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Littelfuse储能应用开拓之道:电路保护、功率控制及传感的一站式解决方案

专访Littelfuse功率半导体技术应用经理刘鹏

2021/12/23 20:58:23   电源在线网
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  据测算,2035年前,我国风、光装机规模分别将达到7亿、6.5亿千瓦,全国风电、太阳能日最大波动率预计分别达1.56亿、4.16亿千瓦,大大超出电源调节能力,迫切需要重新构建调峰体系,以具备应对新能源5亿千瓦左右的日功率波动的调节能力。

  在风电和光电装机量不断提升的大背景下,发展储能技术是解决供需匹配问题、减小风光波动性对电网冲击的必由之路。一方面,通过削峰填谷,可以解决峰谷时段发电量与用电负荷不匹配的问题;另一方面,可以参与提供电力辅助服务,解决风光发电的波动性和随机性导致的电网不稳定;此外,通过储能系统的存储和释放能量,提供了额外的容量支撑;在一定程度上,储能可以增加电量本地消纳,减少输电系统的建设成本。

  移动式和模块化储能应用成主要关注对象

  作为全球排名第一的电路保护品牌,Littelfuse通过投资未来和增值客户关系,不断促进其自身的发展,其中投资未来包括加强公司全球性基础设施建设的各种收购和新产品开发。因此,当面对储能应用巨大的市场需求时,其自然不会错失良机。近日,Littelfuse功率半导体技术应用经理刘鹏在接受采访时表示:“当前Littelfuse产品在储能市场主要集中在以下三大类应用场景:移动式储能、家庭储能以及以模块化形式呈现在电网、充电站等应用场景下的储能应用。”

  Littelfuse功率半导体技术应用经理刘鹏

  目前,移动式储能电源应用是Littelfuse重要的关注市场之一。据悉,市场主流的移动式储能电源其产品功率普遍在数百万至上千瓦,工作电压在48-96V,单品售价主要集中于3000-8000元区间,除电池占据最大成本之外,围绕这一小型电池储能系统(BESS),Littelfuse的保险丝、压敏电阻、MOS管等器件已经被广泛地应用在其中。

  据悉,电池储能系统(BESS,Battery Energy Storage System)的架设几乎是在户外,且很多案场设置位置都在郊区空旷处,因此需要全面性的电路和系统保护策略。在BESS中,需要保护的重点是防止过电流、漏电流侦测、电弧闪光和瞬态过电压。围绕此应用,刘鹏介绍道:Littelfuse不仅为BMS电池包提供屏蔽保护,还为电池包与电池包Module间提供保险丝以及侦测信号应用的保护类器件。同时,在整个保护板很多端口,包括通讯端口,需要用到Littelfuse TVS管、保险丝、TVS二极管,甚至还有一些Disconnector Switch。以上这些主要还是保护类器件。同样,在储能系统后端的汇流排、逆变器等应用,Littelfuse还提供很多功率器件产品,用于功率变换。刘鹏认为,国内移动式储能电源是一个超百亿,甚至数百亿的市场。目前,移动式储能电源在海外各大发达国家得到大量普及,随着近几年国内应用需求的快速增长,未来市场将会更大。

  电池储能系统(BESS)(来自Littelfuse官网)

  在电网侧,储能设备可以用于提供电力辅助服务。由于电网接入的发电量和用户负荷的用电量具有瞬时特性,电网处于不断的波动变化中,因此,为了保障电力系统的安全稳定运行,需要并网发电厂提供辅助服务。据刘鹏介绍,在电网、电站级的储能应用方面,比如南网、国网开始部署了大量10MW、20MW集装箱式的储能系统。此外,在如基站的储能应用方面,由于5G基站多部署于山中或者需要跨越河流等复杂的户外环境,如果项目铺设输电线路不仅直接成本高,同时后期维护成本也高。因此,项目供电需要配置一套光伏供电系统(含储能)。类似于上述这些储能应用,Littelfuse均有涉足,且已成为重点关注的对象。

