產(chǎn)生清潔能源，促成“綠色”環(huán)境

引言

過(guò)去 40 年以來(lái)，全世界的用電費用都在穩步上升。自 1970 年以來(lái)，除了有幾段時(shí)間電價(jià)保持不變，還有極少數的幾次輕微下降，用電費用幾乎每年都在上升。有幾種因素導致這種趨勢的原因，其中包括人口日益增加以及數字時(shí)代的出現。盡管歷史對未來(lái)有指導作用，但是公用事業(yè)公司仍然面臨著(zhù)一些全新挑戰，這些挑戰為未來(lái)幾年電價(jià)大幅提高奠定了基礎。

有 3 個(gè)主要因素將在未來(lái) 10 年促使電價(jià)升高：

§ 所需的基礎設施投資

§ 復合價(jià)格效應

§ 越來(lái)越多的環(huán)保法規

這些因素合起來(lái)有可能導致住宅電價(jià)上漲，在未來(lái)幾年價(jià)格有可能顯著(zhù)攀升。

公用事業(yè)公司與其他任何公開(kāi)上市的公司一樣，都有投資者和股東。公用事業(yè)公司肩負著(zhù)以盈利形式為投資者賺取回報的期望，在其成本上升時(shí)，公用事業(yè)公司會(huì )將這些成本傳遞到客戶(hù)身上。

基礎設施投資已有一段相當長(cháng)的時(shí)間落后于增長(cháng)。電力行業(yè)是資本最密集的領(lǐng)域之一，與改善電網(wǎng)有關(guān)的資本成本對決定零售電價(jià)有很大的影響。

為了彌補數 10 年來(lái)的投資不足，公用事業(yè)公司已經(jīng)開(kāi)始再次投資建設核心基礎設施，其中包括建造新的發(fā)電廠(chǎng)、加固送電系統等，尤其是向家庭送電的高壓傳輸線(xiàn)、變電站以及配電系統。例如，愛(ài)迪生電力研究所 (Edison Electric Institute) 估計，到 2030 年，美國公用事業(yè)公司在擴展和改善基礎設施方面，將需要支出 1.5 萬(wàn)億至 2 萬(wàn)億美元。另外，通過(guò)納入智能電網(wǎng)技術(shù)使系統智能化，以符合目前以及擬議中的環(huán)保標準，也會(huì )產(chǎn)生一些費用，這部分費用預計將使支出另外再增加 2500 億美元。

復合定價(jià)效應指的是，與用戶(hù)脫離電網(wǎng)之流失率速度以及客戶(hù)因日益重視能源效率而導致耗電量 (千瓦小時(shí)) 下降硐啾, 需要以更高的速度提高電價(jià)。

很多房主和企業(yè)為了躲避不斷上升的電價(jià)，正在尋找可替代能源，例如太陽(yáng)能?？蛻?hù)脫離電網(wǎng)、停止向公用事業(yè)公司付費后，公用事業(yè)公司的收入就減少了一部分，這部分收入必須從仍然留存的客戶(hù)身上恢復。盡管目前僅有很少部分客戶(hù)轉向了太陽(yáng)能，但是隨著(zhù)這部分客戶(hù)數量不可避免地增加，公用事業(yè)公司的成本負擔將傳遞到這部分客戶(hù)的鄰居身上。無(wú)論公平與否，在公用事業(yè)公司需要產(chǎn)生越來(lái)越多的收入以覆蓋不斷增加的成本時(shí)，現實(shí)情況就是如此。

越來(lái)越多的環(huán)保法規是促使電價(jià)提高的第三個(gè)重要因素。大多數電力公司都受到環(huán)保規則以及空氣和水質(zhì)量要求的制約。盡管有大量證據表明，這些要求確實(shí)幫助降低了污染排放量，并產(chǎn)生了更好的環(huán)保標準，但這是以極高的費用為代價(jià)的。隨著(zhù)公用事業(yè)公司進(jìn)入更多的減排階段，這種費用就會(huì )在客戶(hù)的電費賬單中反映出來(lái)，而且必須公平合理地分散到所有電網(wǎng)客戶(hù)身上。

