英飛凌專家看好戶儲市場增長前景,3大未來發(fā)展方向引關注

2023年的戶用儲能市場不火了？中國是否會向歐洲等地迎來屬于自己的戶儲時代？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)趨勢展望研討會上，面對一眾泛科技、行業(yè)媒體及產(chǎn)業(yè)人士的疑問，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應用管理高級經(jīng)理徐斌于現(xiàn)場回應了有關戶儲行業(yè)的前景和地域發(fā)展問題。

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

“東方不亮，西方亮”的戶儲市場未來增長變局解析

首先，需要肯定的是戶儲系統(tǒng)的全球安裝量還在持續(xù)增長。但由于2022年戶儲市場異常火熱，其爆發(fā)式發(fā)展卷入更多玩家進軍，從而造成目前市場上供大于求的情況。不過這只是短暫的低迷，徐斌認為在未來3~6個月消耗完庫存后，戶用儲能市場會繼續(xù)朝著良性的方向發(fā)展。

參考下圖的柱狀圖就會有直觀感受（其中橙色柱子代表全球戶用儲能系統(tǒng)的安裝量，紫色柱子代表出貨量），2022年，全球戶用儲能系統(tǒng)的裝機需求大約在14,000兆瓦，但實際出貨量卻接近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，整個儲能市場方能繼續(xù)迎來健康發(fā)展。

圖2 徐斌表示大約在未來3~6個月內庫存消耗完后，戶用儲能市場將重回穩(wěn)健增長

特別是全球雙碳目標仍道阻且堅，能源的價格也未回落到之前水準，當前只是消費者安裝戶儲系統(tǒng)的投資回報周期較前兩年拉長，但只要考慮到一套戶儲系統(tǒng)的生命周期是在15年甚至更長時間，而且在電網(wǎng)不平穩(wěn)或極端天氣的影響下，戶儲系統(tǒng)還能實現(xiàn)自發(fā)自用，這就仍是一項非常經(jīng)濟的投資渠道。“總體來說，2022年戶用儲能市場的增長具有它的特殊性，是一段很難復制的增長，未來戶儲市場還將保持穩(wěn)健增長，但是很難回到2022年近似瘋狂的增長狀態(tài)，”徐斌補充道。

其次，全球戶儲系統(tǒng)裝機量最大的區(qū)域主要集中在德國、美國、日本、澳洲等海外市場，而這些區(qū)域都有如下共同點，第一，電價市場化程度高，峰谷電價差區(qū)間處于全球前列，為峰谷套利提供巨大盈利空間；第二，戶用光伏發(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(wěn)定性較差。

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

36.8Gt的頂峰二氧化碳排放量，對戶儲市場提出哪些新需求？

從全球角度來看，氣候變化已成當前時代最大挑戰(zhàn)。溫室效應、全球氣候變暖、海平面持續(xù)上升，所有這一切都和二氧化碳的排放量相關。根據(jù)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(shù)級遞增，在2022年達到36.8Gt的頂峰排放量。同時，最大的二氧化碳排放活動來自發(fā)電和工業(yè)，占據(jù)總體的65%。因此，如何讓地球更好發(fā)展成為當前時代人類的最大考題。

答案也顯而易見。擴充新能源的應用，例如利用風能、光伏發(fā)電；同時搭配儲能系統(tǒng)解決新能源發(fā)電的不持續(xù)性。這也是當下儲能賽道持續(xù)火熱，在全球經(jīng)濟下行的大背景下成為“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)，戶用儲能更是未來的黃金賽道之一，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，從其技術特點來看，可以將戶用儲能系統(tǒng)分為2大類：其一，AC coupled，交流耦合；其二，DC coupled，直流耦合。

