5MWh+储能设备集成技术要点分析

随着300Ah+大容量电芯的迭代，各个主流集成厂家纷纷发布基于迭代大容量电芯的5MWh+储能电池舱，例如宁德时代、中车株洲所、科华数能、正泰电源、双一力、瑞浦兰钧等厂家，预计明年起将会逐步取代现有的集成产品，成为新能源侧和电网侧共享中大型储能电站的首选技术路线。

5MWh+电池舱一般基于20呎的舱体进行集成，对开门设计。电池采用305Ah、314Ah、315Ah、320Ah等大容量电芯，集中式拓扑结构，液冷热管理方式，整舱共12个电池簇，电池簇直流侧并联后接入PCS直流侧，单舱能量可达到5MWh以上。

相对现有主流厂家的20呎液冷电池舱，一般采用280Ah电芯，每个电池舱安装8~10个电池簇，单舱能量在3MWh-3.7MWh左右。

以宁德时代“Ener系列”为例，单舱能量由现有的3.354MWh提升到了5.016MWh，能量密度提升约50%，可有效节省占地面积，降低储能电站的综合投资成本、站用电损耗以及施工费用。

提升电池和电池舱能量密度是储能设备通过技术手段进行降本的主要途径之一，折算成40呎的电池舱为例，电池舱从2018年左右单舱2.5MWh到10MWh以上，储能电池舱的能量密度提升了4倍左右，直流侧设备成本也由2元/Wh左右降低到目前的0.8元/Wh左右。

此外 PCS功率单元也将同步迭代升级，目前，主流PCS厂家普遍采用1725kW、1500kW等额定容量的PCS，配合3000~3600kVA左右的变压器组成功率单元。为匹配5MWh+电池舱的应用，未来PCS厂家预计将单机2500kW额定功率的PCS，配合5000kVA左右的变压器使用，从而提升整站的功率密度。

随着5MWh+集成产品的推出，由于其在降本增效上的凸出优势，特别是在当前低价中标的背景下优势明显，但随着功率和能量密度的提高，对集成技术提出新的挑战，行业需重点关注以下问题，主要分析如下：

首先，随着直流侧并联电池簇数量的提升，由目前的8~10簇提升到12簇，直流侧短路电流将继续增大，相对交流，直流短路电流灭弧难度较大，在储能单元直流侧发生短路时对直流侧设备选型提出考验，短路电流已超过现有直流断路器的开断能力，采用直流熔断器作为直流侧保护开断设备将是必然选择，同时，需重点考虑直流侧开关设备的短路电流耐受能力。

其次，电池簇并联数量的提升，环流问题将会加剧，由于5MWh+储能设备普遍一般采用集中式拓扑，电池簇在直流侧母线直接并联，环流问题将会带来全寿命周期性能的下降，甚至安全问题，因此，如何通过提升电池的一致性和电池簇间的均衡能力将至关重要。

再次，随着电池及电池舱能量密度的提升，散热问题将会凸出，电池舱普遍采用间接式液冷热管理方式，通过乙二醇水溶液流经电池PACK底部冷板对电芯进行换热，如何提升电芯的散热性能和温度均衡能力至关重要，例如，增加电池PACK温度传感器的数量和精度，增加液冷机组的制冷效率等。

从次，消防安全仍是重中之重，随着能量密度的提升，消防安全问题需提高重视。液冷PACK由于防护等级比较高，普遍达到IP67及以上，随着国标《电化学储能电站安全规程》（GB/T42288-2022）的正式实施，采用PACK级消防方式将是必然选择，同时，需进一步提高探测器探测精度、可靠性和消防系统联动措施。

最后，需考虑舱体结构的防火防爆设计及整站的防火隔离，目前，液冷电池舱均采用非步入式设计，在结构设计时，需考虑电芯-电池模块-电池簇-舱体的防火防爆设计，如电池簇间的隔板需满足一定的耐火时间要求，舱体设置泄爆口等，从而减少事故范围的扩大。在整站的布局上，需结合防火分区、电气接线、运维等合理划分储能区域，通过设置防火距离或防火墙等方式划分防火区域。

总之，5MWh+储能时代即将来临，在产业链竞争日趋激烈、同质化严重的背景下，行业仍需关注产品的本质， 即价格、性能和安全缺一不可，从产品制造、工程设计、施工调试等环节开展严谨科学的分析，为即将到来的工程规模化应用做好万全准备。