2023年的(de)戶(hu)用儲能市場(chang)不火了(le)?中(zhong)國(guo)是否會向歐(ou)洲等地(di)迎來屬于自己的(de)戶(hu)儲時代?在于近期成(cheng)功舉辦的(de)第11屆 EEVIA年度中(zhong)國(guo)硬(ying)科技(ji)(ji)媒(mei)體論壇暨產(chan)業鏈研創趨勢(shi)展望研討會上，面(mian)對一眾泛科技(ji)(ji)、行業媒(mei)體及產(chan)業人(ren)士(shi)的(de)疑(yi)問，英飛凌電(dian)源與傳感(gan)系(xi)統(tong)事業部(bu)應用管理(li)高級經理(li)徐斌于現場(chang)回應了(le)有關戶(hu)儲行業的(de)前景和地(di)域發展問題。
圖1. 徐斌在2023 EEVIA年度論(lun)壇上回應戶儲行業(ye)的前(qian)景(jing)和地域發展問題(ti)
“東方不亮，西方亮”的戶儲市場(chang)未(wei)來增長變局(ju)解(jie)析(xi)
首先(xian)，需(xu)要肯定(ding)的(de)是(shi)戶儲系(xi)統(tong)的(de)全(quan)球(qiu)安裝量還在持(chi)續增長。但由于(yu)2022年戶儲市場(chang)異常火(huo)熱，其爆(bao)發式發展卷入更多玩家進(jin)軍(jun)，從而造成(cheng)目前(qian)市場(chang)上供(gong)大于(yu)求的(de)情況。不過這只是(shi)短暫的(de)低迷，徐斌認(ren)為在未來(lai)3~6個(ge)月消耗(hao)完庫(ku)存后，戶用(yong)儲能市場(chang)會繼續朝著(zhu)良(liang)性(xing)的(de)方向(xiang)發展。
參考(kao)下圖的(de)柱狀(zhuang)圖就會有直觀感(gan)受(其中橙色柱子代表(biao)全(quan)球(qiu)戶用(yong)儲能系統(tong)的(de)安裝(zhuang)量(liang)(liang)，紫色柱子代表(biao)出貨量(liang)(liang))，2022年，全(quan)球(qiu)戶用(yong)儲能系統(tong)的(de)裝(zhuang)機需求大約在14,000兆(zhao)瓦(wa)，但實際出貨量(liang)(liang)卻接近18,000兆(zhao)瓦(wa)，由此產(chan)生大約4,000兆(zhao)瓦(wa)的(de)庫存(cun)積壓。因此，需要待這部分庫存(cun)消耗完(wan)后，整(zheng)個(ge)儲能市場方(fang)能繼續迎來健康發展(zhan)。
圖(tu)2. 徐斌表(biao)示大約在未(wei)來3~6個月內庫存消耗完后，戶用(yong)儲能市場(chang)將重回穩健增長
特(te)別是(shi)(shi)全球雙碳目標仍道阻(zu)且堅，能(neng)源的(de)價格也未(wei)回落到之前水準，當前只是(shi)(shi)消費者安裝戶儲(chu)(chu)系(xi)統的(de)投(tou)資(zi)回報(bao)周(zhou)期較(jiao)前兩年(nian)拉(la)長(chang)(chang)，但只要考慮到一(yi)(yi)套(tao)戶儲(chu)(chu)系(xi)統的(de)生命周(zhou)期是(shi)(shi)在15年(nian)甚至更長(chang)(chang)時間，而(er)且在電網不(bu)平穩或極端天氣的(de)影響下，戶儲(chu)(chu)系(xi)統還能(neng)實現(xian)自(zi)(zi)發(fa)自(zi)(zi)用(yong)(yong)，這(zhe)就仍是(shi)(shi)一(yi)(yi)項非常經濟的(de)投(tou)資(zi)渠道。“總體(ti)來(lai)說(shuo)，2022年(nian)戶用(yong)(yong)儲(chu)(chu)能(neng)市場(chang)的(de)增(zeng)長(chang)(chang)具(ju)有它的(de)特(te)殊性，是(shi)(shi)一(yi)(yi)段很難(nan)復制的(de)增(zeng)長(chang)(chang)，未(wei)來(lai)戶儲(chu)(chu)市場(chang)還將(jiang)保持(chi)穩健增(zeng)長(chang)(chang)，但是(shi)(shi)很難(nan)回到2022年(nian)近似(si)瘋狂的(de)增(zeng)長(chang)(chang)狀態(tai)，”徐(xu)斌(bin)補充道。
