储能变流器的2000V之路还要走多久？

中国储能网讯：如果说，产业爆发、企业腾飞，需要“天时地利人和”，三者缺一不可。那么一项技术、一款产品的快速发展和普及，似乎也需要一定的“时运”助力。

对于已经完成从1000V到1500V迭代的储能PCS而言，欲向更高一级的2000V进发，同样离不开“天时”--市场需求、“地利”--相关技术协同、“人和”--企业发展驱动力。只是如此看来，PCS这条高压演进之路，似乎还要再走些时日。

系统升压是决定因素

对于技术导向紧紧依附光伏行业的储能而言，高压化也如同组串式、液冷、构网型等技术路线一般，承光伏一脉而来。

去年7月，阳光电源直流 2000V 高压逆变器在陕西榆林“孟家湾光伏项目”成功并网，并稳定运行至今。作为全球范围内 2000V 系统的首次落地实证，该项目仿如一记重锤，敲开了光伏乃至储能行业迈向2000V的大门。

今年3月，阳光电源又发布了其光储 2000V 高压系统技术。

有行业人士表示，储能需要大型集装箱，一个储能电站装机容量达数百MWh，甚至是GWh级别，对高功率需求不断提升。而电压越高，能耗就越低。“在这种情况下，需要并10kV、35kV的电网，电通过电池存储，经过逆变器后，再经变压器实现并网。且一般都会并到高压系统，然后通过电力传输到用户端。”

成本上，高压系统显然也占据优势。储能系统从1500V升级至2000V，则可减小系统损耗、提高功率，同时减少串联组建数量，降低储能系统整体的制造成本。此外，电压升级带来的功率提升，也意味着客户使用的产品数量减少，土地建设、施工成本也可相应减少，具有明显的降本增效优势。

据阳光电源测算，相比1500V系统，2000V光伏系统全生命周期投资节省165亿元/100GW；储能系统全生命周期投资节省120亿元/100GWh。

从最初的600V发展到1000V，继而至当下的主流1500V，储能系统电压等级一路高歌。而今，已有行业声音认为，储能系统已在向2000V甚至以上电压等级迈进。

储能系统的高压化发展趋势，自然传导至电芯、PCS 、BMS等核心部件，并对其性能提出了更高要求。其中有着“系统心脏”之称的PCS，作为交直流电能双向变换的中枢环节，其迭代升级更以适配直流侧电池系统和交流侧电力系统（电网）为原则。

“在电压等级上，PCS一定是紧跟系统发展要求的，储能系统电压要向2000V发展，PCS自然紧随其后。”某PCS企业负责人对中国储能网记者表示。

2000V系统市场待发 PCS进阶缺乏温床

尽管2000V储能系统已经实现示范应用，且被推崇为新一代技术趋势，但就当下而言，其在标准、技术以及供应链等多个方面仍存在诸多挑战。

据阳光电源光伏系统标准研究专家杜荣华公开介绍，当前光伏系统、组件、逆变器、直流线缆等核心设备及零部件的IEC标准仅覆盖1500Vdc，>1500Vdc相关标准仍是空白。同样，储能领域也是如此。

在集成层面，2000V储能系统将面临更大的安全、技术挑战，如此一来，集成商的技术壁垒将进一步提高。

而在供应链端，储能系统电压等级从1500V到2000V的转变，也意味着从变流器到连接器每个关键环节都需要重新“量体裁衣”，以适应更高电压环境下电气设备、电气隔离、电弧故障等方面的挑战，保障系统的安全性、可靠性和性能。

同时，从实际应用出发，相较于目前已导入市场的1500V/5MWh储能系统而言，2000V储能系统还只处于示范阶段，真正落地应用的项目少之又少。

没有驱动，何来发展；没有需求，何来创新。对于适配同电压等级储能系统的2000V PCS而言，在2000V储能系统市场还未活跃起来的情况下，的确很难发展成熟，更不用提成为主流，多数只停留在探讨阶段。

石家庄通合科技储能产品线总经理聂贺在接受中国储能网记者采访时即表示，“目前，国内的2000V系统的各部分子系统正处于快速构建期，但在各子系统尚未完备的前提下，1500V PCS目前仍是市场主力产品。”

