隨著全球?qū)τ诃h(huán)境問(wèn)題和能源安全的日益關(guān)注，可再生能源成為了近年來(lái)備受矚目的發(fā)展方向之一。作為全球領(lǐng)先的模擬IC和嵌入式處理器制造商，德州儀器（TI）一直在為可再生能源的發(fā)展提供關(guān)鍵性資源和技術(shù)支持。
“德州儀器通過(guò)高效的電源轉(zhuǎn)換、精確的電流和電壓檢測(cè)、智能通信和可靠的電池管理技術(shù)，助力解決重大能源挑戰(zhàn)并滿足對(duì)電源資源的需求?！?德州儀器中國(guó)深圳區(qū)總經(jīng)理王凡表示。
德州儀器中國(guó)深圳區(qū)總經(jīng)理王凡（圖源：TI公司）
不穩(wěn)定性是新能源發(fā)電最大的挑戰(zhàn)
光伏是一種典型的可再生能源，利用太陽(yáng)能將光能轉(zhuǎn)化為電能。它是一種無(wú)污染、低碳、可持續(xù)的能源，因此受到了越來(lái)越多的關(guān)注和利用。它最大的問(wèn)題是不穩(wěn)定，會(huì)隨著季節(jié)、地理位置和光照強(qiáng)度而變化。這種不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)有極大的影響，給電能變換帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)。
TI主要從兩個(gè)角度解決這一挑戰(zhàn)。第一，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)讓電能變得更加穩(wěn)定。如果產(chǎn)生的電用不完，就可以儲(chǔ)存起來(lái)，在需要使用卻沒(méi)有光的場(chǎng)景下，再把電能釋放。第二，提高雙向功率變換器的效率，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)需要充也需要放，功率變換器的效率就決定了整個(gè)系統(tǒng)的效率。
對(duì)于微型逆變器，由于它需要高功率密度，TI的C2000?是電力電子行業(yè)非常成熟的實(shí)時(shí)控制器，再加上推出的第三代氮化鎵功率器件，能夠幫助客戶實(shí)現(xiàn)高頻率、高效率、高功率密度、小體積。
不同種類的可再生能源，其不穩(wěn)定性很多情況下都是自然界帶來(lái)的。以光伏為例，下雨天、陰天、晚上就沒(méi)有能量了，不同的高度和角度在不同季節(jié)的發(fā)電量也是不一樣的。對(duì)于風(fēng)能來(lái)說(shuō)就是風(fēng)力大小，對(duì)于水力發(fā)電來(lái)說(shuō)就是水流大小。
TI在處理不穩(wěn)定性時(shí)有不同的方法，光伏發(fā)電面板的效率是非常重要的指標(biāo)，這個(gè)效率的提升除了從光伏面板的材料解決之外，還可以通過(guò)算法來(lái)解決。C2000中可以運(yùn)行MPPT最大功率跟蹤算法，可以最大化光伏面板的發(fā)電效率。對(duì)于風(fēng)能，TI也有相應(yīng)的算法和系統(tǒng)級(jí)的考慮。TI通過(guò)發(fā)揮不同的器件功能，如通過(guò)C2000實(shí)時(shí)控制器控制電能變化，通過(guò)M0實(shí)現(xiàn)控制和邏輯通訊，通過(guò)CC3301等無(wú)線產(chǎn)品來(lái)配置藍(lán)牙、接入網(wǎng)絡(luò)等，提供處理芯片外，TI還提供完整的方案以及參考設(shè)計(jì)，供客戶快速驗(yàn)證。
不斷優(yōu)化系統(tǒng)功耗
一個(gè)電子電力設(shè)備的功耗是需要綜合成本全方位考慮的，如果用更貴的產(chǎn)品，效率自然就會(huì)高很多。對(duì)于TI，主要從三方面支持客戶不斷降低系統(tǒng)功耗：
·TI提供氮化鎵這類高效率高功率級(jí)產(chǎn)品；
·C2000包含了很多算法，如軟開(kāi)關(guān)，以及不同負(fù)載情況下對(duì)環(huán)路的優(yōu)化控制設(shè)置，它的靈活性有助于進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的效率。
·TI其他產(chǎn)品的功耗也很低，如M0、LDO、DC/DC等，進(jìn)一步讓整個(gè)系統(tǒng)的功耗做到更好。
支持智能電網(wǎng)發(fā)展