圖3 交流耦合和直流耦合的戶用儲能系統(tǒng)將分別滿足不同市場需求

據(jù)徐斌介紹，交流耦合的戶用儲能系統(tǒng)主要針對存量市場。光伏市場發(fā)展多年，很多地區(qū)的用戶已經(jīng)配備了光伏或者太陽能分布式系統(tǒng)，但并沒有同步配備儲能系統(tǒng)，此時就首選交流耦合系統(tǒng)；直流耦合系統(tǒng)更為受歡迎的是新裝市場，同時整合光伏發(fā)電及儲能。

之前已經(jīng)介紹了戶用儲能的高增長狀態(tài)，但具體有多火？先說一組數(shù)據(jù)，援引IHS最新報告，從2020至2030戶用儲能近十年的CAGR將達到30.9%！這是一個非常了不起的增長。

那么具體高增長下的未來戶用儲能系統(tǒng)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)。

圖4 一圖展示光伏戶儲系統(tǒng)未來發(fā)展走向

從上圖中我們可以看到，以前的戶用光伏系統(tǒng)，只是具備單純的光伏發(fā)電功能，可能是一個微型逆變器，也可能是一個分布式光伏組件配備一些優(yōu)化器。

但近年來，用戶在裝光伏的同時會配備儲能，這已成為一個明顯趨勢。同時，伴隨新能源汽車的爆發(fā)，用戶更需要把充電、儲能和光伏系統(tǒng)做整合，形成當前熱度很高的光儲充一體化系統(tǒng)。

另外，除了硬件維度的光儲充一體系統(tǒng)外，在戶用儲能市場還會有軟件和能源管理維度的突破?！拔磥?，每個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(qū)，將完全滿足自己家庭的使用，”徐斌說道。

從英飛凌的角度，通過調研產(chǎn)業(yè)鏈多家公司，并融合自身對戶儲市場的看法，認為以下3點最為重要：

第一，  未來的戶用光伏系統(tǒng)一定要搭配儲能；

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

第三，  戶用的條件限制了儲能系統(tǒng)的體積不能太大，因而里面的散熱全部都是無風扇散熱，即通過自然冷卻散熱，此時，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(zhàn)。

圖5 英飛凌通過調研及自身研究總結出未來戶用儲能系統(tǒng)發(fā)展的3大關鍵點

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

戶用儲能系統(tǒng)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(zhàn)呢？英飛凌強烈推薦客戶使用SiC MOS。

究其原因，還是得益于第三代半導體SiC的如下4點性能優(yōu)勢：

其一，從現(xiàn)在基于Si的器件轉化到基于SiC的系統(tǒng)，能大幅提升效率；

其二，SiC MOS的體積較小，進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(tǒng)做到無縫連接；

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

圖6 SiC MOS成戶用儲能系統(tǒng)的最佳選擇

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

如果熟悉系統(tǒng)設計的朋友們就會知道，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(tǒng)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是最匹配未來戶用儲能系統(tǒng)需求的產(chǎn)品。

據(jù)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，使得客戶可以在0伏時直接對器件進行關斷操作。

在論壇現(xiàn)場，英飛凌也帶來了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(xiàn)場的媒體老師及產(chǎn)業(yè)界人士進一步了解。

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(shù)幾家能同時布局三大類功率半導體（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大類產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)到封裝已實現(xiàn)內部全流程管理，以此保證將產(chǎn)品的品質做到極致。

另一方面，系統(tǒng)來看，從戶用儲能系統(tǒng)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，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(tǒng)的光伏系統(tǒng)有很大不同，因為能量在其中是雙向傳輸。

圖8 英飛凌一站式解決方案賦能戶儲市場

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?shù)漠a(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，在整個戶用儲能系統(tǒng)中，英飛凌能以一站式解決方案幫助終端客戶實現(xiàn)最易用的設計。

徐斌說道，“目前戶用儲能系統(tǒng)看似簡單，但其實內部結構很復雜，涉及很多器件，但英飛凌提供的完整解決方案，不僅可以帶給客戶更快更好的設計體驗，更能進一步提升系統(tǒng)的功率密度，從而提升效率?！?/p>