近日，碳化硅技術(shù)在光儲(chǔ)充市場(chǎng)應(yīng)用提速，新增了多樁合作/應(yīng)用案例：

麥田能源&英飛凌：麥田能源儲(chǔ)能產(chǎn)品將搭載英飛凌SiC器件；

SK Signet &派恩杰：派恩杰為SK Signet汽車(chē)充電樁供應(yīng)SiC器件；

DEIF & AVL：2家公司達(dá)成合作，基于碳化硅模組開(kāi)發(fā)高效變流器；

臺(tái)達(dá)：推出了UFC 500直流充電樁，搭載新一代SiC芯片；

英飛源：推出全液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)新品，采用全SiC設(shè)計(jì)；

盛弘股份：新一代PCS沿用碳化硅技術(shù)，并與電池高壓箱進(jìn)行融合；

英博電氣：推出三款儲(chǔ)能變流器，搭載SiC器件；

航微能源：PCS搭載SiC軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，提升轉(zhuǎn)化效率；

領(lǐng)充新能源：液冷分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)采用SiC器件，峰值效率高達(dá)99％。

《2023碳化硅（SiC）產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書(shū)》數(shù)據(jù)顯示，近2年，光儲(chǔ)充與SiC行業(yè)的合作互動(dòng)也越來(lái)越緊密，新技術(shù)/新產(chǎn)品呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，光儲(chǔ)充領(lǐng)域有望成為下一個(gè)活躍市場(chǎng)。


光儲(chǔ)充市場(chǎng)有多大？

近年來(lái)，我國(guó)大功率充電技術(shù)如春筍般快速成長(zhǎng)。劉永東透露，如今國(guó)內(nèi)“千伏”高壓架構(gòu)核心部件產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)完善，預(yù)計(jì)今年底將有超過(guò)十款車(chē)型展現(xiàn)出超充性能，同時(shí)滿足超充需求的3C、4C電池已經(jīng)投入商業(yè)化，1000V和大功率充電堆的充電樁開(kāi)始規(guī)劃建設(shè)，250kW-1MW的大功率充電設(shè)施也即將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

光儲(chǔ)充一體化電站，如同一位聰明的能源管家，它不僅適用于大型集中式快充站、工商業(yè)園區(qū)、商用住宅等場(chǎng)所，通過(guò)巧妙地利用光伏發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)，優(yōu)化能源配置，減少用電成本。在高速公路服務(wù)區(qū)及高速公路沿線建設(shè)光儲(chǔ)充一體化電站也成為了新的發(fā)展趨勢(shì)，充分利用現(xiàn)有的路側(cè)空間來(lái)布置光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)，為未來(lái)的綠色智慧交通發(fā)展提供了清潔的能源保障。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，光儲(chǔ)充一體化在農(nóng)村市場(chǎng)有著廣闊的前景。中國(guó)充電聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2023年8月，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量已達(dá)到720.8萬(wàn)臺(tái)，同比增加67%。這一完備的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系為新能源汽車(chē)在城市的快速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。然而，縣級(jí)以下的公共樁數(shù)量?jī)H占全國(guó)公共樁總數(shù)的10%，農(nóng)村地區(qū)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不足已經(jīng)成為了制約農(nóng)村地區(qū)新能源汽車(chē)消費(fèi)潛力釋放的瓶頸。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)光儲(chǔ)充一體化行業(yè)發(fā)展前景及投資趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告分析》顯示：

光儲(chǔ)充一體化，這個(gè)將光伏、儲(chǔ)能與充電設(shè)施完美結(jié)合的模式，被視為解決新能源汽車(chē)與充電樁發(fā)展不平衡問(wèn)題的理想方案。它就像一位精明的管家，通過(guò)儲(chǔ)能電站與電網(wǎng)的協(xié)同供電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，有效解決光伏發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定問(wèn)題。同時(shí)，光伏、儲(chǔ)能與充電設(shè)施形成的微網(wǎng)，可保持相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，更多地使用新能源，緩解充電樁對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的沖擊。并且，通過(guò)儲(chǔ)能電池直接給動(dòng)力電池充電，能源轉(zhuǎn)換效率也得以提高。

