1500V來得有些猝不及防。

這個(gè)新的電壓等級(jí)正從光伏刮向儲(chǔ)能領(lǐng)域，成為行業(yè)2020年最熱門的技術(shù)之一。在“新能源+儲(chǔ)能”漸成趨勢的情況下，陽光電源、科華恒盛、東方日升、科陸、特變、上能電氣等不少企業(yè)相繼發(fā)布1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品。

所謂1500V系統(tǒng)，簡單解釋即將儲(chǔ)能系統(tǒng)中用到的線纜、BMS硬件模塊、變流器等部件的耐壓從不超過1000V提高到不超過1500V，對應(yīng)的就是1500V系統(tǒng)。

嚴(yán)格意義上來說，1200V、1300V也叫1500V系統(tǒng)，比如比亞迪最新發(fā)布的BYD Cube產(chǎn)品最高支持到1300V的直流電壓。

有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，1500V能否大規(guī)模應(yīng)用主要取決于兩點(diǎn)：首先是否足夠安全；其次能否真正實(shí)現(xiàn)降本和增效，推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)度電次成本的持續(xù)降低。

從光伏到儲(chǔ)能

眾所周知，1500V電壓升級(jí)源于光伏，從1000V升級(jí)到1500V，光伏行業(yè)經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程，前前后后超過10年的時(shí)間。

2014年，First solar 在全球建設(shè)了首個(gè)1500V光伏電站；次年，國內(nèi)的光伏逆變器龍頭企業(yè)陽光電源推出首款1500V逆變器，但由于其它配套零部件在國內(nèi)沒有形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)國內(nèi)投資開發(fā)商對此認(rèn)知有限，因此沒有優(yōu)先在國內(nèi)大規(guī)模推廣，被迫轉(zhuǎn)戰(zhàn)海外市場。

“5.31”新政后，1500V因卓越的“降本增效”效果讓其一躍成為平價(jià)主流解決方案。據(jù)第三方機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2020年，國內(nèi)新增大型光伏地面電站裝機(jī)，1500V系統(tǒng)的占比大約為80%-90%。

在規(guī)模化市場的帶動(dòng)下，1500V技術(shù)上已經(jīng)日臻完善。截至目前，從零部件到整個(gè)系統(tǒng)，國內(nèi)光伏1500V的標(biāo)準(zhǔn)體系，已經(jīng)完全成熟。

光伏與電化學(xué)儲(chǔ)能作為兩個(gè)相近的產(chǎn)業(yè)，光伏系統(tǒng)的電壓革命也為儲(chǔ)能行業(yè)創(chuàng)造了條件。高電壓的優(yōu)勢顯而易見，從電力電子角度來看，光伏與儲(chǔ)能背后共同的邏輯是通過提升電壓降低損耗，來提升整個(gè)系統(tǒng)的效率。

根據(jù)陽光電源的測算，1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度、功率密度將在原來的基礎(chǔ)上可提升35%以上，系統(tǒng)成本降低5%以上，系統(tǒng)效率提高0.3%以上。同為40尺的集裝箱，用280Ah的電芯組合，1000V的電池最大裝機(jī)容量為3.3MWh，1500V可以提高到4.5MWh，除了PCS、電池、輔助配件成本可以減少外，人工、地基和土地成本也會(huì)大幅下降。

從2017年開始，國產(chǎn)陽光電源的1500V儲(chǔ)能技術(shù)開始應(yīng)用到美國、德國、英國等全球主儲(chǔ)能市場。與國外相比，國內(nèi)儲(chǔ)能的商業(yè)化起步相對較晚，技術(shù)演變也更加遲緩，至今還停留在1000V?！?/span>1500V儲(chǔ)能技術(shù)其實(shí)已非常成熟，建議國內(nèi)有關(guān)企業(yè)大膽應(yīng)用，就像當(dāng)初在光伏電站中應(yīng)用1500V那樣?！痹诘诰艑脙?chǔ)能國際峰會(huì)暨展覽會(huì)上，陽光電源副總裁兼光儲(chǔ)事業(yè)部副總裁吳家貌如此呼吁。

國內(nèi)1500V系統(tǒng)推廣滯后，除了沒有清晰的收益模式，也跟國內(nèi)的電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)滯后有關(guān)。我國的國標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范 GB51048—2014》明確要求，直流側(cè)電壓應(yīng)根據(jù)電池特性、耐壓水平、絕緣性能確定，不宜高于1kV。

而最新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC63056，已經(jīng)規(guī)定了最高直流電壓為1500V的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)用二次鋰電池和電池組的安全要求和測試方法。

在很多業(yè)內(nèi)人士看來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)修改升級(jí)。1500V高壓器件在光伏行業(yè)的大范圍應(yīng)用，使得直流高壓器件已經(jīng)大幅降低，這為儲(chǔ)能直流1500V系統(tǒng)成本的降低奠定了器件基礎(chǔ)，光伏1500V系統(tǒng)的成熟將加速儲(chǔ)能1500V系統(tǒng)的落地。