其次(ci)，全(quan)球(qiu)戶(hu)(hu)儲系(xi)統裝(zhuang)機量最(zui)大的區域(yu)主要集中在德國(guo)、美國(guo)、日本、澳洲等(deng)海外市場(chang)(chang)，而(er)這些區域(yu)都(dou)有如(ru)下共同點(dian)，第(di)一(yi)，電(dian)價市場(chang)(chang)化程(cheng)度高，峰(feng)(feng)谷電(dian)價差區間(jian)處于全(quan)球(qiu)前(qian)列，為峰(feng)(feng)谷套(tao)利提供(gong)巨大盈利空間(jian);第(di)二，戶(hu)(hu)用光(guang)(guang)伏發展基礎好，具有大量獨棟、適合鋪設光(guang)(guang)伏板(ban)的住宅建筑;第(di)三，能源供(gong)給(gei)穩定性較差。
從此處(chu)來(lai)看，國(guo)內由于電力基礎設施完善、居民用(yong)電價(jia)格處(chu)于全球中低水(shui)平，因(yin)此購置戶儲(chu)系統的積極(ji)性并不高(gao)，中短(duan)期難(nan)以起量。當前，國(guo)內戶用(yong)儲(chu)能正在(zai)示范階段，可以預見的是(shi)伴隨國(guo)內整縣光伏加速推進，未來(lai)仍(reng)具有(you)一定市場前景。徐斌在(zai)現場就特別提到(dao)，國(guo)內的戶用(yong)儲(chu)能發展或將(jiang)在(zai)電力供應不平穩的偏遠地區、大戶型及(ji)別墅、以及(ji)歐洲目前流行的陽(yang)臺儲(chu)能等多種場景下展開(kai)應用(yong)。
36.8Gt的頂(ding)峰二氧(yang)化碳排(pai)放(fang)量(liang)，對(dui)戶儲市場(chang)提(ti)出哪些新需求(qiu)?
從全(quan)球(qiu)角度來看，氣候(hou)變化(hua)已成當(dang)前(qian)時(shi)代最(zui)大挑(tiao)戰。溫室效應、全(quan)球(qiu)氣候(hou)變暖、海平面持續上(shang)升，所(suo)有這一切(qie)都和二氧化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)排放量相(xiang)關(guan)。根據權(quan)威機(ji)構IEA的(de)(de)(de)調研，從1910年到(dao)(dao)2022年的(de)(de)(de)一百多年間，二氧化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)排放量呈指數級遞增(zeng)，在(zai)2022年達到(dao)(dao)36.8Gt的(de)(de)(de)頂峰排放量。同時(shi)，最(zui)大的(de)(de)(de)二氧化(hua)碳(tan)排放活動來自發電和工業，占據總體的(de)(de)(de)65%。因此，如(ru)何讓地球(qiu)更好發展成為當(dang)前(qian)時(shi)代人類(lei)的(de)(de)(de)最(zui)大考(kao)題。
答案也顯而易見(jian)。擴(kuo)充新能(neng)源(yuan)的(de)應(ying)用，例(li)如利用風能(neng)、光伏發電(dian);同時(shi)搭配儲能(neng)系統解決新能(neng)源(yuan)發電(dian)的(de)不(bu)持續(xu)性。這(zhe)也是(shi)當下儲能(neng)賽道持續(xu)火熱，在全(quan)球經濟下行的(de)大(da)背(bei)景下成為“全(quan)村的(de)希望”的(de)背(bei)后(hou)原因。
