作为储能系统中重要的组成部分，储能变流器（Power Conversion System，简称PCS）连接于电池系统与电网或负荷之间，承载着交流电和直流电双向转换功能，更控制着储能电池的充电和放电过程。

目前，储能变流器主要分为集中式、模块化两种类型。在大型储能电站的应用场景中，多采用集中式PCS。但随着对储能系统安全、性能、灵活布置的需求不断上升，近年来模块化PCS也开始向大型储能电站渗透，主流PCS企业、储能企业均推出了基于模块化PCS的大容量储能变流器产品。

实现电池直流系统的簇级管理，是模块化产品应用的主要目的。对单簇电池进行簇级管理和电流转换，可提高电池包的均衡性和充放电效率；在电池发生故障时保障其他无故障电池簇不受影响，从而减少电池容量损失；另可根据实际需求灵活扩容或补电，提高系统灵活性和可维护性。

目前国内储能市场，价格竞争激烈，极度的“价格内卷”往往让人忽略了储能的价值实现。不同于发电设备，储能必须通过充放电操作、提供各类电力服务，实现其价值。而电池利用率，则是关系到储能系统最终价值实现水平的决定性因素。簇级管理可有效提高储能电池利用率，帮助提高储能电站收益率。

另外，尽管目前簇级管理的储能系统在初始成本上可能并不完全具备优势，但由于单簇管理的特性，每一簇可用电量能更高效释放，可以减少电池容量配置，在一定程度上减少电站初始投资。

根据容量、与储能系统直流侧的连接方式、交流侧的连接形式的不同，储能变流器可分为集中式、模块化两大类。

集中式PCS适用于大型集装箱储能系统，是在多簇电池经过集成和汇流的基础上，实现电流的交直流转换。模块化PCS，是对单簇电池进行簇级管理和电流转换，再在交流侧进行并联汇流。

另外，模块化PCS在应用过程中，也出现了两种不同的结构设计。其一是，将模块化PCS与电池系统集成于一个储能柜内，或与电池簇共同集成于集装箱内使用；此外目前多个企业也推了将数个模块化PCS组成一个整体，形成一个整机的产品形式。

后一种结构型式下，模块化PCS技术具有了与集中式PCS兼容的一级AC/DC拓扑结构。一方面，在直流侧可以灵活选择独立接入电池或将几个模块并联后接入电池，具有高度的灵活性；另一方面，交流侧并联，也使其具备了单机效率高和响应速度快的特点。另外，这一结构还可解决分散布置的模块化PCS方案中的并联谐振环流和整站同步响应速度慢的问题。

其中，据盛弘股份的公开资料显示，其模块化的PCS的整机效率最高已达到99%，并且由于分簇管理提高了电池的利用率，使得整体储能系统的利用率相较于集中式提高了4%，另外功率响应时间小于10ms，在第三方测试中，盛弘模块化PCS的充放电转换时间仅为小于5毫秒。

模块化PCS的应用最早源于工商业储能的应用。2012年，盛弘股份推出了第一款模块化多分支PCS。一方面，模块化PCS产品更易兼容工商业场景下的PCS产品需求；另一方面，也更具灵活性，更能满足不同电力用户的用电需求。

而自2023年以来，伴随280Ah、300Ah+电芯产品迅速占领市场，直流侧电池系统集成技术迭代速度明显加快，向着大容量、高电压、模块化、簇级精细化电池管控方向发展。直流侧电池系统集成技术的变化，对储能PCS的技术选型产生了明显的影响，模块化PCS成为日渐成熟的发展方向。

头部的系统集成商，均推出了相应的模块化储能系统产品。如阳光电源Powertitian 2.0，中车株洲所5MWh交直流一体机、海博思创HyperBlock Ⅲ、华为FusionSolar等，均采用模块化储能PCS帮助储能系统实现簇级管理。

