風(fēng)電或太陽能逆變器市場前景和開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)——英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部銷售及業(yè)務(wù)開發(fā)高級(jí)總監(jiān)石敬巖

    中國風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng):風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電市場的發(fā)展正在推動(dòng)分布式發(fā)電市場的形成，由于電能是無法儲(chǔ)存的，因此風(fēng)能或能發(fā)出來的電必須通過逆變器并到國家電網(wǎng)或自用。由此可見，逆變器即將成為一個(gè)新的市場增長點(diǎn)。此外，由于逆變器設(shè)計(jì)的好壞對(duì)能效和電網(wǎng)質(zhì)量有直接的影響，因此逆變器的設(shè)計(jì)技巧也很受業(yè)界關(guān)注。針對(duì)這一市場需求，本刊特別邀請(qǐng)到了英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部銷售及業(yè)務(wù)開發(fā)高級(jí)總監(jiān)石敬巖先生為大家談?wù)勀孀兤魇袌龅那熬昂烷_發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。
    問：今年中國逆變器市場前景如何？
    答：我們已經(jīng)注意到中國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度，從600KW到1.5MW、2.0MW花了短短的數(shù)年時(shí)間，目前2.5MW和3.6MW 也正在開發(fā)中。 但我們也看到在整個(gè)供應(yīng)鏈中逆變器還是個(gè)瓶頸，隨著中國國內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的逆變器日益成熟，市場份額會(huì)明顯增加。
我更看好未來幾年中大功率太陽能逆變器在中國的應(yīng)用， 這有市場和政策的因素，中國目前主要發(fā)展的是中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)，金太陽示范工程財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法規(guī)定，單個(gè)項(xiàng)目裝機(jī)容量不低于300kWp。
    問：家用逆變器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)或風(fēng)險(xiǎn)是什么？
    答： 由于風(fēng)能是一種非常不穩(wěn)定的能源，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電壓、頻率和功率都很不穩(wěn)定，不做處理不能直接輸入電網(wǎng)。以比較容易理解的直驅(qū)為例，風(fēng)機(jī)的葉片帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)發(fā)出頻率往往不到電網(wǎng)頻率的一半，其不能直接掛到電網(wǎng)上，需要用逆變器重新產(chǎn)生一穩(wěn)頻穩(wěn)壓的交流電，這就需要用高壓大電流的IGBT模塊。
    目前主流機(jī)型功率是1.5MW和2.0MW，也在向更高功率發(fā)展，2.5-3.6MW機(jī)型已有商業(yè)化運(yùn)行，如上海東海大橋的海上風(fēng)電功率達(dá)到3.6MW。
    由于風(fēng)電系統(tǒng)的需求把功率變流器輸出功率提到了一個(gè)新高度，這就需要新的功率半導(dǎo)體技術(shù)和模塊封裝技術(shù)來降低變流器損耗，提高效率，實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。
    目前國內(nèi)外已有不少太陽能逆變器生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品也日趨成熟，高能效的功率變換技術(shù)不斷引入，新一代的IGBT、IGBT模塊、MOSFET和碳化硅二極管的使用，使得效率的標(biāo)桿不斷被刷新。
在中小功率的太陽能逆變器中不少公司擁有自己的專利電路結(jié)構(gòu)，新一代功率器件使得這些電路如虎添翼，效率和可靠性等各方面性能都有了很大提高。而隨著單機(jī)功率增大，太陽能逆變器受技術(shù)和器件限制，電路形式就比較單一，主要還是三相逆變橋，提高能源效率的重任就落在了功率器件上，其器件本身的性能和設(shè)計(jì)使用是關(guān)鍵。
    英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部銷售及業(yè)務(wù)開發(fā)高級(jí)總監(jiān)石敬巖
