華為、陽光紛紛入局，“雙高”背景下構網型儲能是出海最優解么？

【摘要】2023年12月23日，由于英國和法國間的高壓傳輸線路突然跳閘，英國電網在瞬間損失了1GW的電力，系統頻率從50赫茲驟降至49.3赫茲。

然而，由于陽光電源位于英國的多個兆瓦時儲存電站迅速響應，并提供柔性的慣量支撐，使得5分鐘之內電網頻率從49.3赫茲恢復至正常運行范圍，因此避免了大規模停電事故。

這便是如今的儲能新潮流“構網技術”。

通過模擬大型同步發電機，構網儲能為電網提供必要的慣性支持，同時彌補電網在調峰調頻能力上的不足，有效增加了新能源電力的消納率。

PCS作為儲能技術的底層核心技術，呈現出組串式應用增加、功率提升、液冷溫控、光儲融合的四大趨勢。

如南瑞繼保、華為數字能源、陽光電源憑借自身商業化應用的多元案例實現有效的技術積累，位于構網型儲能企業的第一梯隊；科華、科陸、盛虹等企業同樣加足馬力，在商業化落地與技術賦能層面深耕。

然而，當前構網型儲能仍處于發展初期，各企業面臨著技術、性價比、市場拓展等方面的重重困境。

在中東市場具有先發優勢的儲能企業，在面對歐美市場的貿易保護壁壘下，在電網這一涉及國家命脈的關鍵行業中，構網型又能否成為最優解呢？

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以下為正文：

01

電網控制邏輯轉型，向“構網”進軍

在新能源電力裝機及發電量占比提升的大背景下，我國電力系統正經歷著前所未有的變革，電力系統“雙高”，即高比例可再生能源、高比例電力電子設備兩大趨勢帶來的安全問題突出。

新能源電力裝機中心與用電負荷中心的逆向分布，加劇了電網的不穩定性，也增大了新能源的消納壓力。

隨著新能源在電網中占比的增加，電網的控制邏輯發生了變化。

傳統能源發電是通過切割磁力線產生電流，具有慣量，并以電壓源的形式控制電壓。

而新能源以電子形式，即電流源為主，通過鎖相環獲取電網的相位和幅值來控制電流輸入，沒有慣量。

當電網中的新能源占比越來越高時，非慣量的能源形式增多，在出現故障時，由于慣量不足，難以像傳統能源那樣支撐電網故障期間的運行。

這就要求新能源要能夠模擬傳統能源的慣量支撐形式，從電流源變成電壓源，以模擬傳統能源對電網的支撐能力。

與此同時，構網型儲能應勢而生。

構網型儲能是指儲能電站能支撐電網安全平穩運行，適用于大電網和微網，本質上是電壓源，能夠自主設定電壓參數，輸出穩定的電壓與頻率，提升變流器的電壓、頻率支撐能力，增強電力系統的穩定性。

