雖然世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人在推動(dòng)大規(guī)模氣候議程和政策以更好地保護(hù)環(huán)境方面處于中心地位，但關(guān)于可再生能源存儲(chǔ)行業(yè)及其塑造我們未來(lái)甚至拯救地球的作用，還有一個(gè)不為人知的故事正在上演。?

是的，這是一個(gè)大膽的假設(shè)，但考慮到近年來(lái)可再生能源存儲(chǔ)的穩(wěn)步增長(zhǎng)及其在減少全球碳足跡和我們對(duì)化石燃料的依賴方面的崇高目標(biāo)，這并非不切實(shí)際。讓世界變得更美好的潛力是非常真實(shí)的——扭轉(zhuǎn)從近乎反烏托邦到郁郁蔥蔥的烏托邦門(mén)口的道路。

與石油和煤炭等依賴于將有害氣體和材料燃燒到大氣中的傳統(tǒng)能源不同，可再生能源是來(lái)自可以不斷補(bǔ)充的自然來(lái)源的能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水力發(fā)電。盡管隨著可再生能源存儲(chǔ)用例的采用在全球住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，取得了穩(wěn)步進(jìn)展和勢(shì)頭，但我們不能簡(jiǎn)單地逆向工程數(shù)百年來(lái)導(dǎo)致世界環(huán)境惡化的疏忽反烏托邦的邊緣。?

當(dāng)然，會(huì)有阻力，因?yàn)檫@種幅度的變化經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。將資金從傳統(tǒng)的電力公司轉(zhuǎn)移到一連串的清潔技術(shù)和可再生能源新貴身上并非易事。即使對(duì)于像我們這樣的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，他們必須擺脫多年的肌肉記憶和習(xí)慣，也必須參與到為更大的利益而有所作為。從消費(fèi)者、政治家、說(shuō)客、老衛(wèi)電力公司、清潔空氣技術(shù)公司，僅舉幾例，每個(gè)人都參與其中。話雖如此，可再生能源存儲(chǔ)是未來(lái)，它會(huì)繼續(xù)存在。

圖 1：RES 拓?fù)?/p>

圖 2：雙向往返效率比較

但在我們深入研究解決方案之前，讓我們先談?wù)剢?wèn)題的范圍和對(duì)電力的依賴。盡管近年來(lái)努力限制我們的使用，但全球電力需求在過(guò)去十年中增長(zhǎng)了 33%?；剂嫌糜跐M足 70% 的增長(zhǎng)，我們都需要共同努力扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)。到 2050 年，全球電力需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 57%。因此，雖然可再生能源發(fā)電和存儲(chǔ)的廣泛采用繼續(xù)取得進(jìn)展，但增長(zhǎng)速度不足以滿足這一需求。隨著世界對(duì)電力的需求持續(xù)增長(zhǎng)，世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人正在聯(lián)合起來(lái)破壞生產(chǎn)、分配和使用，使其成為我們環(huán)境中危險(xiǎn) CO 2的同一個(gè)來(lái)源。?

幸運(yùn)的是，近年來(lái)可再生能源的創(chuàng)造激增。2018 年，可再生能源占能源蛋糕的 27%，到 2050 年預(yù)計(jì)將占世界電力的 64%，其中 3/4 來(lái)自間歇性風(fēng)能和太陽(yáng)能資源。隨著這種增長(zhǎng)，我們看到電池創(chuàng)新和功率半導(dǎo)體在存儲(chǔ)能量并使其一天 24 小時(shí)可用方面取得了重大進(jìn)展。

例如，從今天到 2050 年，全球增加的電池容量預(yù)計(jì)將增加 7 倍。增長(zhǎng)可歸因于電池組價(jià)格在未來(lái)幾年內(nèi)大幅下降 65% 至每千瓦時(shí) 70 美元。此外，我們還預(yù)計(jì)到 2050 年，全球電能表電池的份額將增長(zhǎng) 5 倍。所有趨勢(shì)都指向正確的方向，并朝著更美好的明天邁進(jìn)了令人鼓舞的跡象。?

