户用储能迎来爆发，英飞凌提供一站式系统解决方案

时间：2023-10-13 14:51:07

关键字：英飞凌储能 ESS SiC

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[导读]近日，第11届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会在深圳召开。英飞凌电源与传感系统事业部应用管理高级经理徐斌在会上发布了主题为“英飞凌一站式系统解决方案，助力户用储能爆发式发展”的演讲。

从全球的角度看，气侯变化是我们所处这个时代最大的挑战，比如现在的温室效应、全球气候变暖以及海平面的上升，所有这一切都是跟二氧化碳的排放量相关。

根据权威机构IEA的调研，从1910年到2022年，过去一百年的时间，二氧化碳的排放量呈指数级递增，2022年达到36.8Gt的二氧化碳排放量。

而究其碳排放来源，最大的来源是发电，占比高达40%。第二部分就是工业应用，这部分占25%。第三部分是交通运输，占比达到了22%。而建筑用电占比排在第四位，占比为8%。

为了降低碳排放，就要加大提高可再生能源的使用占比。但可再生能源受制于环境条件影响，发电具有间歇性，并不能够像传统能源那样可控的线性生产，因此也不能够直接接入电网利用。

而这时候，储能系统的作用就体现出来了。储能系统可以将可再生能源的电能储存起来，对于可再生能源的生产和使用而言是必不可少的组成。

户用储能市场迎来爆发式增长

据英飞凌电源与传感系统事业部应用管理高级经理徐斌介绍，储能可以分为表前和表后两大类，其中的表指的是家里的电表。在家用之前的就是表前的储能，一般指的是生产侧和电网配电侧，在家庭电表之后的链路中的就是表后储能，指的是消费侧。

而消费侧的表后储能，按照客户需求体量又可以分为企业用户和家庭用户。而近年来，家庭用户的储能系统安装量得以大幅增长。

来自IHS 2022年的报告预计，从2020年到2030年户用储能从2020年到2030年的年复合增长率将达到30.9%。

其中2022年户用储能的装机需求大约是14000兆瓦，但实际出货量达到了18000兆万。也就是意味着在2022年有差不多4000兆万的库存积压在储能逆变器和储能系统安装商那里。当这个量消耗完之后，户用储能还会迎来更迅猛和健康的增长。

光伏户用储能系统的效率和功率密度至关重要

户用储能系统一般都是用于自发自用，多余的部分会反向售电给电网。以前的户用光伏系统，就是一个单独的光伏发电功能；而现在和未来，光伏发电系统必然会与储能系统结合进行户用的安装配置。随着新能源汽车的爆发，大家需要把充电跟储能和光伏系统做搭配，也就是现在非常热的光储充一体系统。

从户用储能系统典型框图来看，内部架构简单来说包括两大部分：一是储能的介质，也就是是一个电池包；二是它的功率转换部分。其中功率转换又分为两个部分：一是DC到DC的转换；二是逆变或者DC/AC的转变。这一部分跟传统的光伏系统很大的不同就是能量在里面双向传输，以前的光伏系统只是单向的能量流动，现在的户用储能既要充电又要放电，所以能量都是双向的流动。

据徐斌介绍，当前户用储能系统的技术要求有几点至关重要：一是未来光伏一定要搭配储能；二是体积、重量、成本和效率之间的平衡；三是因为户用条件限制体积和噪音不能太大，无风扇设计就对于元器件的温度控制有更高的要求。总结来说，光伏户用储能系统的效率和功率密度是最制约未来产品竞争力的重要因素。

英飞凌一站式功率解决方案

为了应对更高功率密度和更小温升的设计挑战，SiC作为第三代半导体器件，有着诸多的优势。

首先，从当前的从现在硅的器件转到碳化硅系统，可以提升很高的效率；第二，SiC MOS的体积比较小，可以提升功率密度；第三，它非常灵活，SiC MOS的pin脚或者使用方法都可以跟硅的系统做到无缝连接；第四，SiC器件的可拓展性非常好，从650V，到1200V，1700V都有。

英飞凌提供了一站式的功率解决方案，同时提供SiC和Si的两种材料的功率器件，提供包括功率器件、MOS、IGBT和IGBT模块等多种不同的产品形态。

在中低压MOS方面，英飞凌有2个产品系列，一个叫StrongIRFET，一个叫做OptiMOS。StrongIRFET产品线来自2016年收购IR公司产品之后的升级，而OptiMOS目前已经发布到第六代产品。

徐斌表示，第六代OptiMOS产品性能优异：从从100V产品的RDS(on)来看，目前英飞凌可以做到2.2毫欧，最好的对手产品是3.2毫欧，差不多比对手小30%左右；第二部分，如果从ΔQg来看，第六代OptiMOS产品的指标要比对手小差不多27%，比上一代产品小50%左右。

而在SiC MOS方面，英飞凌也是发布了第二代碳化硅MOS产品，以650V、57毫欧的产品做性能对比的话，可以看到第二代比第一代Qoss、Eoss、Ciss等性能降低差不多30%。另外一方面，第二代产品同时保留了易用性，比如V(GS)th，还是保持了很高的水准，差不多在4.5伏，这样带来的好处就是，客户在0伏的时候就可以对这个器件进行关断的操作。