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光储充一体化迎双碳 三位一体皆需磁性元器件
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光储充一体化迎双碳 三位一体皆需磁性元器件

2021-08-04 17:09:25 来源:电子变压器与电感网 作者:卞娅琪 点击:2903

【哔哥哔特导读】光储充作为时下新能源新的应用模式,已呈现从单点试点,到多点试点,核心企业试点铺开的发展格局。

近日,特斯拉召开上海光储充一体化超级充电站落成发布会,按下了特斯拉华东地区光储充一体化项目发展的启动键,也为全国光储充事业的发展引来更多关注的目光。

随着国家对碳排放要求越来越高,光储充一体化等绿色环保型产业得到了国家和政府的认可,开启了碳减排的长期探索之路。

光储充一体化迎双碳  三位一体皆需磁性元器件

光储充一体化应用示意图

双碳计划

随着全球碳减排进程不断深化,智慧能源发展重要性日益凸显,也迎来了新一轮黄金发展机遇。

深圳市雅玛西运营副总黄核仁表示,当前“碳达峰”“碳中和”成为国家战略、社会共识,能源结构正在发生重大变化,储能是实现能源多能低碳、安全高效的前提条件,是支撑新型电力系统建设的重要基础。

东睦科达总经理赵万军说,国家双碳计划,涉及绿色发展、节能减排,光伏、储能、新能源汽车、充电桩等产业都是新能源发展的关联产业,会是国家未来的发展重点,这几大市场也是我们东睦科达现在、未来重点发展的主力市场。

可立克工程部研发总监周明亮认为,双碳计划提出后,对磁性元器件行业是绝佳的好消息,将会催促新能源产业实现快速发展。

在双碳计划之下,首航新能源订单提升很大,该公司潘经理表示,在国家政策支持下,新能源市场蛋糕很大,产业链上每个公司都能分得到一定分量的蛋糕。“我们计划今年的增速为35-40%,到2022年,实现年销售业绩比2020年增一倍。”

6月3日,首航新能源董事长许韬在SNEC上说,“未来公司将以光储产品为核心,丰富核心光储技术应用,创造更多绿色清洁能源,响应国家能源战略,助力碳达峰、碳中和。”

光储充一体化应运而生

如何节能减排,又不浪费资源,是实现双碳计划的重要工作。

光伏在发电过程中,有峰有谷,弃光现象时有发生。

新能源汽车保有量不断增长,带来充电需求增加。

中汽协统计数据显示,2020年我国新能源汽车销量达到136.7万辆,同比增长10.9%。据公安部统计,截至今年6月底,全国新能源汽车保有量达603万辆,占汽车总量的2.06%。其中,纯电动汽车保有量493万辆,占新能源汽车总量的81.68%。

电动汽车在充电过程中,日夜用电梯价不一,充电站单台充电机的功率较大,单次充电时间较短,导致快充站在夜间电网负荷低谷时期的利用率较低。

阿诗特能源总经理石发成说,目前光伏装机量越来越大,用户的痛点是不能储备,或者说即使储备了也无法为其带来价值,但是通过光伏+储能+充电能够解决这些痛点。

针对这些问题,一套行之有效的的解决方案——光储充一体化随之应运而生。

光储充一体化的能源创新项目,使得人人共享智慧能源生态圈的用户,从传统的“消费者”变成了“产消者”,每个用户既能用电,又能发电。

赵万军认为,光储充一体化有助于打破整个社会对新能源汽车电力来源不环保的质疑,光伏有峰有谷,采用光储充一体化的模式,既能有效减少光能浪费,也可使得电动汽车充电更加环保。

石发成认为,随着新能源汽车不断普及、光伏平价上网、储能电池成本不断降低,光储充一体化的应用模式已经具备商业价值。

民生证券研究院测算,预计2021-2025年光储充一体化的储能系统需求约 6.8 GWh,其中 2025 年储能系统需求约 3.62GWh;长期看来,预计2030年储能系统需求约44.8GWh。

2020-2030国内光储充一体化储能需求测算

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数据来源:民生证券研究院整理

顶层设计 至上而下

5月20日,国家发改委发布《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(征求意见稿)》,文件提出,研究完善新能源汽车消费和储放绿色电力的交易和调度机制,促进新能源汽车与电网能量高效互动,加强“光储充放”新型充换电站技术创新与试点应用。

工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》也明确提出,鼓励“光储充放”多功能综合一体站建设。

除了中央政策之外,从去年至今,广东、江苏、福建、浙江、湖北、陕西等多个省市地区都出台了鼓励配套光储充相关政策。

福建省在《“电动福建”建设三年行动计划(2020-2022年)》中提出,鼓励风力、光伏电站等配备储能设备,提升电能质量,推进一批风光储一体化、光储充一体化和储能电站项目建设,大力推动储能商业化应用。

沈阳市计划对2021-2023年期间,在沈阳市投资建设并投入运营的公共充(换)电设施,对于集光伏发电、储能、充电为一体的示范站,在建设补贴的基础上,按照投资额的10%的标准给予一次性奖励,最高不超过50万元/座。

