“很多人會問我們所處時代的最大挑戰(zhàn)是什么？” 英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應(yīng)用管理高級經(jīng)理徐斌在近日于深圳舉辦的第11屆 EEVIA年度中國硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢展望研討會現(xiàn)場問道。他表示，對于這個問題，每個人都有自己不同的見解和看法，但站在全球的角度，氣候變化是當(dāng)前時代的最大挑戰(zhàn)。
圖1. 英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應(yīng)用管理高級經(jīng)理徐斌在2023 EEVIA年度論壇上表示氣候變化是當(dāng)前時代的最大挑戰(zhàn)
新能源時代下，儲能系統(tǒng)成平衡未來電力供需關(guān)鍵
根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)IEA的調(diào)研數(shù)據(jù)，從1910年到2022年這一百多年間，全球二氧化碳的排放量呈指數(shù)級遞增，在2022年達(dá)到36.8Gt的頂峰排放量。在這其中，發(fā)電的碳排放量占比最大，達(dá)到40%，工業(yè)應(yīng)用緊隨其后，占比25%。因此，如何更好地保護(hù)我們的地球環(huán)境就顯而易見——持續(xù)擴(kuò)充新能源，例如風(fēng)能、光伏發(fā)電的應(yīng)用比率，同時，基于儲能系統(tǒng)完善新能源發(fā)電的不持續(xù)性或者間歇性，進(jìn)一步賦能電力的供需平衡。
圖2. 儲能系統(tǒng)成未來基于新能源發(fā)電的電力供需平衡關(guān)鍵
30.9%！近十年保持雙位數(shù)增長的戶用儲能逆變器市場未來可期
一般情況下，儲能可分為表前儲能和表后儲能，表后儲能即在消費側(cè)，又可細(xì)分為戶用儲能和工商業(yè)儲能。“援引IHS 2022年的報告，戶用儲能逆變器市場近10年來的年復(fù)合增長率達(dá)到了30.9%，這是一個令人振奮的數(shù)字，”徐斌說道，“不論任何行業(yè)的發(fā)展，如果能保持兩位數(shù)的年復(fù)合增長率都是非常了不起的增長。”
圖3. 根據(jù)IHS 2022數(shù)據(jù)，戶用儲能逆變器市場近10年呈現(xiàn)30.9%的年復(fù)合增長率
首先，戶用儲能逆變器市場的安裝量近年來始終在迅猛發(fā)展（如下圖中的橙色柱狀圖所示）。盡管2022年受到地緣戰(zhàn)爭和能源危機(jī)的影響導(dǎo)致行業(yè)爆發(fā)式增長，造成了供大于求的情況（下圖中的紫色柱狀圖代表各年出貨量）。但徐斌認(rèn)為這只是短暫性的低迷，在未來3~6個月庫存消耗完后，戶用儲能逆變器市場仍會朝著良性的趨勢發(fā)展。
圖4. 戶用儲能逆變器市場在2023年保持持續(xù)增長，但增速相比2022有所減緩
高速增長下，未來的戶用儲能走向何方？
首先，不同于以前簡單由光伏面板構(gòu)成的光伏系統(tǒng)，近年來，消費者在安裝光伏系統(tǒng)時會配備儲能，這已是一個明確趨勢。
其次，戶用儲能的需求上升疊加新能源汽車的持續(xù)增長，未來對光儲充一體化系統(tǒng)的需求也會更加強(qiáng)烈。
第三，不論是儲能系統(tǒng)的體積、還是重量、以及成本，所有這些相關(guān)的重要特性都跟功率轉(zhuǎn)換效率掛鉤�？梢哉f，如果效率做得足夠高，體積、成本等條件都會得到相應(yīng)的提升；
最后，戶用的使用條件也限制了儲能系統(tǒng)的體積，包括系統(tǒng)本身都是通過自然冷卻散熱，這也對如何選擇半導(dǎo)體元器件，比如保證它的溫升最小，提出很大挑戰(zhàn)。
因此，基于對很多公司的調(diào)研，以及結(jié)合自身對市場的看法，英飛凌認(rèn)為未來光伏戶用儲能系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率和功率密度是最制約產(chǎn)品競爭力的重要因素。
如何應(yīng)對兼具高功率密度和最小溫升的挑戰(zhàn)呢？徐斌指出SiC MOS是最匹配未來戶用儲能系統(tǒng)需求的產(chǎn)品。
最匹配未來戶儲市場需求？SiC 實至名歸！
舉例來說，在傳統(tǒng)的NPC1拓?fù)渲校绻?50V的CoolSiC™ MOSFET替換傳統(tǒng)的IGBT作對比，在70kHz的情況下，效率提升了1.3%。
徐斌在現(xiàn)場進(jìn)一步對1.3%這個數(shù)據(jù)進(jìn)行了解讀。如果熟悉系統(tǒng)設(shè)計的朋友們就會知道，在極限情況下，能效提升0.1%都很困難，但在NPC1的Demo中，其他系統(tǒng)條件都不變，只是替換了功率器件，就能達(dá)到1.3%的提升——這已是非常大的效率提升。
據(jù)悉，英飛凌當(dāng)前也已推出了第二代SiC MOSFET產(chǎn)品，若以650V，57毫歐的產(chǎn)品做性能對比，可以看到第二代產(chǎn)品以第一代產(chǎn)品的Qoss、Eoss、Ciss等指標(biāo)均降低近30%。此外，第二代產(chǎn)品仍保留了易用性，比如V(GS)th仍保持了4.5V的高水準(zhǔn)，如此一來就可以在0V的時候?qū)υ撈骷M(jìn)行關(guān)斷，對客戶來說將進(jìn)一步簡化操作。
圖5. 英飛凌在2023 EEVIA年度論壇上也展示了基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案
賦能戶儲市場？一站式解決方案已就位！
而從戶用儲能系統(tǒng)的功能框圖來看（如下圖所示），除了儲能介質(zhì)，功率轉(zhuǎn)換部分正是其中非常重要的一個板塊。其中，功率轉(zhuǎn)換又分為2大部分，一是DC-DC轉(zhuǎn)換；二是DC-AC的逆變轉(zhuǎn)換。“跟傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)很大的不同就是能量在其中都是雙向流動，以前的光伏系統(tǒng)只是單向的能量流動，現(xiàn)在的戶用儲能既要充電又要放電。”徐斌補(bǔ)充道。
圖6. 英飛凌一站式儲能解決方案賦能戶儲市場
從上述功能框圖中即可看出，在儲能市場英飛凌可以提供一站式解決方案，從最耳熟能詳?shù)墓β势骷�，比如之前提到最匹配未來戶儲市場需求�?/font>SiC MOS，到MCU，再到安全保護(hù)芯片、電流傳感器等方案，進(jìn)一步助力下游廠商快速導(dǎo)入系統(tǒng)設(shè)計。
作為全球功率半導(dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)廠商，英飛凌是目前全球少數(shù)幾家同時布局三大類功率半導(dǎo)體的公司。“從基于硅的MOS和IGBT到覆蓋不同電壓等級范圍的SiC，再到GaN方案，英飛凌是功率半導(dǎo)體行業(yè)中布局最完整的公司，”徐斌強(qiáng)調(diào)道，“另外，以上3大類產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)、到封裝，也都是英飛凌內(nèi)部實現(xiàn)全流程管理。只有如此，才能將產(chǎn)品品質(zhì)做到極致。”
