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      2. 安富利:厚積薄發迎接新一輪能源革命

        2022-02-25 16:23:32 來源:安富利中國區現場應用管理總監丁國驕
        2021年 “雙碳” 成為一個熱詞,并由此激發了社會對新一輪能源革命更加熱切的盼望和憧憬。在 “雙碳” 目標下,中國經濟也將進入一個結構轉型的關鍵時期,產業將向著綠色經濟發展,這一切都讓新一輪能源革命顯得迫在眉睫。

        讓儲能系統更高效、更安全

        目前,中國70%的電力還來自于火力發電,風能和光伏等可再生能源發電的比例大約只有15%。由于并網的技術問題,部分地區還存在棄光棄風的現象。相較之下,在某些發達國家,可再生能源發電的比例超過70%。 如果中國企業不能大幅降低碳排放,會增加碳成本,而導致產品價格上升,進而失去出口的優勢。因此,進行綠色環保升級,發電行業首當其沖。 

        然而,風能和光伏等可再生能源的隨機性、間歇性和波動性,會對電網和用戶造成沖擊,因此,在發電側,儲能系統是能有效解決并網平滑過渡的方法。在電網側,儲能系統通過調頻調壓,柔性傳輸,解決電力消納的問題;在用戶側,可以起到削峰填谷、應急供電等功能。儲能的專項規劃已經列入“十四五”的發展規劃,在發電側,儲能的配比將不低于10%-15%,同時,規劃鼓勵電網側的合理布局,鼓勵用戶側儲能的多元化發展,例如分布式光伏,光儲充電站、微電網、甚至電動汽車都可以成為分散式儲能的系統??梢哉f,儲能需求的爆發,給所有提前布局的企業帶來巨大的發展機遇,包括在此領域深耕已久的安富利。

        電化學儲能系統是一種能量轉換效率高、建設周期短,布置靈活的儲能系統,主要由儲能變流器(PCS)、電池(BA)、電池管理系統(BMS)組成,是安富利關注的重點。安富利在高功率電源系統領域經驗豐富,并與英飛凌、安森美等知名企業在功率器件方面達成戰略合作, 積累了風能、光伏、基站電源以及充電樁等應用的廣泛客戶群體。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、系統通信、故障保護及處理方面掌握核心技術,是恩智浦、英飛凌以及意法半導體等認證的BMS核心方案代理商,擅長為客戶解決BMS關鍵技術問題。
        同時,安富利工程團隊具備將儲能系統產品化的經驗,聯合更多傳感器、接觸器、繼電器、連接器以及保護電路的優質廠家,解決了整體方案的安全可靠問題。 目前,安富利的BMS方案涵蓋發電側儲能及分布式多元化方式,從兆瓦級到10KW級的各種應用場景, 也包括電動汽車的應用。面對儲能行業的蓬勃發展,安富利會加大儲能領域的研發、技術支持、市場投入,并擴大領先優勢,服務更多客戶。

        為“氫動車”提供電源系統解決方案

        在新能源領域中,除了光能、風能、水能等,氫能也是一種越來越被重視的新能源。日本豐田曾經生產了世界上第一輛氫燃料電池的乘用車,但去年宣布停產氫燃料汽車,轉投電動汽車,這說明氫燃料汽車面臨的挑戰是巨大的。首先,是基礎建設問題,雖然氫燃料汽車的續航里程可能比傳統燃油車更長,加氫時間和加油時間相當,但是加氫站的稀缺,使得加氫的便利性降低。另外,高壓儲氫運氫的技術成熟度、安全性和成本,以及車用儲氫的安全性和成本,也是短期內制約氫燃料汽車發展的一些因素。目前電動汽車技術成熟,關鍵部件,比如電池的成本下降很快,因此發展強勁,業內普遍達成共識,現階段氫燃料電池乘用車的發展的必要性不強,但是在載重卡車、大客車等,氫燃料電池汽車還是有一定優勢。好消息是,國內企業已經突破了燃料電池的關鍵技術,例如質子交換膜技術,并且具有動力總成能力,這有助于降低成本。另外,傳統石油石化公司也開始投入基礎建設,有望更快解決加氫的問題。此外,也有專家開辟了一個新的思路,開始探索以氫氣直接作為發動機燃料的應用,這些氫能源的新動向都值得關注。

