10位大咖傾力解讀儲(chǔ)能電力電子關(guān)鍵技術(shù)，透析未來(lái)新趨勢(shì)

　　10月18日，由《變頻器世界》與《電源世界》攜手PCIM Asia共同打造的以電力電子儲(chǔ)能技術(shù)為主題的高峰論壇在深圳落下帷幕。在報(bào)告演講環(huán)節(jié)，來(lái)自三菱電機(jī)、英飛凌、賽米控、陽(yáng)光電源、丹佛斯、臥龍電氣、盛弘電氣等資深的技術(shù)大咖分別圍繞儲(chǔ)能功率器件不同的細(xì)分應(yīng)用進(jìn)行了專業(yè)內(nèi)容分享。

　　在三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)宋高升老師做完電力電子儲(chǔ)能用功率半導(dǎo)體的主題報(bào)告后，引起了臺(tái)下技術(shù)工程師們的積極提問(wèn)。宋高升老師還特別透露了三菱電機(jī)正在進(jìn)行的新型功率模塊封裝技術(shù)與SiC芯片硫摻雜技術(shù)等先端研發(fā)工作。

　　此外，來(lái)自英飛凌科技(中國(guó))有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理張明丹針對(duì)各類儲(chǔ)能變流器拓?fù)湟约爱?dāng)前的主流方案，介紹了英飛凌功率器件可以提供的各種解決方案。賽米控電子(珠海)有限公司景巍博士則在報(bào)告中給出儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同芯片技術(shù)和配置下為何選擇三電平拓?fù)涞慕ㄗh。

廣州光亞法蘭克福展覽有限公司副總經(jīng)理梁志超先生

　　與此同時(shí)，作為此次論壇的主辦方，廣州光亞法蘭克福展覽有限公司副總經(jīng)理梁志超先生特別前來(lái)為論壇致辭。梁志超先生強(qiáng)調(diào)，PCIM Asia一直以來(lái)支持并且推動(dòng)電力電子行業(yè)在中國(guó)的發(fā)展，也致力于電力電子產(chǎn)品與驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電能轉(zhuǎn)換等應(yīng)用方案在不同領(lǐng)域的廣泛推廣。同時(shí)透露了PCIM Asia第二場(chǎng)高峰論壇活動(dòng)將以電力電子技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制為主題，并于2020年2月份在廣州舉行，而每年一度的PCIM Asia展會(huì)則如約在明年7月1-3日的上海世博展覽中心舉行。

　　　　《變頻器世界》總編、中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)服務(wù)集團(tuán)劉強(qiáng)先生

　　《變頻器世界》作為此次論壇支持媒體之一�！蹲冾l器世界》總編、中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)服務(wù)集團(tuán)劉強(qiáng)先生也親臨現(xiàn)場(chǎng)并且為論壇致辭。劉強(qiáng)先生在致辭中表示，

　　中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)服務(wù)集團(tuán)和《變頻器世界》也將一如既往地為行業(yè)專家和儲(chǔ)能企業(yè)搭建交流合作的平臺(tái)，為推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步繼續(xù)發(fā)揮媒體的作用與擔(dān)當(dāng)。

　　儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為未來(lái)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前瞻性技術(shù)，在新能源并網(wǎng)、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)、無(wú)電地區(qū)供電工程以及未來(lái)能源安全方面都將發(fā)揮巨大作用。

　　近年來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)在政策支撐下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)健。國(guó)內(nèi)外支持儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的政策頻繁出臺(tái)，國(guó)家示范儲(chǔ)能項(xiàng)目等等有望推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。全球范圍的新能源及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。儲(chǔ)能以萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模，吸引了越來(lái)越多的企業(yè)積極參與。當(dāng)前，從儲(chǔ)能技術(shù)到儲(chǔ)能系統(tǒng)集成，從儲(chǔ)能系統(tǒng)用功率半導(dǎo)體到儲(chǔ)能系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換，從能源互聯(lián)網(wǎng)到儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)生態(tài)，無(wú)不為儲(chǔ)能用戶、儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商提供著多元化的商業(yè)盈利模式。

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　　上海交通大學(xué)李睿博士以“百M(fèi)W級(jí)電池儲(chǔ)能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)技術(shù)探討”為主題，指出了百M(fèi)W級(jí)電池儲(chǔ)能電站的挑戰(zhàn)，并且分享了無(wú)變壓器直掛型電池儲(chǔ)能功率變換，以及模塊化多電平電池儲(chǔ)能功率變換的具體場(chǎng)景應(yīng)用案例。

