“很多人会问我们所处时代的最大挑战是什么？” 英飞凌电源与传感系统事业部应用管理高级经理徐斌在近日于深圳举办的第11届 EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会现场问道。他表示，对于这个问题，每个人都有自己不同的见解和看法，但站在全球的角度，气候变化是当前时代的最大挑战。
图1. 英飞凌电源与传感系统事业部应用管理高级经理徐斌在2023 EEVIA年度论坛上表示气候变化是当前时代的最大挑战
根据权威机构IEA的调研数据，从1910年到2022年这一百多年间，全球二氧化碳的排放量呈指数级递增，在2022年达到36.8Gt的顶峰排放量。在这其中，发电的碳排放量占比最大，达到40%，工业应用紧随其后，占比25%。因此，如何更好地保护我们的地球环境就显而易见——持续扩充新能源，例如风能、光伏发电的应用比率，同时，基于储能系统完善新能源发电的不持续性或者间歇性，进一步赋能电力的供需平衡。
图2. 储能系统成未来基于新能源发电的电力供需平衡关键
30.9%！近十年保持双位数增长的户用储能逆变器市场未来可期
一般情况下，储能可分为表前储能和表后储能，表后储能即在消费侧，又可细分为户用储能和工商业储能。“援引IHS 2022年的报告，户用储能逆变器市场近10年来的年复合增长率达到了30.9%，这是一个令人振奋的数字，”徐斌说道，“不论任何行业的发展，如果能保持两位数的年复合增长率都是非常了不起的增长。”
图3. 根据IHS 2022数据，户用储能逆变器市场近10年呈现30.9%的年复合增长率
首先，户用储能逆变器市场的安装量近年来始终在迅猛发展（如下图中的橙色柱状图所示）。尽管2022年受到地缘战争和能源危机的影响导致行业爆发式增长，造成了供大于求的情况（下图中的紫色柱状图代表各年出货量）。但徐斌认为这只是短暂性的低迷，在未来3~6个月库存消耗完后，户用储能逆变器市场仍会朝着良性的趋势发展。
图4. 户用储能逆变器市场在2023年保持持续增长，但增速相比2022有所减缓
高速增长下，未来的户用储能走向何方？
首先，不同于以前简单由光伏面板构成的光伏系统，近年来，消费者在安装光伏系统时会配备储能，这已是一个明确趋势。
其次，户用储能的需求上升叠加新能源汽车的持续增长，未来对光储充一体化系统的需求也会更加强烈。
第三，不论是储能系统的体积、还是重量、以及成本，所有这些相关的重要特性都跟功率转换效率挂钩。可以说，如果效率做得足够高，体积、成本等条件都会得到相应的提升；
最后，户用的使用条件也限制了储能系统的体积，包括系统本身都是通过自然冷却散热，这也对如何选择半导体元器件，比如保证它的温升最小，提出很大挑战。
因此，基于对很多公司的调研，以及结合自身对市场的看法，英飞凌认为未来光伏户用储能系统的能源转换效率和功率密度是最制约产品竞争力的重要因素。
如何应对兼具高功率密度和最小温升的挑战呢？徐斌指出SiC MOS是最匹配未来户用储能系统需求的产品。
最匹配未来户储市场需求？SiC 实至名归！
举例来说，在传统的NPC1拓扑中，如果用650V的CoolSiC™ MOSFET替换传统的IGBT作对比，在70kHz的情况下，效率提升了1.3%。
徐斌在现场进一步对1.3%这个数据进行了解读。如果熟悉系统设计的朋友们就会知道，在极限情况下，能效提升0.1%都很困难，但在NPC1的Demo中，其他系统条件都不变，只是替换了功率器件，就能达到1.3%的提升——这已是非常大的效率提升。
据悉，英飞凌当前也已推出了第二代SiC MOSFET产品，若以650V，57毫欧的产品做性能对比，可以看到第二代产品以第一代产品的Qoss、Eoss、Ciss等指标均降低近30%。此外，第二代产品仍保留了易用性，比如V(GS)th仍保持了4.5V的高水准，如此一来就可以在0V的时候对该器件进行关断，对客户来说将进一步简化操作。
图5. 英飞凌在2023 EEVIA年度论坛上也展示了基于SiC MOS的3.3kW CCM双向图腾柱PFC方案
赋能户储市场？一站式解决方案已就位！
而从户用储能系统的功能框图来看（如下图所示），除了储能介质，功率转换部分正是其中非常重要的一个板块。其中，功率转换又分为2大部分，一是DC-DC转换；二是DC-AC的逆变转换。“跟传统的光伏系统很大的不同就是能量在其中都是双向流动，以前的光伏系统只是单向的能量流动，现在的户用储能既要充电又要放电。”徐斌补充道。
图6. 英飞凌一站式储能解决方案赋能户储市场
从上述功能框图中即可看出，在储能市场英飞凌可以提供一站式解决方案，从最耳熟能详的功率器件，比如之前提到最匹配未来户储市场需求的SiC MOS，到MCU，再到安全保护芯片、电流传感器等方案，进一步助力下游厂商快速导入系统设计。
作为全球功率半导体的领导厂商，英飞凌是目前全球少数几家同时布局三大类功率半导体的公司。“从基于硅的MOS和IGBT到覆盖不同电压等级范围的SiC，再到GaN方案，英飞凌是功率半导体行业中布局最完整的公司，”徐斌强调道，“另外，以上3大类产品从设计、生产、到封装，也都是英飞凌内部实现全流程管理。只有如此，才能将产品品质做到极致。”
