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安富利:厚積薄發(fā)迎接新一輪能源革命

2022-02-16
作者:安富利中國區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用管理總監(jiān)丁國驕
來源:安富利

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 2021年 “雙碳” 成為一個(gè)熱詞,并由此激發(fā)了社會(huì)對(duì)新一輪能源革命更加熱切的盼望和憧憬。在 “雙碳” 目標(biāo)下,中國經(jīng)濟(jì)也將進(jìn)入一個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期,產(chǎn)業(yè)將向著綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展,這一切都讓新一輪能源革命顯得迫在眉睫。

儲(chǔ)能系統(tǒng)更高效、更安全

目前,中國70%的電力還來自于火力發(fā)電,風(fēng)能和光伏等可再生能源發(fā)電的比例大約只有15%。由于并網(wǎng)的技術(shù)問題,部分地區(qū)還存在棄光棄風(fēng)的現(xiàn)象。相較之下,在某些發(fā)達(dá)國家,可再生能源發(fā)電的比例超過70%。 如果中國企業(yè)不能大幅降低碳排放,會(huì)增加碳成本,而導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格上升,進(jìn)而失去出口的優(yōu)勢。因此,進(jìn)行綠色環(huán)保升級(jí),發(fā)電行業(yè)首當(dāng)其沖。

然而,風(fēng)能和光伏等可再生能源的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性,會(huì)對(duì)電網(wǎng)和用戶造成沖擊,因此,在發(fā)電側(cè),儲(chǔ)能系統(tǒng)是能有效解決并網(wǎng)平滑過渡的方法。在電網(wǎng)側(cè),儲(chǔ)能系統(tǒng)通過調(diào)頻調(diào)壓,柔性傳輸,解決電力消納的問題;在用戶側(cè),可以起到削峰填谷、應(yīng)急供電等功能。儲(chǔ)能的專項(xiàng)規(guī)劃已經(jīng)列入“十四五”的發(fā)展規(guī)劃,在發(fā)電側(cè),儲(chǔ)能的配比將不低于10%-15%,同時(shí),規(guī)劃鼓勵(lì)電網(wǎng)側(cè)的合理布局,鼓勵(lì)用戶側(cè)儲(chǔ)能的多元化發(fā)展,例如分布式光伏,光儲(chǔ)充電站、微電網(wǎng)、甚至電動(dòng)汽車都可以成為分散式儲(chǔ)能的系統(tǒng)。可以說,儲(chǔ)能需求的爆發(fā),給所有提前布局的企業(yè)帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇,包括在此領(lǐng)域深耕已久的安富利。

電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種能量轉(zhuǎn)換效率高、建設(shè)周期短,布置靈活的儲(chǔ)能系統(tǒng),主要由儲(chǔ)能變流器(PCS)、電池(BA)、電池管理系統(tǒng)(BMS)組成,是安富利關(guān)注的重點(diǎn)。安富利在高功率電源系統(tǒng)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富,并與英飛凌、安森美等知名企業(yè)在功率器件方面達(dá)成戰(zhàn)略合作, 積累了風(fēng)能、光伏、基站電源以及充電樁等應(yīng)用的廣泛客戶群體。更值得一提的是,安富利在BMS方面有近十年的案例和方案積累,在電池均衡、熱管理、系統(tǒng)通信、故障保護(hù)及處理方面掌握核心技術(shù),是恩智浦、英飛凌以及意法半導(dǎo)體等認(rèn)證的BMS核心方案代理商,擅長為客戶解決BMS關(guān)鍵技術(shù)問題。

同時(shí),安富利工程團(tuán)隊(duì)具備將儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品化的經(jīng)驗(yàn),聯(lián)合更多傳感器、接觸器、繼電器、連接器以及保護(hù)電路的優(yōu)質(zhì)廠家,解決了整體方案的安全可靠問題。 目前,安富利的BMS方案涵蓋發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能及分布式多元化方式,從兆瓦級(jí)到10KW級(jí)的各種應(yīng)用場景, 也包括電動(dòng)汽車的應(yīng)用。面對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的蓬勃發(fā)展,安富利會(huì)加大儲(chǔ)能領(lǐng)域的研發(fā)、技術(shù)支持、市場投入,并擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢,服務(wù)更多客戶。