　　“PCS是提升儲(chǔ)能并網(wǎng)性能和安全性的關(guān)鍵部件。”李睿博士提出，要解決大規(guī)模電池儲(chǔ)能的核心問(wèn)題，需要關(guān)注電池的安全性以及儲(chǔ)能成本兩大關(guān)鍵難題。一方面，由于電池一致性難題尚無(wú)法解決，BMS結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電池起火時(shí)常發(fā)生，這需要從儲(chǔ)能變換器角度協(xié)同解決電池安全性問(wèn)題。另一方面，由于儲(chǔ)能成本較高而且效率一般，需要儲(chǔ)能變換器從組配角度與變換器效率提升角度一同去解決儲(chǔ)能成本問(wèn)題。

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　　陽(yáng)光電源中央研究院資深專家余勇博士提出了陽(yáng)光電源儲(chǔ)能核心技術(shù)研究所遵照的主要設(shè)計(jì)原則，涵蓋安全性、可靠性、高效率，以及智能化四大理念。首先，直流側(cè)安全保護(hù)系統(tǒng)涉及智能消防、浪涌保護(hù)、安全接地等等，以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。其次，通過(guò)各種工具仿真、全球認(rèn)證、精益生產(chǎn)、品質(zhì)管理等環(huán)節(jié)，全面確保儲(chǔ)能系統(tǒng)可靠性。此外，配置高效率鋰電池，以及PCS三電平技術(shù)、智能溫控，以實(shí)現(xiàn)更低耗電，從而達(dá)到更高的系統(tǒng)效率。

　　由于完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由多個(gè)子單元構(gòu)成，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)引起一連串反應(yīng)�？焖�、精準(zhǔn)定位第一故障點(diǎn)，對(duì)解決和分析故障尤為重要。為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)智能化運(yùn)維，通過(guò)云平臺(tái)接入，使系統(tǒng)具備就地監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、快速響應(yīng)、故障早期預(yù)警與分析等功能，最終實(shí)現(xiàn)故障的快速診斷和分析。

　　在儲(chǔ)能系統(tǒng)業(yè)務(wù)方面，陽(yáng)光電源可提供儲(chǔ)能變流器、鋰離子電池、能量管理系統(tǒng)等儲(chǔ)能核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)輔助新能源并網(wǎng)、電力調(diào)頻調(diào)峰、需求側(cè)響應(yīng)、微電網(wǎng)、戶用等儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案，成為全球領(lǐng)先的儲(chǔ)能設(shè)備及系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商。目前，陽(yáng)光電源在全球擁有720多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用項(xiàng)目。

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　　儲(chǔ)能系統(tǒng)能量具有雙向流動(dòng)性，在選擇儲(chǔ)能系統(tǒng)用功率模塊需要同時(shí)考慮逆變和整流兩種不同工況。賽米控電子(珠海)有限公司中國(guó)南方區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理景巍博士在報(bào)告中給出了具體的選型建議——現(xiàn)有三電平功率模塊更多優(yōu)化的是逆變工況，在模塊選擇時(shí)需要注意評(píng)估整流工況下的功率輸出能力。

　　結(jié)合賽米控在儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用方案及經(jīng)驗(yàn)，景巍博士給出的具體選型建議即是，針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能變流器，由于650V和950V芯片特性的多樣性，采用NPC和ANPC三電平拓?fù)淇蓪?shí)現(xiàn)更高的功率密度和輸出功率。此外，對(duì)于給定的芯片面積和DBC尺寸，ANPC HF/LF三電平更適合光伏應(yīng)用，而NPC S7/S7三電平則更適合儲(chǔ)能應(yīng)用。

　　針對(duì)電站用儲(chǔ)能變流器，為了降低器件過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)，以及減小開(kāi)關(guān)損耗，推薦使用ANPC HF/LF三電平以實(shí)現(xiàn)全功率范圍內(nèi)短換流回路，同時(shí)易于采用半橋模塊組合。

