2023年(nian)的戶用儲能市場不火了?中(zhong)國(guo)是否會向歐洲等地(di)(di)迎(ying)來屬(shu)于自己(ji)的戶儲時代?在(zai)于近期成功舉辦的第11屆 EEVIA年(nian)度中(zhong)國(guo)硬科(ke)技(ji)媒(mei)體論壇暨產業(ye)(ye)鏈(lian)研(yan)創趨勢展望(wang)研(yan)討會上(shang)，面對(dui)一眾(zhong)泛科(ke)技(ji)、行業(ye)(ye)媒(mei)體及產業(ye)(ye)人士的疑問(wen)(wen)，英飛凌(ling)電源(yuan)與傳感系統事(shi)業(ye)(ye)部應用管理(li)高級經理(li)徐斌于現場回應了有關(guan)戶儲行業(ye)(ye)的前景和地(di)(di)域(yu)發展問(wen)(wen)題(ti)。
圖1. 徐斌在2023 EEVIA年度(du)論壇上回應戶儲行業的(de)前景和地(di)域發展(zhan)問題
“東方不亮(liang)，西方亮(liang)”的戶儲市場未來(lai)增長變局解析
首(shou)先(xian)，需(xu)要肯定(ding)的(de)(de)是戶儲系統的(de)(de)全球安裝量還(huan)在持續增長。但由于2022年戶儲市(shi)場異常火熱，其爆發式發展(zhan)卷入更多玩家(jia)進軍，從而造成目(mu)前市(shi)場上供大于求的(de)(de)情況。不過(guo)這只是短暫的(de)(de)低迷，徐斌認為(wei)在未來3~6個月(yue)消耗(hao)完(wan)庫存后(hou)，戶用(yong)儲能市(shi)場會繼續朝著良性(xing)的(de)(de)方向發展(zhan)。
參考下圖的(de)柱狀圖就(jiu)會有直觀感受(其中橙色柱子代表(biao)全球戶用儲能系統(tong)的(de)安裝量(liang)，紫色柱子代表(biao)出貨量(liang))，2022年，全球戶用儲能系統(tong)的(de)裝機需求大約在(zai)14,000兆(zhao)(zhao)瓦(wa)(wa)，但(dan)實際出貨量(liang)卻(que)接(jie)近(jin)18,000兆(zhao)(zhao)瓦(wa)(wa)，由此(ci)產生大約4,000兆(zhao)(zhao)瓦(wa)(wa)的(de)庫(ku)存積壓(ya)。因此(ci)，需要待這部分庫(ku)存消耗完后，整個(ge)儲能市(shi)場方(fang)能繼續迎來健康發展。
圖2. 徐斌表示大約在未來3~6個(ge)月內庫存(cun)消耗(hao)完(wan)后，戶用儲能市場將重回(hui)穩健增長
特別是(shi)(shi)全球雙碳目標(biao)仍道(dao)阻且堅(jian)，能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)價格(ge)也未回(hui)(hui)落到之前水(shui)準，當前只是(shi)(shi)消費者安(an)裝戶(hu)儲(chu)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)投資回(hui)(hui)報周期(qi)較前兩年拉長(chang)，但只要考慮到一套戶(hu)儲(chu)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)生命周期(qi)是(shi)(shi)在15年甚至(zhi)更長(chang)時間(jian)，而且在電(dian)網不平穩或(huo)極端天(tian)氣的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)下，戶(hu)儲(chu)系(xi)統還能(neng)實現(xian)自發(fa)自用(yong)，這就仍是(shi)(shi)一項非常(chang)經濟的(de)(de)(de)(de)投資渠道(dao)。“總體來說，2022年戶(hu)用(yong)儲(chu)能(neng)市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)(de)增長(chang)具有它的(de)(de)(de)(de)特殊性(xing)，是(shi)(shi)一段很難復制的(de)(de)(de)(de)增長(chang)，未來戶(hu)儲(chu)市(shi)場(chang)還將保持(chi)穩健增長(chang)，但是(shi)(shi)很難回(hui)(hui)到2022年近似瘋狂的(de)(de)(de)(de)增長(chang)狀態，”徐斌補充道(dao)。
