詳解戶(hù)儲(chǔ)領(lǐng)域未來(lái)增長(zhǎng)變局，英飛凌一站式解決方案來(lái)賦能

2023年的戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)不火了？中國(guó)是否會(huì)向歐洲等地迎來(lái)屬于自己的戶(hù)儲(chǔ)時(shí)代？在于近期成功舉辦的第11屆 EEVIA年度中國(guó)硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢(shì)展望研討會(huì)上，面對(duì)一眾泛科技、行業(yè)媒體及產(chǎn)業(yè)人士的疑問(wèn)，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應(yīng)用管理高級(jí)經(jīng)理徐斌于現(xiàn)場(chǎng)回應(yīng)了有關(guān)戶(hù)儲(chǔ)行業(yè)的前景和地域發(fā)展問(wèn)題。

圖1. 徐斌在2023 EEVIA年度論壇上回應(yīng)戶(hù)儲(chǔ)行業(yè)的前景和地域發(fā)展問(wèn)題

“東方不亮，西方亮”的戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)未來(lái)增長(zhǎng)變局解析

首先，需要肯定的是戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)的全球安裝量還在持續(xù)增長(zhǎng)。但由于2022年戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)異?；馃?，其爆發(fā)式發(fā)展卷入更多玩家進(jìn)軍，從而造成目前市場(chǎng)上供大于求的情況。不過(guò)這只是短暫的低迷，徐斌認(rèn)為在未來(lái)3~6個(gè)月消耗完庫(kù)存后，戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)會(huì)繼續(xù)朝著良性的方向發(fā)展。

參考下圖的柱狀圖就會(huì)有直觀感受（其中橙色柱子代表全球戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝量，紫色柱子代表出貨量），2022年，全球戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)需求大約在14,000兆瓦，但實(shí)際出貨量卻接近18,000兆瓦，由此產(chǎn)生大約4,000兆瓦的庫(kù)存積壓。因此，需要待這部分庫(kù)存消耗完后，整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)方能繼續(xù)迎來(lái)健康發(fā)展。

圖2. 徐斌表示大約在未來(lái)3~6個(gè)月內(nèi)庫(kù)存消耗完后，戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)將重回穩(wěn)健增長(zhǎng)

特別是全球雙碳目標(biāo)仍道阻且堅(jiān)，能源的價(jià)格也未回落到之前水準(zhǔn)，當(dāng)前只是消費(fèi)者安裝戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)的投資回報(bào)周期較前兩年拉長(zhǎng)，但只要考慮到一套戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)的生命周期是在15年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，而且在電網(wǎng)不平穩(wěn)或極端天氣的影響下，戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，這就仍是一項(xiàng)非常經(jīng)濟(jì)的投資渠道?！翱傮w來(lái)說(shuō)，2022年戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)具有它的特殊性，是一段很難復(fù)制的增長(zhǎng)，未來(lái)戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)還將保持穩(wěn)健增長(zhǎng)，但是很難回到2022年近似瘋狂的增長(zhǎng)狀態(tài)，”徐斌補(bǔ)充道。

其次，全球戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)裝機(jī)量最大的區(qū)域主要集中在德國(guó)、美國(guó)、日本、澳洲等海外市場(chǎng)，而這些區(qū)域都有如下共同點(diǎn)，第一，電價(jià)市場(chǎng)化程度高，峰谷電價(jià)差區(qū)間處于全球前列，為峰谷套利提供巨大盈利空間；第二，戶(hù)用光伏發(fā)展基礎(chǔ)好，具有大量獨(dú)棟、適合鋪設(shè)光伏板的住宅建筑；第三，能源供給穩(wěn)定性較差。

從此處來(lái)看，國(guó)內(nèi)由于電力基礎(chǔ)設(shè)施完善、居民用電價(jià)格處于全球中低水平，因此購(gòu)置戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)的積極性并不高，中短期難以起量。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)戶(hù)用儲(chǔ)能正在示范階段，可以預(yù)見(jiàn)的是伴隨國(guó)內(nèi)整縣光伏加速推進(jìn)，未來(lái)仍具有一定市場(chǎng)前景。徐斌在現(xiàn)場(chǎng)就特別提到，國(guó)內(nèi)的戶(hù)用儲(chǔ)能發(fā)展或?qū)⒃陔娏?yīng)不平穩(wěn)的偏遠(yuǎn)地區(qū)、大戶(hù)型及別墅、以及歐洲目前流行的陽(yáng)臺(tái)儲(chǔ)能等多種場(chǎng)景下展開(kāi)應(yīng)用。

36.8Gt的頂峰二氧化碳排放量，對(duì)戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)提出哪些新需求？