作為儲能產業鏈中的(de)重要(yao)一環，戶用(yong)儲能更是未(wei)來的(de)黃(huang)金賽道之一，除了可用(yong)于家庭自(zi)發自(zi)用(yong)，減少電(dian)(dian)費(fei)支出，它還可承擔(dan)一定的(de)電(dian)(dian)網調(diao)峰(feng)作用(yong)。此外，從其(qi)(qi)技術特點來看，可以(yi)將戶用(yong)儲能系統分為2大類：其(qi)(qi)一，AC coupled，交流耦合;其(qi)(qi)二(er)，DC coupled，直(zhi)流耦合。
圖3. 交流(liu)耦(ou)合(he)和(he)直流(liu)耦(ou)合(he)的戶用儲能(neng)系統(tong)將分別滿足不同(tong)市(shi)場(chang)需(xu)求
據徐斌介紹，交流(liu)耦合(he)的(de)(de)戶用儲能系統主(zhu)要針(zhen)對(dui)存量(liang)市(shi)場(chang)。光(guang)伏市(shi)場(chang)發展多年，很多地區(qu)的(de)(de)用戶已(yi)經配(pei)備了光(guang)伏或者太(tai)陽(yang)能分布式系統，但并沒有同(tong)步配(pei)備儲能系統，此時就首選交流(liu)耦合(he)系統;直流(liu)耦合(he)系統更為(wei)受歡迎的(de)(de)是新(xin)裝(zhuang)市(shi)場(chang)，同(tong)時整(zheng)合(he)光(guang)伏發電及儲能。
之前(qian)已經介紹了戶用(yong)儲(chu)(chu)能的高增(zeng)長(chang)狀態，但具體有多火(huo)?先說(shuo)一(yi)(yi)組數據，援引IHS最新(xin)報告，從2020至2030戶用(yong)儲(chu)(chu)能近十年(nian)的CAGR將達(da)到30.9%!這(zhe)是一(yi)(yi)個(ge)非常了不起的增(zeng)長(chang)。
那么具體高增長下(xia)的(de)未(wei)來戶用儲能系統將往什么方向發展?徐斌認(ren)為下(xia)面這(zhe)張圖可以給大家很好的(de)啟發。
圖(tu)4. 一(yi)圖(tu)展示光伏戶儲系統(tong)未來發展走向
從上圖(tu)中我(wo)們可(ke)以(yi)看到(dao)，以(yi)前(qian)的戶用光(guang)伏(fu)系統，只是具備單純的光(guang)伏(fu)發電功能(neng)(neng)，可(ke)能(neng)(neng)是一(yi)個(ge)微型逆(ni)變(bian)器(qi)，也(ye)可(ke)能(neng)(neng)是一(yi)個(ge)分(fen)布式光(guang)伏(fu)組件(jian)配備一(yi)些優化器(qi)。
但近年來，用(yong)戶在裝(zhuang)光(guang)伏(fu)的同時會(hui)配備儲(chu)(chu)能(neng)，這已成(cheng)為一(yi)個明顯趨勢(shi)。同時，伴隨(sui)新能(neng)源汽車的爆發，用(yong)戶更需要把(ba)充電、儲(chu)(chu)能(neng)和(he)光(guang)伏(fu)系(xi)統(tong)做整合，形成(cheng)當前(qian)熱度很(hen)高(gao)的光(guang)儲(chu)(chu)充一(yi)體(ti)化(hua)系(xi)統(tong)。
另外(wai)，除(chu)了硬件維度(du)的(de)光儲(chu)(chu)充一體(ti)系統外(wai)，在戶用(yong)(yong)儲(chu)(chu)能(neng)市場(chang)還會有軟件和(he)能(neng)源(yuan)管理維度(du)的(de)突破。“未(wei)來，每個家庭(ting)安裝了光儲(chu)(chu)充一體(ti)機后，將形成自發自用(yong)(yong)的(de)能(neng)量(liang)微網，特別是在一些電(dian)網不順暢的(de)地區，將完全滿足自己家庭(ting)的(de)使用(yong)(yong)，”徐斌說道。