儲(chǔ)能在所有領(lǐng)域都有意義：公用事業(yè)、商業(yè)和工業(yè)以及住宅。出于本文的目的，讓我們關(guān)注住宅儲(chǔ)能 (RES)。

到目前為止，住宅儲(chǔ)能的采用非常有前景，市場(chǎng)增長(zhǎng)在短短四年內(nèi)達(dá)到265.9億。雖然世界各地的許多國(guó)家都在加倍致力于環(huán)境，并在可再生能源方面采取了重大舉措，但有些國(guó)家甚至更加看好可再生能源的采用。德國(guó)是這種領(lǐng)導(dǎo)力的一個(gè)典型例子。該國(guó)在 2019 年安裝了 65,000 個(gè)新的電池存儲(chǔ)解決方案，比上一年增長(zhǎng)了 44%。過(guò)去兩年累計(jì)儲(chǔ)能裝置翻了一番。參與這項(xiàng)工作的領(lǐng)先公司包括sonnen、比亞迪、e3/DC、Senec、LG化學(xué)和特斯拉。?

盡管這是一個(gè)非常令人鼓舞的跡象，但 RES 行業(yè)仍需要獲得更高的能源效率和性能以改進(jìn)經(jīng)濟(jì)模型。?

這將我們帶到柏林科技經(jīng)濟(jì)大學(xué)，在那里他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)特定的性能指標(biāo)對(duì)差異系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)分?！袄硐搿蹦繕?biāo)為 100%，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)特定的性能指數(shù)進(jìn)行評(píng)分，在該指數(shù)中，他們查看具有不同電池容量的系統(tǒng)并將其與成本節(jié)約相關(guān)聯(lián)。??

根據(jù) Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW) 的分析，確定 60% 的系統(tǒng)損耗可歸因于電源轉(zhuǎn)換損耗，這為節(jié)能、節(jié)省成本和創(chuàng)收機(jī)會(huì)帶來(lái)了巨大機(jī)遇。

這就是氮化鎵 (GaN) 功率半導(dǎo)體的用武之地。?

通過(guò)在這些功率轉(zhuǎn)換（DC/DC 轉(zhuǎn)換器和逆變器）中使用 GaN 晶體管，效率提高的潛力巨大。而在沒(méi)有 GaN 的情況下，多個(gè)電源轉(zhuǎn)換步驟會(huì)產(chǎn)生功率損耗，而作為熱量浪費(fèi)的每一瓦特都會(huì)導(dǎo)致金錢(qián)損失，而且鑒于功率轉(zhuǎn)換是雙向的，損失會(huì)翻倍。?

圖 3：存儲(chǔ)性能

從效率的角度來(lái)看，GaN 的總體優(yōu)勢(shì)包括更高的效率，尤其是在輕負(fù)載操作中，以及雙向功率轉(zhuǎn)換的 2 倍損耗節(jié)省。從基礎(chǔ)設(shè)施的角度來(lái)看，它對(duì)電網(wǎng)更友好，并提供高功率因數(shù)和更好的 THD。GaN 還因效率而降低系統(tǒng)成本——節(jié)省冷卻、減小系統(tǒng)尺寸和電池尺寸?；谶@些優(yōu)勢(shì)，GaN 可能是快速發(fā)展的可再生能源行業(yè)中的無(wú)名英雄。?

Sonnen 是智能住宅儲(chǔ)能和虛擬發(fā)電廠的全球市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，去年在美國(guó)的一次電力會(huì)議上的演講中也驗(yàn)證了 GaN 的優(yōu)勢(shì)。該論文發(fā)現(xiàn)，GaN Systems 技術(shù)證實(shí)了 4% 的往返效率提高、更高的低功率和高功率效率、8% 的 BoM 成本節(jié)省和 30% 的系統(tǒng)小。其他顯著的好處包括運(yùn)輸、運(yùn)輸、安裝成本更低，并且由于系統(tǒng)重量更輕，因此能夠使用更小的安裝人員。

雖然可再生能源存儲(chǔ)的未來(lái)在住宅市場(chǎng)取得了重大成就和突破，但有壓倒性的證據(jù)表明 GaN 功率半導(dǎo)體將通過(guò)帶來(lái)更高的能效、更高的性能、更低的成本和更小的體積，進(jìn)一步提升其成功并加速市場(chǎng)采用電池電源的外形尺寸。鑒于其在主要細(xì)分市場(chǎng)的成功和深入牽引，柏林科技經(jīng)濟(jì)大學(xué)和 HTW（僅舉幾例）對(duì)其在性能、能源效率和經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)的證明驗(yàn)證，以及其持續(xù)增長(zhǎng)，GaN 代表了行業(yè)最佳以及使可再生能源行業(yè)發(fā)揮其巨大潛力并拯救地球的最現(xiàn)實(shí)希望。

審核編輯 黃昊宇