新能源大變局的背后

2022年4月，彭博社一篇題為《“空氣比北京還差”不再算是羞辱》的報導向西方展示了一個事實，北京的天空已不再常有霧霾相伴。

此時回望2013年國務院“大氣十條”提出要調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、增加清潔能源供應，之后中國與世界各國一起促成了《巴黎氣候協(xié)定》，以及人人耳熟能詳?shù)摹疤歼_峰”“碳中和”，再看看從西電東輸再到東數(shù)西算，可以說中國新能源的勢頭正在持續(xù)增強。 

前所未有的轉(zhuǎn)型

讓我們回顧一下能源技術(shù)的轉(zhuǎn)型史。18世紀工業(yè)革命開始后煤炭被大規(guī)模開采和消費， 1965年石油取代煤炭成為消耗最多的能源，引領世界進入“石油時代”。時至今日，煤炭、石油等化石燃料依然是世界主要的能源，由此產(chǎn)生的環(huán)境污染，以及在有效獲取、生產(chǎn)、儲存和分配能源等方面面臨的日益嚴峻的挑戰(zhàn)，促使人們需要進行變革，這也造就了如今可再生能源技術(shù)的不斷創(chuàng)新，也正因此稱之為“新能源”。

中國的新能源之路其實可以追溯到建國初期農(nóng)村推行的小水電和沼氣，中國在2020年9月份聯(lián)合國大會正式提出了中國碳排放目標：“爭取于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和?！币源藶闃酥?，在中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展倡議下，眾多企業(yè)升級系統(tǒng)，從而掀起能源轉(zhuǎn)型新浪潮。

除此之外，科技的進步也是新能源發(fā)展的主要推動力。國際能源署IRENA 2020年可再生能源發(fā)電成本報告顯示，在 2010 年至 2020年間，并網(wǎng)大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電成本下降了 85%。降低成本的關鍵因素是隨著太陽能采用率的增加而產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟效應，以及改善太陽能發(fā)電、儲存和分配的技術(shù)創(chuàng)新。 一系列的技術(shù)創(chuàng)新，例如采用更高效的逆變器系統(tǒng)，引進配套儲能設施，不僅讓空氣更清潔，而且也具有重要的商業(yè)價值。

然而中國的可再生能源發(fā)展之路并非鋪滿鮮花，也面臨著相當?shù)奶魬?zhàn)。具體而言，目前化石能源的占比還高達百分之七八十，而且由于幅員遼闊、工業(yè)生產(chǎn)和能源輸出基地分布分散，使得我國擁有全球最復雜的電網(wǎng)系統(tǒng)。此外，新能源發(fā)電極具動態(tài)性，需要創(chuàng)建更智能、更高效的新型分布式電力系統(tǒng)進行消納。更重要的是，隨著以電動汽車為代表的社會電動化趨勢到來，電網(wǎng)負載端的復雜度也在急劇增加?！斑@一系列的挑戰(zhàn)，使得我國必須從發(fā)、輸、變、配、用各個環(huán)節(jié)入手，同時配合先進儲能技術(shù)全方位構(gòu)建智能化、數(shù)字化的電網(wǎng)系統(tǒng)”，德州儀器（TI）現(xiàn)場應用經(jīng)理Eric Fu說?？稍偕茉窗l(fā)電、特高壓輸電、電化學儲能、數(shù)字化配電等技術(shù)因此得到了空前的發(fā)展機遇，但與生俱來的當然還有巨大的挑戰(zhàn)。 

德州儀器（TI）現(xiàn)場應用經(jīng)理Eric Fu

顯而易見，能源技術(shù)的發(fā)展，離不開更新、更高效的電力電子技術(shù)發(fā)展，更離不開推動可再生能源技術(shù)創(chuàng)新進步的集成電路的發(fā)展。巧合的是，集成電路的發(fā)明者TI公司誕生之初其主營業(yè)務即是石油勘探，可以說TI與能源行業(yè)淵源已久，那么TI又是如何理解并參與中國大地上正發(fā)生的這輪新能源轉(zhuǎn)型？

“首先，是中國‘3060’戰(zhàn)略布局從高度上就展現(xiàn)出了頂層部署的決心；第二，在整個執(zhí)行層面，從國家到地方陸續(xù)出臺了多項部署新能源的具體措施，包括風光大基地、整縣推進屋頂分布式光伏等，明確新能源電站配置固定比例儲能設施等；第三，則是最大化市場和商業(yè)價值在在整個新能源部署中的促進作用，探索新的商業(yè)模式，比如峰谷電價，共享儲能等?！?Eric解讀了此次新能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與以往的不同。

“無論從市場總?cè)萘炕蛘呶磥淼脑鲩L空間來看，中國無疑是全球新能源市場最吸引人的地區(qū)之一。與此同時，我們也看到在一波波的新能源發(fā)展浪潮中，始終都有中國企業(yè)的身影，一路走來，高歌猛進?！盓ric說。

克服技術(shù)挑戰(zhàn)

作為在中國已深耕36年的全球領先的模擬及嵌入式處理半導體公司，TI正通過各類創(chuàng)新的產(chǎn)品與技術(shù)，幫助中國客戶實現(xiàn)他們的目標。高效率，高可靠性，高性價比、高功率密度、以及高安全性是電力電子技術(shù)的主要驅(qū)動力和差異化因素。

