伴隨新能源滲透率不斷攀升，儲能構網剛性需求越來越明顯，構網引發的儲能技術革命仍在繼續。

這種迫切需求主要來自于當前西部以及一些弱網區域的需求。但在未來，“雙碳”目標的實現，新能源的大規模發展已不區分地域，支撐新能源電力系統穩定運行是全球性的需求。構網型儲能在提高新能源發電能力、提升輸電通道輸送能力、提高供電可靠性、提升負荷中心電網電壓支撐能力、增加電網黑啟動資源、提升電網黑啟動效率等方面優勢明顯，全球的構網型儲能需求也將非常明確。

伴隨構網需求逐漸涌現，儲能系統構網設備主要有兩種，一是低壓儲能系統的構網，二是高壓儲能系統的構網。

值得一提的是，常見的儲能變流器基本上大都采用低壓結構，比如三電平結構，一般電池堆的電壓在DC1500V左右，對應變流器輸出電壓大概在AC690V，這時候如果把功率做到5MW以上等級，電流非常大，額定電流會超過4000A，電流已經超過儲能變流器功率元件的限額。如果還要做構網型儲能變流器，對于變流器的過載要求更高，要求能短時承受3倍額定電流過載。做額定3倍過載時，系統過載能力就要求更高，對于電力電子器件的要求也更高。

從當前電力系統的發展趨勢看，一定是朝著提高電壓等級、降低運行電流的方向發展。

據了解，高壓儲能可將原來的儲能變流器交流電壓等級由原來的690V擴展到10kV乃至35kV，這樣單機容量就可以突破現在的功率限制，直接可以做到單機25MW、50MW甚至100MW的等級。

何為高壓構網？

何為高壓構網？首先從何為構網型儲能說起，構網型儲能系統本質上是電壓源，它能夠內部設定電壓參數，輸出穩定的電壓與頻率。構網型儲能系統不僅可以并網運行，還可以離網運行，對電網的支撐能力較強。

據介紹，構網能力的重要標準之一“3倍10秒過載能力”是由南瑞繼保最先提出，并成為當前通行的行業標準。

南瑞繼保于2018年提出構網儲能理念并針對應用場景進行深入的研究，2020年在結合國內電力系統的實際情況，兼顧支撐性和經濟性，提出了“3倍10秒的過載能力”和其他關鍵參數的需求并進行了驗證，形成完整的理想同步電源構網技術概念，在2021年底全系列構網型儲能產品通過了中國電機工程學會組織的技術鑒定，2022年進入大規模工程應用。南瑞繼保還研發了構網型柔直、構網型SVG和靜止同步相調機等，是行業內唯一可以提供全過程電壓源特性的構網裝備企業。據統計，南瑞繼保已經累計實施超過60多個構網工程，功率超4GW。

高壓直掛（級聯）儲能變流原理和低壓儲能變流器不同，無需升壓變壓器，系統效率比低壓儲能高，和電網的電氣距離近，暫態過程中電壓支撐效果更好，是實現構網技術的最佳載體。

目前，南瑞繼保高壓構網技術已在項目現場經歷了中國電科院、地方省級電科院包括一次接地試驗、相間短路試驗、變壓器勵磁涌流沖擊、網級黑啟動等嚴格的現場試驗，均一次性順利通過。

同樣，智光儲能、新風光也認為高壓直掛儲能系統的構網能力是很強大的。智光儲能技術總監湯旭認為，高壓直掛系統方案在各種構網型控制方面，就具有非常快的響應速度。單機響應與全站響應時間基本相等。

“假如一個100MW、200MWh的儲能電站只有兩套50MW單機，控制可以從EMS直接連通到PCS的控制，響應非常快。而傳統的儲能系統，假如采用2.5MW或者1.25MW的PCS，100MW的系統里會有幾十臺單機。幾十臺單機的控制要從EMS到區域控制器、協調控制器，最后再一級一級下發到PCS上。響應時間會拖得很長，全站響應時間會超過100-200ms。”湯旭表示。

