儲能系統(tǒng)是提升能源效率的關(guān)鍵

能源存儲系統(tǒng)（ESS）已經(jīng)是提升能源應(yīng)用效率相當(dāng)重要的一環(huán)，通過將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的能源存儲起來，以便在光伏系統(tǒng)運(yùn)作效率較低時（如夜晚或陰天），將存儲的能源提供給家庭或企業(yè)使用，或是將多余的電反饋給電網(wǎng)，是當(dāng)前重要的熱門應(yīng)用之一。本文將為您介紹ESS的架構(gòu)與應(yīng)用，以及由Murata（村田制作所）所推出的相關(guān)解決方案的功能特性。

ESS結(jié)合再生能源系統(tǒng)存儲過剩能量

ESS（Energy Storage System）是一種能源存儲系統(tǒng)，它的主要功能是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式，以便在需要時再轉(zhuǎn)換回電能。ESS可與太陽能、風(fēng)能等再生能源系統(tǒng)結(jié)合，存儲過剩的能量，并在天候不佳或用電高峰時提供穩(wěn)定的電力。

ESS也可用于平衡微電網(wǎng)的能源供應(yīng)和需求，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并可做為備用電源，提供緊急情況下的電力支持，確保系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。ESS可以在低能耗時段充電，并在高峰時段放電，實現(xiàn)能量的時間平移，減少尖峰用電成本。此外，ESS也可被應(yīng)用于電動車輛，提供高效能的電力存儲，延長行駛距離并改善車輛性能。

ESS的架構(gòu)和應(yīng)用可以根據(jù)不同的需求和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，一般性的ESS架構(gòu)包括儲能元器件、電力轉(zhuǎn)換器、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)冷卻與保護(hù)等部分。

儲能元器件可包括電池與超級電容，ESS的核心是電池，常見的電池包括鋰電池、鈷鋰電池、鎳鋰電池等，這些電池可以存儲電能以供之后使用，此外也可使用超級電容，可用于快速釋放電能，應(yīng)對瞬時高功率需求。

電力轉(zhuǎn)換器可包括逆變器與轉(zhuǎn)換器，逆變器用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以供家庭、工業(yè)或電網(wǎng)使用，轉(zhuǎn)換器則用于將電能轉(zhuǎn)換為其他形式，例如機(jī)械能或熱能。

控制系統(tǒng)是ESS的大腦，其中的智能控制器用于監(jiān)控電池狀態(tài)、負(fù)載需求和電網(wǎng)狀態(tài)，并調(diào)節(jié)電池的充放電過程，以確保最佳性能和壽命。另外還有能源管理系統(tǒng)（EMS），可用于優(yōu)化儲能系統(tǒng)的運(yùn)行，協(xié)調(diào)不同能源資源，提高系統(tǒng)效率。

為了ESS的安全運(yùn)作，系統(tǒng)冷卻與保護(hù)必不可少，冷卻系統(tǒng)可保持電池和電子元器件的適當(dāng)溫度，以提高效能和延長壽命，安全保護(hù)則包括過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、溫度保護(hù)等，以確保儲能系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

熱敏電阻廣泛應(yīng)用于溫度傳感和控制

熱敏電阻（Thermistor）是一種電阻值隨溫度變化而變化的半導(dǎo)體器件，主要應(yīng)用于溫度傳感和電流控制的領(lǐng)域，可在ESS應(yīng)用中擔(dān)任溫度傳感的工作。根據(jù)電阻值隨溫度變化的方式，熱敏電阻分為兩大類，包括正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC thermistor）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC thermistor）。

PTC熱敏電阻會隨著溫度上升，電阻值增加，主要用于過電流保護(hù)、溫度開關(guān)和發(fā)熱器件的自恢復(fù)保護(hù)。在電子設(shè)備中，當(dāng)電流超過額定值時，回路中與保護(hù)對象串聯(lián)的PTC其電阻值通過自身發(fā)熱而上升，可以抑制當(dāng)下的超額電流。此外，PTC熱敏電阻也可作為溫度開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)溫度超過預(yù)定值時，PTC電阻值增加，也可以觸發(fā)相應(yīng)的開關(guān)動作。

NTC熱敏電阻則是會隨溫度上升，電阻值降低。這種特性可用于監(jiān)測電子器件或設(shè)備的溫度，以確保其正常運(yùn)行。在一些應(yīng)用中，NTC熱敏電阻被用來補(bǔ)償器件的溫度變化，以維持穩(wěn)定的性能。

熱敏電阻在我們的生活中隨處可見，它不僅被用作溫度計、空調(diào)中的溫度傳感器件，抑或是智能手機(jī)、熱水壺及熨斗中的溫度控制器件，還可被用于各種電源器件中的電流控制。最近，隨著車輛電動化程度的提高，熱敏電阻越來越多地被用于電車項目：如車載電池包、激光雷達(dá)、等。另熱敏電阻可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及能源項目，其中包括電動車快速充電基礎(chǔ)設(shè)施、太陽能逆變器、儲能逆變器及電池包等。