    問：開發(fā)逆變器需要哪些關(guān)鍵元器件？
    答：逆變器中根據(jù)不同功率會(huì)采用IGBT、IGBT模塊、MOSFET和高速二極管作為功率變換的主要器件，它們實(shí)現(xiàn)高效率大功率變換的核心。
    在風(fēng)電變流器中會(huì)采用各種解決方案，如大電流模塊IHM，其最大電流可達(dá)3600A 1700V；在EconoPack+和EconoDUAL3封裝中有450A 1700V不同電路結(jié)構(gòu)的模塊，在這些封裝中都有適用于風(fēng)電的第四代IGBT4的產(chǎn)品。新的模塊封裝形式如PrimePack也成了風(fēng)電變流器市場的新寵，這些新技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使得風(fēng)電變流器的可靠性和壽命會(huì)提高，成本也會(huì)降低。
    提高中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)能源效率，逆變器是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是保證太陽能轉(zhuǎn)換效率和投資回報(bào)的關(guān)鍵因素。
    國內(nèi)外已有不少太陽能逆變器生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品也日趨成熟，高能效的功率變換技術(shù)不斷引入，新一代的IGBT、IGBT模塊、MOSFET和碳化硅二極管的使用，使得效率的標(biāo)桿不斷被刷新。
    問：這些困難應(yīng)如何解決？
    答：先以風(fēng)電變流器為例，其功率相對(duì)于通用變頻器要大得多，這使得對(duì)功率電路設(shè)計(jì)要求更高，不能光靠經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算和驗(yàn)證要更精確，這不光是成本問題，也與可靠性密切相關(guān)。我們會(huì)致力于新技術(shù)新產(chǎn)品在風(fēng)電市場中的推廣，加強(qiáng)技術(shù)支持，幫助國內(nèi)變流器廠商開發(fā)出基于IGBT模塊的高可靠性、低成本產(chǎn)品。
    除了為風(fēng)電市場提供IGBT產(chǎn)品，我們也有功能完善的系統(tǒng)組件STACK產(chǎn)品，包括IGBT模塊、驅(qū)動(dòng)保護(hù)、濾波電容、直流母線、散熱器等逆變器功率單元的一切。客戶只要設(shè)計(jì)控制板一個(gè)完整的逆變器就完成了。我們成功地把這一產(chǎn)品引進(jìn)到中國，使得國內(nèi)風(fēng)電廠商自主逆變器開發(fā)速度大大提高，解決了風(fēng)電供應(yīng)鏈上最大的瓶頸。
    對(duì)于中小功率太陽能和風(fēng)電逆變器，IGBT單管、CoolMOS和碳化硅二極管是很好的選擇，如CoolMOS C3 已推出900V系列，可用于最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT電路；HighSeed3 IGBT以低的開關(guān)損耗帶來DC/DC變換器和逆變器的高效率，碳化硅二極管與CoolMOS和Highspeed3 IGBT結(jié)合更能顯現(xiàn)高速器件低損耗的優(yōu)勢。
    我們明白，在目前的技術(shù)條件下，中大功率太陽能逆變器性能提高更依賴于功率開關(guān)器件，我們?yōu)樘柲軕?yīng)用開發(fā)一系列產(chǎn)品， 如大功率三電平模塊Easy和Econo4系列，產(chǎn)品范圍50~300A 650V；采用高速IGBT和碳化硅二極管PrimePACK模塊，規(guī)格為600A 1200V，這推動(dòng)100KW以上的太陽能逆變器效率達(dá)到了一個(gè)新的水平。
    問：英飛凌解決方案的獨(dú)特優(yōu)勢是？
    答：我們?cè)诠I(yè)半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有近60年的豐富經(jīng)驗(yàn)，并在多個(gè)核心應(yīng)用領(lǐng)域確立了技術(shù)領(lǐng)先地位。我們擁有涵蓋整個(gè)電力/能源管理領(lǐng)域的尖端技術(shù)與專利，因此我們常被眾多工業(yè)領(lǐng)域的客戶視為首選業(yè)務(wù)伙伴。同時(shí)，我們所擁有的精深的專業(yè)技術(shù)以及豐富的行業(yè)知識(shí)，也是我們獲取成功的堅(jiān)實(shí)后盾。
    英飛凌的功率器件(如構(gòu)槽柵場終止技術(shù) FieldStop IGBT、CoolMOS和碳化硅二極管SiC)在高能效的太陽能逆變器有出色的表現(xiàn)，另外還有單片機(jī)和其它功率管理芯片。