其次，全(quan)球戶(hu)(hu)儲系統(tong)裝(zhuang)機量最大的區域主要集中(zhong)在德國(guo)、美國(guo)、日本、澳洲等海外(wai)市場(chang)，而這(zhe)些區域都有如下共同點，第(di)一，電(dian)價市場(chang)化程度高(gao)，峰谷(gu)電(dian)價差區間處于全(quan)球前列，為峰谷(gu)套利(li)提供巨大盈利(li)空(kong)間;第(di)二(er)，戶(hu)(hu)用光伏發展基礎好，具有大量獨棟、適合鋪(pu)設(she)光伏板的住宅建筑;第(di)三，能(neng)源(yuan)供給穩定性較(jiao)差。
從此(ci)處來看(kan)，國(guo)(guo)(guo)內(nei)由于(yu)電力(li)基礎設(she)施完善、居民用(yong)(yong)電價(jia)格(ge)處于(yu)全球中低水平，因此(ci)購置戶儲系(xi)統(tong)的(de)積(ji)極性(xing)并不高，中短期難以起量(liang)。當前，國(guo)(guo)(guo)內(nei)戶用(yong)(yong)儲能正在(zai)示范階段，可以預(yu)見的(de)是(shi)伴隨國(guo)(guo)(guo)內(nei)整(zheng)縣光伏(fu)加速推(tui)進(jin)，未來仍(reng)具有一定市場(chang)(chang)前景。徐斌在(zai)現場(chang)(chang)就(jiu)特別提到，國(guo)(guo)(guo)內(nei)的(de)戶用(yong)(yong)儲能發(fa)展(zhan)或將(jiang)在(zai)電力(li)供應不平穩的(de)偏遠地區、大戶型及別墅(shu)、以及歐洲目前流(liu)行(xing)的(de)陽臺儲能等多(duo)種場(chang)(chang)景下展(zhan)開(kai)應用(yong)(yong)。
36.8Gt的(de)頂峰二氧化碳排(pai)放量(liang)，對戶儲市(shi)場提出哪(na)些新需(xu)求(qiu)?
從全球(qiu)角度來(lai)看，氣候(hou)變(bian)化已(yi)成當前時代最大(da)(da)挑戰。溫室效(xiao)應、全球(qiu)氣候(hou)變(bian)暖(nuan)、海(hai)平面持續(xu)上升，所有(you)這一(yi)切都和(he)二氧(yang)(yang)化碳(tan)的排放(fang)量相關(guan)。根據權威機構IEA的調(diao)研，從1910年(nian)到2022年(nian)的一(yi)百多(duo)年(nian)間，二氧(yang)(yang)化碳(tan)的排放(fang)量呈指數級遞(di)增(zeng)，在2022年(nian)達到36.8Gt的頂峰排放(fang)量。同時，最大(da)(da)的二氧(yang)(yang)化碳(tan)排放(fang)活動來(lai)自發電和(he)工業(ye)，占據總體的65%。因(yin)此，如何讓地球(qiu)更(geng)好(hao)發展成為當前時代人類的最大(da)(da)考題。
答(da)案(an)也顯(xian)而(er)易見。擴(kuo)充新能(neng)(neng)源的(de)(de)應(ying)用，例如利用風(feng)能(neng)(neng)、光(guang)伏發電(dian)(dian);同(tong)時搭(da)配儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)解決新能(neng)(neng)源發電(dian)(dian)的(de)(de)不(bu)持續性。這也是當下儲(chu)能(neng)(neng)賽道持續火(huo)熱，在(zai)全(quan)球(qiu)經濟下行的(de)(de)大(da)背景下成為“全(quan)村的(de)(de)希望”的(de)(de)背后原因。
作為(wei)儲能產(chan)業鏈中(zhong)的(de)重(zhong)要一(yi)環(huan)，戶用(yong)儲能更是未來(lai)(lai)的(de)黃金賽道之(zhi)一(yi)，除了(le)可(ke)用(yong)于(yu)家庭自(zi)發自(zi)用(yong)，減少電費支出，它還可(ke)承擔(dan)一(yi)定的(de)電網調峰作用(yong)。此外，從其技術(shu)特點(dian)來(lai)(lai)看，可(ke)以將(jiang)戶用(yong)儲能系統(tong)分為(wei)2大類：其一(yi)，AC coupled，交流耦(ou)合;其二(er)，DC coupled，直(zhi)流耦(ou)合。
圖3. 交流耦(ou)合和(he)直流耦(ou)合的戶用儲能(neng)系統將分別滿足不同市場(chang)需求
