【導讀】2023年的戶用儲能市場不火了？中國是否會向歐洲等地迎來屬于自己的戶儲時代？在于近期成功舉辦的第11屆 EEVIA年度中國硬科技媒體論壇暨產業鏈研創趨勢展望研討會上，面對一眾泛科技、行業媒體及產業人士的疑問，英飛凌電源與傳感系統事業部應用管理高級經理徐斌于現場回應了有關戶儲行業的前景和地域發展問題。
圖1. 徐斌在2023 EEVIA年度論壇上回應戶儲行業的前景和地域發展問題
“東方不亮，西方亮”的戶儲市場未來增長變局解析
首先，需要肯定的是戶儲系統的全球安裝量還在持續增長。但由于2022年戶儲市場異常火熱，其爆發式發展卷入更多玩家進軍，從而造成目前市場上供大于求的情況。不過這只是短暫的低迷，徐斌認為在未來3~6個月消耗完庫存后，戶用儲能市場會繼續朝著良性的方向發展。
參考下圖的柱狀圖就會有直觀感受（其中橙色柱子代表全球戶用儲能系統的安裝量，紫色柱子代表出貨量），2022年，全球戶用儲能系統的裝機需求大約在14,000兆瓦，但實際出貨量卻接近18,000兆瓦，由此產生大約4,000兆瓦的庫存積壓。因此，需要待這部分庫存消耗完后，整個儲能市場方能繼續迎來健康發展。
圖2. 徐斌表示大約在未來3~6個月內庫存消耗完后，戶用儲能市場將重回穩健增長
特別是全球雙碳目標仍道阻且堅，能源的價格也未回落到之前水準，當前只是消費者安裝戶儲系統的投資回報周期較前兩年拉長，但只要考慮到一套戶儲系統的生命周期是在15年甚至更長時間，而且在電網不平穩或極端天氣的影響下，戶儲系統還能實現自發自用，這就仍是一項非常經濟的投資渠道。“總體來說，2022年戶用儲能市場的增長具有它的特殊性，是一段很難復制的增長，未來戶儲市場還將保持穩健增長，但是很難回到2022年近似瘋狂的增長狀態，”徐斌補充道。
其次，全球戶儲系統裝機量最大的區域主要集中在德國、美國、日本、澳洲等海外市場，而這些區域都有如下共同點，第一，電價市場化程度高，峰谷電價差區間處于全球前列，為峰谷套利提供巨大盈利空間；第二，戶用光伏發展基礎好，具有大量獨棟、適合鋪設光伏板的住宅建筑；第三，能源供給穩定性較差。
從此處來看，國內由于電力基礎設施完善、居民用電價格處于全球中低水平，因此購置戶儲系統的積極性并不高，中短期難以起量。當前，國內戶用儲能正在示范階段，可以預見的是伴隨國內整縣光伏加速推進，未來仍具有一定市場前景。徐斌在現場就特別提到，國內的戶用儲能發展或將在電力供應不平穩的偏遠地區、大戶型及別墅、以及歐洲目前流行的陽臺儲能等多種場景下展開應用。
36.8Gt的頂峰二氧化碳排放量，對戶儲市場提出哪些新需求？
從全球角度來看，氣候變化已成當前時代最大挑戰。溫室效應、全球氣候變暖、海平面持續上升，所有這一切都和二氧化碳的排放量相關。根據權威機構IEA的調研，從1910年到2022年的一百多年間，二氧化碳的排放量呈指數級遞增，在2022年達到36.8Gt的頂峰排放量。同時，最大的二氧化碳排放活動來自發電和工業，占據總體的65%。因此，如何讓地球更好發展成為當前時代人類的最大考題。
答案也顯而易見。擴充新能源的應用，例如利用風能、光伏發電；同時搭配儲能系統解決新能源發電的不持續性。這也是當下儲能賽道持續火熱，在全球經濟下行的大背景下成為“全村的希望”的背后原因。
作為儲能產業鏈中的重要一環，戶用儲能更是未來的黃金賽道之一，除了可用于家庭自發自用，減少電費支出，它還可承擔一定的電網調峰作用。此外，從其技術特點來看，可以將戶用儲能系統分為2大類：其一，AC coupled，交流耦合；其二，DC coupled，直流耦合。
圖3. 交流耦合和直流耦合的戶用儲能系統將分別滿足不同市場需求
據徐斌介紹，交流耦合的戶用儲能系統主要針對存量市場。光伏市場發展多年，很多地區的用戶已經配備了光伏或者太陽能分布式系統，但并沒有同步配備儲能系統，此時就首選交流耦合系統；直流耦合系統更為受歡迎的是新裝市場，同時整合光伏發電及儲能。
之前已經介紹了戶用儲能的高增長狀態，但具體有多火？先說一組數據，援引IHS最新報告，從2020至2030戶用儲能近十年的CAGR將達到30.9%！這是一個非常了不起的增長。
那么具體高增長下的未來戶用儲能系統將往什么方向發展？徐斌認為下面這張圖可以給大家很好的啟發。
圖4. 一圖展示光伏戶儲系統未來發展走向
從上圖中我們可以看到，以前的戶用光伏系統，只是具備單純的光伏發電功能，可能是一個微型逆變器，也可能是一個分布式光伏組件配備一些優化器。
