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      Portrait image of Patrick Morgan
      Patrick Morgan,

      公司汽车电气化和可持续能源部副总裁

      ADI 公司

      作者详情
      Patrick Morgan
      Patrick Morgan博士是ADI公司汽车和能源部副总裁兼总经理,同时还担任模拟/混合信号IC、软件和系统领域的负责人。Patrick在成功开发技术和发展汽车、消费电子和工业市场业务方面拥有超过27年的经验。他之前曾在NXP®和Freescale Semiconductor®担任副总裁和总经理,任职期间搭建和发展了先进驾驶辅助系统(ADAS)业务。在加入Freescale之前,他曾担任Javelin Semiconductor(一家功率放大器初创公司)营销和销售部副总裁,在他的带领下,该公司出货量达到了5000万台,最后被Avago成功收购。2000年代初期,Patrick还曾是美国德克萨斯州奥斯丁市Silicon Labs®无线产品的主要负责人之一,任职期间,该品牌移动手持设备的市场价值从零飙升到10亿美元以上。Patrick拥有七项专利以及斯坦福大学电气工程博士学位,曾居住在美国加利福尼亚州、美国德克萨斯州、美国亚利桑那州、美国马萨诸塞州和德国。Patrick来自美国中西部地区,现与妻子Lyn居住在美国新英格兰地区,并育有两个孩子。
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      展望电气化的未来(可持续发展系列#2)

      本文为系列文章的第二篇。此系列文章旨在阐明创新技术平台和软件解决方案如何支持清洁科技,并邀请其他各方就能源和可持续发展的未来展开对话。点击此处查看第一篇文章

      电气化大趋势

      从汽车、家用采暖到工业流程,电气化已席卷全球,无数终端应用都需要电力驱动型基础设施。在监管法规、消费需求和可持续实践理念的共同推动下,电气化正在全方位加速发展。

      电气化要求我们重新设想汽车加油、房屋供暖和制冷的方式以及工业动力的来源。随着世界向可持续发展转型,电气化技术的进步使太阳能、风能、水能等可再生能源成为石油、天然气、煤炭等传统化石燃料能源有效的低成本替代品。此外,随着电网的发展,电力的分配和管理也在发生变化。“局域电能系统”(即微电网)正在形成,具有紧密耦合的储能能力,而在电动汽车(EV)市场迅猛增长的情况下,供电可靠性的挑战进一步加剧。从技术角度看,汽车、住宅和制造工厂等资产的分布式特征正在催生模拟检测与数字化相结合的智能边缘。简言之,每一个车辆部件、传感器、执行器、存储系统、计量点都离不开智能。

      数据是新技术世界的命脉,为创造并获取价值,ADI等技术开发商必须以新的方式在整个生态系统中开展互动。我们注重互相学习和共同创造,与合作伙伴在智能边缘开发完整的子系统。随着我们不断成长,ADI突破传统方法,引入新的专业知识,探索人工智能、数据科学、虚拟化、电池化学等更多领域。此外,我们正在推进知识产权(IP)战略,纳入系统和标准化内容,以推动行业发展。我们立足宏观视角看待边缘智能,并在设计时考虑总拥有成本,推动智能边缘在可预见的未来成为价值创造和增长的关键领域。

      可持续发展推动的历史性融合

      Shows how the efforts for clean energy and technology converged to create unique opportunities

      政策的作用

      良好的监管环境有助于推动电气化的发展。《通货膨胀削减法案》(IRA)、《基础设施投资和就业法案》(IIJA)、CHIPS、“下一代欧盟”(NGEU)……有关气候政策的各种法规文件层出不穷,利好国内和国际行动的开展。立法创新旨在加速清洁能源产业发展,鼓励私营部门投资以推进全球脱碳工作。

      在美国,IRA更新了清洁能源和电动汽车的免税额度并提高能效,提供3,700亿美元以应对气候危机2。IRA、IIJA等重要国家政策旨在提供投资,帮助美国大力发展清洁能源并减少温室气体(GHG)排放。与此同时,州市对新基础设施的许可和监管仍存在问题,这对电网的快速发展构成了重大挑战。

      并非仅有美国出台法律加速清洁能源经济的发展。在欧洲,为实现《欧洲绿色协议》设定的目标,欧盟委员会承诺在未来十年投资至少1万亿欧元以发展可持续能源3。事实上,欧盟多年期预算(2021-2028年)的30%和欧盟NGEU工具已用于绿色投资3

      工业支持和联邦支出对于实现上述远大目标至关重要。自2015年以来,全球每年对可再生能源、能效和其他转型相关技术的投资稳步增长4,反映出人们对气候危机的认识日益加深。

      电气化技术的预期资本投资

      Bar chart showing the expected 3 times growth in capital for electrification technology versus other energy methods between 2020 and 2030
      资料来源:国际能源署2050年净零排放报告

      电动汽车革命的影响

      电动汽车革命是电气化市场增长的关键驱动力,电动汽车正在迅速普及。根据国际能源署(IEA)的“新政策情景”1,我们预计,到2030年,在用电动汽车数量将超过1.25亿辆。

      全球电动汽车存量

      A line chart showing the expected 8 times in Evs on the road between 2022 and 2030
      资料来源:国际能源署2050年净零排放报告

      电动汽车的兴起对电网的管理方式有重大影响。首要考虑因素之一是电力负载。该预期电动汽车数量产生的最大负载约为10 TWh,虽远低于全球发电量的预期增长,但当电动汽车在能源网络的基础设施内部移动时,其负载在时间上空间上都有独特的动态性。电网须能应对电动汽车的负载并进行实时管理,从而为更多联网设备无缝、持续地提供电力。