為“氫動(dòng)車”提供電源系統(tǒng)解決方案

在新能源領(lǐng)域中,除了光能、風(fēng)能、水能等,氫能也是一種越來越被重視的新能源。日本豐田曾經(jīng)生產(chǎn)了世界上第一輛氫燃料電池的乘用車,但去年宣布停產(chǎn)氫燃料汽車,轉(zhuǎn)投電動(dòng)汽車,這說明氫燃料汽車面臨的挑戰(zhàn)是巨大的。首先,是基礎(chǔ)建設(shè)問題,雖然氫燃料汽車的續(xù)航里程可能比傳統(tǒng)燃油車更長,加氫時(shí)間和加油時(shí)間相當(dāng),但是加氫站的稀缺,使得加氫的便利性降低。另外,高壓儲(chǔ)氫運(yùn)氫的技術(shù)成熟度、安全性和成本,以及車用儲(chǔ)氫的安全性和成本,也是短期內(nèi)制約氫燃料汽車發(fā)展的一些因素。目前電動(dòng)汽車技術(shù)成熟,關(guān)鍵部件,比如電池的成本下降很快,因此發(fā)展強(qiáng)勁,業(yè)內(nèi)普遍達(dá)成共識(shí),現(xiàn)階段氫燃料電池乘用車的發(fā)展的必要性不強(qiáng),但是在載重卡車、大客車等,氫燃料電池汽車還是有一定優(yōu)勢。好消息是,國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)突破了燃料電池的關(guān)鍵技術(shù),例如質(zhì)子交換膜技術(shù),并且具有動(dòng)力總成能力,這有助于降低成本。另外,傳統(tǒng)石油石化公司也開始投入基礎(chǔ)建設(shè),有望更快解決加氫的問題。此外,也有專家開辟了一個(gè)新的思路,開始探索以氫氣直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的應(yīng)用,這些氫能源的新動(dòng)向都值得關(guān)注。

相比電動(dòng)車,“氫動(dòng)車”的優(yōu)勢也很明顯——?dú)錃饪赏ㄟ^電解水獲得,氫燃料電池在使用過程中產(chǎn)生電能和水,可以真正達(dá)到零排放。 相比之下,電動(dòng)車的鋰電池在生產(chǎn)過程中消耗的礦產(chǎn)資源以及產(chǎn)生的碳排放,電池回收過程的產(chǎn)生碳排放等,比制氫儲(chǔ)氫運(yùn)氫產(chǎn)生的碳排放要大很多。在使用環(huán)節(jié),氫燃料電池汽車充氫時(shí)間短,能效高,一次充氫續(xù)航里程可大于1000公里,更適合載重汽車和客車的長途運(yùn)行,同時(shí)在高速沿線部署加氫站也具有一定的便利性。有數(shù)據(jù)表明,中重型商用車產(chǎn)生的二氧化碳排放占比接近所有車輛排放的50%,再加上輕型商用車,將近75%的二氧化碳排放來自于商用車,氫燃料電池汽車的零排放讓其在節(jié)能減排上具有豐富的想象空間。

據(jù)統(tǒng)計(jì),2019年全國的氫燃料汽車產(chǎn)量是3022輛,全部為重卡、大客車。2020年全國擁有的加氫站大約100座,到2025年,有望發(fā)展到1000座。 隨著基礎(chǔ)建設(shè)的完善,有越來越多的車廠愿意投入燃料電池商用車的發(fā)展以減少碳的排放。2021年年末,北汽福田已經(jīng)交付了600輛北汽氫燃料車服務(wù)于2022年北京冬奧會(huì),說明“氫動(dòng)車”的商用正在走向突破,而這也為安富利帶來了新機(jī)遇。