        相比電動車,“氫動車”的優勢也很明顯——氫氣可通過電解水獲得,氫燃料電池在使用過程中產生電能和水,可以真正達到零排放。 相比之下,電動車的鋰電池在生產過程中消耗的礦產資源以及產生的碳排放,電池回收過程的產生碳排放等,比制氫儲氫運氫產生的碳排放要大很多。在使用環節,氫燃料電池汽車充氫時間短,能效高,一次充氫續航里程可大于1000公里,更適合載重汽車和客車的長途運行,同時在高速沿線部署加氫站也具有一定的便利性。有數據表明,中重型商用車產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能減排上具有豐富的想象空間。

        據統計,2019年全國的氫燃料汽車產量是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,有望發展到1000座。 隨著基礎建設的完善,有越來越多的車廠愿意投入燃料電池商用車的發展以減少碳的排放。2021年年末,北汽福田已經交付了600輛北汽氫燃料車服務于2022年北京冬奧會,說明“氫動車”的商用正在走向突破,而這也為安富利帶來了新機遇。

        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動機系統的關鍵部件,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,同時為動力電池充電。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150KW的功率,效率高達98%,安富利與英飛凌、安森美、意法半導體等供應商紛紛展開合作,共同開發這一新的領域。 此外,氫燃料電池系統的空氣壓縮機、水泵等都是核心部件,安富利也積累了汽車應用馬達控制的經驗,為系統的整合提供整體方案。同時,氫燃料電池汽車也需要對電池管理,由于氫燃料電池的特殊性,需要獨立供電和正負壓采集,恩智浦的BMS模擬前端(AFE) MC33775能滿足應用要求。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??梢哉f,安富利是植根于本土,與本土企業一同成長的公司,不僅提供芯片產品,還圍繞客戶的應用,提供包含連接器、被動元件以機電產品的全套的解決方案。

        為新能源汽車注入新技術動能

        談到能源革命,也不能不談新能源汽車 —— 這是能源革命下,汽車產業百年不遇的范式躍遷。汽車產業“新四化”,即電動化、智能化、網聯化、共享化會相繼實現。隨著鋰離子電池的技術成熟以及產能的加大,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。公共充電設施的投入、以及快換電池的技術,也一定程度上緩解了電動汽車充電難的問題。一臺電動汽車相較于燃油汽車,其半導體器件的成本超過10倍的增長,其中,三電系統,即電驅、電池、電機,是半導體器件的主要增長點。

        安富利代理的半導體及連接器、被動元件及機電產品廣泛應用于新能源汽車領域。 電動化方面,安富利正在為客戶交付意法半導體的SiC MOSFET, 用于主驅逆變器功率模塊。在BMS方面,安富利可以提供獨立的方案,應對客戶新的需求,在BMS與OBC整合方案上安富利也會進一步投入。不同于燃油汽車12/24V供電,電動/混動汽車有使用高壓電源驅動電機, 比如主驅動電機, 電空調,油泵等,安富利擁有多種電機控制驅動解決方案。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雷達模組、安森美的圖像傳感器模組,以及基于恩智浦平臺的駕駛員監控系統(DMS)、 智能座艙、車身域控制網關等。

        此外,安富利很早就已經開發有自主知識產權AI 技術,并成功運用于DMS方案。 目前正在與國內AI技術的佼佼者地平線展開合作,開發完整的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領域,也與眾多互聯網公司展開平臺的合作。

        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中的“百年老店”厚積薄發,為從儲能、氫燃料電池車、到電動車的新領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、產品、系統和方案儲備。安富利將加速推動并承接能源革命在儲能、氫能、電動車領域的落地應用,從而引領產業的重大變革。

        作者簡介


        安富利中國區現場應用管理總監丁國驕



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