隨著可再生能源越來(lái)越多，太陽(yáng)能、風(fēng)能等不穩(wěn)定的能源對(duì)電網(wǎng)造成了很大的壓力，如夏天晚上的空調(diào)使用集中，電動(dòng)車也會(huì)在晚上充電，這些都需要很大的電網(wǎng)能源，但這時(shí)是沒(méi)有太陽(yáng)能的。因此，電網(wǎng)的發(fā)電和用電其實(shí)是不平衡的。
對(duì)此，TI從三方面來(lái)解決：第一是基礎(chǔ)設(shè)施，智能電網(wǎng)通過(guò)智能電表去測(cè)量，先要測(cè)得準(zhǔn)，測(cè)完了還需要把測(cè)到的用電量和實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)诫娋W(wǎng)；第二是儲(chǔ)能和逆變器，這是可再生能源在智能電網(wǎng)中最基礎(chǔ)的應(yīng)用，光伏到儲(chǔ)能、儲(chǔ)能再回到電網(wǎng)的過(guò)程中，能源的變換是基礎(chǔ)；第三是電網(wǎng)的通信，需要讓電網(wǎng)所有的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊集中起來(lái)，供上層設(shè)備管理和調(diào)配。
TI在所有基礎(chǔ)領(lǐng)域里都有合作，例如MSP430電表芯片擁有電流檢測(cè)、溫度檢測(cè)、傳感器和通訊等功能，可以用于智能電表；BQ59616可以實(shí)現(xiàn)高精度的電池計(jì)量，檢測(cè)每一節(jié)儲(chǔ)能電池的電壓和溫度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保護(hù)與均衡；變換器中的氮化鎵、C2000控制器、門級(jí)驅(qū)動(dòng)等，都是TI支持智能電網(wǎng)發(fā)展的整套解決方案的重要組成部分。
新能源車和可再生能源之間的協(xié)同
目前新能源車的發(fā)展速度很快，中國(guó)在這一領(lǐng)域又是全球領(lǐng)先。新能源車和可再生能源的互動(dòng)，是業(yè)界非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
王凡指出，新能源車和可再生能源之間其實(shí)是協(xié)同的關(guān)系，如果新能源車充的電來(lái)自煤炭、石化，其實(shí)并不是真正的新能源，過(guò)程中還是有碳排放的。新能源車將來(lái)的趨勢(shì)就是光儲(chǔ)充一體，光伏發(fā)電，儲(chǔ)能存儲(chǔ)，最后充電給新能源車，這才叫綠色能源、綠色出行。
隨著車越來(lái)越多，充電對(duì)電網(wǎng)的消耗也非常大，電網(wǎng)高峰期的負(fù)荷也會(huì)非常大，因而儲(chǔ)能在電網(wǎng)里的影響非常重要。
然而從光到電能，存儲(chǔ)到電池，再到反向輸出到車，在能量流動(dòng)中，每一次變換都會(huì)有效率損失，因此流動(dòng)過(guò)程中提高效率至關(guān)重要。TI在車載的OBC和驅(qū)動(dòng)方面都有解決方案，C2000也被應(yīng)用于充電樁，都具有很高的效率。
現(xiàn)在充電樁發(fā)展越建越多、越充越快。在流充電樁的主控部分，C2000擁有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)占有率，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展到第三代，TI很多客戶的基礎(chǔ)芯片架構(gòu)就是C2000支持的雙向逆變。
憑借在芯片技術(shù)和可再生能源領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)技術(shù)和不斷增長(zhǎng)的合作網(wǎng)絡(luò)，TI為全球推廣可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。王凡表示，TI在中國(guó)的投入也是全方位的，擁有三地的研發(fā)中心、成都工廠，以及20多個(gè)銷售辦公室。未來(lái)，TI還將繼續(xù)深耕于可再生能源領(lǐng)域，提供高可靠性、高性價(jià)比、高效率的解決方案，助力中國(guó)客戶。
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