安富利為氫燃料電池提供電源變換器DC-DC的解決方案。DC/DC變換器作為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,用于將燃料電池輸出的低壓直流電升壓為高壓直流輸出,為汽車提供電能,同時(shí)為動(dòng)力電池充電。氫燃料電池汽車DC-DC變換器要求升壓比更高以及更高功率和更高效率,采用高壓SiC MOSFET, 可以支持高達(dá)150KW的功率,效率高達(dá)98%,安富利與英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體等供應(yīng)商紛紛展開合作,共同開發(fā)這一新的領(lǐng)域。 此外,氫燃料電池系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)、水泵等都是核心部件,安富利也積累了汽車應(yīng)用馬達(dá)控制的經(jīng)驗(yàn),為系統(tǒng)的整合提供整體方案。同時(shí),氫燃料電池汽車也需要對(duì)電池管理,由于氫燃料電池的特殊性,需要獨(dú)立供電和正負(fù)壓采集,恩智浦的BMS模擬前端(AFE) MC33775能滿足應(yīng)用要求。為有效解決散熱問題,提升能效,安富利早在幾年前就與國際知名熱管理公司合作,為客戶定制水冷的散熱系統(tǒng)。可以說,安富利是植根于本土,與本土企業(yè)一同成長的公司,不僅提供芯片產(chǎn)品,還圍繞客戶的應(yīng)用,提供包含連接器、被動(dòng)元件以機(jī)電產(chǎn)品的全套的解決方案。

為新能源汽車注入新技術(shù)動(dòng)能

談到能源革命,也不能不談新能源汽車 —— 這是能源革命下,汽車產(chǎn)業(yè)百年不遇的范式躍遷。汽車產(chǎn)業(yè)“新四化”,即電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化會(huì)相繼實(shí)現(xiàn)。隨著鋰離子電池的技術(shù)成熟以及產(chǎn)能的加大,成本大大降低,使得新能源汽車成為普通百姓可以買的起、用著省的交通工具。公共充電設(shè)施的投入、以及快換電池的技術(shù),也一定程度上緩解了電動(dòng)汽車充電難的問題。一臺(tái)電動(dòng)汽車相較于燃油汽車,其半導(dǎo)體器件的成本超過10倍的增長,其中,三電系統(tǒng),即電驅(qū)、電池、電機(jī),是半導(dǎo)體器件的主要增長點(diǎn)。

安富利代理的半導(dǎo)體及連接器、被動(dòng)元件及機(jī)電產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。 電動(dòng)化方面,安富利正在為客戶交付意法半導(dǎo)體的SiC MOSFET, 用于主驅(qū)逆變器功率模塊。在BMS方面,安富利可以提供獨(dú)立的方案,應(yīng)對(duì)客戶新的需求,在BMS與OBC整合方案上安富利也會(huì)進(jìn)一步投入。不同于燃油汽車12/24V供電,電動(dòng)/混動(dòng)汽車有使用高壓電源驅(qū)動(dòng)電機(jī), 比如主驅(qū)動(dòng)電機(jī), 電空調(diào),油泵等,安富利擁有多種電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)解決方案。在智能化方面,安富利提供不同層面的可以交付的解決方案,包括恩智浦77GHz雷達(dá)模組、安森美的圖像傳感器模組,以及基于恩智浦平臺(tái)的駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)、 智能座艙、車身域控制網(wǎng)關(guān)等。

此外,安富利很早就已經(jīng)開發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)AI 技術(shù),并成功運(yùn)用于DMS方案。 目前正在與國內(nèi)AI技術(shù)的佼佼者地平線展開合作,開發(fā)完整的ADAS及智能座艙解決方案。此外,作為賽靈思的重要合作伙伴,安富利在ADAS領(lǐng)域,也與眾多互聯(lián)網(wǎng)公司展開平臺(tái)的合作。

可以說,在新一輪能源革命正在拉開大幕之際,安富利這家科技企業(yè)中的“百年老店”厚積薄發(fā),為從儲(chǔ)能、氫燃料電池車、到電動(dòng)車的新領(lǐng)域提供多樣化的解決方案,為這一輪能源革命的方方面面做好了技術(shù)、產(chǎn)品、系統(tǒng)和方案儲(chǔ)備。安富利將加速推動(dòng)并承接能源革命在儲(chǔ)能、氫能、電動(dòng)車領(lǐng)域的落地應(yīng)用,從而引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的重大變革。

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