6月,江苏南京市财政局发布了《南京市2020年度充电设施建设运营财政补贴办法》的通知,除对各种新建充电设施建设补贴之外,给予具备“光储充放”功能,储能电量达到500千瓦时(及以上)且光伏装机容量达到100千瓦(及以上)的社会公共充电设施运营补贴0.2元/千瓦时。

在全国各省市政府鼓励下,未来光储充一体化充电站模式有望进一步得到推广。

光储充一体化多地试点

目前,国内多个城市已有光储充一体会成功试点应用。

国网广汇提出了一种将光伏 、储能结合充电站建设的方案,即光储充综合能源电站,可以提高绿电利用率,发展智慧型储能电站。目前,国网广汇已开始着手该方案的实践建设,并开始对外招标光储充系统设备的采购。

4月9日,国网广汇对2021年光储充系统设备采购预中标候选人进行公示,其中,阳光电源、平高集团、锦浪科技中标了30MW光伏逆变器采购、30MW光伏组件流标。

锦浪科技研发工程师王道鹏告诉记者,锦浪科技在光储充一体化,重点提供光伏逆变器,主要是分布式并网的逆变器。

3月26日,江苏高邮发布《高邮开发区光储充产业发展规划》(2020—2025),提出到2025年建立起特色突出、产业链完善、创新驱动的光储充一体化产业体系。预计到“十四五”期末,光储充一体化产业将突破500亿元,2030年将发展成为千亿元级光储充一体化产业园。

这是国内首个产业园区光储充发展规划,光储充一体化已从个案试点,到多地加速试点阶段。

在光储充一体化的基础上,一些试点项目还加入了“检”,构成光储充检一体化平台。

“光储充检”是在光储充的基础上,针对电动汽车后服务市场缺乏动力电池检测机制,在光储充一体化系统中融入了动力电池检测评估方法,可对动力电池的健康度进行检测评估。可为公共办公楼宇、商业综合体、4S店、产业园区等高耗能行业用户,提供全方位一体化综合能源解决方案。

2020年,福州马尾物联网产业创新发展中心的“光储充检”一体化智能超级快充站建成。

今年,国网广汇与北京骏宝行宝马4s店合作,打造国内首例4S店部署光储充一体化综合能源解决方案,成为首家使用清洁能源电力系统4s店,该项目已被北京当地政府列为地区示范站点并推行,国网广汇也将深度参与宝马品牌全国4s店部署光储充检综合能源场站建设计划。

该项目还与奥迪、沃尔沃、蔚来、北汽新能源、广汽、比亚迪等品牌制造商也达成合作意向。国网广汇希望深化光储充检项目建设,布局全国市场构建“智慧新能源服务一体化生态圈”。

周明亮认为,未来光储充一体化超级充电站会是大趋势,但市场培育估计还要较长一段时间,“后续电动车越来越多,用电需求会更大,尤其是夏季用电高峰,类似这种充电站肯定也越来越多。”

可以预见,光储充一体化充电站将成为充换电未来发展的主流方向,给电动车充换电行业带来颠覆改变。

特斯拉光储充一体化超级充电站热度加码

虽然光储充一体化在国内多地试点,但热度还远远不够。近日,自带顶流的特斯拉为光储充发展带来了持续的热度。

日前,特斯拉上海光储充一体化超级充电站落成发布会暨揭幕仪式在上海宝山区智慧湾科创园隆重召开,按下了特斯拉华东地区光储充一体化项目发展的启动键。

光储充一体化迎双碳  三位一体皆需磁性元器件

这距离特斯拉在拉萨开设的中国首个特斯拉光储充一体化充电站,仅过去1个月。

特斯拉光储充一体化超级充电站是利用太阳能光伏板发电,将阳光转化为电能,通过Powerwall(商用版Powerpack)储能设备储存能量,再通过V3超级充电桩和目的地充电桩,供电动汽车充电使用。在负载和光储配置平衡时,达到电动汽车能源自给自足。

据悉,特斯拉的这套光储充一体化充电站设施,早已在中国大陆之外的许多地区获得了商业化实施。截止今年5月底,特斯拉已经在美国、澳大利亚和德国三个市场安装了20万台这样的设施。

2020年特斯拉储能电池装机总量为3.02GWh,同比增长83%,其中共安装了10万套Powerwall家庭电池组。特斯拉在各国政策鼓励和刺激之下,预计到2023年全球家用储能市场装机规模将超过140GW。

采用的这套光储充一体化充电模式,必将给国内许多电动汽车整车企业带来引导效应。

光储充一体化迎双碳  三位一体皆需磁性元器件

特斯拉光储充一体化

磁性元器件随逆变器方案商入光储充

目前,国内已有多家电源、逆变器厂商进入光储充一体化领域。

电源厂易事特深耕充电桩领域多年,目前正在积极拓展光储充一体化领域。

3月15日,易事特表示,根据易事特在充电桩业务领域的发展计划,易事特主要会在超级充电、智能充电、光储充一体化等方向上进行技术发展推进。

电源厂商科士达为华电建成的新风光光储充项目,提供了60KW一机双枪直流充电桩和14KW一体落地式双枪交流充电桩,还曾服务保定中泰光储充示范园区项目、绍兴市出租汽车综合服务中心光储充一体化等项目。