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　　圍繞下一代儲(chǔ)能電氣系統(tǒng)發(fā)展方向分析的議題，深圳市盛弘電氣股份有限公司儲(chǔ)能微網(wǎng)事業(yè)部資深專家馬倫勝提出，下一代儲(chǔ)能逆變器將朝著更高效率的方向不斷演進(jìn)，而且多支路逆變器與系統(tǒng)也將成為重要的技術(shù)方向。此外，低損耗、高可靠的系統(tǒng)集成，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、去中心化的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)都將成為下一代儲(chǔ)能電氣系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)趨勢(shì)。

　　在儲(chǔ)能系統(tǒng)業(yè)務(wù)方面，盛弘電氣不僅擁有PCS核心技術(shù)及專利，而且具備集成電池、BMS、EMS,提供定制化、一站式儲(chǔ)能集成解決方案的能力。目前,盛弘電氣在全球運(yùn)行著350多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，共積累了150多個(gè)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在去中心化控制技術(shù)、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、多支路技術(shù)、高壓逆變器技術(shù)、無(wú)變壓器并網(wǎng)等等技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)形成了相對(duì)領(lǐng)先且完善的技術(shù)體系。

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　　關(guān)于IGBT功率器件在儲(chǔ)能變流器中的應(yīng)用，英飛凌科技(中國(guó))有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理張明丹基于英飛凌在光伏/風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，給出了針對(duì)戶用小功率、工商業(yè)中功率、集中式大功率、儲(chǔ)能電站超大功率等不同應(yīng)用場(chǎng)景下儲(chǔ)能變流器以及相關(guān)IGBT方案的建議。

　　此外，張明丹還具體介紹了儲(chǔ)能逆變器對(duì)IGBT芯片的配置要求。具體而言，電池系統(tǒng)充電和放電過(guò)程不同，即分別對(duì)應(yīng)變流器的整流模式和逆變模式。同時(shí)在整流和逆變環(huán)節(jié)，IGBT和二極管導(dǎo)通占空比不同，造成二者之間的導(dǎo)通損耗差異巨大。而與光伏逆變器相比，儲(chǔ)能逆變器對(duì)續(xù)流二極管載流能力要求更高，也需要較大的二極管芯片。

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　　在電力電子儲(chǔ)能系統(tǒng)用功率半導(dǎo)體的主題演講環(huán)節(jié)，三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)宋高升老師不僅對(duì)三菱電機(jī)的功率器件產(chǎn)品線做了全面介紹，而且對(duì)Si/SiC功率芯片技術(shù)發(fā)展做了詳細(xì)解讀。由于SiC功率模塊可以實(shí)現(xiàn)降低能耗與小型化的兩大優(yōu)點(diǎn)，基于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等大功率應(yīng)用場(chǎng)景，宋高升老師以高壓SiC功率模塊在軌道牽引中的應(yīng)用為案例也做了精彩分享。

　　此外，得益于三菱電機(jī)在芯片領(lǐng)域一代又一代的先端研發(fā)工作，在低壓領(lǐng)域，無(wú)論是IGBT還是IPM，三菱電機(jī)的樹(shù)脂灌裝功率模塊出貨量已經(jīng)超越了傳統(tǒng)凝膠灌封。在總結(jié)報(bào)告中，宋高升老師透露，基于LV100封裝的1.7Kv/3.3kV硅基IGBT模塊，憑借著低雜感、PN對(duì)稱設(shè)計(jì)與適合并聯(lián)的特色，將會(huì)在大功率儲(chǔ)能電力電子系統(tǒng)中得到進(jìn)一步應(yīng)用。與此同時(shí)，基于LV100封裝的3.3Kv/750A和3.3Kv/375A全碳化硅MOSFET模塊，將為研發(fā)下一代高壓儲(chǔ)能逆變器、固態(tài)變壓器、牽引變流器和輔助變流器提供新的解決方案。尤其是應(yīng)用全碳化硅功率模塊開(kāi)發(fā)新型節(jié)能系統(tǒng)，對(duì)節(jié)能效用的評(píng)估不能僅僅局限于逆變器本身，而需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)估。

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　　丹佛斯硅動(dòng)力有限公司高級(jí)應(yīng)用工程師練俊主要分享了丹佛斯P3/P3L功率模塊在儲(chǔ)能逆變器中的應(yīng)用。目前，丹佛斯硅動(dòng)力的業(yè)務(wù)領(lǐng)域涵蓋了消費(fèi)電器、工業(yè)控制、汽車、移動(dòng)應(yīng)用、醫(yī)療設(shè)備以及可再生能源的應(yīng)用方案。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和沉淀，丹佛斯硅動(dòng)力已經(jīng)擁有基于不要用戶場(chǎng)景的廣泛多樣化解決方案。其解決方案涵蓋小至幾安培大至幾千安培，額定電壓等級(jí)可涵蓋從30V到1700V的全系列產(chǎn)品。

