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      Littelfuse儲能應用開拓之道:電路保護、功率控制及傳感的一站式解決方案

      專訪Littelfuse功率半導體技術應用經理劉鵬

      2021/12/23 20:58:23   電源在線網
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        據測算,2035年前,我國風、光裝機規模分別將達到7億、6.5億千瓦,全國風電、太陽能日最大波動率預計分別達1.56億、4.16億千瓦,大大超出電源調節能力,迫切需要重新構建調峰體系,以具備應對新能源5億千瓦左右的日功率波動的調節能力。

        在風電和光電裝機量不斷提升的大背景下,發展儲能技術是解決供需匹配問題、減小風光波動性對電網沖擊的必由之路。一方面,通過削峰填谷,可以解決峰谷時段發電量與用電負荷不匹配的問題;另一方面,可以參與提供電力輔助服務,解決風光發電的波動性和隨機性導致的電網不穩定;此外,通過儲能系統的存儲和釋放能量,提供了額外的容量支撐;在一定程度上,儲能可以增加電量本地消納,減少輸電系統的建設成本。

        移動式和模塊化儲能應用成主要關注對象

        作為全球排名第一的電路保護品牌,Littelfuse通過投資未來和增值客戶關系,不斷促進其自身的發展,其中投資未來包括加強公司全球性基礎設施建設的各種收購和新產品開發。因此,當面對儲能應用巨大的市場需求時,其自然不會錯失良機。近日,Littelfuse功率半導體技術應用經理劉鵬在接受采訪時表示:“當前Littelfuse產品在儲能市場主要集中在以下三大類應用場景:移動式儲能、家庭儲能以及以模塊化形式呈現在電網、充電站等應用場景下的儲能應用!

        Littelfuse功率半導體技術應用經理劉鵬

        目前,移動式儲能電源應用是Littelfuse重要的關注市場之一。據悉,市場主流的移動式儲能電源其產品功率普遍在數百萬至上千瓦,工作電壓在48-96V,單品售價主要集中于3000-8000元區間,除電池占據最大成本之外,圍繞這一小型電池儲能系統(BESS),Littelfuse的保險絲、壓敏電阻、MOS管等器件已經被廣泛地應用在其中。

        據悉,電池儲能系統(BESS,Battery Energy Storage System)的架設幾乎是在戶外,且很多案場設置位置都在郊區空曠處,因此需要全面性的電路和系統保護策略。在BESS中,需要保護的重點是防止過電流、漏電流偵測、電弧閃光和瞬態過電壓。圍繞此應用,劉鵬介紹道:Littelfuse不僅為BMS電池包提供屏蔽保護,還為電池包與電池包Module間提供保險絲以及偵測信號應用的保護類器件。同時,在整個保護板很多端口,包括通訊端口,需要用到Littelfuse TVS管、保險絲、TVS二極管,甚至還有一些Disconnector Switch。以上這些主要還是保護類器件。同樣,在儲能系統后端的匯流排、逆變器等應用,Littelfuse還提供很多功率器件產品,用于功率變換。劉鵬認為,國內移動式儲能電源是一個超百億,甚至數百億的市場。目前,移動式儲能電源在海外各大發達國家得到大量普及,隨著近幾年國內應用需求的快速增長,未來市場將會更大。

        電池儲能系統(BESS)(來自Littelfuse官網)

        在電網側,儲能設備可以用于提供電力輔助服務。由于電網接入的發電量和用戶負荷的用電量具有瞬時特性,電網處于不斷的波動變化中,因此,為了保障電力系統的安全穩定運行,需要并網發電廠提供輔助服務。據劉鵬介紹,在電網、電站級的儲能應用方面,比如南網、國網開始部署了大量10MW、20MW集裝箱式的儲能系統。此外,在如基站的儲能應用方面,由于5G基站多部署于山中或者需要跨越河流等復雜的戶外環境,如果項目鋪設輸電線路不僅直接成本高,同時后期維護成本也高。因此,項目供電需要配置一套光伏供電系統(含儲能)。類似于上述這些儲能應用,Littelfuse均有涉足,且已成為重點關注的對象。

