2101
“光储充一体化”正在成为趋势
近年来，随着全球气候变化对环境和社会带来的影响日益加剧，绿色经济、节能减排成为各国发展的当务之急。
其中，“光储充一体化”作为新能源领域的一股强劲趋势，正逐渐重塑我们的能源使用和供应模式。
所谓“光储充一体化”，分别来讲，光伏发电部分可以直接将太阳能转换为电能，减少对化石燃料的依赖；储能系统则可以有效解决光伏发电的间歇性和不稳定性问题，从而确保能源供应的连续性和可靠性；而充电设施的整合，更是直接可以为日益增长的电动汽车提供绿色、便捷的能源补给方案。
如果用技术人的思维来看，将光、储、充结合在一起则可以大大降低ACDC、存储和DCAC过程中的损失，从而提升能源利用效率。
然而在“光储充一体化”的未来大趋势下，与其相关的产品业态正在改变，很多产品需要重新定义。
对此，在日前与恩智浦技术日巡回研讨会（合肥站）同期举行的电力与能源媒体沟通会上，恩智浦客户代表——南京舟拓信息技术有限公司执行董事、总经理吴华炜举例道：“19世纪末，特斯拉和爱迪生之间的‘电流之战’中，爱迪生认为直流电是未来电力分配的最佳方式，而特斯拉则看到了交流电在长距离传输和工业应用上的潜力，这场竞争最终以特斯拉的交流电系统获胜告终，因为交流电能够通过变压器轻松地升压和降压，适合长距离传输，而且成本更低。然而把这个事情放到今天来看，或许又会有不一样的结果，因为今天我们有高频的DSP和SiC器件。”
图 | 南京舟拓信息技术有限公司执行董事、总经理吴华炜，来源：恩智浦
除此之外，吴华炜透露：“大家对虚拟电厂比较感兴趣，虚拟电厂就好比每个工厂都是一个储能站，通过互联网的方式，来调整用电情况，甚至通过加入智能化的手段来预测下一个月的发电情况，来合理分配能源消耗。”
换言之，随着智能控制技术的融入，“光储充一体化”系统能够更加智能地响应电网需求，实现负荷平衡和能源优化调度，从而在提升能源自给自足能力的同时，还能通过参与电网的调峰调频，增强了电网的稳定性和韧性。
恩智浦眼中的“智能能源”
那么，未来的智能能源到底是什么样子的呢？
恩智浦半导体大中华区工业与物联网高级市场总监孙航表示：“从领域上来讲，未来的智能能源将聚焦于三个方面。第一，发电和储能，太阳能发电扩建，将配备高效的现场储能，组成微电网；第二，电气化，能源基础设施转型是必然趋势，涵盖电动汽车充电、暖通空调等应用市场；第三，能源管理，未来的能源管理将实现自动化。”
图 | 恩智浦半导体大中华区工业与物联网高级市场总监孙航，来源：恩智浦
就目前来看，我们看到在储能市场上，户储的占比在逐渐增大，同时越来越多的家电厂商参与到储能赛道中来，希望能将家电和能源系统打通，实现联动，这些就需要Matter功能的支持。
因此，为了应对不断变化的市场需求，恩智浦制定了一套端到端的能源优化战略。在沟通会上，孙航向与非网展示了恩智浦能源策略，涵盖可持续、可靠和自动化三大板块，同时还介绍了恩智浦在电力和能源领域聚焦投入的四大应用领域，包括充电桩解决方案、储能系统解决方案、储能逆变器系统（PCS）和断路器解决方案。
下面介绍一下这四个应用领域解决方案的具体情况：
- 充电桩
在充电桩基础建设领域，充电桩走在世界前列，但在前期大量的充电桩部署后，现在显现出了不少问题，包括安全问题、等待时间长的问题，以及国产充电桩出海过程中的供应链弹性问题等。此外，从技术的角度来讲，双向充电将变成一种新趋势，同时也会带来不少挑战。
针对这些痛点和挑战，恩智浦给出了相应的三代针对充电桩参考设计的完整解决方案，涵盖MCU方案和MPU方案，既支持裸跑，又有支持RTOS、Linux RTOS和Azure RTOS的方案。
其中，孙航重点介绍了恩智浦在今年6月刚刚发布的基于全新处理器i.MX 93的充电桩整体解决方案，它不仅支持Linux OS，还搭载了Wi-Fi 6模块，同时支持ISO15118-2标准。
关于支持ISO15118-2标准这一点，孙航强调：“国内客户生产的充电桩如果要卖到海外，就必须要遵从欧盟的标准，而我们提供符合ISO15118-2标准的充电桩整体解决方案，如果我们的客户用它去开发自己的应用，就能加速产品上市的时间，并降低出海风险。”
- 储能系统解决方案
