http://m.casecurityhq.com 2023-10-16 16:27 來源:英飛凌
2023年的戶用儲能市場不火了?中國是否會向歐洲等地迎來屬于自己的戶儲時代?在于近期成功舉辦的第11屆 EEVIA年度中國硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢展望研討會上,面對一眾泛科技、行業(yè)媒體及產(chǎn)業(yè)人士的疑問,英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應用管理高級經(jīng)理徐斌于現(xiàn)場回應了有關戶儲行業(yè)的前景和地域發(fā)展問題。
圖1. 徐斌在2023 EEVIA年度論壇上回應戶儲行業(yè)的前景和地域發(fā)展問題
“東方不亮,西方亮”的戶儲市場未來增長變局解析
首先,需要肯定的是戶儲系統(tǒng)的全球安裝量還在持續(xù)增長。但由于2022年戶儲市場異?;馃?,其爆發(fā)式發(fā)展卷入更多玩家進軍,從而造成目前市場上供大于求的情況。不過這只是短暫的低迷,徐斌認為在未來3~6個月消耗完庫存后,戶用儲能市場會繼續(xù)朝著良性的方向發(fā)展。
參考下圖的柱狀圖就會有直觀感受(其中橙色柱子代表全球戶用儲能系統(tǒng)的安裝量,紫色柱子代表出貨量),2022年,全球戶用儲能系統(tǒng)的裝機需求大約在14,000兆瓦,但實際出貨量卻接近18,000兆瓦,由此產(chǎn)生大約4,000兆瓦的庫存積壓。因此,需要待這部分庫存消耗完后,整個儲能市場方能繼續(xù)迎來健康發(fā)展。
圖2. 徐斌表示大約在未來3~6個月內庫存消耗完后,戶用儲能市場將重回穩(wěn)健增長
特別是全球雙碳目標仍道阻且堅,能源的價格也未回落到之前水準,當前只是消費者安裝戶儲系統(tǒng)的投資回報周期較前兩年拉長,但只要考慮到一套戶儲系統(tǒng)的生命周期是在15年甚至更長時間,而且在電網(wǎng)不平穩(wěn)或極端天氣的影響下,戶儲系統(tǒng)還能實現(xiàn)自發(fā)自用,這就仍是一項非常經(jīng)濟的投資渠道。“總體來說,2022年戶用儲能市場的增長具有它的特殊性,是一段很難復制的增長,未來戶儲市場還將保持穩(wěn)健增長,但是很難回到2022年近似瘋狂的增長狀態(tài),”徐斌補充道。
其次,全球戶儲系統(tǒng)裝機量最大的區(qū)域主要集中在德國、美國、日本、澳洲等海外市場,而這些區(qū)域都有如下共同點,第一,電價市場化程度高,峰谷電價差區(qū)間處于全球前列,為峰谷套利提供巨大盈利空間;第二,戶用光伏發(fā)展基礎好,具有大量獨棟、適合鋪設光伏板的住宅建筑;第三,能源供給穩(wěn)定性較差。
從此處來看,國內由于電力基礎設施完善、居民用電價格處于全球中低水平,因此購置戶儲系統(tǒng)的積極性并不高,中短期難以起量。當前,國內戶用儲能正在示范階段,可以預見的是伴隨國內整縣光伏加速推進,未來仍具有一定市場前景。徐斌在現(xiàn)場就特別提到,國內的戶用儲能發(fā)展或將在電力供應不平穩(wěn)的偏遠地區(qū)、大戶型及別墅、以及歐洲目前流行的陽臺儲能等多種場景下展開應用。
36.8Gt的頂峰二氧化碳排放量,對戶儲市場提出哪些新需求?
從全球角度來看,氣候變化已成當前時代最大挑戰(zhàn)。溫室效應、全球氣候變暖、海平面持續(xù)上升,所有這一切都和二氧化碳的排放量相關。根據(jù)權威機構IEA的調研,從1910年到2022年的一百多年間,二氧化碳的排放量呈指數(shù)級遞增,在2022年達到36.8Gt的頂峰排放量。同時,最大的二氧化碳排放活動來自發(fā)電和工業(yè),占據(jù)總體的65%。因此,如何讓地球更好發(fā)展成為當前時代人類的最大考題。
答案也顯而易見。擴充新能源的應用,例如利用風能、光伏發(fā)電;同時搭配儲能系統(tǒng)解決新能源發(fā)電的不持續(xù)性。這也是當下儲能賽道持續(xù)火熱,在全球經(jīng)濟下行的大背景下成為“全村的希望”的背后原因。
作為儲能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán),戶用儲能更是未來的黃金賽道之一,除了可用于家庭自發(fā)自用,減少電費支出,它還可承擔一定的電網(wǎng)調峰作用。此外,從其技術特點來看,可以將戶用儲能系統(tǒng)分為2大類:其一,AC coupled,交流耦合;其二,DC coupled,直流耦合。
圖3. 交流耦合和直流耦合的戶用儲能系統(tǒng)將分別滿足不同市場需求
據(jù)徐斌介紹,交流耦合的戶用儲能系統(tǒng)主要針對存量市場。光伏市場發(fā)展多年,很多地區(qū)的用戶已經(jīng)配備了光伏或者太陽能分布式系統(tǒng),但并沒有同步配備儲能系統(tǒng),此時就首選交流耦合系統(tǒng);直流耦合系統(tǒng)更為受歡迎的是新裝市場,同時整合光伏發(fā)電及儲能。
之前已經(jīng)介紹了戶用儲能的高增長狀態(tài),但具體有多火?先說一組數(shù)據(jù),援引IHS最新報告,從2020至2030戶用儲能近十年的CAGR將達到30.9%!這是一個非常了不起的增長。
那么具體高增長下的未來戶用儲能系統(tǒng)將往什么方向發(fā)展?徐斌認為下面這張圖可以給大家很好的啟發(fā)。
