電動(dòng)汽車(chē)推動(dòng)光儲充市場(chǎng)發(fā)展再提速，看安森美高性能產(chǎn)品解決之道

電動(dòng)汽車(chē)的飛速增長(cháng)，正在重塑光儲充融合市場(chǎng)的格局。近日安森美(onsemi)應用市場(chǎng)工程師Kane Jia在一場(chǎng)行業(yè)公開(kāi)演講中引用國際能源署(IEA)于年中發(fā)布的《2023年全球電動(dòng)汽車(chē)展望報告》表示，2022年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售超過(guò)了1000萬(wàn)輛，2023年其銷(xiāo)售量有望再增加35%，這也意味著(zhù)全球電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)占有率已經(jīng)從2020年的4%，上升到了2022年的14%，2023年還會(huì )繼續上漲到18%。而中國電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量占到2022年全球總量的60%，全球超過(guò)一半的電動(dòng)汽車(chē)在中國。

為匹配電動(dòng)汽車(chē)瘋狂的漲勢，配套的充電設施部署同意必須得跟上。IEA的同一份報告中還顯示2022年全球一共建成了大約270萬(wàn)根充電樁，而當下中國的快充樁建設數量超過(guò)全球的90%，慢充樁則超過(guò)了50%，是名副其實(shí)的電動(dòng)汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)充電樁的市場(chǎng)領(lǐng)導者。

電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)瘋漲，推動(dòng)光儲充一體化發(fā)展再提速

事實(shí)上，對任何一個(gè)國家而言，承載電動(dòng)汽車(chē)與充電樁高速發(fā)展仍需面對諸多挑戰，包括對電網(wǎng)負擔的沖擊、電網(wǎng)的諧波污染以及新增容量限制等。針對消費者則表現為電價(jià)上漲，尤其是峰谷電價(jià)的不斷增漲等。除此之外，現階段的電池技術(shù)、充電效率等瓶頸問(wèn)題，都會(huì )影響用戶(hù)去購買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的決策等。

在Kane Jia看來(lái)，這些問(wèn)題既是挑戰，但同時(shí)也釋放出了積極的信號與機會(huì )——我國在“十四五”可再生能源發(fā)展規劃中不僅提到了雙碳時(shí)間節點(diǎn)，也為整個(gè)市場(chǎng)確定了方向，即大力發(fā)展集中式或分布式新能源發(fā)電設施；在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃中，也提到了要將新能源汽車(chē)與能源融合發(fā)展，鼓勵“光儲充放”多功能綜合一體站的建設。

因此，在市場(chǎng)與政策的雙重驅動(dòng)下，中國的新能源產(chǎn)業(yè)持續擴張。同樣是來(lái)自IEA的數顯顯示，2022年全球光伏發(fā)電總量是240G瓦，中國的發(fā)電量占比超過(guò)56%，達到了106瓦。根據我國國家能源局統計數據顯示，今年的上半年全國的光伏裝機量已經(jīng)接近去年整年的光伏裝機量，其中又以分布式光伏逆變器為主。

Kane Jia還提到儲能也是一個(gè)非常令人矚目的市場(chǎng)，其火爆程度一部分來(lái)自于鋰電池的降價(jià)，因為相較其他儲能方式，電化學(xué)儲能比較適用于短時(shí)間儲能和高頻率使用，鋰電池快速發(fā)展也得益于汽車(chē)動(dòng)力電池，還有手機電池等。另一方面則在于鋰電池擁有可重復利用的優(yōu)勢，能夠不斷提高能量密度。

因此，儲能作為整個(gè)光儲充一體化系統中最為關(guān)鍵的一環(huán)，可以真正去控制調節可再生能源，解決上述提到的電力挑戰，同時(shí)擁有一系列的優(yōu)勢，例如削峰填谷即解決電網(wǎng)的負擔，又解決用戶(hù)的電價(jià)問(wèn)題。在這種大趨勢下，據IEA統計去年全球儲能容量達到了大約11G瓦，相比2021年幾乎翻番。全球零碳趨勢帶動(dòng)下的光儲充市場(chǎng)蓬勃發(fā)展已成為市場(chǎng)定勢，同意積極影響著(zhù)電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