        對于家庭儲能應用需求,劉鵬指出,在家用分布式光伏設備或是光儲設備上的應用方面,歐美國家相對較為領先,而國內大部分地區人口居住比較稠密,電力覆蓋完善,國內該市場需求規模有限,但未來的市場巨大,Littelfuse在此類項目中,同樣有許多保護器件、功率器件的方案。

        此外,在發電側,儲能設備最主要的用途是集中式可再生能源并網?稍偕茉矗ㄈ顼L電、光伏發電等)由于自然資源地理分布的不均勻、發電高峰時段與用電高峰時段的不完全重合、以及日內波動和不可預測性等,給電網的供需匹配提出挑戰,而儲能設備與可再生能源發電設備的配合可以實現出力穩定,最大程度上減少棄風棄光。劉鵬指出,現在太陽能發電的比重越來越高,但是錯峰波動太大。按照光伏儲能配比10%,如10MW的光伏設備配備容量為1MWh的儲能設備,一旦政策落地,市場需求將會大量增加。為了應對市場的需求,Littelfuse的技術團隊也集中力量研發這方面的解決方案,力求滿足客戶的需求。

        提及未來,劉鵬進一步指出,當前新能源汽車市場需求的爆發,Littelfuse很多器件應用于充電樁之中,未來隨著充電樁突破單一的充電功能,融入光伏發電,甚至是儲能等功能,市場需求將會持續利好。此外,未來隨著電網儲能應用的持續發力,還有一些涉及到逆變等電能轉換的新應用需求,Littelfuse的技術團隊也在不斷地跟客戶深入探討和開發,提供合適方案以適應市場的發展。

        未雨綢繆 資本動作推動業績穩步增長

        隨著各行業對半導體行業應用需求的快速增長,作為世界領先的電路保護、功率控制和傳感技術的制造商,Littelfuse業績也水漲船高。如Littelfuse公司2020年度財務報表顯示,在過去8年里公司業績年復合增長率為21%隨著應用需求的不斷增長,產品交付就成為公司面臨的最大挑戰之一。

        劉鵬還強調,有一點與其他公司不同,在產品生產環節,Littelfuse公司本身也生產晶圓,晶圓除自用外,也向其他廠商供貨,具有更高的主動權。

        近年來,隨著汽車功率半導體應用,以及充電樁、儲能、太陽能等領域用功率器件需求的快速增長,Littelfuse業績收益頗豐。據悉,2020財年Littelfuse整體營收規模為15億美元,其中功率器件業務占比1/3。中國作為公司的最重要市場之一,其在華收入規模占據其全球業務的36%,而功率器件業務規模又占其中1/3?梢哉f,Littelfuse功率器件業務取得的巨大成效,離不開公司幾年前未雨綢繆式的收購。

        2017年,Littelfuse宣布與IXYS公司達成最終協議。根據協議,Littelfuse以現金和股票交易收購IXYS的全部流通股。IXYS是功率半導體和集成電路市場的全球領導者,專注于工業、通信、消費和醫療市場的中高壓功率控制半導體。據劉鵬介紹,Littelfuse與IXYS兩公司的原有產品線幾乎沒有重疊,整合可實現優勢互補。通過對IXYS收購完成后,Littelfuse產品線從保護器件延伸到功率器件。以往公司主要以保護器件產品為主,包括保險絲、MOV、TVS管等,將IXYS收購后,Littelfuse就把整個電源拓撲產品線進行了完善,產品更是覆蓋功率器件、驅動、控制類、保護類等。

        就整個產業鏈而言,Littelfuse將IXYS納入麾下,其產品從保護器件到功率器件到傳感器實現更全面的覆蓋,這讓其幾乎成為市場上唯一一家這樣的廠商。

        結語:

        今年7月,國家發改委發布了政策通知,主要內容包括分時電價機制的優化、執行和實施保障等三個方面。這一政策對能源消費、能源生產、能源技術和能源體制方面都具有重要意義,通過優化分時電價機制,引導用戶改變用能習慣,提升電網友好性;峰谷電價差更高會推動用電側儲能等分布式靈活資源的發展,儲能利用峰谷電價差盈利的空間增大;儲能等多種靈活能源加強互動,發展多樣的商業模式。由此可見,隨著儲能應用政策的落地,將進一步為打開市場開辟道路,而Littelfuse也將乘著政策之風為客戶提供更安全可靠的解決方案。

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