目前，光儲(chǔ)充一體化行業(yè)的基礎(chǔ)階段已基本成熟，配套設(shè)施趨于完善，但問(wèn)題主要集中在運(yùn)維和材料成本上。未來(lái)，這個(gè)行業(yè)可能會(huì)朝著更高轉(zhuǎn)換效率、更高安全性、更高性價(jià)比的方向發(fā)展。雖然有眾多企業(yè)涉足這個(gè)領(lǐng)域，但光儲(chǔ)充一體化仍處在示范應(yīng)用階段，還沒(méi)有進(jìn)行到大面積商業(yè)化推廣。有公司表示，雖然積極開(kāi)展光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)運(yùn)營(yíng)，但相關(guān)業(yè)務(wù)收入占公司總體營(yíng)業(yè)收入比例不高，遠(yuǎn)非公司核心業(yè)務(wù)。也有公司稱其光儲(chǔ)充一體化業(yè)務(wù)占公司總體業(yè)務(wù)份額較低。

總體看來(lái)，我國(guó)光儲(chǔ)充一體化仍處于發(fā)展初期，項(xiàng)目發(fā)展受限的主要原因在于成本偏高，建設(shè)成本高，投資回收期長(zhǎng)，企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利較為困難。但無(wú)可否認(rèn)的是，在未來(lái)，隨著技術(shù)發(fā)展，組件成本進(jìn)一步降低，商業(yè)模式更加成熟，在強(qiáng)有力政策指導(dǎo)和頭部企業(yè)示范指引下，光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目必將為國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來(lái)更多發(fā)展機(jī)遇。

為了解決電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)能痛點(diǎn)，大功率快充是大部分車(chē)企選擇的路線，在800V平臺(tái)的應(yīng)用下，充電功率可以輕松超過(guò)200kW，而一些車(chē)型通過(guò)采用更高充電倍率的電池包，快充功率可以超過(guò)400kW。

于是，以往的120kW、180kW等規(guī)格的充電樁功率已經(jīng)無(wú)法滿足目前新能源汽車(chē)的需求，400kW以上的大功率充電樁，是目前行業(yè)的重要發(fā)展方向。

不過(guò)對(duì)于SiC的應(yīng)用，威兆半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)陳銀認(rèn)為，由于技術(shù)上的一些難點(diǎn)，短期來(lái)看200kW內(nèi)的充電樁SiC應(yīng)用會(huì)相比400kW充電樁增速更快。

“400KW超大功率充電樁，是一個(gè)重要的產(chǎn)品發(fā)展方向。相信400KW會(huì)有廠商不斷加入進(jìn)來(lái)，但短時(shí)間內(nèi)形成不了較大的市場(chǎng)規(guī)模，更多的是企業(yè)一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和產(chǎn)品的展示。反而200KW以內(nèi)的充電樁SIC的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，這主要基于效率和功率密度的提升需求考慮?！?/span>

據(jù)陳銀介紹，400kW超大功率充電樁本身有一定的技術(shù)難度，例如如何提高樁的功率密度、內(nèi)部散熱如何處理、如何平衡充電站的波峰波谷等等一系列問(wèn)題，與現(xiàn)在市面上快充樁不論是電路拓?fù)?、熱管理方式、功率器件的需求都有非常大的區(qū)別，并不是簡(jiǎn)單的功率提升；同時(shí)對(duì)車(chē)身上的充電管理和動(dòng)力電池等部件而言，也需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)來(lái)匹配這么大的充電功率，這對(duì)成本和可靠性、壽命都帶來(lái)非常大的挑戰(zhàn)。

談到SiC在充電樁上的應(yīng)用情況，森國(guó)科總經(jīng)理?xiàng)畛袝x在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪時(shí)表示，現(xiàn)階段SiC二極管的需求量較大，而使用SiC MOSFET+SiC二極管的“全碳化硅”充電樁方案也有在設(shè)計(jì)中。

“從今年的情況來(lái)看，隨著SiC二極管的降本，SiC在充電樁產(chǎn)品上的應(yīng)用滲透速度是加快了的。特別是在1200V等級(jí)下，SiC二極管的性價(jià)比已經(jīng)追趕上同樣是1200V的硅基二極管?！?/span>

