圖1. 英飛凌電源與傳感系統事業部應用管理高級經理徐斌在2023 EEVIA年度論壇上表示氣候變化是當前時代的最大挑戰

新能源時代下，儲能系統成平衡未來電力供需關鍵

根據權威機構IEA的調研數據，從1910年到2022年這一百多年間，全球二氧化碳的排放量呈指數級遞增，在2022年達到36.8Gt的頂峰排放量。在這其中，發電的碳排放量占比最大，達到40%，工業應用緊隨其后，占比25%。因此，如何更好地保護我們的地球環境就顯而易見——持續擴充新能源，例如風能、光伏發電的應用比率，同時，基于儲能系統完善新能源發電的不持續性或者間歇性，進一步賦能電力的供需平衡。

圖2. 儲能系統成未來基于新能源發電的電力供需平衡關鍵

30.9%！近十年保持雙位數增長的戶用儲能逆變器市場未來可期

一般情況下，儲能可分為表前儲能和表后儲能，表后儲能即在消費側，又可細分為戶用儲能和工商業儲能。“援引IHS 2022年的報告，戶用儲能逆變器市場近10年來的年復合增長率達到了30.9%，這是一個令人振奮的數字，”徐斌說道，“不論任何行業的發展，如果能保持兩位數的年復合增長率都是非常了不起的增長。”

圖3. 根據IHS 2022數據，戶用儲能逆變器市場近10年呈現30.9%的年復合增長率
 

首先，戶用儲能逆變器市場的安裝量近年來始終在迅猛發展（如下圖中的橙色柱狀圖所示）。盡管2022年受到地緣戰爭和能源危機的影響導致行業爆發式增長，造成了供大于求的情況（下圖中的紫色柱狀圖代表各年出貨量）。但徐斌認為這只是短暫性的低迷，在未來3~6個月庫存消耗完后，戶用儲能逆變器市場仍會朝著良性的趨勢發展。

圖4. 戶用儲能逆變器市場在2023年保持持續增長，但增速相比2022有所減緩

高速增長下，未來的戶用儲能走向何方？

首先，不同于以前簡單由光伏面板構成的光伏系統，近年來，消費者在安裝光伏系統時會配備儲能，這已是一個明確趨勢。

其次，戶用儲能的需求上升疊加新能源汽車的持續增長，未來對光儲充一體化系統的需求也會更加強烈。

第三，不論是儲能系統的體積、還是重量、以及成本，所有這些相關的重要特性都跟功率轉換效率掛鉤。可以說，如果效率做得足夠高，體積、成本等條件都會得到相應的提升；

最后，戶用的使用條件也限制了儲能系統的體積，包括系統本身都是通過自然冷卻散熱，這也對如何選擇半導體元器件，比如保證它的溫升最小，提出很大挑戰。

因此，基于對很多公司的調研，以及結合自身對市場的看法，英飛凌認為未來光伏戶用儲能系統的能源轉換效率和功率密度是最制約產品競爭力的重要因素。

如何應對兼具高功率密度和最小溫升的挑戰呢？徐斌指出SiC MOS是最匹配未來戶用儲能系統需求的產品。

最匹配未來戶儲市場需求？SiC 實至名歸！

舉例來說，在傳統的NPC1拓撲中，如果用650V的CoolSiC™ MOSFET替換傳統的IGBT作對比，在70kHz的情況下，效率提升了1.3%。

徐斌在現場進一步對1.3%這個數據進行了解讀。如果熟悉系統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，其他系統條件都不變，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。

據悉，英飛凌當前也已推出了第二代SiC MOSFET產品，若以650V，57毫歐的產品做性能對比，可以看到第二代產品以第一代產品的Qoss、Eoss、Ciss等指標均降低近30%。此外，第二代產品仍保留了易用性，比如V(GS)th仍保持了4.5V的高水準，如此一來就可以在0V的時候對該器件進行關斷，對客戶來說將進一步簡化操作。

圖5. 英飛凌在2023 EEVIA年度論壇上也展示了基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案

賦能戶儲市場？一站式解決方案已就位！

而從戶用儲能系統的功能框圖來看（如下圖所示），除了儲能介質，功率轉換部分正是其中非常重要的一個板塊。其中，功率轉換又分為2大部分，一是DC-DC轉換；二是DC-AC的逆變轉換。“跟傳統的光伏系統很大的不同就是能量在其中都是雙向流動，以前的光伏系統只是單向的能量流動，現在的戶用儲能既要充電又要放電。”徐斌補充道。

圖6. 英飛凌一站式儲能解決方案賦能戶儲市場

從上述功能框圖中即可看出，在儲能市場英飛凌可以提供一站式解決方案，從最耳熟能詳的功率器件，比如之前提到最匹配未來戶儲市場需求的SiC MOS，到MCU，再到安全保護芯片、電流傳感器等方案，進一步助力下游廠商快速導入系統設計。

作為全球功率半導體的領導廠商，英飛凌是目前全球少數幾家同時布局三大類功率半導體的公司。“從基于硅的MOS和IGBT到覆蓋不同電壓等級范圍的SiC，再到GaN方案，英飛凌是功率半導體行業中布局最完整的公司，”徐斌強調道，“另外，以上3大類產品從設計、生產、到封裝，也都是英飛凌內部實現全流程管理。只有如此，才能將產品品質做到極致。”