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隨著清潔能源的快速增長，作為光伏系統(tǒng)心臟的太陽能逆變器儼然已經(jīng)成為能源革命浪潮中的超級賽道。高效的光伏系統(tǒng)，離不開功率器件。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，均在市場上有廣泛應(yīng)用。但隨著SiC成本下降，全SiC方案被越來越多的廠家采用。
未來10年，光伏逆變器市場狂飆
目前，風(fēng)能和太陽能的總發(fā)電量已經(jīng)超過了水力發(fā)電。預(yù)計(jì)到2028年，清潔能源的比重將達(dá)到42%。中國市場增長勢頭強(qiáng)勁，已成為全球清潔能源增長的主要驅(qū)動力。光伏逆變器承載著將太陽能光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的重任，是光伏系統(tǒng)重要組件之一。預(yù)計(jì)2023-2033年的十年間，太陽能逆變器市場將會從1352億美元增長至7307億美元，年均復(fù)合增長率高達(dá)18.38%。值得一提的是，全球十大太陽能逆變器供應(yīng)商中，大多數(shù)來自中國。
“安森美的SiC市場份額近年來迅速擴(kuò)大，這一成果很大程度上歸功于中國市場的貢獻(xiàn)，以及安森美在SiC技術(shù)方面的端到端優(yōu)勢?！?strong>在慕尼黑華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(yīng)用上，安森美電源方案事業(yè)部技術(shù)市場部高級經(jīng)理Kevin Yu表示。
3KW到350KW功率產(chǎn)品，智領(lǐng)能源全場景應(yīng)用
戶用、商業(yè)、大型電站功能不同，對功率產(chǎn)品的要求不同。
首先是戶用儲能，適用于家庭用戶，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(tǒng)，適用于大型工廠、購物中心等商業(yè)設(shè)施，規(guī)模較大，通常采用單管和小型模塊的組合；
最后是發(fā)電廠，位于偏遠(yuǎn)地區(qū)如荒山、沙漠等地，用于大規(guī)模電力生產(chǎn)，全部采用模組組合。
針對這些不同的應(yīng)用場景，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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以滿足多樣化的需求。
在選擇使用模組或單管進(jìn)行項(xiàng)目開發(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(shè)計(jì)復(fù)雜度高，需要處理電路設(shè)計(jì)、信號完整性和熱管理等問題，同時(shí)長期的可靠性和穩(wěn)定性也需要通過精心設(shè)計(jì)和測試來保證。而模組則更加易于集成，簡化了開發(fā)過程，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(xiàng)目的具體需求，包括成本預(yù)算、開發(fā)時(shí)間、性能要求以及未來的可維護(hù)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等各種類型的模組，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。
全SiC模組加速滲透
采用全SiC方案，不僅能夠提高系統(tǒng)效率，還能使設(shè)計(jì)更加緊湊。此外，IGBT存在一個(gè)固有的局限，即其開關(guān)頻率無法做得很高，而SiC則可以在100kHz以上的頻率下穩(wěn)定工作，這對于許多應(yīng)用來說是一個(gè)顯著的優(yōu)勢。
在公用事業(yè)應(yīng)用中，針對1100V 兩電平Boost升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，安森美提供了三種方案以滿足不同需求：全I(xiàn)GBT [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I(xiàn)GBT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，包括更快的開關(guān)速度、更低的模塊損耗和更小的體積，但伴隨著更高的成本。
隨著市場對能源轉(zhuǎn)換效率和體積的要求越來越高，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(shù)十年，隨著市場的成熟和技術(shù)的優(yōu)化，未來進(jìn)一步降價(jià)的空間將越來越有限。相比之下，作為一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，碳化硅在未來仍有較大的降價(jià)潛力和發(fā)展空間。這意味著，隨著時(shí)間的推移，全SiC方案的成本可能會逐漸降低，使其更具競爭力?！?/p>
選擇功率模塊方案時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，充分考慮到未來可能的變化和擴(kuò)展需求，確保所選方案能夠在較長一段時(shí)間內(nèi)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(dá)1200 V。此外，安森美還提供超過20 款結(jié)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)品陣容滿足客戶的特定需求。
