储能市场已成为全球最具增长潜力的领域之一，在全球能源转型和可再生能源发电占比提升的背景下，储能呈现快速发展的趋势。截至2022年底，我国储能新增装机规模16.1GW，同比增长109.1%，储能累计装机规模达到59.4GW，同比增长36.7%，增长速度领先全球。  

而随着储能系统成本的下降，储能仍具有巨大的发展潜力。在储能技术不断进步的加持下，各家企业也在寻找更具有性价比的储能方案。

“在度电成本如此苛求的现实下，任何一个可以降低成本的机会都会被储能行业重视，更高电压储能系统将成为储能行业研究发展趋势，”这是天邦达高压储能产品线总监邵磊在Big-Bit资讯举办的2023CESIS电子峰会上作为演讲嘉宾所发表的结论。

他表示，1500V的系统电压是储能产业的电压标准。在材料、电池效率、制造工艺不断更新换代的情况下，这种方式有望实现更高的储能系统电压。

对此，Big-Bit资讯《磁性元件与电源》特邀邵磊与我们一同分享高电压储能的优势以及对电感变压器的要求。

▲邵磊正在演讲中

 1500V成储能产业的主流电压

 “现在储能系统的电压等级大部分是在1500V”，邵磊对记者说道。

储能需要大型集装箱，一个储能站装机容量可以高达几十MW、几百MW，所以储能的功率会很大。而电压越高，能耗就越低。邵磊表示：“在这种情况下，需要并10kV、35kV的电网，电会通过电池存储，经过逆变器以后再直接通过变压器并网。这种一般都是并到高压系统，然后通过电力传输，再传输到用户。”

▲储能集装箱

储能系统1500V技术方案来源于光伏系统，根据CPIA统计，2021年国内光伏系统中直流电压等级为1500V的市场占比约49.4%，预期未来会逐步提高至近80%。1500V的储能系统将有利于提高与光伏系统的适配度。

目前，储能系统利用率逐步提升，储能系统技术也渐趋成熟。1500V储能系统将系统中直流电压所用的线缆、BMS硬件模块、变流器等部件的耐压从不超过1000V提高到不超过1500V。

与1000V储能系统相比，1500V储能系统的电池系统能量密度与功率密度均提升了35%以上。相同容量电站，设备更少，电池系统、PCS、BMS及线缆等设备成本大幅降低，基建和土地成本也同步减少。据测算，相较储能传统方案，1500V储能系统仅初始投资成本就降低了10%以上。

据邵磊介绍，天邦达的高压储能BMS系统主要应用于电网储能、工商业储能、家庭高压储能、UPS储能等应用领域，满足 1500V以内电池系统应用及安规要求。该储能系统采用3+X级安全架构，提供实时、全面、精确的电池性能数据，精确SOX估算，且能够通过CAN/RS485/LAN接口/干接点与PCS、EMS等设备实现数据通信和控制，保障储能系统长期高效、可靠和安全运行。

近年来，阳光电源、上能电气、华为、宁德时代、科陆、南瑞继保、双一力储能、科华恒盛、锦浪科技等企业已经相继发布1500V相关储能，抢占储能市场，并且这种趋势还在逐年加速。

高压储能对电感变压器提出的要求

对光伏储能来说，升高电压是减少线损的有力举措。从整个储能系统的视角来看的话，更高的输入、输出电压等级具有三个方面的好处：一是有助于减小交直流侧线损和变压器低压侧绕组带来的损耗；二是储能系统效率预期将增加 1.5-2%；三是储能系统功率密度提升，体积减小，运输、维护等方面工作量也减少，有利于光伏及储能系统成本的降低。

随着储能电压等级的抬高，对电子变压器、电感器的爬电距离、安全间隙、耐压等级都提出了要求。邵磊表示，接下来希望能够有更高标准的，更高耐压且安规做得更好的产品出现。他说道：“现在很多电子变压器、电感器里面的绕线很难做到自动化，在加工过程中可能会有很多破损，导致绝缘强度降低，厂家做好产品之后需要做耐压测试。”