從全球角度來(lái)看，氣候變化已成當(dāng)前時(shí)代最大挑戰(zhàn)。溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、海平面持續(xù)上升，所有這一切都和二氧化碳的排放量相關(guān)。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)IEA的調(diào)研，從1910年到2022年的一百多年間，二氧化碳的排放量呈指數(shù)級(jí)遞增，在2022年達(dá)到36.8Gt的頂峰排放量。同時(shí)，最大的二氧化碳排放活動(dòng)來(lái)自發(fā)電和工業(yè)，占據(jù)總體的65%。因此，如何讓地球更好發(fā)展成為當(dāng)前時(shí)代人類(lèi)的最大考題。

答案也顯而易見(jiàn)。擴(kuò)充新能源的應(yīng)用，例如利用風(fēng)能、光伏發(fā)電；同時(shí)搭配儲(chǔ)能系統(tǒng)解決新能源發(fā)電的不持續(xù)性。這也是當(dāng)下儲(chǔ)能賽道持續(xù)火熱，在全球經(jīng)濟(jì)下行的大背景下成為“全村的希望”的背后原因。

作為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，戶(hù)用儲(chǔ)能更是未來(lái)的黃金賽道之一，除了可用于家庭自發(fā)自用，減少電費(fèi)支出，它還可承擔(dān)一定的電網(wǎng)調(diào)峰作用。此外，從其技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，可以將戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)分為2大類(lèi)：其一，AC coupled，交流耦合；其二，DC coupled，直流耦合。

圖3. 交流耦合和直流耦合的戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)將分別滿(mǎn)足不同市場(chǎng)需求

據(jù)徐斌介紹，交流耦合的戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)主要針對(duì)存量市場(chǎng)。光伏市場(chǎng)發(fā)展多年，很多地區(qū)的用戶(hù)已經(jīng)配備了光伏或者太陽(yáng)能分布式系統(tǒng)，但并沒(méi)有同步配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，此時(shí)就首選交流耦合系統(tǒng)；直流耦合系統(tǒng)更為受歡迎的是新裝市場(chǎng)，同時(shí)整合光伏發(fā)電及儲(chǔ)能。

之前已經(jīng)介紹了戶(hù)用儲(chǔ)能的高增長(zhǎng)狀態(tài)，但具體有多火？先說(shuō)一組數(shù)據(jù)，援引IHS最新報(bào)告，從2020至2030戶(hù)用儲(chǔ)能近十年的CAGR將達(dá)到30.9%！這是一個(gè)非常了不起的增長(zhǎng)。

那么具體高增長(zhǎng)下的未來(lái)戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)將往什么方向發(fā)展？徐斌認(rèn)為下面這張圖可以給大家很好的啟發(fā)。

圖4. 一圖展示光伏戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展走向

從上圖中我們可以看到，以前的戶(hù)用光伏系統(tǒng)，只是具備單純的光伏發(fā)電功能，可能是一個(gè)微型逆變器，也可能是一個(gè)分布式光伏組件配備一些優(yōu)化器。

但近年來(lái)，用戶(hù)在裝光伏的同時(shí)會(huì)配備儲(chǔ)能，這已成為一個(gè)明顯趨勢(shì)。同時(shí)，伴隨新能源汽車(chē)的爆發(fā)，用戶(hù)更需要把充電、儲(chǔ)能和光伏系統(tǒng)做整合，形成當(dāng)前熱度很高的光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)。

另外，除了硬件維度的光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)外，在戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)還會(huì)有軟件和能源管理維度的突破?！拔磥?lái)，每個(gè)家庭安裝了光儲(chǔ)充一體機(jī)后，將形成自發(fā)自用的能量微網(wǎng)，特別是在一些電網(wǎng)不順暢的地區(qū)，將完全滿(mǎn)足自己家庭的使用，”徐斌說(shuō)道。

從英飛凌的角度，通過(guò)調(diào)研產(chǎn)業(yè)鏈多家公司，并融合自身對(duì)戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)的看法，認(rèn)為以下3點(diǎn)最為重要：

第一，  未來(lái)的戶(hù)用光伏系統(tǒng)一定要搭配儲(chǔ)能；

第二，  光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的容量、儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積大小、重量以及成本等關(guān)鍵要素其實(shí)都和能源轉(zhuǎn)換效率相關(guān)，因此效率越高，體積、成本等都能得到相應(yīng)的提升；

第三，  戶(hù)用的條件限制了儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積不能太大，因而里面的散熱全部都是無(wú)風(fēng)扇散熱，即通過(guò)自然冷卻散熱，此時(shí)，如何選擇半導(dǎo)體元器件保證其溫升最小，也將是很大的挑戰(zhàn)。

