【摘 要】35 kV液冷储能系统采用高压级联拓扑结构，无需变压器即可直接并网。整体能量转换损耗降低约2.7%，液冷散热配合精准温控策略，将电池组温差控制在3℃以内。系统散热效率提升25%，温度均匀性显著提高，舱级与簇级消防构成双重安全防护机制。通过多级预警触发灭火动作，抑制效率达到95%。高压器件选型与绝缘设计均得到全面优化，系统电磁兼容性能通过四级测试标准。在复杂工况下，系统持续稳定运行，故障率低于0.05%。

【关键词】35 kV高压并网；液冷热管理；储能系统

引言

新能源装机规模逐渐扩大，储能系统作为稳定电网、平滑波动的关键设备，其技术升级与性能优化备受关注。传统低压储能系统存在变压器损耗、电池簇环流等问题，风冷散热效率偏低、温控精度不足，难以支撑大容量电站的高效运行。35 kV高压级联型储能系统可直接并网，降低转换损耗；液冷技术实现精准温控，提升安全与经济性能。二者结合，正推动储能技术不断发展。

一、项目背景

当前大容量储能市场仍普遍采用低压系统方案，主要通过直流侧或交流侧并联实现容量扩展，此类架构不仅使系统结构趋于复杂，还容易引发低频或宽频振荡问题。传统低压储能系统存在明显技术局限，系统并网必须经过变压器升压环节，而当前变压器效率普遍约为99%，仅单次充放电循环过程，就会产生约2%的能量损耗。在每日运行8小时的工况下，完成两次充放电循环，再计入16小时待机空载损耗，仅变压器环节的日均损耗就达到3%。为匹配630 kW至1 700 kW的大功率储能变流器（Power Conversion System，PCS）设备，系统通常采用多电池簇并联方案。这种配置会引发簇间环流问题。实测数据表明，当并联簇数超过5组时，系统整体效率将下降0.2%，若为抑制环流而增设直流-直流变流器，又会因该设备约99%的运行效率，额外产生2%的循环损耗。在此技术背景下，35 kV/25 MW/50 MWh级联型高压储能系统正式推出。该方案极大简化了系统结构，通过PCS单元串联实现直接35 kV电网并网，完全省去了升压变压器环节。同时，该系统开创性地将液冷技术引入高压级联架构。系统严格遵循DB11/T 1893、GB/T 36276等行业标准，可适应-20℃至40℃的环境温度范围，并满足3 000米海拔应用条件。该解决方案可广泛应用于新能源配储和独立储能等多种场景，为行业技术升级和新型电力系统建设提供重要支撑。

二、主要研究内容

（一）系统拓扑结构设计

35 kV液冷储能系统采用H桥级联拓扑结构，同相的H桥功率单元串联后经连接电感接入35 kV电网，每个H桥功率变换单元采用单相PWM电压源型变换器，实现电能双向变换。这种无变压器设计方案，彻底消除了传统低压储能系统中变压器的充电放电损耗与空载损耗，综合效率较低压系统提升3.5%～5%[1]。

（二）热管理系统研发

热管理系统是35 kV液冷储能系统的核心组成部分，采用以水-乙二醇溶液为冷却介质的液冷循环方案。系统通过冷凝器、压缩机对冷却液强制降温，低温冷却液流经电池包内冷板与电芯进行热交换，再流回换热器完成热量传递，实现高效散热。液冷管路采用两簇并联的设计方式，同层电池包液冷板串联，两簇共7层电池包液冷板并联形成冷却回路，进出水口分别布置在上下端，确保冷却液流量分配均匀，出水口温度控制在22℃～25℃。通过热仿真分析验证，在0.5C工况下，电芯最高温度29.9℃，最低温度22.1℃，上下部温差控制在5℃以内，温度均一性良好。

（三）消防系统设计

消防系统采用舱级、簇级双重防护模式。灭火介质选用全氟己酮，能实现精准探测、快速抑火，适配储能系统火灾防控需求。舱级防护层面，集装箱内顶部布置2个感温探测器、2个感烟探测器和2个复合探测器，持续监测舱内可燃气体浓度、环境温度和烟雾变化。当探测器满足报警逻辑，如感烟与感温探测器同时动作，或可燃气体浓度达到设定阈值时，舱内5个空间全淹没喷头立即启动，向整个舱室均匀喷洒灭火剂。簇级防护针对单个电池簇设计，每簇电池顶部均安装吸气式复合探测器，可同步捕捉温度、烟雾、CO、VOC、H2等多种火灾信号，实现火灾早期预警。

若探测器触发四级火警，如温度超75℃，或CO、烟雾等两项及以上参数超标，系统会精准开启该簇分区控制阀，向簇内7个电池包定向实施进箱式喷洒，直接作用于火源核心区域。