從英飛凌的角(jiao)度(du)，通過調研產業鏈(lian)多家(jia)公司(si)，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(yi)， 未來的戶用光(guang)伏系統一(yi)定要(yao)搭配儲能;
第二(er)， 光伏儲能(neng)系(xi)(xi)統電池的容量、儲能(neng)系(xi)(xi)統的體積大小(xiao)、重量以及成(cheng)本等關鍵要素其實都和能(neng)源轉(zhuan)換效(xiao)率相(xiang)關，因此效(xiao)率越高，體積、成(cheng)本等都能(neng)得到相(xiang)應(ying)的提升;
第三， 戶用的(de)條(tiao)件限制了儲能系統的(de)體積不能太大(da)，因(yin)而(er)里面的(de)散熱全(quan)部都是(shi)無風扇散熱，即通(tong)過自然冷卻(que)散熱，此(ci)時，如何(he)選擇半導(dao)體元器件保證其溫(wen)升最小，也將(jiang)是(shi)很大(da)的(de)挑戰(zhan)。
圖5. 英飛(fei)凌通(tong)過(guo)調(diao)研及自身(shen)研究總結(jie)出未來(lai)戶用儲(chu)能系統發展(zhan)的3大關(guan)鍵點
將這3點(dian)總結成一點(dian)，英飛(fei)凌認為——未來(lai)光伏戶儲系統的(de)效率(lv)(lv)和功率(lv)(lv)密度是最制約產品競爭力(li)的(de)重(zhong)要因素。
戶用(yong)儲(chu)能(neng)系統一(yi)站(zhan)式解決(jue)方案?英飛凌都提供!
如何應對如此(ci)高(gao)功(gong)率密度(du)、最(zui)小溫升的挑戰呢?英飛凌強烈推(tui)薦客(ke)戶使用SiC MOS。
究其原(yuan)因，還(huan)是(shi)得(de)益于第三代半導(dao)體SiC的如下4點性能(neng)優(you)勢(shi)：
其(qi)一，從現在基(ji)(ji)于Si的(de)器件轉化到基(ji)(ji)于SiC的(de)系(xi)統，能大幅提升效(xiao)率;
其二，SiC MOS的體積較小，進一步(bu)提升了功率密度(du);
其三，SiC MOS非常(chang)靈(ling)活，其pin腳(jiao)或者(zhe)使(shi)用方法都可(ke)以(yi)跟基于Si的系統做到無縫連接(jie);
其(qi)四，它的Scalability非常(chang)好，從(cong)650V，1200V，1700V都(dou)有。
圖6. SiC MOS成(cheng)戶用儲能(neng)系統的最(zui)佳選擇
以傳(chuan)統的(de)NPC1拓撲為例(li)說明，如果(guo)用650V的(de)CoolSiC? MOSFET替換傳(chuan)統的(de)IGBT作(zuo)對比，在70kHz的(de)情況下，效率(lv)提升了(le)1.3%。
如(ru)果熟(shu)悉系(xi)統設計的(de)(de)(de)朋(peng)友們就會知道，在極限情況下，能效(xiao)提升0.1%都很困難，但在NPC1的(de)(de)(de)Demo中，在其他系(xi)統條件(jian)都不變的(de)(de)(de)情況下，只是替換(huan)了功(gong)率器件(jian)，就能達到1.3%的(de)(de)(de)提升——這已是非常大的(de)(de)(de)效(xiao)率提升，更從側面印證了SiC MOS是最匹配(pei)未來戶(hu)用儲能系(xi)統需求(qiu)的(de)(de)(de)產品。
據悉，英飛凌目前已發布第(di)二(er)代(dai)碳化硅MOS產品(pin)(pin)，以650伏(fu)、57毫(hao)歐的產品(pin)(pin)為例，其第(di)二(er)代(dai)產品(pin)(pin)比第(di)一代(dai)在(zai)Qoss、Eoss、Ciss等性(xing)能降低差(cha)不多30%，此外(wai)，第(di)二(er)代(dai)產品(pin)(pin)還保留了易用性(xing)，使得客戶可以在(zai)0伏(fu)時直接對器件(jian)進行關斷操作。
