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“新能源和芯片有啥關系？”


作為一個數字芯片工程師，我覺得：


好像真沒啥關系。


前幾天參加了德州儀器的「可再生能源半導體技術創新峰會」，有幸和很多行業大佬（包括儲能、光伏、充電樁、電網等等）一起討論了文章開頭的那個問題。


事實證明，是我冒昧了。


接下來，就和大家分享一下我們討論的三個問題：


1. 可再生能源的潛在痛點有哪些？


2. 半導體如何幫助解決這些痛點？


3. 可再生能源未來的發展，如何靠半導體技術繼續推動？


一、可再生能源的潛在痛點有哪些？


聊到這個問題，幾位嘉賓就開啟了「吐槽」模式。比如，新能安儲能研發總監蘇志高表示，電化學儲能作為主要的能源存儲的載體，它的長循環壽命、安全可靠性是最大的痛點。現在有越來越多的客戶希望儲能產品的壽命達到15-20年，這就需要在產品設計的時候充分考慮安全可靠的問題。


另外，大家對儲能產品（特別是電池）存在的最大擔憂其實是安全。「安全」是個很寬泛的概念，既包含電池本身的材料安全，又包含電池管理系統的安全。是否能夠設計更加可靠的故障預測算法，從而在電池失效甚至出事之前提前預警，也是儲能產品的巨大挑戰。


話筒傳到光伏領域，古瑞瓦特儲能產品線總監王飛飛表示，雖然現在光伏產業發展迅速，但仍然存在兩個挑戰：一個是成本、一個是電網接入。成本比較好理解，因為如果沒有補貼的話，光伏的固定成本目前還是沒辦法和火電水電這些傳統能用相比。電網接入則是指，如何能更好的把光伏發電接入傳統電網、如何做這些新能源的管理和計費，這些都是之前大家很少考慮的問題。


主營充電樁業務的特來電副總經理黃建賓也表示，可再生能源有很強的間歇性，所以如何長時間穩定使用就成為一個具有挑戰性的難題。另外雖然現在大家給新能源車充電都還比較便宜，那是由于存在比較多補貼。一旦補貼降低，如何進一步降低用電成本，也是這些新能源公司關注的痛點。


二、半導體如何幫助解決這些痛點？


之所以很多人覺得芯片和能源關系不大，可能主要是由于傳統能源更多是勞動力密集和資金密集的行業。但進入光伏、儲能和充電樁等可再生能源領域，其實對于半導體芯片和器件帶來了井噴式的需求。拿光伏舉例，現在光伏面板主要用多晶硅、單晶硅，轉換效率可以達到20%~25%，并且使用光伏逆變器，最大化進行能源轉換提升發電量。


作為模擬和功率芯片大廠，德州儀器也有大量相關的產品和技術布局。比如，TI有進行實時控制的MCU C2000TM，這個也算是行業的明星產品了。電池安全和管理領域，TI也在重點布局電池實時檢測、以及工業化領域的模擬前端方向。TI會持續投入更高精度、更高功率密度的技術和產品。第三代半導體領域，TI也有十幾年的投入，并由自己的工廠和工藝進行生產制造，兼顧可靠性和低成本。


此外，TI也在布局與可再生能源相關的傳統模擬器件和相關技術，比如隔離器、電流、電壓采樣、電流傳感等等。而這些方向的重點，是開發更低的成本、更高可靠性的產品。新型半導體領域，包括寬禁帶半導體碳化硅、氮化鎵等功率器件，以及針對電源產品的新型電源拓撲架構、創新算法，都會帶來整體轉換效率的提升。


當然，作為半導體廠商，也要和下游的可再生能源廠商密切配合與合作，不僅做半導體部件和材料的創新，也要做系統級的協同創新。


拿充電領域舉例，其實就存在很多供需不平衡和損耗的情況。每個電動汽車都有一個70-100度的電池，但如果長期不使用，其實就可以看成一個小的儲能，甚至可以考慮接入電網、把不用的電賣出去，實現「削峰填谷」。


三、可再生能源未來的發展，如何靠半導體技術繼續推動？


先看光伏行業。作為已經發展比較成熟的行業，其實光伏未來仍然存在很多機會。比如對于光伏逆變器來說，主要是在提升轉換效率，包括加入儲能之后的循環效率等。這些都會為第三代半導體、高算力的芯片、高精度芯片帶來更多需求。


對于儲能產品來說，TI已經和不少行業頭部玩家深度合作，把汽車級高可靠芯片應用到儲能產品中，同時針對電池管理系統的高安全、高可靠性做特定的設計和優化。


對于充電樁來說，則需要半導體支持高功率、大電流、高溫度的工作情況。此外，在充電樁的運維方面其實還存在很多智能化的需求。能否將AI技術結合到可再生能源基礎設施的建設和運維中，或許也是未來的發展方向。


結語


新能源和芯片不僅有關系，而且關系重大。這也是我參加這次TI「可再生能源半導體技術創新峰會」的最大收獲。


TI作為模擬器件和嵌入式芯片「扛把子」的存在，也在加快可再生能源領域的布局和投資。在光伏領域，提供光伏逆變器的高效實現方案；在儲能領域，TI的芯片為鋰電池組提供完備的監控、保護和均衡的功能，提高系統的能量密度和穩定性，并利用電池管理和電源轉換技術提高可再生能源存儲系統的性能；在電動汽車充電樁領域，提供高性能實時控制器和無線連接產品，幫助構建快速、高效的電動汽車充電解決方案。


在討論的最后，幾位大佬都異口同聲的表示：未來已來，可再生能源已經成為了勢不可擋的洪流。傳統能源向新能源轉型，傳統技術也在向新技術轉型。雖然挑戰叢生，但其實都是技術發展的重要機遇。


從這個角度來看，每個參與的人和公司其實都有很大的機會，就看誰的視野更廣、執行力更強了。