储能系统除了高效和安全等整体要求外，电池监控的精准度也是其重要的指标之一。针对这些需求，恩智浦推出了储能系统整体解决方案，从硬件的角度来看，其涵盖了MCU/MPU、模拟前端、Wi-Fi、 UWB，以及一些模拟芯片。
图 | 恩智浦储能系统解决方案，来源：恩智浦
关于人工智能的应用落地方面，孙航透露：“在恩智浦的储能系统参考设计中，给后续的AI/ML预留了一些算力，未来客户可以基于这个参考设计，加上根据应用场景和数据自己训练出来的模型，一并添加到系统中区，让整个方案更加智能。”
- 储能逆变器系统（PCS）
PCS系统是连接光伏发电系统、储能电池与电网之间的桥梁，负责电能的双向转换——将直流电转换为交流电并入电网，或将电网的交流电转换为直流电存储于电池中。
PCS系统在未来的能源系统中将发挥更加重要的作用，同时也面临着一些挑战，如储能场景对逆变器的需求比光伏并网场景更复杂，需要具备从直流转换为交流、并离网快速切换等功能。此外，高电压PCS的发展趋势意味着成本更低，但同时也带来了更高的技术要求。
对此，恩智浦也给出了整体解决方案，涵盖软件、硬件和算法，来帮助客户实现不同功率、不同拓扑的产品。
图 | 恩智浦光伏（PV）能源转换参考设计，来源：恩智浦
孙航表示：“在PFC模式下，恩智浦光伏（PV）能源转换参考设计的效率可达到97%，PF > 0.99，THDi < 5%；在逆变模式下，该参考设计的效率也能达到95.5%，输出电压RMS调节< 1%，线性负载下THDu < 1%，非线性负载下< 3%，额定负载响应恢复时间< 1个交流周期，这些性能都非常亮眼。”
- 断路器解决方案
拉弧检测技术是确保光伏系统安全的关键技术，主要用于检测并及时处理光伏系统中可能引发火灾的电弧故障。随着光伏系统规模的不断扩大和直流侧电流、电压的不断上升，对拉弧检测功能的需求正在不断增长。
而在南美和北美地区，具备拉弧检测功能已经被列入规范之中，这意味着中国企业要出海，就必须在太阳能面板后面，或者储能系统中搭载这个功能。
针对这个需求，恩智浦同样提供了一整套的解决方案，涵盖基于MCX的硬件系统、软件系统，以及EIQ的工具链，来帮助客户基于自己的应用场景和数据，去优化自己的数据模型。
图 | 恩智浦断路器解决方案，来源：恩智浦
孙航认为，未来断路器解决方案将成为市场上比较火热的应用之一。
端到端的能源优化，需要全产业链共同协作
端到端的能源优化是实现能源系统高效、绿色、可持续发展的关键。这需要从能源生产、传输、分配到消费的每一个环节进行优化，确保整个能源系统的高效运行和能源流的合理配置。
其中，电子元器件分销商发挥着至关重要的作用，这不仅体现在传统的能源分配环节中，如今的分销商俨然成了某种意义上的系统方案提供商。
对此，安富利中国区供应商及产品市场资深总监蔡宗福表示：“在发电、配电、输电这些方面，国家的策略是大力发展清洁能源，包括光伏、风能和水力，其中涉及储能和充电桩。而安富利在十几年前就成立了专门的部门去服务新能源车行业，并在2022年成立了专门的风光储充事业部，聚集了相当规模的风能、光伏、储能、充电桩方面的人才，结合公司资源来服务好我们的客户。”
图 | 安富利中国区供应商及产品市场资深总监蔡宗福，来源：恩智浦
值得一提的是，安富利在恩智浦产品的基础上，已经推出了很多方案，包括BMS方案、ACDC方案、充电桩方案等。
蔡宗福透露：“在大中华区，有446个客户采用了安富利的这些方案，今年的出货量十分可观。其中，我们有很多客户在转型，而安富利成功地帮助了58个客户拓展了新业务。此外，针对有出口业务的客户，我们也帮助了几十个客户通过了海外的测试认证。”
写在最后
在实现端到端的能源优化的征途上，我们正站在一个新能源科技的十字路口。"光储充一体化"不仅预示着一个充满潜力的绿色未来，更是对传统能源模式的一次深刻革新。面对这一转型，全产业链的协作变得尤为关键。从光伏发电的高效转换、到储能系统的智能管理，再到充电设施的便捷集成，每一步都需精心布局，每一个环节都需紧密协同。
此外，端到端的能源优化还需要我们在安全性、经济性和可持续性上做出平衡。这意味着在设计和实施能源解决方案时，要考虑到长期的运营成本、环境影响和社会效益，确保我们的能源系统既高效又环保，既经济又安全。
今天，我们已经看到产业链的上下游正在朝着这些目标努力。
下载ECAD模型
