可再生能源、儲能和電網(wǎng)是未來方程式的一部分，綠色能源將取代全球老化的電力基礎(chǔ)設(shè)施。PowerUP Expo 的小組討論旨在在電力行業(yè)知名專家的幫助下解決這個非常重要且同樣廣泛的主題。

Texas Instruments 高壓電源副總裁 Steve Lambouses 在討論開始時承認(rèn)碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)等寬帶隙 (WBG) 材料正在推動更高水平的電源效率和密度。他進(jìn)一步指出，雖然有很多關(guān)于這些 WBG 材料在車輛電氣化中發(fā)揮作用的信息，但在智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)方面卻并非如此。

STMicroelectronics 業(yè)務(wù)部經(jīng)理 Filippo Di Giovanni 解釋了 WBG 材料如何在外形尺寸以及更高頻率下無源元件的更小尺寸方面帶來優(yōu)勢。在談到需要 1,200-V 至 1,700-V 開關(guān)的智能電網(wǎng)應(yīng)用逆變器時，Di Giovanni 表示 SiC MOSFET 至關(guān)重要。

在本次小組討論中提出的另一個重要問題是監(jiān)測高壓輸電線路中的功率。Analog Devices 綠色能源解決方案總監(jiān) Conor Power 指出，如果功率過高，保護(hù)繼電器會跳閘斷路器，通常是電池供電或線路供電。這給功率預(yù)算帶來了更大的壓力。

“電力監(jiān)控系統(tǒng)通常是一個被遺忘的領(lǐng)域，”鮑爾說?！暗F(xiàn)在，電網(wǎng)運(yùn)營商開始使用慣性測量裝置?！? 它們被用來檢查斷路器打開和關(guān)閉如何測量低電平和高電平的振動信號。這允許智能電網(wǎng)運(yùn)營商提前預(yù)測簽名是否正在改變以干預(yù)這種情況。

Infineon Technologies SiC 高級總監(jiān) Peter Friedrichs 通過引入包括數(shù)據(jù)通信和安全功能的雙向能量流，將討論提升到一個新的水平。隨著我們轉(zhuǎn)向高達(dá) 1,500 V 的向上電壓，新的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將不可避免地發(fā)揮作用。根據(jù) Friedrichs 的說法，電力電子將包含硅和 SiC 組件的平衡組合。

接下來，Di Paolo Emilio 就太陽能和風(fēng)能以外的可再生能源向 Yole Développement 的電力電子和電池首席分析師 Milan Rosina 詢問。在這里，Rosina 提到了生物質(zhì)能、水能和以海洋動力運(yùn)行的能源渦輪機(jī)。對于生物質(zhì)，他概述了環(huán)境和倫理問題。

對于水能，雖然最有效的地點(diǎn)已經(jīng)建成，但利用海流的風(fēng)力渦輪機(jī)具有強(qiáng)大的潛力，至少在理論上是這樣。然而，由于腐蝕以及安裝和安全問題，挑戰(zhàn)依然存在。因此，Rosina認(rèn)為光伏和風(fēng)能具有更高的潛力。

接下來，是時候談?wù)劮植际侥茉吹臄?shù)字化管理了，這里Di Paolo Emilio邀請了Shuli Goodman一起討論。Goodman 是 LF Energy 的執(zhí)行董事，LF Energy 是一個專注于電力系統(tǒng)領(lǐng)域的開源基金會。古德曼開始談?wù)撾娏π袠I(yè)發(fā)生的令人難以置信的轉(zhuǎn)變，包括從集中式能源網(wǎng)到分布式能源網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。

他說，在可再生能源方面，我們在美國的比例還不到 10%。此外，就資源而言，電網(wǎng)運(yùn)營商離容量還差得很遠(yuǎn)。根據(jù) Goodman 的說法，這需要一種新的范例，該范例是數(shù)字原生的并且理解電力系統(tǒng)。這意味著電力行業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該對數(shù)字環(huán)境有基本的了解。

第二輪小組討論

Di Paolo Emilio 開始了第二輪討論，重點(diǎn)討論了這些電源系統(tǒng)將帶來的高壓設(shè)計(jì)和多級拓?fù)?。例如，我們?nèi)绾无D(zhuǎn)向基于 SiC 和 GaN 半導(dǎo)體的更快開關(guān)?在這里，TI 的 Lambouses 談到了電源關(guān)閉以及在電網(wǎng)上和下移動能量的挑戰(zhàn)。

接下來，STMicro 的 Di Giovanni 解釋了 SiC 在更高電壓下進(jìn)行 DC/DC 轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)，其中硅 MOSFET 表現(xiàn)出高 R DS而硅 IGBT 僅在較低頻率下可行。他還解釋了為什么我們需要采用同步整流技術(shù)。

第二次輪到他發(fā)言時，ADI 的 Power 強(qiáng)調(diào)需要更準(zhǔn)確地管理電池。首先，必須準(zhǔn)確測量每個電池的電壓。此外，必須密切監(jiān)測和糾正電池組的系統(tǒng)溫度波動。使電池管理成為挑戰(zhàn)的另一個因素是電池平衡：工程師需要在串聯(lián)系統(tǒng)中準(zhǔn)確平衡每個電池。

Infineon 的 Friedrichs 闡述了將存儲集成到智能電網(wǎng)中的必要性，以及它如何通過在最需要的時間和地點(diǎn)提供電力來提高能源效率。他還解釋了在這個支持存儲的能源管理系統(tǒng)中對通信和安全元素的需求。

LF Energy 的古德曼再次專注于新能源框架的政治和社會經(jīng)濟(jì)方面，這次談?wù)摰氖莿?chuàng)建新電網(wǎng)的開源工具。作為軼事證據(jù)，他談到了移動電話從 1980 年代后期昂貴的大盒子到今天的智能手機(jī)的演變?！皬母旧险f，這是一個經(jīng)濟(jì)方程式，”他說。

Yole 的 Rosina，第二輪的最后參與者，引起了人們對電網(wǎng)運(yùn)營商在接受本地分布式能源方面的惰性的關(guān)注。因此，他得出結(jié)論，實(shí)施智能電網(wǎng)最可行的方法是通過固定電池。