據徐(xu)斌介紹，交(jiao)流耦(ou)合(he)的戶(hu)用(yong)儲能(neng)(neng)系(xi)(xi)統(tong)主(zhu)要針對存量市場。光(guang)伏市場發展多(duo)年，很多(duo)地(di)區的用(yong)戶(hu)已經(jing)配(pei)備了光(guang)伏或者太陽能(neng)(neng)分布式(shi)系(xi)(xi)統(tong)，但并(bing)沒(mei)有同(tong)步配(pei)備儲能(neng)(neng)系(xi)(xi)統(tong)，此時就首選交(jiao)流耦(ou)合(he)系(xi)(xi)統(tong);直流耦(ou)合(he)系(xi)(xi)統(tong)更為受(shou)歡迎的是新(xin)裝(zhuang)市場，同(tong)時整合(he)光(guang)伏發電及(ji)儲能(neng)(neng)。
之前已經介紹了(le)戶用儲能的高增(zeng)長(chang)狀態，但(dan)具體有多(duo)火?先說一組數(shu)據，援引IHS最(zui)新報(bao)告，從2020至2030戶用儲能近十年的CAGR將達到30.9%!這(zhe)是一個(ge)非(fei)常了(le)不(bu)起的增(zeng)長(chang)。
那么(me)具體高增長下(xia)(xia)的(de)未來戶(hu)用儲能系統將往(wang)什么(me)方向發展(zhan)?徐(xu)斌(bin)認為下(xia)(xia)面這張圖可以給大(da)家(jia)很好的(de)啟發。
圖(tu)4. 一圖(tu)展(zhan)示光伏(fu)戶儲系(xi)統(tong)未(wei)來發展(zhan)走向
從上圖中我們可(ke)以看(kan)到，以前的戶用光伏系統，只(zhi)是(shi)(shi)具備單(dan)純的光伏發電功(gong)能，可(ke)能是(shi)(shi)一個(ge)(ge)微(wei)型逆(ni)變器，也可(ke)能是(shi)(shi)一個(ge)(ge)分布式光伏組件(jian)配(pei)備一些優(you)化器。
但(dan)近年來，用(yong)戶在(zai)裝光伏(fu)的(de)同時(shi)會配備儲能，這已(yi)成為一個明顯趨勢。同時(shi)，伴隨新(xin)能源汽(qi)車的(de)爆發，用(yong)戶更需要把充電、儲能和(he)光伏(fu)系統做整(zheng)合(he)，形成當前熱度很高的(de)光儲充一體化(hua)系統。
另(ling)外，除了(le)硬(ying)件(jian)維度的光儲充(chong)一體(ti)系統(tong)外，在(zai)戶(hu)用(yong)(yong)儲能市場還會有軟件(jian)和能源管(guan)理維度的突破。“未(wei)來，每(mei)個(ge)家(jia)庭安裝了(le)光儲充(chong)一體(ti)機后，將形(xing)成自發自用(yong)(yong)的能量微網(wang)，特別(bie)是在(zai)一些電網(wang)不順暢(chang)的地區，將完全滿足自己家(jia)庭的使(shi)用(yong)(yong)，”徐斌說道(dao)。
從英飛凌的角(jiao)度，通過調(diao)研產(chan)業鏈多家公(gong)司，并融合自身(shen)對戶儲市場的看法，認為以下3點最(zui)為重要：
第一， 未來的戶用光伏系統一定要搭配儲(chu)能;
第二， 光(guang)伏儲能系統(tong)電池的(de)容(rong)量、儲能系統(tong)的(de)體積大小、重量以(yi)及成本(ben)(ben)等關(guan)鍵要素(su)其(qi)實都和能源(yuan)轉換效率(lv)相關(guan)，因此效率(lv)越(yue)高(gao)，體積、成本(ben)(ben)等都能得到相應的(de)提升(sheng);
第三(san)， 戶用的(de)(de)條件限(xian)制了儲能系統的(de)(de)體積不能太大(da)，因而里面的(de)(de)散熱(re)(re)全部都是無(wu)風扇散熱(re)(re)，即通過自(zi)然冷卻散熱(re)(re)，此時，如何選擇半導體元器件保(bao)證其溫升最小，也將是很大(da)的(de)(de)挑(tiao)戰。
圖5. 英飛凌通過調研及(ji)自身研究總結出未來戶用儲能系統發展的3大關鍵點
將這(zhe)3點總結(jie)成一點，英飛(fei)凌認為——未來光伏戶儲系統的(de)效率和功率密(mi)度是(shi)最制(zhi)約產品競爭力的(de)重要因素。
戶用儲能(neng)系(xi)統一站式解(jie)決方(fang)案?英飛凌都提供(gong)!
