处，不仅提高了系统的可靠性和可维护性，还增强了系统的灵活性和扩展性，并且提升了系统的效率与性能。更重要的是模块化设计可以通过标准化生产降低制造成本，并且由于模块的独立性，可以减少系统整体的BOM成本和制造成本，提高经济性。
 
这也让越来越多的企业开始参与到PCS的模块化设计中来，除了上文提到的易事特外，还有如深圳亿兰科电气也推出了模块化PCS，具备多样的功能，包括PO、VF、VSG、MPPT、直流电压源等多种运行模式，并具备一次调频/调压、VSG、黑启动功能。
 
产品设计注重维护便捷性，采用模块化机架式设计，储能电池可独立运行，维护便捷，扩展性好。此外，产品采用三电平电路设计，转换效率高，集成工频隔离变压器，抗冲击能力强，适用于需要离网运行的微电网系统。
 
正泰电源提供的52.5/105/62.5/125kW模块化PCS，具有强适用性，支持多级并联，电池适应性强，具备PQ、VF、SVG、VSG等功能，支持黑启动。产品设计注重高收益，直流工作电压范围宽，最高1200V满载工作，三电平拓扑，最高转换效率99%，四象限运行，支持电池充放电管理。智能的风冷设计方案，环温45°C无降额。
 
盛弘股份也推出了多款模块化PCS，包括大功率液冷模块化储能变流器PWS1-225/450K-H-L，适配交直流一体系统，通过高效液冷设计提升散热效率，破除“热岛”效应。
 
华致能源的模块化PCS采用矢量调制优化技术，转化效率>99@90%Pn，智能风冷设计，110%过载长期运行，50°C环温不降额。产品支持与BMS、EMS联动，实现系统多重保护，具备虚拟阻抗技术，弱电网情况下稳定运行，可实现储能系统无限扩容，减少并联谐波.
 
以及迈格瑞能推出的PMA系列模块化储能变流器，它拥有62.5kW、105kW、125kW三个规格，转换效率达98.7%，还具备故障录波、远程在线升级等智能化功能。
 
众多企业不约而同的选择了PCS模块化道路，原因在于这种设计不仅简化了生产制造流程，降低了成本，还提升了储能系统的灵活性和可定制性，使得储能解决方案能够更好地适应多样化的应用场景，包括但不限于家庭储能、商业储能以及大规模的电网级储能项目。
 
如今，这一设计已经成为行业中的明显趋势。这也意味着未来PCS也将向着更广的应用场景，同时也将朝着标准化前进，模块化设计有助于实现产品的标准化，从而促进整个行业的健康发展。
 
小结
 
可以认为PCS的模块化已经成为了一个确定的趋势，并且随着技术的不断进步和市场需求的增加，这一趋势预计将持续下去。模块化不仅能够帮助制造商提供更具竞争力的产品，还能够帮助用户获得更加可靠、灵活和高效的储能解决方案。