高功率、快速充放電，如何解決儲能產品面對的難題？

電子發燒友網報道（文/黃山明）作為能源轉型和電力系統現代化的關鍵組成部分，儲能在提高能源效率、優化電力資源配置、增強電網穩定性和促進新能源消納等方面發揮著重要作用。2023年，中國新型儲能市場發展迅速，新增裝機規模約2260萬千瓦/4870萬千瓦時，表明儲能市場得到了顯著的投資增長和政策支持。

面對這一巨大的市場，眾多相關企業都參與其中，安森美（onsemi）便是其中之一。在儲能領域，安森美通過其在功率半導體、電源管理和能源轉換方面的深厚經驗和技術實力，為全球客戶提供了一系列解決方案和產品，以應對能源儲存系統方面的挑戰。

如何解決儲能產品高功率、快速充放電難題？

隨著新能源技術的發展，如今的儲能產品開始應用到越來越多的場景中。而這些新場景對于儲能的性能要求也更加嚴苛，比如在為電動汽車和電網調頻服務時，儲能技術需要具備快速充放電能力和高功率輸出特性，這對儲能產品中的半導體器件帶來了挑戰。

安森美現場應用工程高級經理莊偉君(WK Chong)

為此，電子發燒友網采訪到了安森美現場應用工程高級經理莊偉君(WK Chong)，他認為在儲能系統中，要具備快速充放電能力和高功率輸出特性，SiC的使用會是個重要趨勢，因其作為新一代半導體材料具有耐高壓、耐高溫、低損耗的特點，基于SiC的功率器件可以實現更快的開關速度、更低損耗等顯著優勢。

安森美作為全球少數幾家可提供從晶體生長到晶圓制造再到成品封裝的垂直整合的供應商之一，憑借其完整的SiC產品供應鏈和領先市場的效率，能夠為客戶提供所需的供應保證，以支持未來快速增長的市場。

在產品的能效方面，安森美的SiC器件保持了持續領先，如最新的1200 V M3S EliteSiC MOSFET系列產品，具有領先業界的超低開關損耗Eon/Eoff值，可實現高頻開關，低反向恢復損耗，結到外殼的熱阻低。

與IGBT相比，SiC器件在高電壓和大電流應用中具有更多優勢，例如可實現高頻開關。盡管 IGBT 仍是電池儲能系統設計中的首選，但考慮到不同的開關策略，在某些部分采用碳化硅器件可以獲得更好的性能。

針對不同拓撲結構的能量轉換系統設計，安森美已研發出全線多種IGBT與IGBT+SiC Hybrid模塊產品，功率覆蓋5kW-360kW，充分滿足戶用、工商業、光儲一體化系統及大型電站需求。



而在大功率轉換應用中，高壓是一個明顯的趨勢，因為高壓可以在相同輸出功率下帶來更低的電流，減少系統損耗和電纜直徑。然而，高壓系統也對元器件提出了挑戰。儲能系統通常與光伏逆變器系統配合使用，在1500V光伏系統中，一般首選多電平電路中額定電壓為1200V的功率器件，或兩電平拓撲結構中額定電壓為2000V的碳化硅MOSFET。此外，必須仔細考慮由更高電壓和更大功率引起的安全和電磁干擾問題。

為此，安森美在產品設計中充分考慮了安全性，通過多層防護措施確保了儲能系統的安全穩定運行。公司的功率半導體產品具備過流保護、過壓保護、短路保護等多種安全保護功能，能夠在異常情況下及時響應，保護系統免受損害。

此外，安森美還注重產品的長期可靠性和耐久性。公司通過嚴格的質量控制流程和先進的測試技術，確保每一個出廠的器件都符合最高的安全和性能標準。這些措施包括對器件進行高溫操作、雪崩測試和長期老化測試，以模擬實際使用中的極端條件和長期運行情況。

看好儲能市場，持續投入布局

近年來，儲能市場發展迅速，以中國市場為例，截至2023年底，全國已建成投運的新型儲能項目累計裝機規模達到3139萬千瓦/6687萬千瓦時，平均儲能時長為2.1小時。新增新型儲能裝機直接推動經濟投資超過1000億元，帶動了產業鏈上下游的進一步拓展，成為經濟發展的新動能。

對此，莊偉君(WK Chong) 表示安森美非?？春脙δ苁袌龅陌l展前景，儲能系統正在成為擴展智能和分布式能源電網的核心組成部分，尤其是光儲充一體化架構日趨成熟，對于可持續發展至關重要。

安森美還在為直流耦合儲能系統和交流耦合儲能系統提供高能效、具有成本競爭力的解決方案方面具有獨特的優勢。同時安森美也具備寬廣的功率器件組合，例如在儲能變流器（PCS）方面，安森美提供高能效、高功率密度和高可靠性的功率器件，如IGBT、SiC和MOSFET，用于控制電池和電網之間的能量轉換，能夠滿足儲能系統的要求。



同時，安森美還與多家能源基礎設施企業合作，為其提供碳化硅和逆變功率集成模塊（PIM），用于能源基礎設施的逆變器，這些合作關系使安森美能夠在能源基礎設施領域發揮重要作用。目前，全球前10大光伏逆變器中的8家都與安森美簽訂了戰略協議。

據莊偉君(WK Chong) 透露，隨著市場對SiC半導體的需求不斷增長，安森美加大了投資力度，擴建了在韓國的SiC生產線，該產線在2023年9月便已經竣工，全負荷生產時，該晶圓廠每年將能生產超過一百萬片8吋SiC晶圓。這一舉措大幅提升了公司的SiC產能，確保了對全球市場的芯片供應，同時也為公司未來的發展奠定了堅實的基礎。

安森美還計劃進一步擴大其在全球的研發和制造能力，以滿足日益增長的市場需求。公司將繼續投資于新技術的研發，如更高效的功率器件、更先進的封裝技術以及更智能的能源管理系統。此外，安森美還將加強與客戶的合作，通過定制化的解決方案和服務，更好地滿足客戶的特定需求。

小結

在全球能源轉型的大背景下，儲能技術的發展對于實現可持續發展具有重要意義。安森美通過技術創新和市場布局，成功應對了儲能技術面臨的高功率、快速充放電等挑戰，為儲能市場的發展提供了強有力的支持。隨著新能源時代的到來，安森美將繼續發揮其在儲能領域深耕多年的技術實力，推動行業的進一步發展，為實現清潔能源的廣泛應用和全球能源結構的優化做出更大的貢獻。