如何(he)應(ying)對如此高功率密度(du)、最小溫升的挑(tiao)戰呢?英飛凌(ling)強烈推(tui)薦客戶使用(yong)SiC MOS。
究其原(yuan)因，還是得益于第三代半導(dao)體(ti)SiC的(de)如下(xia)4點性能優勢：
其一，從現(xian)在基于Si的器件轉化到基于SiC的系(xi)統(tong)，能大幅提升效率(lv);
其二，SiC MOS的體積較小(xiao)，進一步提升了功率密度;
其(qi)三，SiC MOS非常靈活，其(qi)pin腳或者使用方法都可以跟基于Si的系統做(zuo)到無縫連接;
其(qi)四，它的Scalability非(fei)常好，從(cong)650V，1200V，1700V都(dou)有。
圖6. SiC MOS成戶用儲能系統的最佳選(xuan)擇
以(yi)傳統(tong)的NPC1拓撲為例說明，如果用650V的CoolSiC? MOSFET替換(huan)傳統(tong)的IGBT作對比，在70kHz的情況下(xia)，效率提(ti)升了1.3%。
如果熟悉系(xi)統設計的朋(peng)友們(men)就會知道，在極限情況下，能(neng)效提升0.1%都很困難(nan)，但在NPC1的Demo中，在其他系(xi)統條件都不變的情況下，只是(shi)替換了功率器件，就能(neng)達到(dao)1.3%的提升——這已是(shi)非常大(da)的效率提升，更從側面印(yin)證了SiC MOS是(shi)最匹配未(wei)來戶用儲(chu)能(neng)系(xi)統需求的產品。
據悉，英飛凌目前已(yi)發布第(di)二代碳化硅MOS產(chan)品(pin)，以(yi)650伏、57毫歐的產(chan)品(pin)為例，其第(di)二代產(chan)品(pin)比第(di)一代在Qoss、Eoss、Ciss等性能降(jiang)低差不(bu)多30%，此外，第(di)二代產(chan)品(pin)還保留了易用性，使得(de)客戶(hu)可以(yi)在0伏時(shi)直接對器件進(jin)行關斷操作。
在(zai)論壇現(xian)場，英飛凌也帶來了(le)3款Demo，例如240W XDPS2222 5~48V USB PD3.1演示(shi)版，170W Ebike混合反激參考設計以及基于(yu)SiC MOS的(de)3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方(fang)案供(gong)現(xian)場的(de)媒體(ti)老(lao)師及產業界人(ren)士進(jin)一步了(le)解。
圖7. 英飛凌在(zai)2023 EEVIA年度(du)論壇上展示了包含基于SiC MOS在(zai)內的多款Demo
此外(wai)，作為(wei)全球少數幾家(jia)能同時布局三大類功率(lv)半導(dao)體(從基(ji)于(yu)硅的(de)MOS、IGBT到(dao)(dao)覆蓋不同電(dian)壓等級范圍的(de)SiC，再到(dao)(dao)GaN方案)的(de)公司(si)，英飛凌對這3大類產品(pin)(pin)(pin)從設計、生產到(dao)(dao)封裝(zhuang)已實現內部全流程(cheng)管(guan)理，以(yi)此保(bao)證(zheng)將產品(pin)(pin)(pin)的(de)品(pin)(pin)(pin)質做到(dao)(dao)極(ji)致(zhi)。
另一(yi)方面，系(xi)統來(lai)看，從(cong)戶用儲能(neng)(neng)(neng)系(xi)統的功能(neng)(neng)(neng)框圖可知(如(ru)下圖所(suo)示)，其中(zhong)最主要的2大部分(fen)即(ji)為，一(yi)、儲能(neng)(neng)(neng)介質，即(ji)電池包;二、功率轉換(huan)。其中(zhong)，功率轉換(huan)可分(fen)為2大部分(fen)，一(yi)是DC/DC轉換(huan)，二是DC/AC轉換(huan)，這跟傳統的光伏系(xi)統有(you)很大不同，因為能(neng)(neng)(neng)量在其中(zhong)是雙(shuang)向傳輸。
圖8. 英飛(fei)凌一站式(shi)解決方案(an)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的產品，包括MOS、IGBT、IGBT模塊等功率半導體產品，到MCU、安全保護芯片、電(dian)流傳感器(qi)等方案(an)(an)。可(ke)以說，在整個戶用儲能(neng)系(xi)統中，英飛(fei)凌能(neng)以一站(zhan)式解決方案(an)(an)幫助終端(duan)客戶實現最易用的設(she)計。
徐斌說道，“目(mu)前戶用(yong)儲能(neng)系(xi)(xi)統看似(si)簡單，但(dan)其實內部結構(gou)很(hen)復雜，涉及很(hen)多器件(jian)，但(dan)英飛凌提供的完(wan)整解決方案(an)，不僅可以(yi)帶給客戶更快更好的設計體(ti)驗，更能(neng)進一步提升系(xi)(xi)統的功(gong)率(lv)密度，從而提升效率(lv)。”
關于英飛凌
英飛凌科技股份公司是全球功率系統和物聯網領(ling)域(yu)的(de)半導體領(ling)導者。英飛凌以其產品(pin)和解決方案推動低(di)碳化(hua)和數(shu)字化(hua)進程。該公司(si)在全球擁有(you)約56,200名員工，在2022財年(截至9月30日)的(de)收入約為142億歐元。英飛凌在法蘭克福證券交易所上(shang)(shang)市(shi)(股(gu)票(piao)代碼：IFX)，在美國的(de)OTCQX國際場外交易市(shi)場上(shang)(shang)市(shi)(股(gu)票(piao)代碼：IFNNY)。