據(jù)楊承晉介紹，硅基二極管與SiC二極管在650V規(guī)格下價(jià)格差距可能還比較大，但是目前大功率充電樁普遍采用高壓小電流方案，電壓達(dá)到800V甚至1000V。所以在充電樁中要提高耐壓的話，需要用到2顆650V硅基二極管串聯(lián)，但如果用SiC二極管，可以只需要一顆1200V的產(chǎn)品，性價(jià)比相對(duì)較高。

目前SiC MOSFET在充電樁上應(yīng)用不多，不過(guò)楊承晉也提到公司的SiC MOSFET產(chǎn)品仍處于供不應(yīng)求的階段。

盡管SiC是有廣闊的應(yīng)用前景，但現(xiàn)階段的市場(chǎng)上，新能源汽車(chē)中的主流功率器件依然是硅基的產(chǎn)品，充電樁同樣如此。


“充電更快”帶動(dòng)功率器件市場(chǎng)

充電站建設(shè)中，主要成本來(lái)自充電樁硬件設(shè)備。具體拆分充電樁硬件設(shè)備，以常見(jiàn)功率120kW左右的直流充電樁為例，其設(shè)備構(gòu)成包括充電模塊、配電濾波設(shè)備、監(jiān)控計(jì)費(fèi)設(shè)備、電池維護(hù)設(shè)備等，充電模塊占比最高達(dá)50%。

當(dāng)前，新能源車(chē)主們對(duì)充電最大的訴求還是更快，這就對(duì)充電模塊提出了相關(guān)要求。充電模塊中的元器件主要包括功率器件、磁性元件、電容、PCB等。主要成本構(gòu)成為：功率器件（30%）、磁性元件（25%）、電容（10%）、PCB（10%），其他如機(jī)箱風(fēng)扇等占 15%。

不難看出，功率器件是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的核心元件。新能源汽車(chē)的發(fā)展，對(duì)充電樁提出了高功率密度、大功率以及高效率等需求。在充電樁中，高壓超級(jí)結(jié)MOSFET因其高效率低阻抗的特點(diǎn)成為快充主流選擇，2025年全球直流樁SJ MOS 市場(chǎng)規(guī)模有望超20億元。直流充電樁則通過(guò)自帶的AC/DC充電模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)為直流電，不通過(guò)OBC直接完成變壓整流。超級(jí)結(jié) MOSFET 因其更低的導(dǎo)通損耗、開(kāi)關(guān)損耗、高可靠性、高功率密度，已成為主流的大功率充電樁功率器件應(yīng)用產(chǎn)品。

據(jù)英飛凌統(tǒng)計(jì)，100kW的充電樁需要功率器件價(jià)值量在200-300美元，預(yù)計(jì)隨著充電樁的不斷建設(shè)，2025年全球直流樁超級(jí)結(jié)MOSFET市場(chǎng)規(guī)模有望超20億元，將充分受益于充電樁的快速發(fā)展。

碳化硅材料在充電樁領(lǐng)域也越來(lái)越有潛力。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)整體成本下降的要求，惡劣環(huán)境下（如高溫高濕煙霧灰塵等）長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致可靠性問(wèn)題，建設(shè)用地緊張導(dǎo)致對(duì)充電樁更高的功率密度要求，運(yùn)營(yíng)商因成本壓力而提出越來(lái)越高的整機(jī)效率要求等等。面對(duì)這些技術(shù)挑戰(zhàn)，越來(lái)越多的充電樁模塊工程師開(kāi)始尋求第三代功率半導(dǎo)體碳化硅解決方案，以實(shí)現(xiàn)使用更少的器件滿足更大的單機(jī)容量要求。

此外，充電樁的一些新的技術(shù)方向，如大功率化（比如30kW及以上）以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的快速充電，雙向充電功能以實(shí)現(xiàn)能量的回饋，更高更寬的輸出電壓范圍（比如200V—750V甚至到1000V）以覆蓋各種不同新能源車(chē)型電池等等，這些新的技術(shù)發(fā)展方向也給碳化硅半導(dǎo)體提供了巨大的應(yīng)用機(jī)會(huì)。