“借助光伏已有的1500V技術(shù)平臺(tái)，儲(chǔ)能系統(tǒng)估計(jì)兩三年之內(nèi)就會(huì)全部切過來，甚至?xí)?。?/span>陽光電源儲(chǔ)能解決方案總監(jiān)汪東林告訴“儲(chǔ)能100人”。

技術(shù)迭代的關(guān)鍵

從600V 到1000V再到1500V，電力電子技術(shù)往往呈現(xiàn)階梯式發(fā)展，通常是整體技術(shù)同時(shí)提升后至平穩(wěn)階段，然后在行業(yè)技術(shù)積累至下一個(gè)階段時(shí)再次飛躍。

1500Vdc光伏逆變器已經(jīng)推出數(shù)年，經(jīng)歷多次技術(shù)迭代。“光伏逆變器與儲(chǔ)能PCS在硬件器件方面95%是基本相同的，只是在軟件程序上有所區(qū)別。1500Vdc的儲(chǔ)能變流器在光伏逆變器的基礎(chǔ)上改改很快就可以實(shí)現(xiàn)，難度也不大?！币晃荒孀兤髌髽I(yè)的專家表示。

其實(shí)更大的難度在于儲(chǔ)能系統(tǒng)的復(fù)雜性。一般來說，電壓升高，風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患只會(huì)增加。首先，現(xiàn)在鋰電池單體的額定電壓只有3.2伏，與1000V 相比，意味著串聯(lián)的電芯數(shù)量將大幅增加，從300多個(gè)上升到400多個(gè)，最大的問題就是它的不一致性；

其次，直流電壓越高，更容易對于灰塵沉積導(dǎo)致絕緣不好，電氣間隙和爬電間距不夠的地方形成電擊穿，漏電，從而發(fā)生拉弧或觸電安全隱患。而且一旦拉弧后，由于直流電壓高能量大更難以熄滅。

再次，BMS系統(tǒng)、控制系統(tǒng)得重新調(diào)整，設(shè)備與設(shè)備之間需要重新匹配，從而造成整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全保障難度增加。

一位業(yè)內(nèi)人士表示了同樣的擔(dān)憂，從電力電子的特性來說，光伏與儲(chǔ)能在本質(zhì)上沒有特別的差異。最大的差異還是直流側(cè)的安全設(shè)計(jì)，鋰離子電池作為一種電壓源，是一個(gè)巨大的能量體，在系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)等方面，難度要比光伏大很多。

作為常年在海外征戰(zhàn)的陽光電源，正式進(jìn)軍儲(chǔ)能系統(tǒng)集成已經(jīng)有5年時(shí)間。在海外投運(yùn)的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目80%以上為1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)，目前正將海外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)向國內(nèi)移植，近期將在國內(nèi)正式投運(yùn)1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)。

汪東林介紹，在直流側(cè)管理方面，陽光電源解決一些關(guān)鍵技術(shù)難題。除了對電池逐級(jí)管理外，在電池模組、電池簇、開關(guān)盒、PCS等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用熔絲進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，此外，一旦電池側(cè)出現(xiàn)故障，BMS可以直接與PCS聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)ms級(jí)快速保護(hù)，將事故扼殺在萌芽狀態(tài)。

針對高壓直流帶來的安全性問題，無疑對零部件的技術(shù)及協(xié)作能力要求更苛刻。“對電池PACK、機(jī)架絕緣的要求會(huì)更高，BMS甚至要求光電隔離，絕緣間距要加大。電纜的耐壓將提升至2500-3300V，IGBT晶體管也得從1700V提升至3300V。”一家儲(chǔ)能系統(tǒng)集成企業(yè)的技術(shù)總監(jiān)認(rèn)為，高電壓等級(jí)間接拉高了行業(yè)門檻，有助于提升行業(yè)質(zhì)量，不符合標(biāo)準(zhǔn)的零部件在更高電壓等級(jí)下會(huì)更快的暴露出問題。

一直以來，高昂的成本是制約著電化學(xué)儲(chǔ)能的大范圍推廣的主要因素之一，降本增效是行業(yè)發(fā)展的長期任務(wù)。從本質(zhì)上說，1500V并非革命性技術(shù)，但它的誕生對于平靜了許久的儲(chǔ)能行業(yè)無疑是一針強(qiáng)心劑。從技術(shù)方案的角度看，1500V儲(chǔ)能+1500V光伏會(huì)更加匹配，二者有望成為光儲(chǔ)融合的最佳拍檔。

1500V雖然還處在大家共同推動(dòng)的起始階段，還存在一些問題和挑戰(zhàn)，但在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)共同參與克服下，電化學(xué)儲(chǔ)能朝著更大電壓和更大功率的方向發(fā)展，是未來發(fā)展的主旋律。樂觀者預(yù)計(jì)，在規(guī)?；l(fā)展和技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，快則3年，慢則3-5年，“新能源+儲(chǔ)能”將徹底實(shí)現(xiàn)平價(jià)。電化學(xué)儲(chǔ)能的大規(guī)模應(yīng)用，只是時(shí)間問題。