日前，海博思創也推出了構網型高壓級聯解決方案。海博思創構網型430kW PCS，能夠使變流器模仿同步機動態特性，提供等效的電網主動支撐。海博思創稱，這一方案不僅提升了儲能系統的靈活性與可靠性，更在保障電網安全穩定、促進新能源消納方面展現出巨大潛力。

此外，海博思創也表示，在大容量構網儲能電站需求中，海博思創高壓級聯相比低壓儲能系統具備一些獨特的優勢，具備高效率、大容量、少層級、四級均衡管理等特點。

高壓構網VS低壓構網

當前業界有稱高壓直掛，也有稱高壓級聯。實際上，高壓直掛儲能和高壓級聯儲能是同一種技術的兩種說法，一種偏向于體現無需升壓的特點，一種偏向于體現變流單元串聯拓撲的特點。

當前，低壓并聯系統和高壓直掛系統均可以實現構網控制。但高壓直掛（級聯）儲能系統效率比低壓并聯儲能高，暫態過程中電壓支撐效果更好，是實現構網技術的最佳載體。

南瑞繼保技術專家介紹，高壓直掛（級聯）儲能的技術門檻較高，需要較多的技術積累，更加適配對儲能性能要求高、系統容量大的場景，未來將是大容量、共享型、電網側的“主力軍”。

在低壓構網中，除了南瑞繼保外，陽光電源、華為數字能源、科華數能等均在項目中展示了構網能力。其中，PCS環節也將目光聚焦到構網儲能上來，盛弘股份、上能電氣、索英電氣、為光能源等相繼推出構網型PCS。

不過南瑞繼保專家提醒，構網型儲能國家標準沒有正式頒布，各企業對構網技術的理解肯定是不一樣的。近期就有項目因為地方電網驗收試驗中發現原供貨構網設備不具備真實構網能力，需要進行項目構網改造，項目整體進度、投資都受到重大影響。

而單機百兆瓦級別的高壓直掛構網型儲能系統：一是效率非常高，可以達到90%以上的轉換效率；二是運行特性，可以在控制方式上模擬同步發電機的運行特性，可以為電力系統提供頻率支撐、慣量支撐。對電網的支撐能力更強，控制難度實現更低。整個站只有幾套PCS系統，控制難度低，而且整站響應非常快速，更符合電力系統對于構網型儲能系統的快速響應控制要求。

新型電力系統的高速發展迫切需求構網技術的支撐，技術的快速發展超前于管理措施的制定，構網型儲能國家標準正在制定中，部分省區管理機構已經制定了地方技術要求，將進一步推動構網型儲能的規范化發展。

場景分野或將是未來的終局

總體來看，高壓直掛儲能技術雖然具有一些顯著的優勢，但也存在一些不可忽視的劣勢：

一是，經濟性限制。高壓級聯直掛式儲能技術主要適用于5MW以上的系統，這意味著在小規模應用中可能不具備經濟性。此外，該技術只能輸出6KV、10KV等電壓等級，這在一定程度上限制了其在工商業應用中的靈活性。

二是，系統復雜性。由于系統包含多個儲能單元，每個單元由H橋和獨立小電池堆組成，這種設計雖然可以減少占地面積和提高安全性，但也增加了系統的復雜性。這種復雜性可能會增加維護的難度和成本。

三是，技術適用范圍。高壓級聯直掛式技術主要適用于大型儲能系統，對于中小型或分布式的儲能需求，這種技術可能不是最經濟或最適用的解決方案。

綜上所述，高壓直掛儲能技術雖然在某些方面表現出色，但在經濟性、系統復雜性和技術適用范圍上存在一定的局限性。在考慮采用這種技術時，需要根據具體的應用場景和需求進行綜合評估。

觀察人士認為，未來高壓、低壓兩種路線或將在使用場景上分野，其中，大容量、共享型、電網側構網需求或將更適合高壓儲能系統。