聚焦光储充，半导体助力中国可再生能源发展

　　我国能源结构具有富煤、缺油、少气的特点，煤炭占能源消费的56%，煤电占电力的52%左右，＂一煤独大＂的能源禀赋一定程度上制约了二氧化碳减排目标的实现。目前我国在光伏、风电领域已达到全球较高水平，但随着发电量的增加，弃光、弃风、限电等问题也就相对凸显。近年来，我国弃光、弃风限电形势虽有所缓解，但短期内仍然难以得到彻底解决。
　　在德州仪器（以下简称＂TI＂）主办的绿色能源峰会上，TI技术经理周敏捷认为，弃光、弃风等问题是在早期储能设备还没有大规模推广、大规模配套没有跟上新能源发电设备所带来的。要解决这些问题，很重要的一点是在发电侧大规模地安装配套新能源发电的储能设备。
　　德州仪器技术经理周敏捷
　　要存储更多的能量，首先要增加储能设备系统的数量。而限制增加储能设备系统的因素有多方面，其中与技术息息相关的有两个方面。
　　一是早期储能系统存在整体相对安全性、稳定性不足，以及使用寿命较短等问题，这就导致了储能系统使用成本居高不下，如电芯用几年性能就会严重衰减，投入产出比较低，这限制了那时企业对储能设备的投资热情。
　　在技术层面，对电芯状态的监测和保护尚不到位，缺乏高精度、高可靠性的电池管理系统（BMS） 对电池状态的监测，在异常出现时，没有随时报错的功能，这使得储能电池在使用过程中，可能由于充放电不均衡使得电池寿命损失非常严重。而现在TI的技术可以对电池状态监测做到非常高的精度，在一些整体方案上甚至能实现主动均衡技术，如此对电池的均衡保护做得更好，相应的电池寿命会越来越长。可将电池衰减一半的时间大大延长，最终使得电池寿命倍增，相当于投入产出比增加，电池的利用率更高。
　　二是早期BMS系统缺乏简便的通信系统，同样会拉高整体系统的成本。例如早期BMS系统为实现状态的监测和均衡，可能使用非常多的微控制单元（MCU），每一个BMS的模拟前端（AFE）在做均衡时，都通过一个MCU把信息的状态，通过总线等传出去，这大大增加了储能系统的成本，这也是早年整个储能系统成本偏高的原因之一。
　　目前由于TI的一些BMS方案，使整个系统大幅简化，因为在每个电芯单元的监测系统上不需要去设置一个MCU和总线收发器来完成数据通信，只要通过自带的菊花链系统就可以把电芯的各个状态汇报出去，使得每一个电芯的监测系统和成本得到了极大的简化和降低，最终得到了整个BMS储能系统的成本降低的效果。这有利于在风、光发电场附近布置更多的储能设备，实现了成本不变的情况下布置更多的储能设备，进一步降低了弃风弃光率。
　　周敏捷表示，电池之外的储能技术，只要是电和控制的相关领域技术，TI都有很多相关匹配的芯片。电池储能领域的芯片，一是BMS对电芯保护和监测的产品，二是对电池电压进行直流对交流的逆变，或者交流对直流的转换，这些都是对电池储能配套的一些产品。其它诸如飞轮储能，是机械能转换为电能的技术，TI除了电池相关的芯片之外，本身具有非常多的和电机控制相关的芯片，比如和交流直流转换，或者直流到交流逆变的C2000™平台等等。在那些技术领域，TI一直以来都有比较充分的各种模拟和数字芯片。这些芯片技术可以在除电池储能技术之外的技术方面使用。所以，TI在所有的工业领域都有比较完善的布局，除了电芯以外，在机械能储能转换方面也有像DC/DC、DC/AC以及电池驱动、各种MCU这些相关的芯片支持，布局也同样完善。
　　德州仪器中国深圳区销售经理郑越
　　除大规模集中式发电外，随着国家对于生态环境的重视，分布式光伏近年也是国内新能源发展的热点。德州仪器中国深圳区销售经理郑越表示，集中式光伏和分布式光伏的特点不同，集中式光伏通常建在沙漠或者戈壁，充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站，接入高压输电系统供给远距离负荷。
　　对分布式光伏而言，主要是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。分布式光伏的特点是光伏面板较少，整体电流小，对安装的难度系数要求有所下降，安装灵活度也更高。此外，由于光伏面板每一天太阳照射的角度，天气，还有面板的朝向，都会影响到发电的效率，在光伏系统里，MPPT（最大功率点的追踪）可以实现根据每天照射角度与发电功率不同，找到最佳功率点。此技术在分布式光伏里应用非常广泛，因为一个逆变器控制光伏面板越少，就可以更好地对每块面板进行追踪，进而可以理解为发电效率更高。
　　TI在光伏领域还有不少独特的技术，在光伏领域最主要的是C2000™平台，第三代C2000™，通过集成更多的外设，可以支持更复杂的电路拓扑，更灵活的PWM输出，更高精度的电流电压采样，最重要的是成本还降低，头部客户都已开始跟进研发并有产品问世。除C2000™以外，TI还在很多模拟器件上均有非常多的投入和布局，例如光伏逆变器领域比较关心的是大功率管如何进行驱动，电气化隔离如何能保证质量好，能够经受十年、十五年甚至更长时间的使用，这些都需要高可靠性和更高性价比的器件。TI的隔离驱动，隔离电流采样以及数字隔离器，都采用的是二氧化硅绝缘技术。二氧化硅作为电介质而言，它本身会比其他的隔离层它的稳定性更高，可靠性更强。
　　而C2000™和隔离器件，以及其他相关模拟器件，如高精度的运放，在电池管理系统和辅助电源的解决方案，都是在300毫米晶圆上生产的。这不但可以降低生产成本，还能提升供应的灵活度，为客户提供供应稳定，更有性价比的产品。
　　文 | 王长尧
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　　见习编辑 | 李泽民