光伏逆變器市場(chǎng)狂飆，全SiC模組會(huì )成為主流嗎？

隨著(zhù)清潔能源的快速增長(cháng)，作為光伏系統心臟的太陽(yáng)能逆變器儼然已經(jīng)成為能源革命浪潮中的超級賽道。高效的光伏系統，離不開(kāi)功率器件。全IGBT方案、混合SiC方案和全SiC方案以其在成本、性能、空間、可靠性等方面不同的優(yōu)勢，均在市場(chǎng)上有廣泛應用。但隨著(zhù)SiC成本下降，全SiC方案被越來(lái)越多的廠(chǎng)家采用。

未來(lái)10年，光伏逆變器市場(chǎng)狂飆

目前，風(fēng)能和太陽(yáng)能的總發(fā)電量已經(jīng)超過(guò)了水力發(fā)電。預計到2028年，清潔能源的比重將達到42%。中國市場(chǎng)增長(cháng)勢頭強勁，已成為全球清潔能源增長(cháng)的主要驅動(dòng)力。光伏逆變器承載著(zhù)將太陽(yáng)能光伏組件產(chǎn)生的直流電轉換為交流電的重任，是光伏系統重要組件之一。預計2023-2033年的十年間，太陽(yáng)能逆變器市場(chǎng)將會(huì )從1352億美元增長(cháng)至7307億美元，年均復合增長(cháng)率高達18.38%。值得一提的是，全球十大太陽(yáng)能逆變器供應商中，大多數來(lái)自中國。

“安森美的SiC市場(chǎng)份額近年來(lái)迅速擴大，這一成果很大程度上歸功于中國市場(chǎng)的貢獻，以及安森美在SiC技術(shù)方面的端到端優(yōu)勢?！痹谀侥岷谌A南電子展同期舉行的2024碳中和創(chuàng )新論壇——新型儲能技術(shù)及應用上，安森美電源方案事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)部高級經(jīng)理Kevin Yu表示。

3KW到350KW功率產(chǎn)品，智領(lǐng)能源全場(chǎng)景應用

戶(hù)用、商業(yè)、大型電站功能不同，對功率產(chǎn)品的要求不同。

● 首先是戶(hù)用儲能，適用于家庭用戶(hù)，通常在住宅屋頂或庭院安裝600瓦、1千瓦或1.2千瓦的光伏組件，基本采用單管和小模組；

● 其次是工商業(yè)系統，適用于大型工廠(chǎng)、購物中心等商業(yè)設施，規模較大，通常采用單管和小型模塊的組合；

● 最后是發(fā)電廠(chǎng)，位于偏遠地區如荒山、沙漠等地，用于大規模電力生產(chǎn)，全部采用模組組合。

針對這些不同的應用場(chǎng)景，安森美提供了從3KW到350KW不同功率等級的功率產(chǎn)品，包括IGBT、SiC和PIM，以及多種拓撲結構，以滿(mǎn)足多樣化的需求。

在選擇使用模組或單管進(jìn)行項目開(kāi)發(fā)時(shí)，需要綜合考量多個(gè)因素。單管雖然成本更低、靈活性更高，并且更容易找到替代品，但設計復雜度高，需要處理電路設計、信號完整性和熱管理等問(wèn)題，同時(shí)長(cháng)期的可靠性和穩定性也需要通過(guò)精心設計和測試來(lái)保證。而模組則更加易于集成，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，并且由于集成了多個(gè)組件，有助于減少PCB尺寸，提高可靠性。然而，模組的成本相對較高，靈活性較低。因此，選擇哪種方式主要取決于項目的具體需求，包括成本預算、開(kāi)發(fā)時(shí)間、性能要求以及未來(lái)的可維護性等因素。安森美提供了廣泛且高性能的模組解決方案，如F1、Q0、F2、Q1、Q2和F5+BP等各種類(lèi)型的模組，可以滿(mǎn)足不同應用場(chǎng)景的需求。

全SiC模組加速滲透

采用全SiC方案，不僅能夠提高系統效率，還能使設計更加緊湊。此外，IGBT存在一個(gè)固有的局限，即其開(kāi)關(guān)頻率無(wú)法做得很高，而SiC則可以在100kHz以上的頻率下穩定工作，這對于許多應用來(lái)說(shuō)是一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)勢。

在公用事業(yè)應用中，針對1100V 兩電平Boost升壓轉換器的設計，安森美提供了三種方案以滿(mǎn)足不同需求：全IGBT [Si IGBT + 二極管]模塊方案、混合 IGBT [Si IGBT + SiC 二極管]模塊方案、全SiC模塊方案。在這三種方案中，全IGBT的成本最低，而混合IGBT由于其性能和成本之間的平衡較為普遍。全SiC方案則提供了最佳性能，包括更快的開(kāi)關(guān)速度、更低的模塊損耗和更小的體積，但伴隨著(zhù)更高的成本。

隨著(zhù)市場(chǎng)對能源轉換效率和體積的要求越來(lái)越高，全SiC方案將成為一大趨勢。至于全SiC方案的成本制約因素，Kevin Yu表示：“IGBT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了數十年，隨著(zhù)市場(chǎng)的成熟和技術(shù)的優(yōu)化，未來(lái)進(jìn)一步降價(jià)的空間將越來(lái)越有限。相比之下，作為一項相對較新的技術(shù)，碳化硅在未來(lái)仍有較大的降價(jià)潛力和發(fā)展空間。這意味著(zhù)，隨著(zhù)時(shí)間的推移，全SiC方案的成本可能會(huì )逐漸降低，使其更具競爭力?！?/p>

選擇功率模塊方案時(shí)，需要根據實(shí)際應用情況，充分考慮到未來(lái)可能的變化和擴展需求，確保所選方案能夠在較長(cháng)一段時(shí)間內保持其適用性和競爭力。在SiC模塊方面，安森美提供30 多款集成SiC MOSFET 和SiC 二極管的EliteSiC功率集成模塊(PIM)，電壓額定值高達1200 V。此外，安森美還提供超過(guò)20 款結合SiC 和硅技術(shù)特性的混合Si IGBT 和 SiC器件模塊，形成全面的產(chǎn)品陣容滿(mǎn)足客戶(hù)的特定需求。