儲能系統(tǒng)的作用，賦能更環(huán)保的未來

最近我看到一份報告，報告中強(qiáng)調(diào)了歐盟各商品的能源價格通脹率。據(jù)測算，2023 年 1 月的通脹率為驚人的 20.6%。這一數(shù)字與2019 年 1 月的通脹率形成鮮明對比，后者僅為 2.4%。這讓我回想起我們在過去一年中遇到的問題——能源需求的上升和隨之激增的電費(fèi)。可以看到，能源挑戰(zhàn)以各種方式影響了我們所有人，進(jìn)而加深了我們對全球能耗的認(rèn)識并提高了對能源解決方案的需求。

我的關(guān)注重點一直是可再生能源，特別是儲能系統(tǒng)，因為其為日益增長的能源需求提供了創(chuàng)新和可持續(xù)的解決方案。

所以，在今天的這期“英家大咖”中，我將深入探討儲能系統(tǒng)的工作原理，以及其作為可持續(xù)能源解決方案的優(yōu)勢。讓我們直奔主題吧！

儲能系統(tǒng)由兩個協(xié)同發(fā)揮作用的主要功能模塊組成：電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (PCS) 和電池管理系統(tǒng) (BMS)。PCS 和 BMS 協(xié)同工作以構(gòu)成儲能系統(tǒng) (ESS)，根據(jù)具體位置和要求適配不同的使用情況。圖 1 所示為表前的能源供應(yīng)鏈（即發(fā)電和輸電），以及表后的能源消費(fèi)階段。然而鑒于本博客的目的，我將著重關(guān)注同樣采用功能塊的表后部分。

圖 1.能源供應(yīng)鏈

電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (PCS) 在儲能系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其將電力從一種形式有效地轉(zhuǎn)換為另一種形式。例如，在住宅建筑上使用太陽能電池板等可再生能源時，產(chǎn)生的電力是直流電，需轉(zhuǎn)換為交流電才能為電器所用。儲能系統(tǒng) (ESS) 通常配合光伏裝置使用，預(yù)計會在未來得到愈發(fā)廣泛的應(yīng)用，系統(tǒng)主要分為兩種耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：交流耦合系統(tǒng)和直流耦合系統(tǒng)。直流耦合裝置，也被稱為混合逆變器裝置，通常用于住宅裝置。該系統(tǒng)通常由光伏面板、最大功率點追蹤 (MPPT) DC/DC 級、用于連接電池的雙向 DC/DC 級以及用于電池和光伏面板的單一逆變器級構(gòu)成。此系統(tǒng)的主要優(yōu)勢之一是提高了效率，其省去了一個功率轉(zhuǎn)換級，從而提升了整體性能。另外，系統(tǒng)所需半導(dǎo)體元件更少，導(dǎo)致成本降低，更為經(jīng)濟(jì)高效。系統(tǒng)的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會有所不同，這取決于單相或三相系統(tǒng)以及電池電壓等因素，這可能需要功率范圍為 60V 至 1200V 的 MOSFET 以及柵極驅(qū)動器。

電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng) (BMS) 是儲能系統(tǒng)的一個重要組成部分，負(fù)責(zé)電池充電、均衡和充電狀態(tài)監(jiān)測。可以說 BMS 的功能就好比人體新陳代謝。和新陳代謝一樣，BMS 持續(xù)監(jiān)測電池芯狀態(tài)，并調(diào)整充電速度以確保其保持良好狀態(tài)和均衡。同樣，人體新陳代謝也在持續(xù)監(jiān)測體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，并調(diào)整吸收和利用率，以確保人體保持健康和平衡。這兩種情況下都必須配備一個有效運(yùn)行的系統(tǒng)，其能夠監(jiān)測和調(diào)整內(nèi)部運(yùn)作以保持理想性能，防止損壞或故障。因此，BMS 對于實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的理想性能和有效利用至關(guān)重要。

英飛凌儲能系統(tǒng)解決方案

英飛凌致力于提供促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和塑造綠色環(huán)保未來的解決方案。因此，英飛凌在儲能系統(tǒng)領(lǐng)域也占有一席之地，在下面的圖 2 中，你可以看到英飛凌的 ESS 解決方案。對于電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，功率低于 30kW 的解決方案通常建議采用分立器件，如 OptiMOS、CoolMOS、CoolSiC MOSFET 以及用于打造先進(jìn)快速開關(guān)應(yīng)用的 CoolGaN。而對于商業(yè)和公用事業(yè)級規(guī)模的系統(tǒng)，采用分立 IGBT 的模塊化方案是個合適選擇，這取決于系統(tǒng)配置模塊解決方案。此外，功能集成型EiceDRIVER 柵極驅(qū)動器 IC、XMC 控制器和安全解決方案（如OPTIGA）是諸多儲能系統(tǒng)的理想之選，而 StrongIRFET 功率 MOSFET 系列則針對低 RDS(on) 和高電流能力進(jìn)行了優(yōu)化。最后，CoolSET 是輔助電源的絕佳解決方案，數(shù)字隔離器 ISOFACE則可用于控制和連接功能塊。

圖 2.英飛凌儲能系統(tǒng)解決方案

總而言之，儲能系統(tǒng)是滿足日益增長的能源需求和可持續(xù)發(fā)展需要的一大關(guān)鍵解決方案。通過運(yùn)用儲能系統(tǒng)，我們可助力實現(xiàn)高效能源消費(fèi)和可持續(xù)的能源發(fā)電，進(jìn)而構(gòu)筑更綠色環(huán)保的未來。

在心系環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之際，我們對儲能系統(tǒng)作為可持續(xù)能源解決方案的潛力感到興奮，不得不說，看到像英飛凌這樣的公司投身儲能系統(tǒng)發(fā)展的確令人振奮，其在促進(jìn)高效和可持續(xù)能源消費(fèi)方面發(fā)揮著重要作用。通過使用儲能系統(tǒng)，我們將為自身和子孫后代打造出更加可持續(xù)的未來。