“要达到BNEF(彭博新能源财经)‘净零排放’的情景,2024至2030年全球能源转型投资平均每年需高达到4.8万亿美元。在全球都在积极推动整体能源转型的大背景下,我们半导体行业参与到这个赛道是非常有潜力的。”在2024第四届国际绿色能源生态发展峰会上,ADI中国区工业市场总监蔡振宇特别介绍了当前全球能源转型给半导体产业带来的庞大发展机遇以及ADI在推动中国新能源行业发展上所提供的创新解决方案。
ADI中国区工业市场总监蔡振宇
根据BNEF发布的《2024年能源转型投资趋势》研究报告,2023年全球在推动能源转型方面的投资总额同比增长17%至1.77万亿美元,刷新年度最高纪录,到2030年这一投资规模将接近5万亿美元。其中,比较有代表性的应用场景有电动汽车、电表、电网、储能,占总体规模的70%。
蔡振宇表示,中国是能源转型投资最多的国家,在全球范围内“遥遥领先”。以2023年为例,中国整年度投资高达6760亿美元,占2023全年全球能源转型投资总额的38%。而欧盟、美国、英国这些国家或地区加起来才达到7180亿美元,占比40%左右。同时,从全球清洁能源供应链投资来看,2023年全球投资1350亿元,2025年将会翻倍,达到2590亿美金的数量级。
在这样的发展背景下,中国的能源配置形式已经发生了很大的变化。蔡振宇介绍,中国传统能源主要来自于火力发电,传统能源的配置方式是通过特高压输电、智能变电站、配电网自动化,到最后智能低压电器、电表的应用。但随着新能源转型不断推进,水电、风能、太阳能的能源占比不断提升,能源的配置方式也发生了很大的变化,增加了集中式储能、电力物联网、分布式储能、充电桩等环节。
而且,从能源供给的角度,“十四五”期间中国新能源发电、能源储备主要是集中在西部,整体呈现“西电东输”的能源供给格局。这使得清洁能源、储能、远距离能源输送和充电桩将称为投资热点。
在“2030碳达峰和碳中和”的目标下,中国在“十四五”期间提出了一些关键指标,比如单位GDP能源消耗降低13.5%;单位二氧化碳排放降低18%;能源综合生产能力>46亿吨标准煤。对此,蔡振宇特别提到,电力设施建设将出现三大发展趋势:一是跨区域输送能力与储能建设;二是区域内扩容、保护检测以及调度能力;三是电网数字化升级。
在以上发展趋势推动下,未来电网将变成什么样子?将产生哪些变化?蔡振宇特别介绍了未来新型电网发展的变化。其中,从可再生能源供给角度,未来更多的太阳能、风能、绿氢将被纳入到新能源供给中来,将会对技术提出一些新的要求,比如光伏逆变、能耗优化、水电解等。从配电角度,需要实现智能配电,其将是未来发展方向。从储能的角度,随着太阳能、风能、氢能的不断应用,需要建设大量的储能系统,对高功率的转换器、控制器件产生更大的需求。在能源应用端,随着越来越多家用充电桩的布局,将对整个电网产生非常大的冲击,在提高电网负载的同时,还需通过智能电网进行用电错峰调配。
为此,ADI将利用自身创新技术和解决方案在能源转换、能源管理、能源储存三大环节上重点布局,优化电动车和电网的效率与安全性,让电网更具韧性,实现分布式能源部署。目前ADI相关核心产品线覆盖从电动汽车充电、输配电、智能电表、能源存储、可再生能源发电,拥有丰富产品组合和技术支持这些环节的创新应用。
蔡振宇特别介绍了储能站在一些场景的创新应用,“目前越来越多的电网和发电厂边会配置一个大的储能站,主要用来对发电频率的调解。太阳周期变化和风力大小都会对太阳能、风能的发电频率产生一些影响,不像火力发电很稳定,相应要做一些调解和适应。同时,电动汽车通过充电桩充电时,瞬时对电网的冲击很大,储能站可以增强电网的稳定性,提升整体客户充电的体验,而且可以作为备用电源,起到削峰填谷的作用。另外,最近几年新建工厂在屋顶铺装太阳能板非常流行,通过储能站可以满足一部分自用电能的需求,而且还可以储备一些电能,满足高峰期的用电需求。”
针对储能站这一应用场景,ADI推出了ESS架构模块技术,包括5个电池模组、机架BMS控制器、1500Vdc AC-DC+DC-DC,控制整个电源输出。这一架构技术会用到高功率密度的解决方案,SiC的隔离式栅极驱动器以及isoPower集成。在BMS控制上,ADI的iso SPI通信协议可以让电池包里的BMS芯片来监测每个包里电池芯的工作状态,“一颗芯可能会有16-18个通道,可以监测16-18个锂电池的工作状态。”
蔡振宇表示,ADI是最早推出前端电池管理芯片的企业,通过多年不断技术迭代升级,以及相关技术型企业的并购,已经成为全球范围领先的电池管理系统供应商。针对中国应用市场,ADI还于2020年特别成立相关的技术团队,特别推出了ADBMS1818芯片,以满足中国庞大的储能应用。
同时,ADI在精确测量锂电池、充电桩交流计费、电能质量应用、电池电化学内阻测试、烟雾和气溶胶探测、行波距离检测等都有很好的解决方案。比如,在精确测量锂电池上,ADI的解决方案不仅可以实现精确的测量和控制,还可以降低电池成本,减轻重量,提升电池使用效率。在电能质量监测上,ADI的ADE9430芯片可以对电能质量做分析,而且具有易于集成、节省研发成本、轻松认证等特点。在烟雾和气溶胶探测上,ADI的ADPD188BI光学模块可以集成在电池包里,可以实现及时预报警,避免爆燃的情况发生。在电网传输上,ADI推出行波距离检测方案,可利用故障行波在线路上的传播时间测量故障点的距离,利用接收器可以快速判断出故障点,可以更早恢复断电的性能。