下一代太阳能成本节约新浪潮

与 SolarEdge 携手合作,在太阳能领域实现重大突破。

SolarEdge 是太阳能逆变器、功率优化器和模块级监控服务领域的全球领导者,自公司成立以来短短 10 年内从新初创企业一跃成为行业领导者之一。奇迹是如何发生的呢?通过求异思维,面对太阳能改进的一些最大挑战,找到颠覆性的解决方案。其最新突破,即屡获殊荣的 HD-Wave逆变器,采用基于分布式交换的新型功率转换技术和强大的数字信号处理技术,相比现有技术,可以加速太阳能普及,从而促进更广泛地采用太阳能。


追求电网平价

在过去十年里,(可再生能源和传统能源成本相当)一直是可再生能源技术变革的驱动力。实现电网平价被认为是太阳能得到广泛采用的引爆点。有些人单单出于环保信念,就会考虑使用太阳能,但对于大多数人来说,价格因素也是是否使用的重要考量点。与任何商品一样,能源的选择与成本和价格有很大关系。虽然专家就何时实现电网平价(或是否已经实现电网平价)存有分歧,但基本原则不会变,即更低的价格意味着更广泛的采用,而更广泛的采用则意味着减少对化石燃料的依赖。不仅有益于环境,还有益于能源独立,此外也能帮我们节约成本。


从直流到交流,占据领先优势

太阳能行业协会调查显示,过去 10 年太阳能成本降低 60%,主要是得益于太阳能板成本的降低。但是,太阳能板成本已达到边际收益递减点,意即新一波成本节约浪潮必须源自太阳能板以外的技术。因此,至关重要的功率逆变器应运而生。

逆变器负责管理和监控能源生产、损耗及存储,是太阳能发电系统的控制中心。逆变器的核心作用是将太阳能板生成的直流电转化为交流电,即公用电网向家庭和企业提供的标准。

简单来说,传统逆变器的工作原理是利用一系列高压开关将直流电流转化为交流波形。生成的波形只是初始阶段的一个大概的波形,后期必须经正确校正和"滤波",以便能够生成更平缓更高效的波形,从而安全、可靠地连接到电网。滤波工作由磁性元件执行,这种元件庞大、笨重、昂贵,但对传统交换技术而言又是必不可少的。此外,在这一并不完美的过程中,能量损失还会产生热量,这又需要大量的冷却元件,意即更多金属、更大体积、更高成本。这些金属元件占据逆变器约 50%-60% 的成本,若您得知在过去 25 年中逆变器技术几乎没有变化,您可能会很震惊。值得庆幸的是 SolarEdge 看到了改变的机会,这样的改变将为进一步降低太阳能领域方面的成本释放出巨大的潜力。SolarEdge 借助 Analog Devices 解决方案实现新的技术变革。


携手合作,实现数字化革命

SolarEdge 意识到若要摆脱逆变器的这些笨重、庞大的金属元件,则需要重新思考转换过程。虽然碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等新的宽带隙交换技术的出现,有望革命性地改变下一代功率转换设计,但通过部署先进的新多级切换拓扑,现有硅基技术同样可以实现这一革命。为了充分利用这些发展成果,现需要一种可以应对显著增加的速度、精度和功能需求的先进混合信号处理引擎。这就是 SolarEdge 采用 Analog Devices 技术的原因。

HD-Wave设计的主要颠覆之处在于,将传统的高压开关换成大量低压开关。从而生成更平缓更高效的波形,这样,只需较少的磁性滤波和冷却。但挑战在于这种设计需要高度复杂的算法,较之前,现在需要更强大的处理能力。

大多数通用处理器为适用于大量应用的广泛市场而设计,其拥有的特性与功能对太阳能逆变而言并非至关重要。这会导致"处理能力"浪费–,从而约束系统致其无法发挥最大潜能。因此,为了释放出全部潜能,Analog Devices 设计出一种高度专业的处理器,交换操作可以拥有最大限度的处理能力及尽可能出色的性能表现。

"设计如此专业的东西需要非常深厚的行业知识和系统级的设计专长,"Analog Devices 可再生能源小组负责人 Bill Slattery 评论道。"除了与 SolarEdge 密切合作之外,我们还招聘一些功率转换和逆变器领域非常优秀的系统工程师,以进一步巩固我们的专业知识。"结果是 Analog Devices' 的功率转换产品组合不断增加,如 ADSP-CM40x 混合信号控制处理器系列–,其中两种 (ADSP-CM408) 是所有 SolarEdge HD-Wave逆变器的核心元件。这些业内首个用于太阳能逆变器的系统单芯片堪称同类中最快速的基于 ARM Cortex® M4 的控制处理器,拥有行业内最精确的交流/直流转换器(16 位精度),以及一系列专门的硬件加速器。

HD Wave Single Phase Inverter NA

 


迎来光伏逆变器新时代。

SolarEdge 和 Analog Devices' 携手合作,最终推出一种新型逆变器,该新型逆变器尺寸和重量仅为传统逆变器的一半,且各种昂贵金属元件显著减少。直接影响显而易见,但更为重要的是逆变器变革步伐现在可与摩尔定律保持良好一致,而不再依赖于没有多少变革希望的金属元件部分。

SolarEdge 营销和产品战略副总裁 Lior Handelsman 表示:"我们认为 HD-Wave技术代表着太阳能逆变器变革的重大里程碑,等同于大型显像管电视到平板电视的过渡。""Analog Devices' 混合信号控制处理器带来的数字化处理能力,让我们能够以比行业标准更快的速度,持续优化逆变器的尺寸、效率和可靠性。现在,太阳能逆变器的变革速度堪比电子产品,远超机械产品。"

为实现该目标,Analog Devices 宣布他们将发布太阳能逆变器处理方面的新突破,即 ADSP-CM41x 系列,该系列采用创新的全新"独立双核心"架构,在单个控制器中结合两个物理上独立的处理器,并增加一组专门的硬件加速器。这些重要的附加元件在不牺牲安全性的情况下,能够进一步提高性能和成本效率。

电源转换
ADI 功率转换平台可提高安全性、可靠性和效率。

ADI 的"高精度功率转换平台"进一步简化设计,无缝集成这种混合信号控制处理器和其他关键信号链元件,如 AD740x 隔离的Σ-Δ型ADC(自带电流传感器)以及 ADuM41xx 系列隔离栅极驱动器(采用 iCoupler® 隔离技术)。

随着太阳能技术和成本效率方面的持续进步,可再生能源的未来前景无限。SolarEdgeAnalog Devices这样超越一切可能的领先创新者之间的合作将会使太阳能技术摆脱替代能源这一角色,并提供开创性解决方案。



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