      在充电电缆的另一端,需要复杂的二次变电站智能设备确保可靠地输送电能并管理电网。ADI预计,随着电网的分散化以及新能源和负载的增加,精密测量、控制和实时信号处理设备将成为新的标准。为保证电网的完整性,电力的精确测量已愈发重要,目前广泛采用的电网管理解决方案是智能计量设备。2022财年,ADI公司交付了超过2,800万片智能计量IC。创新技术让新一代智能电表具备卓越的边缘洞察力和预测控制能力,有助于优化分散电网的能源利用率、质量、健康状况和寿命。

      ADI公司利用其先进的电池、电源和能源管理技术,采用整体方法打造清洁能源生态系统,加速汽车电气化和能源网络的转型和融合。

      ADI公司的电气化产品组合ADI Recharge™包括电池管理系统(BMS)、逆变器、储能系统(ESS)和电表,如本系列的第一篇文章《能源、清洁科技和可持续发展的未来》所述,此类半导体解决方案有望大幅减少温室气体排放量。如果落实并推广上述可持续终端应用,我们与客户合作所能实现的潜在减碳排量将达16 Gt5,这促使我们与客户携手加速部署现有技术,共同开拓创新以改变终端市场生态系统。

      电气化生态系统

      Shows a workflow for the electrification ecosystem
      电气化生态系统庞大、复杂且相互关联,可再生能源具有分布式来源且电能双向流动。ADI公司通过涵盖能源管理、转换和储存的电气化解决方案为生态系统提供支持,我们的解决方案支持实时无线数据洞察,以实现智能、自主和虚拟增强的电网。

      ADI公司与客户在系统层面加快合作步伐。例如,目前全球前20大电动汽车制造商(OEM)中有16家采用了ADI的BMS平台,在此基础上,ADI公司与众多OEM、一级供应商、电池制造商、能源公用事业公司和其他利益相关方合作,利用电动汽车电池数据开发全新的信息生态系统。

      在技术进步的推动下,风能、太阳能等可再生能源的成本已低于传统能源,在发电量中的占比也逐渐提高。长期来看,我们预计可再生能源、电池储能系统、电动汽车充电基础设施、电解器、热泵有望迎来强劲增长。此类资产影响深远,汽车行业、电力和工业市场均将受益于电气化的发展。

      此外,功能安全的重要性也日益突出,这一标配功能现已成为确保安全的关键所在。以汽车仪表板为例,传统的仪表板只显示速度、燃料或发动机信息,如今却增添了更多内容,包括车辆周围的摄像头以及安全信息。这一改变影响重大:不仅后视摄像头须实现功能安全,为驾驶员提供信息的显示屏也须确保安全。我们将电源视为系统安全的主要控制点并大力投资,成为业内功能安全PMIC的领先供应商。仅在2022财年,ADI公司就交付了超过10亿片安全电源管理IC。

      电气化的智能边缘

      ADI公司已有58年的悠久历史,拥有强大的精密测量能力,展望未来,我们将走得更远。事实上,我们正将ADI Recharge产品系列整合到三个平台领域中,我们称之为电气化智能边缘。各平台区域对应我们在生态系统中与能源交互的方式:能源管理、电源转换和能源储存。

      Chart explaining the intelligent edge of electrification (bms example)
      智能边缘产生的洞察力在重新定义为电气化应用创造和传递价值的方式。新的电池分析信息不仅有助于实时优化电池,而且可以用作新的信息生态系统的基础。

      数据从精密测量开始,可以说没有精密测量就没有数据,是测量过程创造了数据。这个模拟区域我们称之为“边缘之边缘”,是典型的以模拟为中心的系统的起点和终点。沿图向上看,下一层就是我们重点关注的智能边缘。这一层执行的功能更接近模拟,并非完全依赖中央控制器,从而实现价值转移。此类功能包括数据处理、电池监测、实时安全循环和电池洞察。ADI的BMS API让中央控制器可与智能边缘系统进行交互,中央控制器支持有线或无线BMS。

      价值转移十分显著。例如,电池洞察有助于实时优化充电系统,并实时确保驾驶前中后期电芯的安全性。可以通过密钥访问云中存储的数据,根据客户、数据类型或访问次数收取订阅费,也可探究更多商业模式。随着公司加速发展,我们更加关注如何进入市场、如何通过新的的商业模式与客户互动并为ADI创造价值,这是我们实现智能边缘愿景的基础。

      奋勇向前

      展望未来,全球脱碳趋势不仅有益于保护地球,也推动着商业发展。ADI的可持续发展解决方案为公司和客户创造机遇和收入来源。充电插座两端,基于半导体的低功耗技术是发展智能边缘的必经之路。

      时不我待,气候变化的迹象无处不在,创新技术和法律法规正在推动电气化的发展,确保我们拥有更光明、更健康的未来。ADI公司期待与整个电气化生态系统合作,助其释放脱碳潜力。

      Showing multiple windturbans and grids on a sunny day
      参考文献

      1《2023年全球电动汽车展望》:与气候目标同步(windows.net)
      2 通货膨胀削减法案指南 | 清洁能源 | 白宫
      3 金融和绿色协议(europa.eu)
      4 国际能源署2050年净零排放分析
      5 ADI分析基于内部计算,假设可持续发展终端应用得到全面采用和规模化。需要额外的研究来解释终端产品的整个生命周期
      6 全球汽车行业——统计数据和事实 | Statista

      前瞻性声明

      本文章包含前瞻性声明,这些前瞻性声明依据美国《1933年证券法》及其修订案和美国《1934年证券交易法》及其修订案中的其他安全港条款制定。除历史事实外,其他所有声明均可视为前瞻性声明。  阅读更多 >>