電動汽車推動光儲充市場發展再提速，看安森美高性能產品解決之道

電動汽車的飛速增長，正在重塑光儲充融合市場的格局。近日安森美(onsemi)應用市場工程師Kane Jia在一場行業公開演講中引用國際能源署(IEA)于年中發布的《2023年全球電動汽車展望報告》表示，2022年全球電動汽車銷售超過了1000萬輛，2023年其銷售量有望再增加35%，這也意味著全球電動汽車的市場占有率已經從2020年的4%，上升到了2022年的14%，2023年還會繼續上漲到18%。而中國電動汽車銷量占到2022年全球總量的60%，全球超過一半的電動汽車在中國。

為匹配電動汽車瘋狂的漲勢，配套的充電設施部署同意必須得跟上。IEA的同一份報告中還顯示2022年全球一共建成了大約270萬根充電樁，而當下中國的快充樁建設數量超過全球的90%，慢充樁則超過了50%，是名副其實的電動汽車與電動汽車充電樁的市場領導者。

電動汽車市場瘋漲，推動光儲充一體化發展再提速

事實上，對任何一個國家而言，承載電動汽車與充電樁高速發展仍需面對諸多挑戰，包括對電網負擔的沖擊、電網的諧波污染以及新增容量限制等。針對消費者則表現為電價上漲，尤其是峰谷電價的不斷增漲等。除此之外，現階段的電池技術、充電效率等瓶頸問題，都會影響用戶去購買電動汽車的決策等。

在Kane Jia看來，這些問題既是挑戰，但同時也釋放出了積極的信號與機會——我國在“十四五”可再生能源發展規劃中不僅提到了雙碳時間節點，也為整個市場確定了方向，即大力發展集中式或分布式新能源發電設施；在新能源汽車產業發展規劃中，也提到了要將新能源汽車與能源融合發展，鼓勵“光儲充放”多功能綜合一體站的建設。

因此，在市場與政策的雙重驅動下，中國的新能源產業持續擴張。同樣是來自IEA的數顯顯示，2022年全球光伏發電總量是240G瓦，中國的發電量占比超過56%，達到了106瓦。根據我國國家能源局統計數據顯示，今年的上半年全國的光伏裝機量已經接近去年整年的光伏裝機量，其中又以分布式光伏逆變器為主。

Kane Jia還提到儲能也是一個非常令人矚目的市場，其火爆程度一部分來自于鋰電池的降價，因為相較其他儲能方式，電化學儲能比較適用于短時間儲能和高頻率使用，鋰電池快速發展也得益于汽車動力電池，還有手機電池等。另一方面則在于鋰電池擁有可重復利用的優勢，能夠不斷提高能量密度。

因此，儲能作為整個光儲充一體化系統中最為關鍵的一環，可以真正去控制調節可再生能源，解決上述提到的電力挑戰，同時擁有一系列的優勢，例如削峰填谷即解決電網的負擔，又解決用戶的電價問題。在這種大趨勢下，據IEA統計去年全球儲能容量達到了大約11G瓦，相比2021年幾乎翻番。全球零碳趨勢帶動下的光儲充市場蓬勃發展已成為市場定勢，同意積極影響著電力電子產業的發展。

需求之下，看安森美的高新能產品解決之道

光儲充融合的典型應用是光儲充一體化的充電站，通過將光伏面板、逆變器、儲能變流器、充電電池組與直流快充樁相組合，可以在一定程度上實現自給自足，并為用戶提供較為優惠的電價。據Kane Jia介紹，此類充電站經其初步統計，用到的大功率器件可能超過100個甚至達200個左右，對于功率器件而言是非常大的市場，采用碳化硅器件則是提高系統功率密度與轉換效率的一種非常有效的方式。

事實上，SiC產品作為安森美重點產品線，安森美現已實現了SiC產業鏈的垂直整合，是世界上為數不多能提供從襯底到模塊的端到端 SiC 方案供應商之一，包括 SiC晶球生長、襯底、外延、器件制造、同類最佳的集成模塊和分立封裝方案。安森美的 SiC 產品應用側重于電動車及充電樁、可再生能源等領域，提供 650V 到 1200V SiC MOSFET、650V 到 1700V SiC二極管、混合 SiC 模塊和全 SiC 模塊等。此外，安森美為滿足市場近些年對碳化硅的不斷提升的產能需求，還進行了大力的投資和工廠升級改造擴產?！暗靡嬗诜浅Ｔ鷮嵉闹圃炷芰?，安森美去年一共交付了約640億顆芯片，我們的前端與后端工廠和銷售分公司也遍布全世界，具有全球領先的制造規模以及供應和支持能力?！盞ane Jia強調道。

具體而言，針對光伏系統應用，Kane Jia介紹了多款安森美高性能碳化硅產品。例如在常見的1100V或1500V光伏逆變器設計中，DC-DC部分往往會采用對稱式boost或飛跨電容boost，逆變單元會采用三電平的NPC拓撲，安森美器件能覆蓋這樣的設計，目前能提供的單管產品除今年新發布的第七代1200V IGBT外，還有650V和1200V的碳化硅二極管和MOSFET。據悉，目前安森美的650V碳化硅二極管產品以D2系列為主，具有非常多的規格和封裝，能滿足大部分客戶的需求。而1200V的D3系列也將陸續豐富其產品線。

新一代M3 EliteSiC則是安森美新推出的碳化硅產品系列，主要優化了它們在高溫下的性能，保持全溫度下穩定的靜態/動態特性，同時降低了一些寄生參數從而提高快速關斷能力，減少在高頻系統中的影響。目前已推出非常多的規格，主流封裝有主流的TO-247-3L、TO-247-4L以及支持SMD的D2PAK封裝等。

在針對更大功率和更高功率密度設計的產品時，則需要考慮模塊選項，因為相比單管，模塊方案具有更低的寄生參數和熱阻，而且集成化設計也可以降低PCB的空間需求。Kane Jia補充說到在IGBT模塊中采用碳化硅二極管替換，或是整體的碳化硅替換，是一種追求更大功率密度的方式，但價格因素與性能的平衡，也是客戶需要去考慮的一個問題。

安森美針對1100V光伏逆變器系統有IGBT和碳化硅二極管的混合功率模塊，以及全碳化硅雙通道或三通道功率模塊產品選項?？紤]到價格因素，針對1500V高壓DC-DC的3電平模塊，目前安森美提供的仍是IGBT與碳化硅二極管的混合功率模塊，例如在三通道對稱boost模塊中，每通道并聯6顆1200V、10A碳化硅二極管，可以有效減少boost階段的電感尺寸。

而針對大功率變換器市場，Kane Jia最后提到安森美的工業PIM產品線也非常豐富：

■ 逆變器應用中，三電平PIM可以提供IGBT、Hybrid IGBT與SiC選型；

■ boost應用中，PIM擁有多通道對稱boost和飛跨電容選項；

■ 儲能應用中，安森美擁有400A Q2封裝的I-NPC模塊，以及全碳化硅半橋模塊。

■ 直流充電樁與UPS應用，可提供900V Viena PFC，以及1200V  M3 SiC PIM等。