新型儲能市場增長潛力巨大

　　2023年，我國新增新型儲能裝機(jī)規(guī)模首次突破20GW，是2022年同期水平的三倍。其中，鋰離子電池儲能占比最大，約占2023年全球新型儲能累計裝機(jī)總量的96.9%。天眼查數(shù)據(jù)顯示，2023年新成立的儲能相關(guān)企業(yè)多達(dá)7.2萬家，是2022年的1.8倍。儲能市場的高速發(fā)展，也為包括寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在內(nèi)的多種半導(dǎo)體技術(shù)提供了市場增長空間。

　　服務(wù)于鋰離子電池儲能的半導(dǎo)體分立器件及組合方案，是本屆慕尼黑上海電子展的重頭戲。儲能電子分立器件，大致可分為三極管、二極管、MOSFET、IGBT、IC(例如充電管理IC、鋰電保護(hù)IC等)五種類型。而它們將被用于電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲能變流器(PCS)和能源管理系統(tǒng)(EMS)三類集成系統(tǒng)的生產(chǎn)。五大類元器件的頭部供應(yīng)商基本集中在英飛凌、安森美、東芝、意法半導(dǎo)體、德州儀器、恩智浦、富士電機(jī)、羅姆、威世、DIODES、瑞薩、三菱電機(jī)、日立等十余家企業(yè)之中，記者在本次展會上看到了其中大部分企業(yè)的身影。

記者在慕尼黑電子展英飛凌展臺采訪

　　在慕尼黑電子展上記者了解到，包括英飛凌、德州儀器、意法半導(dǎo)體在內(nèi)的多家元器件企業(yè)，基本上具備為一塊用于儲能的PCB板提供幾乎所有元器件的供應(yīng)能力，但元器件企業(yè)大多并不直接為客戶提供解決方案，而是為其提供“參考設(shè)計”，即提供元器件組合方案參考樣例，以幫助客戶了解利用本公司產(chǎn)品可以實現(xiàn)什么樣的功能。

　　根據(jù)CNESA對中國儲能市場規(guī)模的預(yù)測，保守場景下，預(yù)計2028年新型儲能累計裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到168.7GW，2024-2028年復(fù)合年均增長率(CAGR)為37.4%。理想場景下，預(yù)計2028年新型儲能累計裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到220.9GW，2024-2028年復(fù)合年均增長率(CAGR)為45.0%。從記者在慕尼黑電子展采訪元器件企業(yè)的情況來看，各家企業(yè)都感受到了比較強(qiáng)勁的下游需求，并紛紛推出適用于儲能場景的元器件及參考設(shè)計。

　　儲能電子匯聚慕尼黑電子展

　　本次慕尼黑電子展吸引到了一眾儲能電子相關(guān)企業(yè)參展。其中既有老牌電子元器件企業(yè)，又有國內(nèi)寬禁帶半導(dǎo)體新勢力。

　　德州儀器展出了用于家庭光伏儲能場景的多款參考設(shè)計。其中，基于GaN的7.2kW組串式混合逆變器參考設(shè)計(TIDA-010938)，支持7.2kW從串輸入到電池存儲系統(tǒng)的額定功率，可配置的AC/DC轉(zhuǎn)換器可以處理3.6kW的單相電網(wǎng)連接。該設(shè)計具備兩倍的功率密度改進(jìn)，使太陽能逆變器更輕、更易于安裝;且總損耗(<2%)低，便于利用更多的陽光，使電池儲能更高效;由于無源和散熱器減少了整體尺寸，可以幫助減少總制造占地面積。

德州儀器展出的基于GaN的7.2kW組串式混合逆變器參考設(shè)計

　　意法半導(dǎo)體展出了用于電動汽車充電及電池儲能系統(tǒng)的25kW雙有源橋雙向電源轉(zhuǎn)換器。該方案采用SiC功率模塊，可優(yōu)化集成和散熱功能;采用雙向數(shù)字電源控制;應(yīng)用復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)，可實現(xiàn)擴(kuò)展的軟開關(guān)模式;SiC MOSFET以高頻率運(yùn)行，可減小無源元件的重量和尺寸。

