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可再生能源:储能系统的下一步是什么?

特普生科技 特普生科技 2023-10-12 12 195

虽然地球上有超过十亿人无法接入电网,但我们正在见证小型太阳能系统的日益普及,其中太阳能电池板和电池连接起来构成一个带有电源插座的系统,或者USB 端口或交流适配器。这些即用即付太阳能系统在非洲和亚洲部分地区越来越受欢迎,那里的人们每月只需花费约6至8美元即可获得电力。

这使得渔民能够冷冻他们捕获的鱼并安全地将其运往市场。人们还可以在家里拥有灯泡、电视和手机充电器。功率半导体行业资深人士、美国Efficient Power Conversion (EPC) 首席执行官兼联合创始人 Alex Lidow 在上周举行的Green Engineering Summit绿色工程峰会上的小组讨论“替代能源和相关储能技术”旨在确定可再生能源行业的大趋势.他表示,现在许多初创公司以及大公司都在这个领域开展业务。

另一位小组成员、英飞凌科技公司美洲工业功率控制 (IPC) 部门负责人 Shri Joshi 介绍了一项有趣的统计数据。在美国太阳能电网的所有累计容量中,只有 6% 附有电池或存储器。“这显示出存储增长的巨大潜力,”他说。“这还表明,存储将有多种形式,而不仅仅是固定电池。”

乔希补充说,宏观层面的整体情况相当多样化。“在美国,我们非常重视电网规模的电表前存储,”他说。“在德国,人们非常重视仪表后面,这推动了不同的拓扑和组件需求。”

 

图 1:在电表前的情况下,储能系统 (ESS) 充当大容量存储,与可再生能源发电或输配电系统相结合。在住宅和商业设置中,ESS 扮演着仪表后面的角色。(来源:英飞凌科技)

Joshi 表示,随着宽带隙 (WBG) 半导体的出现,人们开始转向高频转换。这将极大地影响无源器件,并对热管理提出新的要求。“具有更好导热性的元件可以从给定的电路尺寸中挤出更高的功率,”他说。

和 Lidow 一样,Joshi 也认为太阳能和存储正在结合起来,这意味着电池电压将高达 1,500 V。这反过来又需要碳化硅等 WBG 技术。正如乔希(Joshi)所注意到的,这里有一种走向高频开关的倾向。“需要具有低自感的创造性集成模块,因为这对于浪涌电压很重要,”他说。“这在五到十年前是闻所未闻的。

ESS 的三大趋势

当被问及储能系统 (ESS) 技术的大趋势时,德州仪器 (TI) 电网基础设施总经理 Henrik Mannesson 指出了三个领域。

首先,虽然需要产生更多的能源(目前大部分能源由太阳能和风能产生),但电力转换已成为 ESS 解决方案中的一个重要考虑因素。

其次,对于家庭储能解决方案,提高往返效率、热管理、更高的功率密度和储能系统的整体尺寸已成为主要的设计考虑因素。

第三,在电池方面,Mannesson 和英飞凌的 Joshi 一样,看到了向更高电压的明显过渡。“虽然便携式 ESS 解决方案一直在 48V 太阳能系统下运行,但现在连接到电网的许多 ESS 解决方案正在转向 400V 电池技术,”Mannesson 说。

 

图 2:储能系统越来越多地与电网连接,这就需要发电、配电和消费之间加强连接。(来源:德州仪器)

Powerbox 首席营销和传播官 Patrick Le Fèvre 介绍了欧洲关于 ESS 技术的观点。他告诉专家小组,一些欧洲国家的风力涡轮机被关闭,因为由于能源获取而无法将电力分配到网络。此外,他表示,由于德国和英国等国家缺乏风能,我们如何以最佳方式储存能源仍然是一个悬而未决的问题。

Le Fèvre 指出 ESS 技术仍然是一个很大的问号。“我们目前正处于开发阶段,因此需要对大容量储能进行更多研究。”

专家组一致认为有必要加强ESS技术的研究。然而,EPC 的 Lidow 以更具挑衅性的言论结束了关于 ESS 解决方案未来的讨论。

他提出了一个问题:当电动汽车蓬勃发展时,我们将如何处理这些电池?首先,我们如何构建它们?它们比周围的机械外壳更耐用吗?或者汽车在电池耗尽之前需要更换吗?“电池的回收可能是可再生能源电力储存的一个重要因素,”利多说。所有这些堆积起来并连接到电网的电池对于储能系统来说将是一件好事。

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