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　　臥龍電氣驅(qū)動(dòng)集團(tuán)股份有限公司王鋒博士則圍繞高壓大容量船舶岸基變頻供電系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)需求到關(guān)鍵技術(shù)，以及實(shí)際應(yīng)用等不同環(huán)節(jié)，全方位解讀了臥龍電氣在船舶岸電領(lǐng)域技術(shù)積淀與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

　　“郵輪岸電是所有船舶岸電中供電量最大、供電電壓等級(jí)最高、供電安全等級(jí)要求最高的岸基供電系統(tǒng)�！蓖蹁h博士指出，船舶類型、用電電制、供電容量，以及船舶接口是高壓大容量船舶岸基變頻供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的核心要素，并以上海吳淞口郵輪碼頭岸基供電系統(tǒng)為應(yīng)用案例詳細(xì)介紹了臥龍電氣高壓大容量郵輪岸基變頻供電系統(tǒng)方案和核心技術(shù)。

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　　東莞市鋰電行業(yè)協(xié)會(huì)謝恩輝秘書(shū)長(zhǎng)從市場(chǎng)角度，介紹了國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)的發(fā)展情況、市場(chǎng)需求及未來(lái)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。根據(jù)報(bào)告介紹，未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)鋰電池市場(chǎng)整體趨勢(shì)發(fā)展向好。預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)鋰電池市場(chǎng)產(chǎn)量將達(dá)到205.33GWh。未來(lái)兩年，國(guó)內(nèi)鋰電池市場(chǎng)產(chǎn)量復(fù)合年均增長(zhǎng)率有望達(dá)到41.88%。其中，儲(chǔ)能電池未來(lái)受鋰電池成本的下降以及梯次利用的增多，以及對(duì)鉛酸電池的替代速度不斷加快，未來(lái)兩年儲(chǔ)能電池復(fù)合年均增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)達(dá)35.16%。

　　關(guān)于鋰電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，謝恩輝秘書(shū)長(zhǎng)提出，未來(lái)鋰電池技術(shù)發(fā)展將在提升能量密度的前提下，以安全為中心，在能量密度、功率密度、安全循環(huán)耐久和成本之間尋求平衡點(diǎn)。為了大幅提升鋰電池的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性，需要借助智能制造和數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鋰電生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率與質(zhì)量雙向提升。

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　　華南理工大學(xué)電力學(xué)院孫立明老師從學(xué)術(shù)角度，重點(diǎn)闡述了基于人工智能技術(shù)的分布式可控資源的智能調(diào)控系統(tǒng)研究，以及分布式可控資源雙向互動(dòng)接入裝置的項(xiàng)目研發(fā)成果。

　　結(jié)語(yǔ)：光伏發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性會(huì)造成高滲透率光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率隨機(jī)波動(dòng)，進(jìn)而加重了電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)，出現(xiàn)電壓穩(wěn)定問(wèn)題。儲(chǔ)能系統(tǒng)因?yàn)榫哂锌焱录{能量的能力，可以有效抑制新能源電力的隨機(jī)波動(dòng)，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組相比，儲(chǔ)能系統(tǒng)尤其是電池儲(chǔ)能具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合提供調(diào)頻、調(diào)壓服務(wù)。

　　目前，儲(chǔ)能技術(shù)正朝著轉(zhuǎn)換高效化、能量高、密度高和應(yīng)用低成本化方向發(fā)展。未來(lái)在風(fēng)電、光伏等多種可再生能源的綜合利用中，儲(chǔ)能憑借著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，將在幫助不同類型的能源之間實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)換扮演著至關(guān)重要的中間者角色。

　　與此同時(shí)，在不同能源多元化發(fā)展趨勢(shì)中，儲(chǔ)能技術(shù)將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。隨著分布式電源的發(fā)展、智能電網(wǎng)的建設(shè)，以及儲(chǔ)能應(yīng)用的場(chǎng)景日漸豐富多樣，儲(chǔ)能技術(shù)還將朝著多元的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用功能、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)方向持續(xù)發(fā)展。