“对我们公司而言，我们会紧盯市场前沿动态，但当下还是以现阶段的市场核心产品为导向。”他补充道。

持同样观点的还有英博电气储能事业部总经理李东坪，他将2000V PCS定义为“预研项目”。“我们要根据市场变化，再决定何时、如何投入研发资源在这一方向上。”

与1500V PCS相比，2000V PCS的能量密度和功率密度，以及系统效率都将得到进一步提高。但由于缺乏实际应用，具体能提高多少，还有待验证。

目前来看，京清数电是为数不多基于2000V储能技术平台真正推出相关储能变流器的企业，具介绍，其2000V高压储能PCS产品相比主流1500V产品，预估功率密度可提升超32%、系统效率提升超0.5%、成本降低超8%。

供应链技术能力需要提升

一定程度上，储能电压从1500V提升到2000V，要对应关键部件的绝缘耐压水平提高，因此2000V储能电压等级将会是电站系统中各关键构件的一个新的挑战，对器件的耐压等级、绝缘强度也提出了更高的要求。

李东坪也提出，从PCS本身来看，2000V的实现在技术层面并不存在太大难点，最大的困惑在于2000V直流侧的电气相关元器件的配套尚不成熟。比如将器件的额定电压提高至2000V，导通和开关的功率损耗必然会增加。对于直流侧的断路器等开关厂商而言，这一技术升级还存在一些难度。

另外李东坪表示，目前2000V PCS配套的电气器件供应链可选的比较少，不利于降本。

从上游原材料角度来看，当前行业正在经历从硅级IGBT向碳化硅IGBT过渡的阶段，碳化硅耐高压、高频，可使IGBT模块体积更小等，对于高压PCS是很重要的优势。通过强化对碳化硅等新材料的研究，可以提高器件的开关速度、抗击穿能力和导通特性，但其问题就在于成本较高。

不过行业内普遍认为，随着半导体技术的进步，特别是国产大规格IGBT产业的发展，2000V储能变流器也将拥有更大的降本空间。

此外，在结构层级、封装层级也需要进行相应的技术改进。比如增加JBS（约束区耗尽型结）工艺，减少掺杂，增加结构电场均匀性等措施以提高器件的可靠性和安全性；比如采用全塑封和全鼓形封装的技术，以提高器件的抗湿敏性和抗震动能力等。

可见，对于2000V储能变流器而言，在加速材料、工艺、技术升级，使2000V安规器件具备更高可靠性和性价比上，仍然有进步的空间。

2000V储能需要系统集成企业主导

无论哪个行业，新产品、新趋势、新应用的“起势”，几乎都需要“领头羊”企业的带动。在近期中国储能网的调研走访中，获得了这样的观点，“2000V PCS未来真正成为主流应用，应该是由具有PCS自研能力的系统集成商来引领。”

对此，聂贺就提出，一种可能是系统集成商将自研的2000V PCS首先应用于自己的系统中，另一种则可能是将2000V PCS聚焦用于某一个细分领域，使2000V储能系统能够体现出成本、功能等方面存在的突出优势。

“而能够完成这一先行者使命的，应该是在行业中颇具影响力和综合实力的企业，比如阳光电源、华为等。”

“单纯的PCS企业，仅从一个部件入手进而开发2000V产品，逻辑上有些行不通。”同时，聂贺直言，因为PCS要适配系统，在系统市场还没做好大规模使用2000V准备的情况下，就花很大的精力、财力去研发制造2000V PCS，这种可能性不大。

结语

储能作为全球经济下行周期中，一个颇具增长潜力的领域，在全球能源转型和可再生能源发电占比提升的背景下，呈现出蓬勃发展的态势。而技术的快速革新和多元化共竞，也正是行业上升的一个重要表现。

2000V储能系统作为一项被看好的未来趋势，储能变流器的2000V高压进程似乎已经开启，但从实际需求、应用，供应链等相关技术协同，以及企业的驱动力来看，好像又差了一点火候。

只能说，不急，究竟如何发展，且让子弹再飞一会。

作者：董轶丹