圖4. 一圖展示光伏戶儲系統(tǒng)未來發(fā)展走向
從上圖中我們可以看到,以前的戶用光伏系統(tǒng),只是具備單純的光伏發(fā)電功能,可能是一個微型逆變器,也可能是一個分布式光伏組件配備一些優(yōu)化器。
但近年來,用戶在裝光伏的同時會配備儲能,這已成為一個明顯趨勢。同時,伴隨新能源汽車的爆發(fā),用戶更需要把充電、儲能和光伏系統(tǒng)做整合,形成當前熱度很高的光儲充一體化系統(tǒng)。
另外,除了硬件維度的光儲充一體系統(tǒng)外,在戶用儲能市場還會有軟件和能源管理維度的突破。“未來,每個家庭安裝了光儲充一體機后,將形成自發(fā)自用的能量微網(wǎng),特別是在一些電網(wǎng)不順暢的地區(qū),將完全滿足自己家庭的使用,”徐斌說道。
從英飛凌的角度,通過調研產(chǎn)業(yè)鏈多家公司,并融合自身對戶儲市場的看法,認為以下3點最為重要:
第一, 未來的戶用光伏系統(tǒng)一定要搭配儲能;
第二, 光伏儲能系統(tǒng)電池的容量、儲能系統(tǒng)的體積大小、重量以及成本等關鍵要素其實都和能源轉換效率相關,因此效率越高,體積、成本等都能得到相應的提升;
第三, 戶用的條件限制了儲能系統(tǒng)的體積不能太大,因而里面的散熱全部都是無風扇散熱,即通過自然冷卻散熱,此時,如何選擇半導體元器件保證其溫升最小,也將是很大的挑戰(zhàn)。
圖5. 英飛凌通過調研及自身研究總結出未來戶用儲能系統(tǒng)發(fā)展的3大關鍵點
將這3點總結成一點,英飛凌認為——未來光伏戶儲系統(tǒng)的效率和功率密度是最制約產(chǎn)品競爭力的重要因素。
戶用儲能系統(tǒng)一站式解決方案?英飛凌都提供!
如何應對如此高功率密度、最小溫升的挑戰(zhàn)呢?英飛凌強烈推薦客戶使用SiC MOS。
究其原因,還是得益于第三代半導體SiC的如下4點性能優(yōu)勢:
其一,從現(xiàn)在基于Si的器件轉化到基于SiC的系統(tǒng),能大幅提升效率;
其二,SiC MOS的體積較小,進一步提升了功率密度;
其三,SiC MOS非常靈活,其pin腳或者使用方法都可以跟基于Si的系統(tǒng)做到無縫連接;
其四,它的Scalability非常好,從650V,1200V,1700V都有。
圖6. SiC MOS成戶用儲能系統(tǒng)的最佳選擇
以傳統(tǒng)的NPC1拓撲為例說明,如果用650V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%。
如果熟悉系統(tǒng)設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,在其他系統(tǒng)條件都不變的情況下,只是替換了功率器件,就能達到1.3%的提升——這已是非常大的效率提升,更從側面印證了SiC MOS是最匹配未來戶用儲能系統(tǒng)需求的產(chǎn)品。
據(jù)悉,英飛凌目前已發(fā)布第二代碳化硅MOS產(chǎn)品,以650伏、57毫歐的產(chǎn)品為例,其第二代產(chǎn)品比第一代在Qoss、Eoss、Ciss等性能降低差不多30%,此外,第二代產(chǎn)品還保留了易用性,使得客戶可以在0伏時直接對器件進行關斷操作。
在論壇現(xiàn)場,英飛凌也帶來了3款Demo,例如240W XDPS2222 5~48V USB PD3.1演示版,170W Ebike混合反激參考設計以及基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案供現(xiàn)場的媒體老師及產(chǎn)業(yè)界人士進一步了解。
圖7. 英飛凌在2023 EEVIA年度論壇上展示了包含基于SiC MOS在內的多款Demo
此外,作為全球少數(shù)幾家能同時布局三大類功率半導體(從基于硅的MOS、IGBT到覆蓋不同電壓等級范圍的SiC,再到GaN方案)的公司,英飛凌對這3大類產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)到封裝已實現(xiàn)內部全流程管理,以此保證將產(chǎn)品的品質做到極致。
另一方面,系統(tǒng)來看,從戶用儲能系統(tǒng)的功能框圖可知(如下圖所示),其中最主要的2大部分即為,一、儲能介質,即電池包;二、功率轉換。其中,功率轉換可分為2大部分,一是DC/DC轉換,二是DC/AC轉換,這跟傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)有很大不同,因為能量在其中是雙向傳輸。
圖8. 英飛凌一站式解決方案賦能戶儲市場
英飛凌可以在其中提供一站式解決方案,從英飛凌目前最耳熟能詳?shù)漠a(chǎn)品,包括MOS、IGBT、IGBT模塊等功率半導體產(chǎn)品,到MCU、安全保護芯片、電流傳感器等方案。可以說,在整個戶用儲能系統(tǒng)中,英飛凌能以一站式解決方案幫助終端客戶實現(xiàn)最易用的設計。
徐斌說道,“目前戶用儲能系統(tǒng)看似簡單,但其實內部結構很復雜,涉及很多器件,但英飛凌提供的完整解決方案,不僅可以帶給客戶更快更好的設計體驗,更能進一步提升系統(tǒng)的功率密度,從而提升效率。”