意法半導(dǎo)體展出的25kW雙有源橋雙向電源轉(zhuǎn)換器

　　英飛凌展出了適用于光伏、儲能系統(tǒng)和電子汽車充電應(yīng)用當(dāng)中的多款產(chǎn)品。其中，采用增強(qiáng)型溝槽柵技術(shù)的2000V CoolSiC MOSFET，采用TO-247PLUS-4-HCC封裝，不僅能夠滿足設(shè)計人員對更高功率密度的需求，而且即使面對嚴(yán)格的高電壓和開關(guān)頻率要求，也不會降低系統(tǒng)可靠性。該產(chǎn)品可以出力更高的直流母線電壓，可在不增加電流的情況下提高功率，或者替代傳統(tǒng)的多電平方案，降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。

英飛凌展出適用于光伏、儲能系統(tǒng)和電子汽車充電的多款產(chǎn)品

　　針對光伏與儲能功率變換應(yīng)用，瞻芯電子市場宣傳經(jīng)理陳健向記者展示了一款新型2000V SiC 3B封裝模塊產(chǎn)品(IV3B20023BA2)，內(nèi)置了4顆瞻芯電子第二代2000V 23mΩ SiC MOSFET和4顆 2000V 60A SiC SBD芯片，能替代8顆分立器件組成4相升壓電路，且應(yīng)用方式靈活，適用于主流的1500V平臺最大功率追蹤系統(tǒng)(MPPT)，大幅壓縮了系統(tǒng)體積，提升功率密度，還簡化了系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計。

瞻芯電子展出的新型2000V SiC 3B封裝模塊產(chǎn)品(IV3B20023BA2)

　　“擴(kuò)列”是元器件廠商首要任務(wù)

　　用于儲能場景的元器件，相較于其他應(yīng)用場景，有一項共性要求：可靠性更高。這是因為大多數(shù)用于儲能的電子元器件在戶外工作，其中不乏我國西北地區(qū)這種冬季氣溫極低的地區(qū)，這就要求這些元器件可以在溫度極高或極低的情況下保證持續(xù)穩(wěn)定工作。且許多儲能設(shè)備是作為基礎(chǔ)設(shè)施存在的，因此此類器件對使用年限的要求也高于其他應(yīng)用場景的元器件產(chǎn)品。

　　當(dāng)前，新型儲能行業(yè)正處于快速增長期，市場整體形態(tài)仍未定型，系統(tǒng)集成參與企業(yè)眾多，且各家系統(tǒng)集成企業(yè)及其對產(chǎn)品的理解不盡相同，這就給儲能電子元器件帶來了諸多“個性化要求”。在慕尼黑展會現(xiàn)場，幾乎所有工程師在回答“未來產(chǎn)品發(fā)展方向”時都認(rèn)為，需要繼續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)品類型，以適應(yīng)用戶日益多樣化的需求。

　　英飛凌應(yīng)用工程師董潔在接受《中國電子報》記者采訪時表示，客戶的變換器規(guī)格變化很快，在電池等組件的新技術(shù)趨勢推動下，元器件產(chǎn)品也在快速迭代，且迭代方向多有不同。例如在散熱方面，系統(tǒng)正從風(fēng)冷轉(zhuǎn)為水冷，在功率方面，正從小功率轉(zhuǎn)向大功率，直流電壓方面也有從1500V提升到2000V的傾向。“但總的來說公司可供應(yīng)的同一類目下的產(chǎn)品種類數(shù)量在逐漸提升，逐漸擴(kuò)展成更全面的產(chǎn)品集群。”董潔說。

　　德州儀器中國區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)師英在接受《中國電子報》記者采訪時表示，在儲能領(lǐng)域，電池管理是其中的核心應(yīng)用。電池管理系統(tǒng)(BMS)需要對每節(jié)電芯的電壓、電流和溫度進(jìn)行實時、精確的數(shù)據(jù)采集。這些數(shù)據(jù)對于評估電芯的 SOC(充電狀態(tài))和 SOH(健康狀態(tài))至關(guān)重要。儲能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信通常采用 CAN 或 LIN 等成熟協(xié)議。采集的數(shù)據(jù)將被傳輸至 MCU，進(jìn)行進(jìn)一步的計算和狀態(tài)判斷，以實現(xiàn)對整個儲能系統(tǒng)的高效管理。

　　作者：姬曉婷　　來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)