通過功率同步控制機制，構網型儲能將儲能變流器塑造成電壓源外特性，可在不依賴外界交流系統的情況下，自行構建交流側電壓幅值與相位，為電力系統提供強大的電壓支撐。

與之相對的，是跟網型儲能系統。

跟網型儲能系統本質上是電流源，自身無法提供電壓與頻率的支撐，必須依賴電網的電壓和頻率來運行，因此，無法獨立支撐電網系統。

因此，二者主要區別在于電源屬性和控制方式。

構建PCS（儲能變流器）上的能力構建也是二者對比的重要指標。

跟網型PCS的控制結構簡單，已有較為成熟的技術模式，但局限性在于必須依賴電網提供的穩定頻率和電壓參考值，控制回路的穩定性相對較弱。

而構網型PCS在內部設定電壓參考信號，通過功率計算模塊及頻率下垂控制實現與電網的同步，具備在沒有外界發電供給的情況下調動自身運行實時調整輸出的能力。

02

政策+需求，商業化實踐爭奪戰

目前，我國已有多地提出鼓勵或強制新能源項目配建構網型儲能。

2023年至今，新疆、西藏、江蘇等地方相繼發布了探索建設構網型儲能相關政策文件，支持構網型儲能等技術研發與工程示范。

政策的出臺必定以需求為導向。

據高工產業研究院數據，24年以來，我國構網型儲能招標規模達1.468GW/4.613GWh，西藏構網型招標、開工的項目有11個，容量規模達到1.15GWh。

因此，政策與市場需求的驅動之下，各企業紛紛下場構網型儲能市場，提前布局。

南瑞繼保作為全能型構網技術選手，當之無愧成為業內構網型能力一流的龍頭企業。

公司主營PCS的傳統為打造構網型儲能打下堅實的技術鋪墊，南瑞繼保在業內率先提出完整構網理念，打造出以構網型儲能為核心的源網荷儲一體化解決方案，產品包括構網型儲能、構網型柔性直流、構網型SVG和靜止同步調相機等。

目前，南瑞構網技術應用落地的項目超30個，分布在湖北、新疆、內蒙、西藏、吉林等地，23年，南瑞為內蒙古電力集團額濟納地區源網荷儲新型電力系統示范工程提供30臺、總容量25MW/25MWh的儲能、協調控制和能量管理在內的一、二次設備。

與此同時，陽光和華為憑借著巨額的技術資金投入，招募電網博士成立電網研究實驗室，同樣躋身于構網型儲能的第一梯隊，并已在部分指標上實現對南瑞的超越。

自2011年，華為數字能源就一直壓強式投入新能源并網的安全穩定性研究，公司研發了構網型儲能的功率模組和控制芯片，實現了暫態高倍率有功、無功快速支撐，提升了在復雜、惡劣環境條件下的長時間可靠運行能力。

沙特紅海新城首期400MW光伏和1.3GWh儲能系統，全部采用華為組串式逆變器和智能組串式構網型儲能解決方案，自2023年9月全部投入運營，提供了超過10億度綠色電力，成為全球首個100%可再生能源供電的城市微網。

2023年3月，陽光電源就推出了以光儲構網型控制技術為核心的《干細胞電網技術白皮書》，該技術適用于能源基地、柔性輸電、孤島供電、終端用能等場景，已經搭載到陽光電源交直流一體系統PowerTitan 2.0中，并實現規模化出貨。

科華、科陸、盛虹等企業暫時位于第二梯隊，主要差異在于企業的技術應用案例。

構網型技術的研發既需要企業在電力電子技術領域內的長期深耕，也需要在實踐項目中積累經驗。

在項目調試及運行過程中，廣泛的應用案例可以為南瑞、華為、陽光等頭部企業提供更多學習經驗，進一步促進技術提升。

03

技術制高點，PCS的底層較量

除商業化實踐之外，構網技術同樣成為各企業拉開差距的關鍵點。

儲能變流器PCS可謂是這場較量的底層技術核心。

變流器要能夠作為一個智能和靈活的發動機，無論在強網還是弱網的環境下，都可以自適應按照既定的頻率和電壓運轉，同時，也需建立和維持電壓與頻率穩定。

作為決定儲能技術路線及適應應用場景的主要力量，PCS也呈現出組串式應用增加、功率提升、液冷溫控、光儲融合的四大趨勢。

組串式PCS一方面可以有效匹配工商業儲能產品需求，另一方面也有效適應儲能電站的精細化運營趨勢。上能電氣、索英電氣、南瑞繼保、特變電工等推出了2.5MW、5MW組串式一體機，由組串式單模塊組成。