  对于家庭储能应用需求,刘鹏指出,在家用分布式光伏设备或是光储设备上的应用方面,欧美国家相对较为领先,而国内大部分地区人口居住比较稠密,电力覆盖完善,国内该市场需求规模有限,但未来的市场巨大,Littelfuse在此类项目中,同样有许多保护器件、功率器件的方案。

  此外,在发电侧,储能设备最主要的用途是集中式可再生能源并网。可再生能源(如风电、光伏发电等)由于自然资源地理分布的不均匀、发电高峰时段与用电高峰时段的不完全重合、以及日内波动和不可预测性等,给电网的供需匹配提出挑战,而储能设备与可再生能源发电设备的配合可以实现出力稳定,最大程度上减少弃风弃光。刘鹏指出,现在太阳能发电的比重越来越高,但是错峰波动太大。按照光伏储能配比10%,如10MW的光伏设备配备容量为1MWh的储能设备,一旦政策落地,市场需求将会大量增加。为了应对市场的需求,Littelfuse的技术团队也集中力量研发这方面的解决方案,力求满足客户的需求。

  提及未来,刘鹏进一步指出,当前新能源汽车市场需求的爆发,Littelfuse很多器件应用于充电桩之中,未来随着充电桩突破单一的充电功能,融入光伏发电,甚至是储能等功能,市场需求将会持续利好。此外,未来随着电网储能应用的持续发力,还有一些涉及到逆变等电能转换的新应用需求,Littelfuse的技术团队也在不断地跟客户深入探讨和开发,提供合适方案以适应市场的发展。

  未雨绸缪 资本动作推动业绩稳步增长

  随着各行业对半导体行业应用需求的快速增长,作为世界领先的电路保护、功率控制和传感技术的制造商,Littelfuse业绩也水涨船高。如Littelfuse公司2020年度财务报表显示,在过去8年里公司业绩年复合增长率为21%随着应用需求的不断增长,产品交付就成为公司面临的最大挑战之一。

  刘鹏还强调,有一点与其他公司不同,在产品生产环节,Littelfuse公司本身也生产晶圆,晶圆除自用外,也向其他厂商供货,具有更高的主动权。

  近年来,随着汽车功率半导体应用,以及充电桩、储能、太阳能等领域用功率器件需求的快速增长,Littelfuse业绩收益颇丰。据悉,2020财年Littelfuse整体营收规模为15亿美元,其中功率器件业务占比1/3。中国作为公司的最重要市场之一,其在华收入规模占据其全球业务的36%,而功率器件业务规模又占其中1/3。可以说,Littelfuse功率器件业务取得的巨大成效,离不开公司几年前未雨绸缪式的收购。

  2017年,Littelfuse宣布与IXYS公司达成最终协议。根据协议,Littelfuse以现金和股票交易收购IXYS的全部流通股。IXYS是功率半导体和集成电路市场的全球领导者,专注于工业、通信、消费和医疗市场的中高压功率控制半导体。据刘鹏介绍,Littelfuse与IXYS两公司的原有产品线几乎没有重叠,整合可实现优势互补。通过对IXYS收购完成后,Littelfuse产品线从保护器件延伸到功率器件。以往公司主要以保护器件产品为主,包括保险丝、MOV、TVS管等,将IXYS收购后,Littelfuse就把整个电源拓扑产品线进行了完善,产品更是覆盖功率器件、驱动、控制类、保护类等。

  就整个产业链而言,Littelfuse将IXYS纳入麾下,其产品从保护器件到功率器件到传感器实现更全面的覆盖,这让其几乎成为市场上唯一一家这样的厂商。

  结语:

  今年7月,国家发改委发布了政策通知,主要内容包括分时电价机制的优化、执行和实施保障等三个方面。这一政策对能源消费、能源生产、能源技术和能源体制方面都具有重要意义,通过优化分时电价机制,引导用户改变用能习惯,提升电网友好性;峰谷电价差更高会推动用电侧储能等分布式灵活资源的发展,储能利用峰谷电价差盈利的空间增大;储能等多种灵活能源加强互动,发展多样的商业模式。由此可见,随着储能应用政策的落地,将进一步为打开市场开辟道路,而Littelfuse也将乘着政策之风为客户提供更安全可靠的解决方案。

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