而我国也出现多个基于模块化管理的大型储能项目，如贵阳200/400MWh储能电站、新疆阿勒泰100/400MWh风电配储项目、浙江越盛储能科技嵊州市开发区100MW/200MWh储能示范项目、大唐潜江50MW/100MWh钠离子电池储能电站示范项目、太仓鑫港100MW/200MWh储能电站项目、以及山西青于蓝容释200MW/400MWh储能电站等。

磷酸铁锂储能系统中电池簇之间的SOC一致性较差导致的“木桶效应”，是影响储能电池利用率的最主要原因之一。

2024年3月28日，国家光伏、储能实证实验平台（大庆基地）2023年度数据成果发布会上，项目方分享了该实证基地储能系统运行一年半之后，磷酸铁锂储能系统中电池簇之间的SOC情况。数据显示，实证中曾出现过同时刻SOC分别为100%、95%、100%、58%的情况，不同簇之间最大差异高达42%。

簇级管理在储能系统的实际应用中，可有效减少电池簇之间的木桶效应，避免电池簇出力不均衡导致电池内部差异化加剧，解决簇间环流问题等，从而在系统效率、可用容量等方面可以发挥明显的应用优势。

图：某模块化储能系统运行一年后SOC均衡效果

效率和可用容量的提升，对储能系统的运营来说，带来的是实际的经济效益。由于单簇管理的特性，每一簇可用电量能更高效释放，可以减少电池容量配置，在一定程度上减少电站初始投资。同时，簇级管理在整体充放电效率、系统全生命周期放电量上的优势，使其更具备全生命周期度电成本优势。

图：华能黄台电厂100MW/200MWh采用模块化PCS的储能电站

图源：中国华能官方微信

如前文所言，2012年，盛弘股份推出了第一款模块化多分支PCS。而2024年，盛弘股份在模块化PCS的研发与应用方面，不断进阶，成为了引领模块化PCS的发展的主要企业之一。

针对国内源网侧储能市场，盛弘股份发布大功率液冷模块化储能变流PWS1-225/450K-H-L，适配交直流一体系统，提升散热效率，消除“热岛”效应。产品采用模块化多分支技术，有效消除并联失配及环流问题。

此外，产品具备先进的构网功能及IP66高防护等级，可稳定应对瞬时高峰和极端负载，增强故障冗余能力，系统在线率高达99%，极大地提升储能电站的可靠性。

图源：盛弘电气官方公众号

针对北美表前储能市场，盛弘股份推出大功率模块化储能变流器PWS1-3150KTL-H-L-NA/EX，采用高效散热的液冷设计，攻克传统储能电站的“热岛”效应。其核心功率器件具备IP65防护等级和C5防腐等级，支持并网、离网、黑启动等多种运行模式，兼容FFR、FCR等电网调频应用。

该产品延续盛弘储能的模块化设计理念，同时搭载多分支技术，支持1/2/14支路接入，可满足2/4h等长时储能应用需求。

图源：盛弘电气官方公众号

盛弘股份还推出了5MW大功率模块化方案，支持多至24支路电池系统，可适配单体20尺5MWh集装箱方案。方案基于大功率交流低压储能变流器PWS1-215M-H-X储能变流器成组，分簇管理，分簇控制，主动均衡每簇SOC，进一步提高电池利用率和系统在线率。

PWS1-215M-H-X，功率高达215kW，直流侧范围1000-1500V，适配300+Ah大容量电芯，显著提升系统的能量密度和功率密度。

图源：盛弘电气官方公众号

目前国内储能市场，价格竞争激烈，极度的“价格内卷”往往让人忽略了储能的价值实现。

国内的电力市场改革正在为储能创造更多的应用空间，电力现货市场、调峰调频辅助服务市场、爬坡辅助服务市场等，都意味着储能的调用将面临新的应用环境。簇级管理在充放电效率、循环寿命、精确响应等方面的优势带来了电池系统整体利用率的提升，从而为储能系统带来更多盈利的可能，促进储能的价值在为市场提供服务中真正体现。

未来，搭载模块化PCS的储能系统，在源网侧大型储能项目中将会取得更多的应用机会。