高壓直掛儲能技術(shù)是指儲能變流器(Power Contol System簡稱PCS)不經(jīng)變壓器，直接接入3kV及以上電壓等級電網(wǎng)的新型MW級電池儲能技術(shù)。

高壓直掛儲能電路圖

單個儲能電池電芯直流電壓最高不超過4V，通常用于儲能的電池系統(tǒng)直流電壓在600-800V，PCS如何不經(jīng)變壓器直接接入3kV及以上電壓等級電網(wǎng)，首要解決電壓匹配問題。

智光儲能推出的高壓直掛儲能系統(tǒng)，由電池組與單相PCS模塊構(gòu)成的儲能單元(H-Cell，如上圖A1)組成，利用電壓疊加原理實現(xiàn)高壓直接輸出。H-Cell電池組直流電經(jīng)單相PCS轉(zhuǎn)換成幾百伏的交流電;多個硬件結(jié)構(gòu)完全一致的單相PCS交流側(cè)串聯(lián)構(gòu)成單相高壓儲能裝置，產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓匹配的單相高壓交流電;三組硬件結(jié)構(gòu)完全一致的單相高壓儲能裝置Y接構(gòu)成三相高壓儲能裝置，即直接輸出與電網(wǎng)電壓匹配的三相對稱高壓交流電。

H-CELL輸出電壓

單相高壓儲能裝置輸出電壓

并網(wǎng)的電源設(shè)備必須滿足嚴(yán)格的諧波指標(biāo)要求，避免造成電網(wǎng)諧波污染，威脅電網(wǎng)正常運行。一般而言，電力電子裝置開關(guān)頻率越高，輸出諧波性能越好，但是隨著開關(guān)頻率升高，裝置發(fā)熱量增大，運行效率和穩(wěn)定性惡化。高壓直掛儲能系統(tǒng)采用載波移相控制算法，可以達到提高系統(tǒng)效率，降低輸出諧波的目的。單個H-Cell工作在較低開關(guān)頻率f下，N個H-Cell的輸出電壓移相疊加以后，系統(tǒng)輸出線電壓等效開關(guān)頻率為2Nf，等效開關(guān)頻率增加2N倍，因此高壓直掛儲能系統(tǒng)可以使功率器件(IGBT)工作在較低開關(guān)頻率下，輸出近似正弦波的低諧波交流電，無需專門的濾波器處理即可滿足接入公共電網(wǎng)的諧波指標(biāo)要求。

智光高壓儲能裝置諧波測試值

儲能電池成本高昂，其循環(huán)壽命通常只有幾千次，提高儲能系統(tǒng)的整體效率，可顯著提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。廣州智光儲能科技有限公司推出的高壓直掛儲能系統(tǒng)，省去了儲能并網(wǎng)變壓器和濾波裝置，使系統(tǒng)整體效率提高2%左右。以循環(huán)壽命6000次，2MW/2MWh的系統(tǒng)為例，系統(tǒng)整體效率提高2%，即一次充電過程少消耗40.8kWh電能，一次放電過程少消耗40kWh電能，因此電池全壽命周期內(nèi)運行成本(充電消耗減少)可減少244.8MWh，運行收益(放電消耗減少)可增加240MWh，綜合效益提升484.8MWh。

智光高壓直掛儲能裝置效率

受制造工藝誤差、使用環(huán)境差異等因素影響，即使同一批次生產(chǎn)的兩個單體電芯，其性能也不可能完全一致，因此對于電池輸量龐大的MW級電池儲能系統(tǒng)，電池均衡控制尤其重要。傳統(tǒng)MW級儲能系統(tǒng)基本都采用電池被動均衡技術(shù)，受電池數(shù)量龐大、單電芯容量大等因素影響，難以有效使用電池主動均衡技術(shù)，電池“木桶效應(yīng)”明顯。

智光高壓直掛儲能系統(tǒng)每個H-Cell輸出功率均可進行有效控制，易實現(xiàn)相內(nèi)和相間H-Cell主動均衡控制。相內(nèi)均衡控制——由于相內(nèi)H-Cell為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個H-Cell的輸出電流相同，輸出電壓可存在差異，通過對總輸出電壓在相內(nèi)各H-Cell間的再分配，即實現(xiàn)輸出功率再分配，達到相內(nèi)H-Cell間電池主動均衡的目的。相間均衡控制——由于系統(tǒng)采用Y接法，不存在零序電流通路，因此可以在需要的時候注入安全范圍內(nèi)的零序電壓分量，在各相間附件額外功率，實現(xiàn)相間均衡控制，而不影響系統(tǒng)總輸出功率。

智光高壓直掛儲能系統(tǒng)相內(nèi)均衡效果

智光高壓直掛儲能系統(tǒng)相內(nèi)均衡效果