但近年來，用戶在裝光伏的同時會配備儲能，這已成為一個明顯趨勢。同時，伴隨新能源汽車的爆發，用戶更需要把充電、儲能和光伏系統做整合，形成當前熱度很高的光儲充一體化系統。
另外，除了硬件維度的光儲充一體系統外，在戶用儲能市場還會有軟件和能源管理維度的突破。“未來，每個家庭安裝了光儲充一體機后，將形成自發自用的能量微網，特別是在一些電網不順暢的地區，將完全滿足自己家庭的使用，”徐斌說道。
從英飛凌的角度，通過調研產業鏈多家公司，并融合自身對戶儲市場的看法，認為以下3點最為重要：
第一，未來的戶用光伏系統一定要搭配儲能；
第二，光伏儲能系統電池的容量、儲能系統的體積大小、重量以及成本等關鍵要素其實都和能源轉換效率相關，因此效率越高，體積、成本等都能得到相應的提升；
第三，戶用的條件限制了儲能系統的體積不能太大，因而里面的散熱全部都是無風扇散熱，即通過自然冷卻散熱，此時，如何選擇半導體元器件保證其溫升最小，也將是很大的挑戰。
圖5. 英飛凌通過調研及自身研究總結出未來戶用儲能系統發展的3大關鍵點
將這3點總結成一點，英飛凌認為——未來光伏戶儲系統的效率和功率密度是最制約產品競爭力的重要因素。
戶用儲能系統一站式解決方案？英飛凌都提供！
如何應對如此高功率密度、最小溫升的挑戰呢？英飛凌強烈推薦客戶使用SiC MOS。
究其原因，還是得益于第三代半導體SiC的如下4點性能優勢：
其一，從現在基于Si的器件轉化到基于SiC的系統，能大幅提升效率；
其二，SiC MOS的體積較小，進一步提升了功率密度；
其三，SiC MOS非常靈活，其pin腳或者使用方法都可以跟基于Si的系統做到無縫連接；
其四，它的Scalability非常好，從650V，1200V，1700V都有。
圖6. SiC MOS成戶用儲能系統的最佳選擇
以傳統的NPC1拓撲為例說明，如果用650V的CoolSiC? MOSFET替換傳統的IGBT作對比，在70kHz的情況下，效率提升了1.3%。
如果熟悉系統設計的朋友們就會知道，在極限情況下，能效提升0.1%都很困難，但在NPC1的Demo中，在其他系統條件都不變的情況下，只是替換了功率器件，就能達到1.3%的提升——這已是非常大的效率提升，更從側面印證了SiC MOS是最匹配未來戶用儲能系統需求的產品。
據悉，英飛凌目前已發布第二代碳化硅MOS產品，以650伏、57毫歐的產品為例，其第二代產品比第一代在Qoss、Eoss、Ciss等性能降低差不多30%，此外，第二代產品還保留了易用性，使得客戶可以在0伏時直接對器件進行關斷操作。
在論壇現場，英飛凌也帶來了3款Demo，例如240W XDPS2222 5~48V USB PD3.1演示版，170W Ebike混合反激參考設計以及基于SiC MOS的3.3kW CCM雙向圖騰柱PFC方案供現場的媒體老師及產業界人士進一步了解。
圖7. 英飛凌在2023 EEVIA年度論壇上展示了包含基于SiC MOS在內的多款Demo
此外，作為全球少數幾家能同時布局三大類功率半導體（從基于硅的MOS、IGBT到覆蓋不同電壓等級范圍的SiC，再到GaN方案）的公司，英飛凌對這3大類產品從設計、生產到封裝已實現內部全流程管理，以此保證將產品的品質做到極致。
另一方面，系統來看，從戶用儲能系統的功能框圖可知（如下圖所示），其中最主要的2大部分即為，一、儲能介質，即電池包；二、功率轉換。其中，功率轉換可分為2大部分，一是DC/DC轉換，二是DC/AC轉換，這跟傳統的光伏系統有很大不同，因為能量在其中是雙向傳輸。
圖8. 英飛凌一站式解決方案賦能戶儲市場
英飛凌可以在其中提供一站式解決方案，從英飛凌目前最耳熟能詳的產品，包括MOS、IGBT、IGBT模塊等功率半導體產品，到MCU、安全保護芯片、電流傳感器等方案。可以說，在整個戶用儲能系統中，英飛凌能以一站式解決方案幫助終端客戶實現最易用的設計。
徐斌說道，“目前戶用儲能系統看似簡單，但其實內部結構很復雜，涉及很多器件，但英飛凌提供的完整解決方案，不僅可以帶給客戶更快更好的設計體驗，更能進一步提升系統的功率密度，從而提升效率。”
關于英飛凌
英飛凌科技股份公司是全球功率系統和物聯網領域的半導體領導者。英飛凌以其產品和解決方案推動低碳化和數字化進程。該公司在全球擁有約56,200名員工，在2022財年（截至9月30日）的收入約為142億歐元。英飛凌在法蘭克福證券交易所上市（股票代碼：IFX），在美國的OTCQX國際場外交易市場上市（股票代碼：IFNNY）。
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