對于電力系統(tǒng)來說，通常需要在極端高低溫的戶外條件下，穩(wěn)定、高效地運行數(shù)十年，最關鍵的就是可靠性和安全性。TI 多年來一直致力于打造具有長期產(chǎn)品生命周期的高可靠性的產(chǎn)品，以保證未來幾十年的供貨。 TI 的產(chǎn)品通過嚴格的開發(fā)規(guī)范和完整的測試流程幫助客戶通過相關的功能安全認證，確保產(chǎn)品能夠在惡劣的環(huán)境中運行。比如Sitara AM263x處理器就可同時滿足功能安全和信息安全的可靠性要求，結(jié)合了C2000 MCU的實時特性、以及豐富且高精度的模擬外設，可應對功率變換系統(tǒng)中對于更高開關頻率、更復雜拓撲架構(gòu)的實時性處理以及更高的電能轉(zhuǎn)換質(zhì)量。

高功率密度則是系統(tǒng)小型化、輕量化的關鍵所在，TI通過各種高集成的產(chǎn)品，幫助設計工程師實現(xiàn)系統(tǒng)級的小型化。比如針對儲能系統(tǒng)，借助TI廣泛的模擬、電源和嵌入式產(chǎn)品，可將功率因數(shù)校正（PFC）與逆變結(jié)合在一起，從而提供完整高效及尺寸優(yōu)化的系統(tǒng)。TI可提供的產(chǎn)品包括具有集成驅(qū)動器、溫度保護以及氮化鎵FET的新一代功率器件，以及一系列超高工作電壓和超高可靠性的隔離產(chǎn)品組合，包括集成隔離和保護功能的驅(qū)動器，集成隔離電源和隔離放大器功能的AMC3302，多PWM通道的C2000等等，從而實現(xiàn)完整的三相三電平數(shù)千瓦級ANPC的電源轉(zhuǎn)換。

考慮到電力傳輸鏈的節(jié)點數(shù)與日俱增，各個子系統(tǒng)都需要保持最高的轉(zhuǎn)換效率，從而減少損耗。比如對于儲能應用而言，TI高精度電池管理芯片BQ79616可以在高壓電池系統(tǒng)中實現(xiàn)準確的電池電壓檢測。該器件提供內(nèi)置的次級側(cè)保護、可靠的菊花鏈通信和自主內(nèi)部電池均衡，以實現(xiàn)電壓測量的準確性和荷電狀態(tài)計算的完整性。另外一個例子是，新推出的集成式固態(tài)繼電器TPSI3050，采用了電容和磁隔離技術(shù)，相比機械或光耦繼電器而言功耗更低，從而提升了整個系統(tǒng)的效率。

更高的性價比則是新能源基礎設施發(fā)展和普及的根本要求，產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都在不斷追求降低每瓦發(fā)電成本，TI 的愿望是通過高可靠性和高功率密度的模擬和嵌入式處理產(chǎn)品，幫助提高電子產(chǎn)品的性價比，同時幫助客戶降低系統(tǒng)成本。 公司持續(xù)加大在生產(chǎn)制造的投資，包括擴大 300 毫米晶圓廠的建設，以在未來幾十年為能源客戶提供創(chuàng)新產(chǎn)品。同時，客戶的開發(fā)成本也不容忽視。 通過本地系統(tǒng)應用團隊、銷售和支持團隊，開發(fā)所需的軟件開發(fā)套件、參考設計和代碼庫，TI 可以幫助客戶顯著降低設計成本并加快開發(fā)和產(chǎn)品上市周期。

新能源的未來

毫無疑問，這一波新能源的浪潮是空前的，無論是規(guī)模上還是影響上，這種前所未有的轉(zhuǎn)型并不僅僅在技術(shù)上，也會體現(xiàn)在我們每個人的生活中。伴隨著《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，《關于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》，《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》等多項措施的密集發(fā)布，使得新能源市場在2022初備受關注。作為世界上最大的能源消費國，同時也是世界上重要的能源技術(shù)提供者，中國的能源改革力度具有舉足輕重的影響。

“我們的產(chǎn)品組合非常全面，并且擁有深度和廣度的客戶合作關系，以及全面的支持，這使得我們可以迅速判斷市場所需，并對產(chǎn)品進行迭代，從而始終保持在電力電子領域的優(yōu)勢?！?Eric強調(diào)。

Eric介紹道，TI內(nèi)部圍繞電力電子領域打造出了一套矩陣式的團隊體系，包括產(chǎn)品團隊、客戶支持團隊以及系統(tǒng)應用團隊，為客戶提供子系統(tǒng)甚至完整的半導體解決方案，以應對不斷變化的挑戰(zhàn)，使可再生能源更高效、更安全、更可靠和更高性價比。。

無論是工業(yè)革命，還是能源革命，背后的根本推動力都是科技，而TI正在通過“芯科技”賦能能源基建，通過廣泛的模擬和嵌入式處理產(chǎn)品、強大且全方位的本地支持，包括本地研發(fā)、本地銷售和應用團隊以及完全本地化的TI.com.cn，圍繞著高可靠、高效率、小尺寸及更高性價比，幫助中國相關企業(yè)做大做強，為實現(xiàn)全國乃至全球的能源轉(zhuǎn)型做出貢獻。