德州仪器如何应对可再生能源不稳定性方面的相关挑战

2023-06-25 12:35:13 来源:EETOP

本次上海嵌入式展中,EETOP应邀参加德州仪器可再生能源话题的群访讨论。在与德州仪器(TI)中国深圳区经理王凡总经理的深入沟通中,进一步了解到德州仪器(TI)在储能方向的计划与挑战。

 

新能源发电目前所面临的挑战

 

光伏是可持续性能源其最大的问题就是不稳定,并会随着季节、地理位置和光照强度而变化。这种不稳定性对电网有极大的影响,给电能变换带来了很大挑战,是整个电力电子行业需要解决的问题。

 

不稳定性很多情况下都是自然界带来的。以光伏为例,下雨天、阴天、晚上就没有能量了,不同的高度和角度在不同季节的发电量也是不一样的。对于风能来说就是风力大小,对于水力发电来说就是水流大小。我们去处理不稳定性时有不同的方法,光伏发电面板的效率是非常重要的指标,这个效率的提升除了从光伏面板的材料解决之外,还可以通过算法来解决。我们的C2000中可以运行叫MPPT的最大功率跟踪算法,可以最大化光伏面板的发电效率。风能也有相应的算法和系统级的考虑。然而器件其实都是类似的,TI的C2000实时控制器可以控制电能变化,TI的M0可以实现控制和逻辑通讯,无线产品可以用来配置蓝牙、接入网络,还有其它各种各样的模拟器件可以发挥作用。TI不只提供芯片,也提供完整的方案以及参考设计,供客户快速验证。

 

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图片来源:EETOP运营总监 王婷婷

 

TI通过储能系统让电能变得更加稳定。如果产生的电用不完,就可以储存起来,在需要使用却没有光的场景下,再把电能释放,这是储能的解决方案。其次是做好双向的功率变换器,因为储能系统需要充也需要放,功率变换器的效率就决定了整个系统的效率。我们是芯片供应商和解决方案供应商,在新能源领域有非常丰富的芯片解决方案。

 

聚焦到微型逆变器,它需要高功率密度。TI的C2000™是电力电子行业非常成熟的实时控制器,再加上推出的第三代氮化镓功率器件,能够帮助客户实现高频率、高效率、高功率密度、小体积。

 

德州仪器在智能电网方面整套的解决方案

 

随着可再生能源越来越多,太阳能、风能等不稳定的能源对电网的压力非常巨大。比如夏天傍晚,城市几乎所有家庭都开着空调,电动车也会在晚上充电,这些都需要很大的电网能源,但这时是没有太阳能的。所以,电网的发电和用电其实是不平衡的,这就是智能电网现在非常关注的地方。

解决这个问题分几个方面。首先是基础设施,智能电网通过智能电表去做测量,先要测得准,测完了还需要把测到的用电量和实时信息传输到电网。第二是储能和逆变器,这是可再生能源在智能电网中最基础的应用,光伏到储能、储能再回到电网的过程中,能源的变换是基础;第三是电网的通信,我们需要让整个电网所有的数据通过通讯集中起来,供上层设备管理和调配。

 

把这些考量综合起来之后,我们可以发现TI在所有基础领域里都有合作。MSP430™电表芯片拥有电流检测、温度检测、传感器和通讯等功能,可以用于智能电表。bq59616可以实现高精度的电池计量,检测每一节储能电池的电压和温度,来实现保护与均衡。变换器中的氮化镓、C2000控制器、门级驱动都有方案。这就是德州仪器支持智能电网发展的方式。

 

德州仪器未来如何面对中国广阔的新能源市场

 

新能源车和可再生能源的互动是业界非常重要的一个环节。现在新能源车的发展迅速,中国在这一领域又是全球领先。新能源车和可再生能源之间其实是协同的关系,如果新能源车充的电来自煤炭、石化,其实并不是真正的新能源,过程中还是包括碳排放。新能源车将来的趋势就是光储充一体,光伏发电,储能存储,最后充电给新能源车,这才叫绿色能源、绿色出行。随着车越来越多,充电对电网的消耗也非常大,电网高峰期的负荷也会非常大。这就是为什么储能在电网里的影响很重要。

    

车载的OBC和驱动德州仪器都有方案,C2000也被应用于充电桩。这些系统的本质其实都是能量转换,光变成电能是能量变换,存储到电池也是能量变换,反向输出到车又是能量变换。我们可以把它看成可再生能源的能量流动,每一次变换都会有效率损失,所以流动过程中如果提高效率就至关重要。

    

德州有非常多的客户,他们的基础芯片架构就是C2000支持的双向逆变。现在充电桩的发展包括两部分,一是越建越多,二是越充越快。

 

中国在光伏和风能领域都是全球领先的,这也是德州仪器非常看好的市场。TI特别希望和中国客户合作,把高可靠性、高性价比,高效率的方案提供给广大的中国客户。


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