因此，太陽(yáng)能電池陣列越來(lái)越多地出現在了住宅、學(xué)校、工業(yè)建筑物、停車(chē)場(chǎng)以及任何陽(yáng)光清晰可見(jiàn)的地方。在氣候使太陽(yáng)能發(fā)電更容易的戰略性區域，人們安裝了太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)。盡管大多數可再生能源系統往往作為公用事業(yè)公司提供的電網(wǎng)電力的補充，但是有些項目 (包括新的數據中心太陽(yáng)能項目) 已經(jīng)開(kāi)始設計為僅將電網(wǎng)提供的電力作為備份能源使用。

由于太陽(yáng)能電池板的數量、配置方式以及相對尺寸不同，所以會(huì )產(chǎn)生多種可提供的電壓和功率。多種電壓和功率可能導致需要多個(gè)電源級，以實(shí)現所需的輸出電壓和最大功率。不過(guò)，多個(gè)電源級導致效率降低和成本上升。顯然，為了給電池充電和 / 或將太陽(yáng)能電源轉換成可以送回電網(wǎng)的 AC 電壓，從原始太陽(yáng)能電源到穩定固定電壓的轉換這一環(huán)節需要改進(jìn)。凌力爾特最近推出的 LT8705 解決了很多這類(lèi)問(wèn)題，提供了一種簡(jiǎn)化的解決方案。

一種新方法

LT8705 是一款效率非常高 (高達 98%) 的同步降壓-升壓型 DC/DC 控制器，用高于、低于或等于穩定輸出電壓的輸入電壓工作。這個(gè)器件有 4 個(gè)反饋環(huán)路，用以調節輸入電流 / 電壓和輸出電流 / 電壓。輸入電流和電壓反饋環(huán)路可防止太陽(yáng)能電池過(guò)載。輸出電流環(huán)路為電池充電器提供穩定的輸出電流，或者作為電流源使用。LT8705 在 2.8V 至 80V 的寬輸入電壓范圍內工作，產(chǎn)生 1.3V 至 80V 的輸出，采用單個(gè)電感器提供 4 開(kāi)關(guān)同步整流。用單個(gè)器件可提供高達 250W 的輸出功率。當多個(gè)電路配置為并聯(lián)連接時(shí)，可以提供更大的輸出功率。LT8705 采用專(zhuān)有的電流模式控制架構，以在降壓或升壓模式以恒定頻率工作，該器件具備 4 個(gè)強大的內置 N 溝道 MOSFET 柵極驅動(dòng)器。用戶(hù)可以選擇以強制連續、斷續和突發(fā)模式 (Burst Mode®) 工作，以最大限度地提高輕負載時(shí)的效率。

其他特點(diǎn)包括指示反饋環(huán)路處于工作狀態(tài)的伺服引腳、給外部器件供電的 3.3V/12mA LDO、可調軟啟動(dòng)、內置芯片溫度監視器、以及 -40°C 至 125°C 的工作結溫范圍。LT8705 采用 38 引腳 5mm x 7mm QFN 或 38 引線(xiàn) TSSOP 封裝。LT8705 的 LTspice 電路模型也已提供，可用來(lái)非常容易和快速地評估所有種類(lèi)的創(chuàng )意應用。

LT8705 包含 4 個(gè)誤差放大器，允許該器件調節或限制輸出電流、輸入電流、輸入電壓和輸出電壓。在一個(gè)典型應用中，輸出電壓也許是穩定的，而其余的誤差放大器監視過(guò)大的輸入或輸出電流或輸入欠壓情況。在其他應用中 (例如電池充電器) 輸出穩流器可為以恒定電流充電提供方便，直至達到預定電壓為止，這時(shí)輸出電壓控制會(huì )接管過(guò)來(lái)。 圖 1 中的方框圖顯示了太陽(yáng)能電池板的輸入，這里L(fēng)T8705 用于電池充電應用。

圖 1：LT8705 太陽(yáng)能電池板電池充電器方框圖

TO INDUCTOR CURRENT SENSE CIRCUITS：至電感器電流檢測電路