2023年的戶(hù)用儲能市場(chǎng)不火了?中國是否會(huì )向歐洲等地迎來(lái)屬于自己的戶(hù)儲時(shí)代?在于近期成功舉辦的第11屆 EEVIA年度中國硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng )趨勢展望研討會(huì )上,面對一眾泛科技、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事業(yè)部應用管理高級經(jīng)理徐斌于現場(chǎng)回應了有關(guān)戶(hù)儲行業(yè)的前景和地域發(fā)展問(wèn)題。

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

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

首先,需要肯定的是戶(hù)儲系統的全球安裝量還在持續增長(cháng)。但由于2022年戶(hù)儲市場(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,徐斌認為在未來(lái)3~6個(gè)月消耗完庫存后,戶(hù)用儲能市場(chǎng)會(huì )繼續朝著(zhù)良性的方向發(fā)展。

參考下圖的柱狀圖就會(huì )有直觀(guān)感受(其中橙色柱子代表全球戶(hù)用儲能系統的安裝量,紫色柱子代表出貨量),2022年,全球戶(hù)用儲能系統的裝機需求大約在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4,000兆瓦的庫存積壓。因此,需要待這部分庫存消耗完后,整個(gè)儲能市場(chǎng)方能繼續迎來(lái)健康發(fā)展。

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圖2. 徐斌表示大約在未來(lái)3~6個(gè)月內庫存消耗完后,戶(hù)用儲能市場(chǎng)將重回穩健增長(cháng)

特別是全球雙碳目標仍道阻且堅,能源的價(jià)格也未回落到之前水準,當前只是消費者安裝戶(hù)儲系統的投資回報周期較前兩年拉長(cháng),但只要考慮到一套戶(hù)儲系統的生命周期是在15年甚至更長(cháng)時(shí)間,而且在電網(wǎng)不平穩或極端天氣的影響下,戶(hù)儲系統還能實(shí)現自發(fā)自用,這就仍是一項非常經(jīng)濟的投資渠道?!?span id="1pwvftr" class="keyword">總體來(lái)說(shuō),2022年戶(hù)用儲能市場(chǎng)的增長(cháng)具有它的特殊性,是一段很難復制的增長(cháng),未來(lái)戶(hù)儲市場(chǎng)還將保持穩健增長(cháng),但是很難回到2022年近似瘋狂的增長(cháng)狀態(tài),”徐斌補充道。

其次,全球戶(hù)儲系統裝機量最大的區域主要集中在德國、美國、日本、澳洲等海外市場(chǎng),而這些區域都有如下共同點(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)展基礎好,具有大量獨棟、適合鋪設光伏板的住宅建筑;第三,能源供給穩定性較差。

從此處來(lái)看,國內由于電力基礎設施完善、居民用電價(jià)格處于全球中低水平,因此購置戶(hù)儲系統的積極性并不高,中短期難以起量。當前,國內戶(hù)用儲能正在示范階段,可以預見(jiàn)的是伴隨國內整縣光伏加速推進(jìn),未來(lái)仍具有一定市場(chǎng)前景。徐斌在現場(chǎng)就特別提到,國內的戶(hù)用儲能發(fā)展或將在電力供應不平穩的偏遠地區、大戶(hù)型及別墅、以及歐洲目前流行的陽(yáng)臺儲能等多種場(chǎng)景下展開(kāi)應用。

36.8Gt的頂峰二氧化碳排放量,對戶(hù)儲市場(chǎng)提出哪些新需求?

從全球角度來(lái)看,氣候變化已成當前時(shí)代最大挑戰。溫室效應、全球氣候變暖、海平面持續上升,所有這一切都和二氧化碳的排放量相關(guān)。根據權威機構IEA的調研,從1910年到2022年的一百多年間,二氧化碳的排放量呈指數級遞增,在2022年達到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),占據總體的65%。因此,如何讓地球更好發(fā)展成為當前時(shí)代人類(lèi)的最大考題。

答案也顯而易見(jiàn)。擴充新能源的應用,例如利用風(fēng)能、光伏發(fā)電;同時(shí)搭配儲能系統解決新能源發(fā)電的不持續性。這也是當下儲能賽道持續火熱,在全球經(jīng)濟壓力的大背景下成為“全村的希望”的背后原因。