值得關注的是，隨著直流側電池艙容量的增大，PCS的功率也在提升。科華數能、上能電氣、陽光電源、匯川技術等都推出2.5MW集中式PCS，以及集中式升壓變流一體機。

各企業的單臺PCS的過流能力也所差異。

多數公司單臺只能提供1.2倍過流能力，而頭部公司當前能做到1.5-2倍。

當前，PCS(儲能變流器)市場也呈現量價齊升的趨勢。

由于構網型儲能在應對復雜電網形態時需要具備更多功能，并且其短時過載能力需要超配更高功率的PCS，因此其產品具有較高的溢價，平均溢價水平可達30%左右。

與此同時，在黑啟動方面，不同廠家實現方式和速度差異較大。

頭部廠商目前可以在小時級別實現電站所有資源同時啟動，而部分廠商則需以天甚至周為單位。

在過流支撐層面，眾企業過流能力支撐時間差異明顯。

2秒還是5秒的支撐時間，看似差距細微，但是對于毫秒級別的電網響應卻有極大的撼動能力，過流支撐時間不足會極大影響電網頻率支持，導致故障連鎖反應。

總而言之，為了在這場技術競賽中脫穎而出，各企業紛紛加大研發投入，致力于多維提升產品技術的性能、效率和可靠性，可謂花樣百出。

04

層層考驗，構網型儲能是出海最優解嗎？

當前，構網技術仍處于發展初期，作為建設高質量電網的的重要通路，在技術、行業標準、成本、市場拓展等方面均具備不少挑戰。

構網型儲能技術具有較高的技術壁壘，PCS的短時過載成為“剛需”。

行業普遍采用“超配”2-2.5倍PCS的方式來滿足儲能系統在3倍過載時能夠提供10秒的支撐能力，而下一步如何加強變流器的過流能力，從而有效降低因變流器電流快速增長帶來的過流風險危及變流器硬件組件是面臨的主要挑戰。

此外，在電池的過充過放、超導磁體的運行穩定性、超級電容的短路等安全問題，也成為技術方面的重大挑戰。

同時，構網型儲能作為電壓源，若多臺電壓源設備并列運行，可能存在環流、搶功率等問題，影響系統的穩定性。

該技術也常常需要與風力、光伏等發電能源儲存設備進行結合使用，如何優化混合儲能系統的配置與運行策略，也是現階段面臨的難題。

性價比，在儲能行業是重中之重。

為了滿足短時擴展能力，PCS需要具備較大的容量冗余，這直接增加了系統成本，而構網型參與慣量支撐，頻率，黑啟動等輔助服務的評價和回報機制尚不明確，給技術盈利能力提出考驗。

出海，也是儲能行業發展的一大命題。

2023年6月，國際可再生能源署提出，要在2030年將全球可再生能源裝機容量增至三倍，全球可再生能源目標大幅提升，大幅提升的新能源目標為儲能行業打開了廣闊的市場空間，中美歐的儲能行業迎來爆發式增長。

然而，新一輪逆全球化浪潮涌動，隨著全球多地地緣政治風險上升、產業鏈趨于本土化，對我國企業出口儲能產品帶來不確定性。

據業內人士預測，即使未來新能源占比達60-70%，在3-5年時間內，火電仍會在電網中占較大比例，不過，構網型儲能在全球有望達到50%的滲透率。

就構網型儲能而言，盡管構網型儲能和構網型新能源發展是未來趨勢，但不同國家和項目發展階段與需求迫切性不同，因此項目出海存在較大差異。

沙特的規劃新城項目，完全依靠新能源供電，并涉及幾百兆瓦負載。由于沒有主干網作為支撐，則需要通過構網型儲能來應對負載波動和故障等問題，對構網型的需求是100%，需求極高。

當前，中東的儲能項目基本由中國企業參與，海外企業多為陪標，初始項目名單中很少有海外公司，而一帶一路地區，逆變器用構網型的情況只是特定項目。

轉向歐美市場，作為儲能的高價值市場，歐美市場的儲能毛利水平可達30%以上。

與此同時，電網投資呈現出景氣上行的態勢。美國公用事業公司的資本支出持續攀升，電網投資占比將達到較高比例，多家公用事業公司均上調了最新電網資本投資規劃，以應對老舊電網升級改造和新增需求帶來的挑戰。

歐洲電網也面臨著老化問題嚴重、擴建周期較長等挑戰，大量新能源項目并網擁堵甚至被擱置，其輸配電網開發及運營機構正在加大投資力度，布局大規模的電網投資計劃。

然而，變流器儲能pcs出于直接控制電網的特性，可能會涉及到各個國家的主權與利益問題，在當前歐美地區的貿易保護主義政策之下，國內企業出海或存在較大困難。

由此，構網型儲能是否憑借能夠化解眼前自身發展困境，成為儲能出海的最優解，仍需要時間來檢驗。

05

尾聲

“雙高”背景之下，構網型儲能憑借自身優勢，或有望在未來迎來行業機遇期。

在商業化實踐極為關鍵的市場競爭中，眾企業能否利用技術突破再上一層臺階？又能否在政治、經濟交錯混雜的國際市場中逆勢突圍？

時間自會給出答案。

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- NEBR -

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