光储“芯”力量 德州仪器开启可再生能源新篇章

在构建以新能源为主体的新型电力系统的逐步推进下，数智化与减碳化两大趋势的交集出现了芯片新的应用突破口，光伏储能作为近些年增速最快的可再生能源细分领域，为半导体产业带来了新的机遇和挑战。

芯片的“新”战场

2023年上半年，中国的新能源市场迎来历史性时刻：全国可再生能源装机突破13亿千瓦，达到13.22亿千瓦，同比增长18.2%，首次超过煤电，约占我国总装机的48.8%。其中，光伏作为可再生能源主力军，新增并网7842万千瓦，同比增长154%。

在光伏产业链各环节，芯片应用随处可见，特别是系统核心设备光伏逆变器中，芯片作为核心元器件，在提升转换效率、安全性和智能化水平等方面发挥着着重要作用。

而逆变器芯片，少不了德州仪器（简称“TI”）的身影。据了解，早在中国光伏市场起步初期，TI C2000™ 实时微控制器 (MCU) 就借助其电力电子控制领域的积累，广泛应用于光伏逆变器中。C2000™ MCU 具有超高性能的 C28 数字信号处理器、硬件算法加速器、CLA（控制律加速器）及 CLB（可配置逻辑块）等多种处理器内核组成的异构计算架构，完美应对光伏高动态性给系统带来的挑战。

2023 年 9 月 19 日，在由TI主办的2023 年德州仪器可再生能源半导体技术创新峰会上，德州仪器中国区技术经理郑越对北极星电力网表示，“TI的产品会针对新能源领域做一些优化，主动听取客户的意见，通过创新助推光伏行业的系统的革新。例如， TI的C2000™ 发布至今，仍然在不断对其迭代创新，提高性能，降低成本。”

储能“芯”机遇

BMS具备电池充电、平衡和健康度监测功能，并配有微处理器，负责系统控制和通信。在常见的BMS中通常需要AFE、ADC、MCU及数字隔离器等芯片。

AFE芯片是BMS中的一个关键芯片，主要负责实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息，与外部设备如控制器交换信息。因此一个高性能 AFE是实现高水平 BMS 的关键，应在精确性、安全性以及系统成本等方面解决客户的痛点。

针对上述痛点，TI的 BQ7961x 系列精密电池监控器、平衡器和集成硬件保护器，就是一款迎合储能客户需求的AFE。基于不同的标规，从精度、温度、高频通信及安全等方面满足储能系统要求，完善系统的可靠性、度电成本、灵活性，通过高级集成，降低系统的开发门槛和成本。

更重要的是，TI 的 BQ7961x 系列采用隔离式差分菊花链通信，可以实现双向通信及双向唤醒，在某个节点损坏的情况下，仍然可以实现通信，并且在电池簇管理上，也采用菊花链方式，连接包括霍尔传感器、保险丝、风扇、继电器等监控。

郑越认为，光储融合当下另一个痛点就是生命周期的不同步。光伏面板的寿命一般是25年，储能电池和逆变器的寿命一般是10-15年，需要让逆变器和储能的寿命同步提升，才能最大可能地提高项目整体的使用寿命。

针对这一点TI早有布局，日前TI正式发布全新光耦仿真器的产品组合，旨在提高信号完整性，降低功耗，提升系统性能，并且延长光伏、储能等场景应用的寿命。TI隔离产品有更好的隔离绝缘强度，在行业有口皆碑。

TI秉持着“把所有的简单留给用户把系统设计的难点、问题留给自己”的理念，以系统级的解决方案帮助下游生态客户实现具体应用的参考设计，既能够使系统简单地实现功能，又能够安全可靠地实现所有的储能标准。

第三代半导体开辟“新”赛道

纵观储能行业的发展态势，第三代半导体在储能技术中的应用的增长非常迅速，第三代半导体的高热导率、低开关损耗等特性可以提升器件的能源转换效率及循环寿命，在储能方向具备巨大的应用潜力。不仅如此，无论是由储能还是5G等前沿技术主导革新的能源和通信行业，还是算力支撑的数字经济整体，第三代半导体都将成为产业升级的核心驱动力之一，拥有着广阔的应用前景。

第三代半导体也称宽禁带半导体，有着突出的光电特性。如今各国和地区都在加强对第三代半导体技术研究和产业布局。

氮化镓（GaN）是最具代表性的第三代半导体材料，相比硅禁带宽度高，通俗地来说材料耐高压的能力比较强，非常适用于高压领域的应用。

对此，郑越表示，第三代半导体可以实现产品小型化、高频化，同时具备的优良特性，使得氮化镓材料一定是将来。TI很早就投入到该领域，氮化镓器件是TI在功率半导体领域未来的重点发展方向。

近年来，TI的科研人员攻克关键技术难题，通过不断发展和迭代，尽力大幅度降低氮化镓的制造成本，通过优化后的材料做出可靠的器件，在高压PCS、隔离等领域推出了很多主力产品。同时，产品参照严苛的测试标准搭建可靠性测试，只有经受住长时间可靠性测试验证后的产品才会被推向市场。

同时，TI产品具有高度的集成性，集驱动、检测和保护功能于一体，可以让用户实现从传统的硅MOS技术向氮化镓技术的平滑过渡，无需增加额外的设计成本，就能提升整体的设计性能。

数智化技术助力能源行业转型，已成当前各行各业未来发展的共识。郑越表示，服务好中国的客户，这是TI一直在坚持做的事情。TI拥有研发、设计、生产到销售的全链条，在中国有近20个分公司，通过本地团队支持客户，实现更及时的响应。推动安全、可靠、高效的绿色能源系统落地，加速中国绿色电网建设。