每到盛夏@@，我国江浙沿海一带就会出现电力紧张问题@@。因此@@，“高温下保供电@@”便成为各地的@@主要方针@@。同时@@@@，随着新能源@@汽车渗透率提升@@，电能供应的@@挑战会越来越大@@。为了能够更好地解决供电难题@@，多元融合高弹性电网@@成为电力能源@@领域的@@热@@门概念@@，并已经得到了初步的@@落实@@。
多元融合高弹性电网@@将分布式电源@@和@@储@@能系统融入电网@@系统中@@，具有明显的@@负载可调特性@@，有助于电力系统调度控制从@@传统的@@@@“源@@随荷@@动@@@@”向@@“源@@网@@荷@@储@@友好互动@@@@”模式转变@@。因此@@，在电网@@负荷@@不断增大的@@情况下@@，多元融合高弹性电网@@具有重要的@@战略意义@@。
在多元融合高弹性电网@@构建的@@过程中@@，两种类型的@@器件最为关键@@，一种是模拟电源@@@@，另一种是功率器件@@@@。同时@@@@，这也是贸泽电子@@@@官网@@销售的@@两大类主流器件@@，它们将和@@广大业者一起开启电网@@运转新时@@代@@。
多元融合下的@@新能源@@发电@@
多元融合高弹性电网@@具有高承载@@、高互动@@@@、高自愈@@、高性能四大核心特征@@，这就要求这种新式电网@@需要具备@@两个基础能力@@：其一是电网@@需要能灵活地应对大规模电力供应@@，其二是电网@@需要能允许大规模清洁能源@@动@@态性接入@@。
在第二点上@@，目前@@清洁能源@@发电拥有广泛的@@市场前景@@。根据国家能源@@局的@@统计数据@@，2022年@@国内新增清洁能源@@装机量为@@1.52亿千瓦@@，总装机量达到了@@12.13亿千瓦@@。截至@@@@2022年@@底@@，天然气@@、水电@@、核电@@、风电@@、太阳能发电等清洁能源@@消费量占能源@@消费总量的@@@@25.9%。近年@@来@@，这一占比@@稳定提升@@。
目前@@，太阳能和@@风能是清洁能源@@的@@主要来源@@@@，国家能源@@局在分享@@2022年@@1-6月份发电数据时@@表示@@，除了传统的@@火电和@@水电@@@@，太阳能和@@风能在份额上并列第三名@@，报告期内发电占比@@均为@@14%。
太阳能发电主要有两种形式@@，一种是光@@-热@@-动@@-电转换@@方式@@，另一种是光@@@@-电直接转换@@方式@@。不过@@，由@@于太阳能热@@发电的@@效率很低@@，导致其建站的@@成本甚至@@会达到火力发电站的@@@@5-6倍@@，因此@@光电直接转换@@是目前@@的@@主流@@，这种方式就是我们所说的@@光伏@@。
在光伏发电的@@大系统里@@，由@@光转化的@@电能有两条去路@@：蓄电池和@@电网@@@@。通往电网@@的@@光伏发电系统主要包含四部分@@，分别是光伏矩阵@@、光伏控制器@@、逆变器和@@交流负载端@@。这里面@@，逆变器的@@作用是将太阳能电池板所发的@@直流电转化成能够并网@@使用的@@交流电@@。
话虽如此@@，逆变器的@@工作却并不简单@@。逆变器需要通过开关电源@@@@、变压器@@、滤波器@@、IGBT等器件顺应电网@@的@@电压和@@频率要求@@，调整输出电压的@@波形@@、频率和@@相位@@，以实现与电网@@同步@@，如此才能实现并网@@@@。
逆变器也担负着功能安全的@@使命@@，具备@@一定的@@控制和@@保护功能@@，比@@如过压@@、过流@@、短路@@、过温等@@，确保系统的@@稳定运行@@。另外@@，逆变器也需要具备@@一定的@@动@@态调节能力@@，以保证系统在最大功率点追踪@@(MPPT)下运行@@。
在整个光伏逆变器中@@，IGBT是核心部件@@，占到光伏逆变器价值量的@@@@15%-20%。不同的@@光伏电站需要的@@@@IGBT产品略有不同@@，比@@如集中式光伏主要采用@@@@IGBT模块@@，而分布式光伏主要采用@@@@IGBT单管或@@模块@@@@。从@@某种意义上讲@@，IGBT的@@性能水平直接决定了光伏逆变器的@@性能水平@@。
