雙碳背景下 智能電網(wǎng)新變化

“雙碳”倡導(dǎo)綠色環(huán)保，通過制定長期的目標(biāo)有計(jì)劃地降低碳排放，既有利于引導(dǎo)綠色技術(shù)創(chuàng)新，也有助于推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。2020年中國提出分別在2030年、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”。在這個(gè)過程中，除了大力發(fā)展可再生能源之外，也需要在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過使用低碳甚至零碳的技術(shù)或方案，達(dá)成節(jié)能減排的目標(biāo)。
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雙碳下的能源電力行業(yè)

“雙碳”背景下的能源形勢正在逐漸發(fā)生變化，2020年中國結(jié)合科技產(chǎn)業(yè)變革特征推出了“新基建”戰(zhàn)略，除了交通網(wǎng)（城際高鐵、城市軌道交通）和信息網(wǎng)（5G基建、大數(shù)據(jù)中心、AI、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）之外，在能源網(wǎng)上包括了特高壓和新能源汽車充電樁。此外，“十四五”對能源的布局也讓清潔能源、儲(chǔ)能、遠(yuǎn)距離能源輸送和充電樁成為熱點(diǎn)。

未來的電網(wǎng)將會(huì)變得更加智能高效和節(jié)能環(huán)保，不僅會(huì)加入電力物聯(lián)網(wǎng)，而且在每個(gè)環(huán)節(jié)都加入了儲(chǔ)能系統(tǒng)。發(fā)電整合了更多的可再生能源，儲(chǔ)能系統(tǒng)的加持不僅可以動(dòng)態(tài)適應(yīng)間歇電源和負(fù)載，也可以充當(dāng)備用電源，降低再生能源縮減。輸配電則采用特高壓+智能變電站+配電網(wǎng)自動(dòng)化的模式高效輸送和動(dòng)態(tài)調(diào)峰，增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，最終在用電上提升體驗(yàn)。

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智能電網(wǎng)和ADI解決方案
儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)及ADI解決方案

儲(chǔ)能系統(tǒng)大體可以分為兩類：一類是堆疊+集中式儲(chǔ)能，應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站以及風(fēng)力光伏與儲(chǔ)能結(jié)合等場景；另一類則是單體+分布式儲(chǔ)能，常用語應(yīng)用于家庭儲(chǔ)能、戶外移動(dòng)電源等這類的更分散的場景。

作為快速增長的領(lǐng)域，儲(chǔ)能系統(tǒng)能使可再生能源更好地與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整合，ADI公司為能量存儲(chǔ)和電源轉(zhuǎn)換市場提供了完整的產(chǎn)品和解決方案組合，包括電池管理系統(tǒng)（BMS）、SPI通信通道以及未來無線實(shí)施方案等。

與ADI合作了三十多年的技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健多年來基于ADI的產(chǎn)品和解決方案組合，打造了多個(gè)貼近客戶應(yīng)用需求的解決方案并獲得了市場的認(rèn)可。針對ADI的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品，世健結(jié)合當(dāng)前市場，重點(diǎn)推薦一個(gè)堆疊式解決方案（ADBMS1818+LTC6820）。

ADBMS1818是一款多單元電池堆監(jiān)控器，可測量多達(dá)18個(gè)串聯(lián)連接的電池單元，總測量誤差小于3.0 mV，0~5 V的電池測量范圍適合大多數(shù)電池化學(xué)應(yīng)用，既可選擇低數(shù)據(jù)采集速率以便降噪，也可多個(gè)串聯(lián)來監(jiān)測高壓電池串。

ADBMS1818有可堆疊架構(gòu)內(nèi)置可逆isoSPI?接口，既可不受RF干擾保證遠(yuǎn)距離高速通信，也支持雙向斷線保護(hù)、同步電壓和電流測量，200mA的被動(dòng)電池均衡能力和9個(gè)通用數(shù)字I/O或模擬輸入都是其優(yōu)勢，備用電池系統(tǒng)、電網(wǎng)/家庭儲(chǔ)能以及高功率便攜設(shè)備等都可應(yīng)用。

