储能变流器作为储能系统的核心设备，是电能转换、能量管理、确保电网稳定性，提高能源使用效率等的重要工具，随着储能变流器功率单元向着高度集成化、高工作频率和大容量的发展，对散热要求越来越高。

1-散热需求变化

a.匹配更大直流舱，变流器容量不断变大，高效散热技术确保设备可靠

伴随储能电芯单体容量愈来愈大，储能系统单机容量也在同步扩大。2023年初，市面上标准20呎单舱电池容量仅为3.35MWh，进入下半年多家电芯企业相继推出310+Ah储能产品，20呎单舱的电容量也扩容至5MWh。然而，5MWh模式更新不到半年，一些头部储能紧接着又发布6MWh、8MWh系统。根据一般经验，储能变流器按负荷容量的1.2倍配置，5MWh储能系统单机容量就必须大于2.5MW，大功率需要更高效的散热技术来确保设备在持续高负载下稳定运行。

储能系统集成拓扑方案迭代演化

b.直流高压技术的应用要求器件具备更高的耐压等级和绝缘强度，功率器件散热严峻

为匹配大容量储能系统，直流高压技术成为一种技术趋势，通过电压等级的提高，实现节能增效和性能提升，1500V电压升级源于光伏，现由光伏切入储能。然而，储能PCS高压演进之路还很长，一些厂商优化开始推向2000V。直流高压技术的应用迫使储能变流器中的电力电子器件需要具备更高的耐压等级、更高的绝缘强度以适应高压工作环境。高压环境下，功率器件的散热设计变得更为重要，功率器件的pn结温度一般不能超过125℃，封装外壳的温度不超过85℃。

c.构网型储能系统需要具备复杂的控制算法、电路设计及高功率密度储能变流器

不同于跟网型储能系统电流源的本质属性，构网型储能系统本质上是电压源，能够内部设定电压参数，输出稳定的电压与频率。因此要求构网型变流器模拟同步发电机的特性，提供电压和频率的支撑，增强电力系统的稳定性，这种控制策略要求变流器具备更高的功率密度和更加复杂的控制算法，并且需要更高性能的功率器件和更复杂的电路设计来实现控制策略。如何有效地管理由于高功率密度、复杂控制策略产生的热量，在保持高性能的同时减少散热系统体积和成本成为热设计的新挑战。

2-常用散热方案比较

储能变流器的散热方案在近年来经历了显著的迭代演化，主要体现在散热技术从传统的风冷向液冷技术的转变。

a.风冷方案

风冷是储能变流器初期采用的温控形式，以空气为介质，通过风扇和散热器来实现热量的散发。风冷方案通过不断降低能耗、优化结构、改进散热材料等途径提升散热效率。在2.5MW功率等级下，风冷仍能满足要求。

b.液冷方案

随着储能系统的功率密度和能量密度不断增加，液冷PCS因为采用了高导热系数的冷却液作为介质，通过水泵驱动冷却液在冷板内循环流动，并且不受海拔和气压等因素的影响，液冷系统拥有比风冷系统更高效的散热效率，液冷方案的匹配度更高，近一两年开始探索，普及。

除全液冷储能方案外，一些厂家推出储能直冷机，采用相变直冷，无水循环。直冷方案也正在进入储能领域。

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