我们都知道@@IGBT是靠驱动@@@@器@@对其性能进行整体调控@@，驱动@@@@器@@的@@好坏直接影响@@IGBT的@@动@@态性能@@，并且@@和@@@@IGBT的@@稳定性和@@成本息息相关@@。在这里我们为大家推荐一款来自制造商@@安森美@@@@（onsemi）的@@IGBT驱动@@@@器@@NCD5700x，这款器件在贸泽电子@@@@官网@@上的@@料号为@@NCD57000DWR2G。
图@@1：NCD5700x大电流@@IGBT驱动@@@@器@@（图@@源@@@@：贸泽电子@@@@）
安森美@@NCD5700x是内置电流隔离的@@大电流@@单沟道@@IGBT驱动@@@@器@@，可在高功率应用中提供高系统性能和@@可靠性@@。相关器件具有高度灵活的@@动@@态@@IGBT性能调节能力@@。
图@@2：NCD5700x大电流@@IGBT驱动@@@@器@@系统框图@@@@@@（图@@源@@@@：安森美@@）
NCD5700x大电流@@IGBT驱动@@@@器@@具有低输出阻抗@@，用于增强型@@IGBT驱动@@@@；可适应输入侧上的@@@@5V和@@3.3V信号@@，以及驱动@@@@器@@侧上的@@宽偏置电压范围@@，包括负电压功能@@；具有互补输入和@@精确@@UVLO，还可提供独立的@@高侧和@@低侧@@（OUTH和@@OUTL）驱动@@@@器@@输出@@。
图@@3：UVLO示意图@@@@（图@@源@@@@：安森美@@）
NCD5700x大电流@@IGBT驱动@@@@器@@具有出色的@@安全特性@@，包括漏极开路故障和@@就绪输出@@、有源@@米勒钳位@@、DESAT保护以及@@DESAT软关断特性等@@。并且@@，相关器件的@@输入和@@输出之间保证了@@8mm的@@爬电距离@@，以满足增强的@@安全绝缘要求@@。
除了应用于太阳能逆变器领域@@，NCD5700x大电流@@IGBT驱动@@@@器@@还可用于电机控制@@、不间断电源@@@@(UPS)、焊接和@@工业电源@@等丰富场景中@@。
储@@能系统让电网@@更具弹性@@
根据国网@@浙江电力研究院联合北京交通大学发布的@@名为@@《多元融合高弹性电网@@关键技术@@综述@@》论文@@，在多元融合高弹性电网@@系统里@@，采用@@了非常多的@@创新型技术@@@@，包括系统级模型构建技术@@@@、柔性直流输电技术@@@@、高效运行控制技术@@@@、大数据技术@@@@、云计算技术@@以及储@@能技术@@等@@。
其中@@，储@@能技术@@被认为是解决电网@@负荷@@波动@@问题的@@重要手段@@，受到了全球各国家和@@地区的@@重点关注@@。
在我国@@，根据国家发改委的@@统计数据@@，截至@@@@2022年@@底@@，全国已投运新型储@@能项目装机规模达@@870万千瓦@@，平均储@@能时@@长约@@2.1小时@@@@，比@@2021年@@底@@增长@@110%以上@@；从@@2022年@@新增装机技术@@占比@@来看@@，锂离子电池储@@能技术@@占比@@达@@94.2%，占据市场主导地位@@。
从@@系统规模来看@@，相较于工商业储@@能系统和@@移动@@储@@能系统@@，应用于电网@@负荷@@调整的@@储@@能系统均属于大型储@@能系统@@，通常以集装箱作为载体@@，在其中@@组装了电池系统@@、能量管理系统@@、电池管理系统@@(BMS)、变流器系统@@(PCS)、冷却系统@@、消防系统以及照明和@@监控系统@@。这些大型储@@能系统既可以用于清洁能源@@发电端@@，也可以用于用户端的@@电力辅助和@@分时@@用电@@。
储@@能系统的@@性能高低主要决定于系统中的@@元器件@@。综合器件的@@性能特点和@@储@@能系统需求来看@@，SiC（碳化硅@@）MOSFET是一个理想的@@选择@@，可以用于电池充放电控制和@@能量管理@@。其低导通压降和@@高功率密度特性使其能够实现高效的@@能量转换@@和@@快速响应@@。并且@@，SiC MOSFET具有低漏电流特性@@，让系统损耗得以进一步减少@@。
下面我们为大家推荐一款来自安森美@@的@@@@NXH006P120MNF2PTG半桥@@SiC模块@@，该器件在贸泽电子@@@@官网@@上的@@料号为@@NXH006P120MNF2PTG。
图@@4：NXH006P120MNF2PTG半桥@@SiC模块@@（图@@源@@@@：贸泽电子@@@@）