对此，邵磊提出了几点变压器的设计要点：

• 变压器安规设计计算：确定绕组之间的绝缘类型、绕组之间的安规距离、绕组之间耐压的选取、挡带宽度、材料类别、材料的温度等级等 ；
• 变压器材料控制：针对变压器不同绕组之间所要隔离的电路特点，确定可行的保护方法：对于需要采取双重保护的电路可以采用：基本绝缘+保护接地，双重绝缘，加强绝缘等三种方式构成；根据绝缘跨接的电路类型，根据(GB4943-2001) 确定最经济的绝缘类型；
• 承认书查检表：在设计、测试、生产过程中进行严格的控制，主要对电磁元件内部使用的所有参与绝缘功能的绝缘材料；
• 设计更改的控制：对于绝缘隔离的变压器、电感类器件，这些磁性元件本身满足基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘，这些磁性元件的组成材料和结构需要严格的控制，而且不允许随意变更。

除变压器外，还需对骨架、胶带、挡带、套管、漆包线、浸漆、灌封物等进行控制。

天邦达主要做储能的直流侧方面电池管理和配套电源产品，该储能方案需要用到比较多的是隔离变压器。隔离包括通讯隔离和电源隔离。

邵磊说道：“现在磁隔离用的相对比较多。仅仅是BMS直流侧，还不算电源、逆变器这一块，可能就用到十几个变压器。如果储能系统用主动均衡方案的话，应该需要用到接近100个变压器。”

天邦达的储能产品方案中，BMS需要自己搭配辅助电源，或者是小型的隔离变压器。而储能PCS需要用到标准化模块，如一个100kW的PCS里面就有电感、变压器，因为PCS里面还要做交直流的转换，这种功率就比较大，一个储能系统需要用到一个或两个电感变压器。

 2000V储能系统成趋势

十五年前，600V 的系统电压是组件的主流产品。五年前至今，1500V 的系统电压成为了储能产业的系统电压标准。随着储能技术、材料技术的不断创新以及电池的效率、材料的绝缘等级、制造工业技术都有了突飞猛进，让更高的储能系统高电压成为可能。

▲光伏储能

2000V及以上安规器件主要应用于高压、高功率的电力电子设备中，如高压变频驱动器、太阳能逆变器、新能源储能等领域。

目前，2000V及以上储能安规器件的发展主要集中在以下几个方面：

材料研究：多晶硅、氮化硅等新材料的应用，以提高器件的开关速度、抗击穿能力和导通特性；

结构优化：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；

封装技术：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。

邵磊表示，储能电压将从1500V提升到2000V，储能系统中关键部件的绝缘耐压水平需要提高，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、绝缘强度提出了更高的要求。

此外，高电压组串设计及材料的选型提出更高的技术要求。需要通过提升系统电气间隙、爬电距离等安规性能，以及提升线缆绝缘耐压特性。邵磊说道：“现在电子变压器、电感器的耐压等级我们最高要求是能做到6400V DC。”

记者了解到，越来越多整机企业开始在大功率应用中使用膜包压方线。因为相比普通膜包线，膜包压方线可有效缩小电子变压器、电感器的体积，50%重叠率可以实现5000V耐压，电压的稳定性取得明显改善。

目前，市面上已经有一些厂家推出了2000V安规器件， 如ABB、Infineon、ST、 Mitsubishi及国内头部厂家。未来，随着新材料、新工艺 和新封装技术的不断应用，2000V及以上的安规器件将具备更高的可靠性和性价比，以推动储能新能源迈向更高的电压等级而铺路。

 结语

建设储能不仅可以实现峰谷套利，还可以平抑电网供需波动，储能已成为众多资本竞相布局的市场。

当下，1500V的高压储能是主流，并且延续向更高电压演进的态势。高电压储能能够在一定程度上减少损耗和降低成本，储能市场前景广阔。

不过储能在目前仍需克服一些技术难题，例如，如何提高储能效率、确保储能的安全性和可靠性都是当前储能产业链企业面临的重要问题。就电子变压器、电感器而言，对材料的选型、变压器工业设计也都提出了要求，还需要提高爬电距离、安全间隙和耐压等级，确保绝缘性强，耐电压等级高。

我们也期待在储能行业快速发展的过程中，电子变压器、电感器企业在提高自身产品性能的同时，也能够加强与储能企业的沟通，通过不断优化电感变压器的设计，以满足储能市场的需求，实现各方共赢的局面。