近期,国家发改委、能源局联合印发了《新型储能规模化建设专项行动方案(2025—2027年)》,发挥新型储能支撑建设新型能源体系和新型电力系统作用,培育能源领域新质生产力,进一步扩大内需,推动新型储能规模化建设和高质量发展。
这标志着新型储能发展进入规模化建设新阶段。“光伏+储能”已不再是可选项,而是必然趋势。对于逆变器厂商而言,这既是机遇,也是挑战——如何打造更高效率、更可靠、更能适应市场化竞争的光储产品?
逆变器迎来“升维”挑战
当前,光伏行业正经历新一轮的变革。一方面,光伏、储能应用场景对逆变器的效率、功率密度要求高,主流光伏组串逆变器的功率正从320kW向450kW+迈进,设备亟需“减重增肌”;另一方面,储能装机规模激增,光储深度融合对逆变器的转换效率、功率密度和长期可靠性提出了近乎苛刻的要求。
与此同时,全国范围内新能源上网电价市场化改革全面推进,光伏电站的收益将直接由市场交易决定。这意味着,逆变器的每一分效率提升、每一处可靠性增强,都将直接转化为电站业主的真金白银。
核心的突破口,就在于逆变器的“心脏”——功率半导体。
士兰微三电平拓扑模块的特点
面对行业挑战,士兰微电子基于完全自主研发的高密度沟槽工艺IGBT芯片技术,推出了SGM600TL14D6TFD三电平拓扑模块。它并非简单的部件升级,而是为应对下一代光储2kV系统设计的功率器件半导体解决方案。
该方案采用最新的FS5+IGBT芯片技术,实现光伏新能源转换效率最大化;采用士兰自主开发D6封装:可选焊接和压接,可满足2kV系统安规要求。
为何它能提升效率?
核心在于“三电平拓扑”与“低损耗芯片”
“三电平拓扑”结构相比传统的两电平拓扑有两方面的优势:一是可以用低电压规格芯片满足高电压应用场景,一般来说,功率器件的电压越低,同等条件下损耗越低,采用低电压规格芯片可以提升效率;二是三电平技术开关电压只有半bus电压,开关损耗近似只有两电平的一半,也可带来效率的提升;另外,开关电压减半,dv/dt也近似减半,可降低功率器件开关的电磁干扰。
假如把传统的两电平技术比作单档位的汽车,提速慢且费油。那么三电平技术则像一台多档位变速器,换挡更平顺(开关损耗降低近一半),运行更安静(电磁干扰EMI显著减小),从而让能量转换一路“畅通无阻”。
更重要的是,士兰SGM600TL14D6TFD模块采用了士兰微最新一代FS5+微沟槽IGBT芯片,其本身的导通损耗和开关损耗就更低。“低VCE(sat)”特性让电流通过时的“阻力”更小,如同拓宽了高速公路,减少了拥堵和能量浪费。
为何它能助力设备小型化?
秘诀是“高电流密度”与“高开关频率”
组串电站光伏逆变器的发展趋势是提升功率,且逆变器体积要小、重量不能增加太多。士兰SGM600TL14D6TFD模块具有“高电流密度”与“高开关频率”的特性,可以提升芯片的通流能力、降低功率器件的损耗,提升逆变器的效率。
“高电流密度”意味着在同样大小的芯片面积上,能通过更大的电流,这直接允许逆变器在功率大幅提升的同时,不必被迫使用更庞大的散热系统。
同时,“低开关损耗”使得逆变器可以运行在更高的开关频率下,低损耗使得散热器尺寸更小,减小了外围无源器件的体积和成本,从而降低了整机成本。
这带来的直接好处是:逆变器后端的电感和电容等磁性元器件的体积可以做得更小。两项技术结合,共同实现了逆变器“功率提升,体积不增”的轻量化设计。
为何它更可靠?
凭借“正温度系数”与“铜底板技术”
光伏、储能应用场景对逆变器的可靠性要求越来越高,光伏逆变器和储能变流器生命周期长,对模块的长期可靠性要求高,对模块的芯片和封装都提出了严苛的要求,芯片和封装175℃结温下要求满足长期可靠性要求,封装要求满足高功率循环和温度循环能力。
在需要多芯片并联的大功率模块中,最怕的就是“有的芯片忙死,有的芯片闲死”。“正温度系数”就像一个自动调节系统:当某个芯片因电流过大而温度升高时,其自身电阻会略微增大,从而抑制电流的继续增加,实现了芯片间的“均富济贫”,确保了系统在高温下的稳定运行。
此外,模块采用的“铜底板技术”其导热性更好,能快速将芯片产生的热量均匀散开,避免局部“高烧”。这不仅提升了散热效率,其更大的热容量还能“熨平”温度波动,显著提升模块在严苛环境下的使用寿命。
客户价值:从技术参数到商业收益的直观转化
对于逆变器制造商和终端电站投资者而言,SGM600TL14D6TFD模块带来的价值是清晰可量化的:
- 支持功率跃迁:当前光伏组串电站整机大多为320kW,士兰SGM600TL14D6TFD模块支持整机功率提升至500kW@16kHz、450kW@24kHz,且支持系统电压提升到2kV。
- 显著降低系统成本:对于一个既定容量的电站,逆变器用量可减少约40%,相应的电缆、施工、土地等建造成本也随之下降。据某行业标杆客户参考数据,按100G瓦的装机容量计算,在整个光伏电站的生命周期里,因电压提升就可以带动收益约165亿元人民币。
- 提升市场竞争力:在电价市场化交易中,更高的逆变器效率意味着在同等光照条件下能有更多电力上网交易,直接提升电站收益;模块的高可靠性也保障了电站在沙漠、沿海、高海拔等多样环境下的长期稳定运行,减少运维开支。
携手士兰,共创光储未来
士兰微电子作为国内少数拥有“芯片设计-晶圆制造-封装测试”全产业链能力的IDM企业,始终致力于以持续稳定的产能供应、敏捷高效的技术响应以及具备竞争力的成本优势,为客户创造长期价值。
在光储充赛道,士兰微电子已打造出覆盖Si基IGBT分立器件与模块、MOS分立器件,SiC基MOS分立器件与模块、SBD分立器件,以及Si基和SiC混合模块方案的完整产品矩阵。这些产品在功率密度与能效方面表现卓越,助力系统效率不断突破。
我们坚信,卓越产品源于深度协同。士兰微电子配备专属支持团队,不仅提供仿真模型、参考设计等基础支持,更可针对客户需求,提供从定制评估、开发验证到量产上线的全流程陪伴服务。我们愿与客户携手,共同打磨更具市场竞争力的整机方案。
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