德州儀器如何應對可再生能源不穩定性方面的相關挑戰
2023-06-25 12:35:13 EETOP本次上海嵌入式展中，EETOP應邀參加德州儀器可再生能源話題的群訪討論。在與德州儀器（TI）中國深圳區經理王凡總經理的深入溝通中，進一步了解到德州儀器（TI）在儲能方向的計劃與挑戰。
新能源發電目前所面臨的挑戰
光伏是可持續性能源其最大的問題就是不穩定，并會隨著季節、地理位置和光照強度而變化。這種不穩定性對電網有極大的影響，給電能變換帶來了很大挑戰，是整個電力電子行業需要解決的問題。
不穩定性很多情況下都是自然界帶來的。以光伏為例，下雨天、陰天、晚上就沒有能量了，不同的高度和角度在不同季節的發電量也是不一樣的。對于風能來說就是風力大小，對于水力發電來說就是水流大小。我們去處理不穩定性時有不同的方法，光伏發電面板的效率是非常重要的指標，這個效率的提升除了從光伏面板的材料解決之外，還可以通過算法來解決。我們的C2000中可以運行叫MPPT的最大功率跟蹤算法，可以最大化光伏面板的發電效率。風能也有相應的算法和系統級的考慮。然而器件其實都是類似的，TI的C2000實時控制器可以控制電能變化，TI的M0可以實現控制和邏輯通訊，無線產品可以用來配置藍牙、接入網絡，還有其它各種各樣的模擬器件可以發揮作用。TI不只提供芯片，也提供完整的方案以及參考設計，供客戶快速驗證。
圖片來源：EETOP運營總監 王婷婷
TI通過儲能系統讓電能變得更加穩定。如果產生的電用不完，就可以儲存起來，在需要使用卻沒有光的場景下，再把電能釋放，這是儲能的解決方案。其次是做好雙向的功率變換器，因為儲能系統需要充也需要放，功率變換器的效率就決定了整個系統的效率。我們是芯片供應商和解決方案供應商，在新能源領域有非常豐富的芯片解決方案。
聚焦到微型逆變器，它需要高功率密度。TI的C2000?是電力電子行業非常成熟的實時控制器，再加上推出的第三代氮化鎵功率器件，能夠幫助客戶實現高頻率、高效率、高功率密度、小體積。
德州儀器在智能電網方面整套的解決方案
隨著可再生能源越來越多，太陽能、風能等不穩定的能源對電網的壓力非常巨大。比如夏天傍晚，城市幾乎所有家庭都開著空調，電動車也會在晚上充電，這些都需要很大的電網能源，但這時是沒有太陽能的。所以，電網的發電和用電其實是不平衡的，這就是智能電網現在非常關注的地方。
解決這個問題分幾個方面。首先是基礎設施，智能電網通過智能電表去做測量，先要測得準，測完了還需要把測到的用電量和實時信息傳輸到電網。第二是儲能和逆變器，這是可再生能源在智能電網中最基礎的應用，光伏到儲能、儲能再回到電網的過程中，能源的變換是基礎；第三是電網的通信，我們需要讓整個電網所有的數據通過通訊集中起來，供上層設備管理和調配。
把這些考量綜合起來之后，我們可以發現TI在所有基礎領域里都有合作。MSP430?電表芯片擁有電流檢測、溫度檢測、傳感器和通訊等功能，可以用于智能電表。bq59616可以實現高精度的電池計量，檢測每一節儲能電池的電壓和溫度，來實現保護與均衡。變換器中的氮化鎵、C2000控制器、門級驅動都有方案。這就是德州儀器支持智能電網發展的方式。
德州儀器未來如何面對中國廣闊的新能源市場
新能源車和可再生能源的互動是業界非常重要的一個環節。現在新能源車的發展迅速，中國在這一領域又是全球領先。新能源車和可再生能源之間其實是協同的關系，如果新能源車充的電來自煤炭、石化，其實并不是真正的新能源，過程中還是包括碳排放。新能源車將來的趨勢就是光儲充一體，光伏發電，儲能存儲，最后充電給新能源車，這才叫綠色能源、綠色出行。隨著車越來越多，充電對電網的消耗也非常大，電網高峰期的負荷也會非常大。這就是為什么儲能在電網里的影響很重要。
車載的OBC和驅動德州儀器都有方案，C2000也被應用于充電樁。這些系統的本質其實都是能量轉換，光變成電能是能量變換，存儲到電池也是能量變換，反向輸出到車又是能量變換。我們可以把它看成可再生能源的能量流動，每一次變換都會有效率損失，所以流動過程中如果提高效率就至關重要。
德州有非常多的客戶，他們的基礎芯片架構就是C2000支持的雙向逆變。現在充電樁的發展包括兩部分，一是越建越多，二是越充越快。
中國在光伏和風能領域都是全球領先的，這也是德州儀器非常看好的市場。TI特別希望和中國客戶合作，把高可靠性、高性價比，高效率的方案提供給廣大的中國客戶。