在論壇現(xian)場，英(ying)飛凌也(ye)帶來了3款Demo，例如240W XDPS2222 5~48V USB PD3.1演示版，170W Ebike混合(he)反激參考(kao)設計以及基于SiC MOS的3.3kW CCM雙(shuang)向圖騰柱PFC方案(an)供現(xian)場的媒(mei)體老師及產(chan)業(ye)界人士進一步了解。
圖7. 英(ying)飛凌(ling)在(zai)2023 EEVIA年(nian)度論壇上展示了(le)包含基于SiC MOS在(zai)內(nei)的(de)多款Demo
此外(wai)，作為(wei)全球少數幾家(jia)能同時(shi)布局三大(da)類功率半導體(從(cong)基于硅的(de)(de)MOS、IGBT到(dao)(dao)覆蓋不同電壓(ya)等級范圍(wei)的(de)(de)SiC，再到(dao)(dao)GaN方案(an))的(de)(de)公司，英飛凌對這3大(da)類產(chan)(chan)(chan)品從(cong)設(she)計、生(sheng)產(chan)(chan)(chan)到(dao)(dao)封裝已實現內部全流(liu)程(cheng)管(guan)理，以此保(bao)證(zheng)將產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)品質做(zuo)到(dao)(dao)極致(zhi)。
另一方(fang)面，系統來看，從戶用儲(chu)(chu)能(neng)系統的功(gong)能(neng)框(kuang)圖可知(如下圖所(suo)示(shi))，其(qi)(qi)中最(zui)主要的2大(da)部分即(ji)為，一、儲(chu)(chu)能(neng)介質(zhi)，即(ji)電池包;二、功(gong)率轉(zhuan)換(huan)(huan)。其(qi)(qi)中，功(gong)率轉(zhuan)換(huan)(huan)可分為2大(da)部分，一是DC/DC轉(zhuan)換(huan)(huan)，二是DC/AC轉(zhuan)換(huan)(huan)，這跟傳統的光伏系統有很大(da)不同，因(yin)為能(neng)量在其(qi)(qi)中是雙向傳輸。
圖8. 英飛凌一站式解決方案賦能戶儲市場(chang)
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(chuan)感(gan)器(qi)等方案(an)。可以說，在整(zheng)個戶用儲能(neng)系統(tong)中，英飛凌(ling)能(neng)以一站式(shi)解(jie)決方案(an)幫助終端客戶實現最易用的設計。
徐斌(bin)說(shuo)道，“目前戶(hu)(hu)用儲能系(xi)(xi)統(tong)看(kan)似(si)簡單，但其實內部結構很(hen)復雜，涉及很(hen)多器件，但英(ying)飛凌提供的(de)完整解(jie)決(jue)方案，不僅可以(yi)帶(dai)給客戶(hu)(hu)更快更好的(de)設計體驗，更能進一步提升系(xi)(xi)統(tong)的(de)功(gong)率密(mi)度，從而提升效率。”
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)域的半導體領(ling)導者。英飛凌以其產品和解決方案推動低(di)碳(tan)化和數(shu)字化進程(cheng)。該公司在全球擁有約56,200名員工，在2022財年(截至9月30日)的收入約為142億歐元(yuan)。英飛凌在法蘭克福證券交易(yi)所上市(shi)(股票(piao)(piao)代碼：IFX)，在美國的OTCQX國際場外(wai)交易(yi)市(shi)場上市(shi)(股票(piao)(piao)代碼：IFNNY)。