圖5. 英飛凌通過(guò)調(diào)研及自身研究總結(jié)出未來(lái)戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展的3大關(guān)鍵點(diǎn)

將這3點(diǎn)總結(jié)成一點(diǎn)，英飛凌認(rèn)為——未來(lái)光伏戶(hù)儲(chǔ)系統(tǒng)的效率和功率密度是最制約產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。

戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)一站式解決方案？英飛凌都提供！

如何應(yīng)對(duì)如此高功率密度、最小溫升的挑戰(zhàn)呢？英飛凌強(qiáng)烈推薦客戶(hù)使用SiC MOS。

究其原因，還是得益于第三代半導(dǎo)體SiC的如下4點(diǎn)性能優(yōu)勢(shì)：

其一，從現(xiàn)在基于Si的器件轉(zhuǎn)化到基于SiC的系統(tǒng)，能大幅提升效率；

其二，SiC MOS的體積較小，進(jìn)一步提升了功率密度；

其三，SiC MOS非常靈活，其pin腳或者使用方法都可以跟基于Si的系統(tǒng)做到無(wú)縫連接；

其四，它的Scalability非常好，從650V，1200V，1700V都有。

圖6. SiC MOS成戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)的最佳選擇

以傳統(tǒng)的NPC1拓?fù)錇槔f(shuō)明，如果用650V的CoolSiC? MOSFET替換傳統(tǒng)的IGBT作對(duì)比，在70kHz的情況下，效率提升了1.3%。

如果熟悉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的朋友們就會(huì)知道，在極限情況下，能效提升0.1%都很困難，但在NPC1的Demo中，在其他系統(tǒng)條件都不變的情況下，只是替換了功率器件，就能達(dá)到1.3%的提升——這已是非常大的效率提升，更從側(cè)面印證了SiC MOS是最匹配未來(lái)戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)需求的產(chǎn)品。

據(jù)悉，英飛凌目前已發(fā)布第二代碳化硅MOS產(chǎn)品，以650伏、57毫歐的產(chǎn)品為例，其第二代產(chǎn)品比第一代在Qoss、Eoss、Ciss等性能降低差不多30%，此外，第二代產(chǎn)品還保留了易用性，使得客戶(hù)可以在0伏時(shí)直接對(duì)器件進(jìn)行關(guān)斷操作。

在論壇現(xiàn)場(chǎng)，英飛凌也帶來(lái)了3款Demo，例如240W XDPS2222 5~48V USB PD3.1演示版，170W Ebike混合反激參考設(shè)計(jì)以及基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案供現(xiàn)場(chǎng)的媒體老師及產(chǎn)業(yè)界人士進(jìn)一步了解。

圖7. 英飛凌在2023 EEVIA年度論壇上展示了包含基于SiC MOS在內(nèi)的多款Demo

此外，作為全球少數(shù)幾家能同時(shí)布局三大類(lèi)功率半導(dǎo)體（從基于硅的MOS、IGBT到覆蓋不同電壓等級(jí)范圍的SiC，再到GaN方案）的公司，英飛凌對(duì)這3大類(lèi)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到封裝已實(shí)現(xiàn)內(nèi)部全流程管理，以此保證將產(chǎn)品的品質(zhì)做到極致。

另一方面，系統(tǒng)來(lái)看，從戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)的功能框圖可知（如下圖所示），其中最主要的2大部分即為，一、儲(chǔ)能介質(zhì)，即電池包；二、功率轉(zhuǎn)換。其中，功率轉(zhuǎn)換可分為2大部分，一是DC/DC轉(zhuǎn)換，二是DC/AC轉(zhuǎn)換，這跟傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)有很大不同，因?yàn)槟芰吭谄渲惺请p向傳輸。

圖8. 英飛凌一站式解決方案賦能戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)

英飛凌可以在其中提供一站式解決方案，從英飛凌目前最耳熟能詳?shù)漠a(chǎn)品，包括MOS、IGBT、IGBT模塊等功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，到MCU、安全保護(hù)芯片、電流傳感器等方案?？梢哉f(shuō)，在整個(gè)戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)中，英飛凌能以一站式解決方案幫助終端客戶(hù)實(shí)現(xiàn)最易用的設(shè)計(jì)。

徐斌說(shuō)道，“目前戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，但其實(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，涉及很多器件，但英飛凌提供的完整解決方案，不僅可以帶給客戶(hù)更快更好的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，更能進(jìn)一步提升系統(tǒng)的功率密度，從而提升效率。”

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