阳光电源全球首发光•储“1+X”模块化逆变器,对传统集中逆变器进行重大革新,实现电站设计更灵活、发电量更高、运维更高效、光储深度融合,加速构建零碳未来。

关键器件采用模块化设计,即插即用,两人即可轻松更换,运维效率提升70%以上,极大降低运维成本。针对光储交流耦合场景,模块化光伏逆变器和储能变流器基于同平台设计,具有高度通用性,大幅度简化设计、安装及运维管理。在光储充相关项目上,阳光电源所需的主要电子元器件包括半导体器件、电容、控制组件,以及电感器、电子变压器等磁性元器件。

作为磁性元器件在光储充市场的应用厂商,近年来,阳光电源在采购方面不断整合供应商的材料供应,并不断通过技术升级换代,优化产品设计,缩小产品体积,逐步减少材料使用,降低产品成本。

太阳能逆变器中的磁性元器件主要包含EMC滤波电感、Boost升压电感、逆变电感、高低频隔离变压器、驱动变压器等。

光储充一体化迎双碳  三位一体皆需磁性元器件光储充一体化迎双碳  三位一体皆需磁性元器件

以功率电感为例,它在逆变系统中充当滤波和储能作用,从损耗的角度看,功率电感的损耗可能占到太阳能逆变系统总损耗的20~40%,所以其设计非常关键,如果设计不好极有可能成为提高效率的最大障碍。

而在磁性材料的选择上,前后经历了几次优胜劣汰的过程,早期太阳能逆变器采用超薄取向矽钢片电感较为常见,现已基本使用金属磁粉芯、铁氧体、非晶等材质的产品。但具体采用哪种材质,也以实际应用案例为准。

华为和阳光电源占据全球光伏逆变器市场较高份额,伊戈尔是这两家企业光伏逆变器的高频电感等磁性元器件核心供应商。

2020年,伊戈尔配套光伏行业产品合计实现营收约为2.93亿,同比增长55.76%,与华为、及华为指定交货方所产生的营业收入,约占伊戈尔2020年营业收入的9.65%。

去年,伊戈尔完成了光伏并网升压变压器的研发和小批量生产,为2021年大批量生产奠定了基础。光伏发电逆变器磁性元器件大功率立绕产品也在去年完成了迭代。

东睦科达是金属磁粉芯软磁材料厂商,其产品主要应用在光伏逆变器中的Boost升压电感和交流输出滤波电感。据介绍,根据光储充应用终端的不同需求,东睦科达产品涉及的材质主要为铁硅铝磁粉芯、超级铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯等,目前,光伏逆变器的设计工况重点朝着高频化、小型化、高纹波、低损耗的方向发展。

赵万军表示,他们非常看好光储充的发展模式,目前东睦科达尤其在储能方面,已在重点发力。“阳光电源是我们的一家非常重要的客户,现在合作也比较广泛,在光伏、储能上面都有合作,我们现在已经参与了阳光电源开发的很多储能项目。”

雅玛西主要生产磁性元器件,系光伏、储能、充电桩等应用终端的上游供应商,黄核仁认为,当前新能源产业的发展,与雅玛西整体发展思路基本是吻合的,目前雅玛西已有一些相关的磁性元器件用在光储充上。

黄核仁说,光在储存过程中,由光能转化为化学能,在化学能应用过程中,再转化为家用、新能源汽车用,每次转换电压不同,必然需要用到电子变压器等相关磁性元器件产品。

“转化过程中最难解决的问题就是转化效率,我们的磁性元器件产品可以提升这种转化能效,这是我们应用方面很大的优势,我们也在不停努力做这方面的工作。光储充令光伏、储能、充电桩结合起来,对磁性元器件行业可能会呈现一种叠加的需求。未来,我们会朝着一些模块化标准的方向发展,我们也希望在光储充市场能发挥更大作用,为新能源产业、为社会发展做出更大的贡献。”

铂科新材考虑到储能逆变器主要产品与光伏逆变器同源,大部分光伏逆变器厂家已布局光储充一体化路线,参与储能逆变器市场的竞争。对此,去年他们依托光伏领域积累的优质客户,直接切入了储能逆变器市场,抓住了市场启动期。2020年,铂科新材在光伏领域的产品销售收入实现了较大幅度的增长,同比增长约37%。

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光储充一体化家用模式

写在最后

一直以来,“新能源不新”的质疑都未曾停息,“光伏+储能+汽车充电”的一体化模式,某种程度上有助于打破社会对新能源汽车电力来源不环保的质疑,真正实现清洁电力、绿色出行。

碳中和、碳达峰正引领全球经济社会转型,光储充一体化正当时。

作为国内光储充一体化领域的供应商,无论是电源厂、还是磁性元器件、软磁材料厂商,都应该充分发挥自身在分布式发电、储能、充电桩、微电网领域的技术优势,在光储充上持续耕耘,协助逆变器、变频器、桩企等厂商,让更多光储充一体化项目顺利落地,造福环境、造福人民、造福社会!

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