完整的熱敏電阻產(chǎn)品線滿足不同需求

Murata推出各種類型的熱敏電阻，可滿足ESS應(yīng)用的需求。Murata熱敏電阻產(chǎn)品可分成NTC熱敏電阻與PTC熱敏電阻兩大系列。NTC熱敏電阻包括NCU高信賴性應(yīng)用型、NCP消費(fèi)級（民生）應(yīng)用型、NCG導(dǎo)電膠實裝型等。PTC熱敏電阻則有PRF過熱保護(hù)型與PRG過流保護(hù)型兩種，其中在車載，及能源項目上尤NCU系列最為廣泛應(yīng)用。

Murata的NCU系列是SMD型的NTC熱敏電阻。因其特殊結(jié)構(gòu)：外部銅電極帶來高可靠性，可靈活應(yīng)用于各種需要溫度檢測，且苛刻的使用場景，它是Murata熱敏電阻的主力成員，可用于對信賴性要求很高的汽車市場、工業(yè)及能源市場，實現(xiàn)寬溫度范圍的溫度檢測和溫度補(bǔ)償功能。

滿足新能源應(yīng)用需求的DC-DC轉(zhuǎn)換器

Murata也推出一系列專門為柵極驅(qū)動電路設(shè)計的隔離DCDC轉(zhuǎn)換器，包括適用于IGBT、SiC、MOS、GaN等產(chǎn)品線，通常用于新能源、運(yùn)動與控制、移動性和醫(yī)療保健解決方案中。這些產(chǎn)品具有超低隔離電容3pF、優(yōu)化的IGBT/SiC和MOS柵極驅(qū)動的雙極輸出電壓、直流鏈路電壓最高可承受3KV、針對局部放電的可靠性、dv/dt抗擾度在1.6kV下長時間可以承受高于80kV/μS等特性。

Murata特別將面向可應(yīng)對高頻率的下一代GaN功率半導(dǎo)體的絕緣DC-DC轉(zhuǎn)換器商品化，為各種應(yīng)用所需的快速功率轉(zhuǎn)換做貢獻(xiàn)。Murata推出的MGN1系列1W輸出DC-DC轉(zhuǎn)換器，設(shè)計提供GaN器件柵極驅(qū)動器所需的電壓。

MGN1系列器件提供薄型、小占地面積、表面貼裝解決方案，可輕松集成到空間有限的系統(tǒng)中。它們還具有輕量級的優(yōu)勢，這帶來了更大的部署機(jī)會。提供的輸出電壓為+8V、+12V和+6/-3V。

MGN1系列DC-DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵屬性之一是2.5pF（典型值）的超低隔離電容。通過這種方式，隔離柵上的瞬態(tài)耦合被最小化，從而防止信號失真。此外，這意味著系統(tǒng)EMI問題可以緩解。這些器件的>200kV/μs共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），使其非常適合基于GaN系統(tǒng)的高開關(guān)速度，進(jìn)一步確保柵極驅(qū)動器信號的完整性。由于其免疫局部放電，可在高電壓條件下保持可靠運(yùn)作。

Murata MGN1系列中的DC-DC轉(zhuǎn)換器支持1.1kV的連續(xù)隔離柵耐受電壓，這些轉(zhuǎn)換器的爬電距離和間隙數(shù)據(jù)為6.5mm，-40℃至+105℃的工作溫度范圍使它們能夠安裝在極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中。此外，它們也結(jié)合了反極性和短路保護(hù)機(jī)制。

新型DC-DC轉(zhuǎn)換器可用于多種基于GaN的應(yīng)用，其中包括電動車快速充電基礎(chǔ)設(shè)施、電池存儲轉(zhuǎn)換器、智慧電網(wǎng)實施、太陽能逆變器、固態(tài)開關(guān)斷路器、ICT和數(shù)據(jù)中心、風(fēng)力渦輪機(jī)和電機(jī)驅(qū)動器。

結(jié)語

能源存儲系統(tǒng)結(jié)合新能源應(yīng)用將能充分提升能源的利用效率，其中需要眾多關(guān)鍵器件來對能源存儲系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制與安全防護(hù)，相關(guān)應(yīng)用市場極具潛力。Murata推出全系列的熱敏電阻與DC-DC轉(zhuǎn)換器，將能夠提供能源存儲系統(tǒng)更優(yōu)的監(jiān)控能力與能源轉(zhuǎn)換效率，值得有意進(jìn)入這個市場的廠商進(jìn)一步了解與采用。

審核編輯：黃飛

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