作為儲能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán),戶(hù)用儲能更是未來(lái)的黃金賽道之一,除了可用于家庭自發(fā)自用,減少電費支出,它還可承擔一定的電網(wǎng)調峰作用。此外,從其技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看,可以將戶(hù)用儲能系統分為2大類(lèi):其一,AC coupled,交流耦合;其二,DC coupled,直流耦合。

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

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

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

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

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圖4. 一圖展示光伏戶(hù)儲系統未來(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,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。

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

另外,除了硬件維度的光儲充一體系統外,在戶(hù)用儲能市場(chǎng)還會(huì )有軟件和能源管理維度的突破?!拔磥?lái),每個(gè)家庭安裝了光儲充一體機后,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,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)調研產(chǎn)業(yè)鏈多家公司,并融合自身對戶(hù)儲市場(chǎng)的看法,認為以下3點(diǎn)最為重要:

第一, 未來(lái)的戶(hù)用光伏系統一定要搭配儲能;

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

第三, 戶(hù)用的條件限制了儲能系統的體積不能太大,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),如何選擇半導體元器件保證其溫升最小,也將是很大的挑戰。

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圖5. 英飛凌通過(guò)調研及自身研究總結出未來(lái)戶(hù)用儲能系統發(fā)展的3大關(guān)鍵點(diǎn)

將這3點(diǎn)總結成一點(diǎn),英飛凌認為——未來(lái)光伏戶(hù)儲系統的效率和功率密度是最制約產(chǎn)品競爭力的重要因素。

戶(hù)用儲能系統一站式解決方案?英飛凌都提供!

如何應對如此高功率密度、最小溫升的挑戰呢?英飛凌強烈推薦客戶(hù)使用SiC MOS。

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

其一,從現在基于Si的器件轉化到基于SiC的系統,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的系統做到無(wú)縫連接;

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

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圖6. SiC MOS成戶(hù)用儲能系統的最佳選擇

以傳統的NPC1拓撲為例說(shuō)明,如果用650V的CoolSiC? MOSFET替換傳統的IGBT作對比,在70kHz的情況下,效率提升了1.3%。

如果熟悉系統設計的朋友們就會(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,在其他系統條件都不變的情況下,只是替換了功率器件,就能達到1.3%的提升——這已是非常大的效率提升,更從側面印證了SiC MOS是最匹配未來(lái)戶(hù)用儲能系統需求的產(chǎn)品。

據悉,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)直接對器件進(jìn)行關(guān)斷操作。

在論壇現場(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混合反激參考設計以及基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案供現場(chǎng)的媒體老師及產(chǎn)業(yè)界人士進(jìn)一步了解。

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

此外,作為全球少數幾家能同時(shí)布局三大類(lèi)功率半導體(從基于硅的MOS、IGBT到覆蓋不同電壓等級范圍的SiC,再到GaN方案)的公司,英飛凌對這3大類(lèi)產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)到封裝已實(shí)現內部全流程管理,以此保證將產(chǎn)品的品質(zhì)做到極致。

另一方面,系統來(lái)看,從戶(hù)用儲能系統的功能框圖可知(如下圖所示),其中最主要的2大部分即為,一、儲能介質(zhì),即電池包;二、功率轉換。其中,功率轉換可分為2大部分,一是DC/DC轉換,二是DC/AC轉換,這跟傳統的光伏系統有很大不同,因為能量在其中是雙向傳輸。

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圖8. 英飛凌一站式解決方案賦能戶(hù)儲市場(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的產(chǎn)品,包括MOS、IGBT、IGBT模塊等功率半導體產(chǎn)品,到MCU、安全保護芯片、電流傳感器等方案??梢哉f(shuō),在整個(gè)戶(hù)用儲能系統中,英飛凌能以一站式解決方案幫助終端客戶(hù)實(shí)現最易用的設計。

徐斌說(shuō)道,“目前戶(hù)用儲能系統看似簡(jiǎn)單,但其實(shí)內部結構很復雜,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)更快更好的設計體驗,更能進(jìn)一步提升系統的功率密度,從而提升效率?!?/p>

關(guān)于英飛凌

英飛凌科技股份公司是全球功率系統和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導體領(lǐng)導者。英飛凌以其產(chǎn)品和解決方案推動(dòng)低碳化和數字化進(jìn)程。該公司在全球擁有約56,200名員工,在2022財年(截至9月30日)的收入約為142億歐元。英飛凌在法蘭克福證券交易所上市(股票代碼:IFX),在美國的OTCQX國際場(chǎng)外交易市場(chǎng)上市(股票代碼:IFNNY)。

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