LTC6820是雙向SPI隔離器，既支持1Mbps高速率數(shù)據(jù)通信，也支持所有ADI isoSPI?器件，電氣隔離使用標(biāo)準(zhǔn)變壓器實(shí)現(xiàn)。此外，其優(yōu)勢還包括低成本單條雙絞線雙向接口、支持長達(dá)100米的電纜，極低EMI敏感性和輻射、超低2μA空閑電流以及自動(dòng)喚醒檢測等。

光伏逆變和充電樁中的功率變換及ADI解決方案

光伏逆變器可將太陽能板產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換為供家庭使用的電能，隨著能源產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化，光伏因?yàn)槭墉h(huán)境影響更小會(huì)更多地參與到能源結(jié)構(gòu)中來，比如電動(dòng)汽車的直流充電站將會(huì)更廣泛地優(yōu)化成光伏、儲(chǔ)能與直流快充高效結(jié)合的形式。

未來的功率變換需要新型電力電子技術(shù)，比如高頻率+高效率、磁性元件和散熱器的小型化、高功率密度+強(qiáng)魯棒性以及更低的每瓦成本等，這些都和SiC密切相關(guān)。ADI公司既擁有各種產(chǎn)品、信號(hào)鏈解決方案以及專業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備來應(yīng)對光伏設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，也在不斷拓展SiC合作。針對ADI的光伏逆變產(chǎn)品，世健結(jié)合當(dāng)前市場推薦ADuM4135。

ADuM4135是一款常用于光伏逆變器的單通道柵極驅(qū)動(dòng)器，專門針對驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極晶體管（IGBT）進(jìn)行了優(yōu)化，擁有13A的短路源電流（0Ω柵極電阻），14A的短路吸電流（0Ω柵極電阻）以及4.61A的峰值電流（2 Ω柵極電阻），輸出功率器件電阻<1Ω，還支持去飽和保護(hù)。

ADuM4135不僅提供帶柵極檢測輸入的米勒箝位，還支持輸出隔離故障和就緒功能，其低傳輸延遲為55ns（典型值），最小脈沖寬度為50ns，工作溫度范圍是?40°C~+125°C。此外還有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出管腳，可配置不同的柵極極電阻，不僅支持對開關(guān)的速率分開控制，而且電阻還可以限制驅(qū)動(dòng)電流，從而降低驅(qū)動(dòng)器本身的功耗。

配電物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的新應(yīng)用及ADI解決方案

能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化為配電帶來了自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)，配電物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的新型電氣系統(tǒng)主要分為臺(tái)區(qū)側(cè)、分支箱側(cè)以及用戶側(cè)三部分，無論是終端、分布式電源還是智能斷路器（量測開關(guān)）都需要電能質(zhì)量/電氣檢測。ADI公司的尖端檢測、測量、通信和電源管理解決方案滿足了對沿輸配電線路以及微電網(wǎng)進(jìn)行電源監(jiān)測和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測，并且滿足快速準(zhǔn)確地檢測和定位故障的需求。

世健推薦的ADE9430是一款完全集成的高精度、多相電能和電源質(zhì)量監(jiān)控器件。該器件具有出色的模擬性能和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）內(nèi)核，可在寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確電能監(jiān)控。好的電能質(zhì)量意味著維持額定的供電電壓，包括頻率和幅值變化，ADE9430是一個(gè)完整的Class S 解決方案。

ADE9430集成了IEC61000-4-30 (GB/T17626.30)兼容的電能質(zhì)量特性，擁有IC+固件庫，并由固件庫來完成電能質(zhì)量算法，既不依賴硬件在客戶的控制器上運(yùn)行，也能輸出兼容標(biāo)準(zhǔn)要求的結(jié)果。

此外，ADE9430簡化了電能和電源質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和認(rèn)證，能夠?qū)?a target="_blank">rms、頻率、相位角度、功率因數(shù)有功、無功、視在功率和電能進(jìn)行瞬時(shí)總值和基波測量，提供了完整的電源質(zhì)量監(jiān)控功能，應(yīng)用于電能和電源監(jiān)控、標(biāo)準(zhǔn)電源質(zhì)量監(jiān)控、智能配電單元以及三相電表等。

綜上所述，Excelpoint世健認(rèn)為，雙碳背景下的智能電網(wǎng)新變化對未來的能源結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，而來自ADI的智能電網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案既精確又高效，能幫助市場更好地迎接各類挑戰(zhàn)。
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