如下图@@所示@@，NXH006P120MNF2PTG半桥@@SiC模块@@具有两个@@6mΩ 1200V SiC MOSFET开关和@@@@1个热@@敏电阻@@，采用@@F2封装@@。器件内部的@@@@SiC MOSFET开关使用@@M1技术@@，由@@18V-20V栅极驱动@@@@@@。另外@@，NXH006P120MNF2模块@@采用@@平面技术@@@@，裸片热@@阻低@@，因此@@可靠性高@@。
图@@5：NXH006P120MNF2PTG系统框图@@@@（图@@源@@@@：安森美@@）
在应用方面@@，除了可用于电网@@端的@@大型储@@能系统@@，NXH006P120MNF2PTG半桥@@SiC模块@@面向@@的@@应用场景还包括@@DC-AC转换@@、DC-DC转换@@、AC-DC转换@@ 、UPS、电动@@汽车充电站和@@太阳能逆变器等@@。
强化传统电网@@的@@基础设施@@
我们上述提到了多项可用于多元融合高弹性电网@@的@@关键技术@@@@，比@@如系统级模型构建技术@@@@、云计算技术@@和@@大数据技术@@@@等@@，让我们能够清晰地认识到@@，多元融合高弹性电网@@是一种高度依赖数据系统的@@新型电网@@@@。
从@@复杂度上讲@@，由@@于融合了新能源@@@@、物联网@@@@、储@@能和@@人工智能等创新技术@@@@，多元融合高弹性电网@@相较于传统电网@@会更加复杂@@。而在这套复杂的@@系统中@@，需要提前将一些功能单元和@@负载保护起来@@，让它们免受电网@@波动@@和@@雷击浪涌@@、高压冲击等伤害@@，这便是隔离器件在电网@@中起到的@@作用@@。同时@@@@，有了隔离器件@@，多元融合高弹性电网@@的@@运维也更加高效和@@安全@@。
接下来我们介绍的@@器件便是一款隔离器@@，来自制造商@@TI，贸泽电子@@@@官网@@上该器件的@@料号为@@ISOW7721DFMR。
图@@6：ISOW7721双通道数字隔离器@@（图@@源@@@@：贸泽电子@@@@）
TI 的@@ISOW7721双通道数字隔离器@@是一款电流隔离数字隔离器@@，集成了低排放高效功率转换@@器@@，能够提供高达@@550mW隔离电源@@@@。该功能消除了在空间@@受限的@@隔离式设计中对单独的@@隔离式电源@@的@@需求@@。在隔离性能上@@，该器件提供增强型和@@基础型隔离选项@@。
图@@7：ISOW7721双通道数字隔离器@@系统框图@@@@@@（图@@源@@@@：TI）
ISOW7721拥有高效率输出功率@@，最大负载时@@的@@效率为@@46%，可提供高达@@0.55W的@@输出功率@@，VISOOUT精度为@@±5%，可用负载电流高达@@110mA（5V至@@5V时@@）、140mA（5V至@@3.3V时@@）或@@者@@60mA（3.3V至@@3.3V时@@）。如果需要额外功率@@，ISOW7721支持多器件连接@@，在系统中使用两个器件将集成功率输出提高@@到@@>1W和@@>200mA。
除了可用于电网@@基础设施@@，ISOW7721还可应用于电机控制@@、工业自动@@化@@、医疗设备@@和@@测试测量等领域@@。
建设多元融合高弹性电网@@乃大势所趋@@
能源@@技术@@@@、通信技术@@@@、控制技术@@等领域的@@高速发展@@，让建设多元融合高弹性电网@@成为可能@@。在全球主要国家和@@地区推动@@@@“双碳目标@@”落地的@@过程中@@，建设多元融合高弹性电网@@也有其必要性@@，是提升电能稳定供应的@@有效手段@@。随着相关项目逐步落地@@，电网@@将逐步体现出经济高效@@、绿色低碳的@@优良特性@@。
不过@@，必须要强调的@@是@@，多元融合高弹性电网@@并不是对现有电网@@进行粗暴的@@改造@@，这样做往往会事倍@@功半@@。多元融合高弹性电网@@是对电网@@@@“源@@-网@@-荷@@-储@@”进行全面的@@智能化升级@@，需要因地制宜@@，将存量资源@@和@@增量资源@@有机结合@@，这才是真正的@@柔性电网@@@@，真正的@@可持续发展@@。
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