需求之下，看安森美的高新能產(chǎn)品解決之道

光儲充融合的典型應用是光儲充一體化的充電站，通過(guò)將光伏面板、逆變器、儲能變流器、充電電池組與直流快充樁相組合，可以在一定程度上實(shí)現自給自足，并為用戶(hù)提供較為優(yōu)惠的電價(jià)。據Kane Jia介紹，此類(lèi)充電站經(jīng)其初步統計，用到的大功率器件可能超過(guò)100個(gè)甚至達200個(gè)左右，對于功率器件而言是非常大的市場(chǎng)，采用碳化硅器件則是提高系統功率密度與轉換效率的一種非常有效的方式。

事實(shí)上，SiC產(chǎn)品作為安森美重點(diǎn)產(chǎn)品線(xiàn)，安森美現已實(shí)現了SiC產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，是世界上為數不多能提供從襯底到模塊的端到端 SiC 方案供應商之一，包括 SiC晶球生長(cháng)、襯底、外延、器件制造、同類(lèi)最佳的集成模塊和分立封裝方案。安森美的 SiC 產(chǎn)品應用側重于電動(dòng)車(chē)及充電樁、可再生能源等領(lǐng)域，提供 650V 到 1200V SiC MOSFET、650V 到 1700V SiC二極管、混合 SiC 模塊和全 SiC 模塊等。此外，安森美為滿(mǎn)足市場(chǎng)近些年對碳化硅的不斷提升的產(chǎn)能需求，還進(jìn)行了大力的投資和工廠(chǎng)升級改造擴產(chǎn)?！暗靡嬗诜浅Ｔ鷮?shí)的制造能力，安森美去年一共交付了約640億顆芯片，我們的前端與后端工廠(chǎng)和銷(xiāo)售分公司也遍布全世界，具有全球領(lǐng)先的制造規模以及供應和支持能力?！盞ane Jia強調道。

具體而言，針對光伏系統應用，Kane Jia介紹了多款安森美高性能碳化硅產(chǎn)品。例如在常見(jiàn)的1100V或1500V光伏逆變器設計中，DC-DC部分往往會(huì )采用對稱(chēng)式boost或飛跨電容boost，逆變單元會(huì )采用三電平的NPC拓撲，安森美器件能覆蓋這樣的設計，目前能提供的單管產(chǎn)品除今年新發(fā)布的第七代1200V IGBT外，還有650V和1200V的碳化硅二極管和MOSFET。據悉，目前安森美的650V碳化硅二極管產(chǎn)品以D2系列為主，具有非常多的規格和封裝，能滿(mǎn)足大部分客戶(hù)的需求。而1200V的D3系列也將陸續豐富其產(chǎn)品線(xiàn)。

新一代M3 EliteSiC則是安森美新推出的碳化硅產(chǎn)品系列，主要優(yōu)化了它們在高溫下的性能，保持全溫度下穩定的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)降低了一些寄生參數從而提高快速關(guān)斷能力，減少在高頻系統中的影響。目前已推出非常多的規格，主流封裝有主流的TO-247-3L、TO-247-4L以及支持SMD的D2PAK封裝等。

在針對更大功率和更高功率密度設計的產(chǎn)品時(shí)，則需要考慮模塊選項，因為相比單管，模塊方案具有更低的寄生參數和熱阻，而且集成化設計也可以降低PCB的空間需求。Kane Jia補充說(shuō)到在IGBT模塊中采用碳化硅二極管替換，或是整體的碳化硅替換，是一種追求更大功率密度的方式，但價(jià)格因素與性能的平衡，也是客戶(hù)需要去考慮的一個(gè)問(wèn)題。

安森美針對1100V光伏逆變器系統有IGBT和碳化硅二極管的混合功率模塊，以及全碳化硅雙通道或三通道功率模塊產(chǎn)品選項?？紤]到價(jià)格因素，針對1500V高壓DC-DC的3電平模塊，目前安森美提供的仍是IGBT與碳化硅二極管的混合功率模塊，例如在三通道對稱(chēng)boost模塊中，每通道并聯(lián)6顆1200V、10A碳化硅二極管，可以有效減少boost階段的電感尺寸。

而針對大功率變換器市場(chǎng)，Kane Jia最后提到安森美的工業(yè)PIM產(chǎn)品線(xiàn)也非常豐富：

■ 逆變器應用中，三電平PIM可以提供IGBT、Hybrid IGBT與SiC選型；

■ boost應用中，PIM擁有多通道對稱(chēng)boost和飛跨電容選項；

■ 儲能應用中，安森美擁有400A Q2封裝的I-NPC模塊，以及全碳化硅半橋模塊。

■ 直流充電樁與UPS應用，可提供900V Viena PFC，以及1200V  M3 SiC PIM等。