可再生能源、儲(chǔ)能和電網(wǎng)是未來(lái)方程式的一部分，綠色能源將取代全球老化的電力基礎(chǔ)設(shè)施。PowerUP Expo 的小組討論旨在在電力行業(yè)知名專家的幫助下解決這個(gè)非常重要且同樣廣泛的主題。

Texas Instruments 高壓電源副總裁 Steve Lambouses 在討論開始時(shí)承認(rèn)碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)等寬帶隙 (WBG) 材料正在推動(dòng)更高水平的電源效率和密度。他進(jìn)一步指出，雖然有很多關(guān)于這些 WBG 材料在車輛電氣化中發(fā)揮作用的信息，但在智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)方面卻并非如此。

STMicroelectronics 業(yè)務(wù)部經(jīng)理 Filippo Di Giovanni 解釋了 WBG 材料如何在外形尺寸以及更高頻率下無(wú)源元件的更小尺寸方面帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。在談到需要 1,200-V 至 1,700-V 開關(guān)的智能電網(wǎng)應(yīng)用逆變器時(shí)，Di Giovanni 表示 SiC MOSFET 至關(guān)重要。

在本次小組討論中提出的另一個(gè)重要問(wèn)題是監(jiān)測(cè)高壓輸電線路中的功率。Analog Devices 綠色能源解決方案總監(jiān) Conor Power 指出，如果功率過(guò)高，保護(hù)繼電器會(huì)跳閘斷路器，通常是電池供電或線路供電。這給功率預(yù)算帶來(lái)了更大的壓力。

“電力監(jiān)控系統(tǒng)通常是一個(gè)被遺忘的領(lǐng)域，”鮑爾說(shuō)?！暗F(xiàn)在，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商開始使用慣性測(cè)量裝置?！? 它們被用來(lái)檢查斷路器打開和關(guān)閉如何測(cè)量低電平和高電平的振動(dòng)信號(hào)。這允許智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提前預(yù)測(cè)簽名是否正在改變以干預(yù)這種情況。

Infineon Technologies SiC 高級(jí)總監(jiān) Peter Friedrichs 通過(guò)引入包括數(shù)據(jù)通信和安全功能的雙向能量流，將討論提升到一個(gè)新的水平。隨著我們轉(zhuǎn)向高達(dá) 1,500 V 的向上電壓，新的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將不可避免地發(fā)揮作用。根據(jù) Friedrichs 的說(shuō)法，電力電子將包含硅和 SiC 組件的平衡組合。

接下來(lái)，Di Paolo Emilio 就太陽(yáng)能和風(fēng)能以外的可再生能源向 Yole Développement 的電力電子和電池首席分析師 Milan Rosina 詢問(wèn)。在這里，Rosina 提到了生物質(zhì)能、水能和以海洋動(dòng)力運(yùn)行的能源渦輪機(jī)。對(duì)于生物質(zhì)，他概述了環(huán)境和倫理問(wèn)題。

對(duì)于水能，雖然最有效的地點(diǎn)已經(jīng)建成，但利用海流的風(fēng)力渦輪機(jī)具有強(qiáng)大的潛力，至少在理論上是這樣。然而，由于腐蝕以及安裝和安全問(wèn)題，挑戰(zhàn)依然存在。因此，Rosina認(rèn)為光伏和風(fēng)能具有更高的潛力。

接下來(lái)，是時(shí)候談?wù)劮植际侥茉吹臄?shù)字化管理了，這里Di Paolo Emilio邀請(qǐng)了Shuli Goodman一起討論。Goodman 是 LF Energy 的執(zhí)行董事，LF Energy 是一個(gè)專注于電力系統(tǒng)領(lǐng)域的開源基金會(huì)。古德曼開始談?wù)撾娏π袠I(yè)發(fā)生的令人難以置信的轉(zhuǎn)變，包括從集中式能源網(wǎng)到分布式能源網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。

他說(shuō)，在可再生能源方面，我們?cè)诿绹?guó)的比例還不到 10%。此外，就資源而言，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商離容量還差得很遠(yuǎn)。根據(jù) Goodman 的說(shuō)法，這需要一種新的范例，該范例是數(shù)字原生的并且理解電力系統(tǒng)。這意味著電力行業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該對(duì)數(shù)字環(huán)境有基本的了解。

第二輪小組討論

Di Paolo Emilio 開始了第二輪討論，重點(diǎn)討論了這些電源系統(tǒng)將帶來(lái)的高壓設(shè)計(jì)和多級(jí)拓?fù)洹＠?，我們?nèi)绾无D(zhuǎn)向基于 SiC 和 GaN 半導(dǎo)體的更快開關(guān)?在這里，TI 的 Lambouses 談到了電源關(guān)閉以及在電網(wǎng)上和下移動(dòng)能量的挑戰(zhàn)。

接下來(lái)，STMicro 的 Di Giovanni 解釋了 SiC 在更高電壓下進(jìn)行 DC/DC 轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)，其中硅 MOSFET 表現(xiàn)出高 R DS而硅 IGBT 僅在較低頻率下可行。他還解釋了為什么我們需要采用同步整流技術(shù)。

第二次輪到他發(fā)言時(shí)，ADI 的 Power 強(qiáng)調(diào)需要更準(zhǔn)確地管理電池。首先，必須準(zhǔn)確測(cè)量每個(gè)電池的電壓。此外，必須密切監(jiān)測(cè)和糾正電池組的系統(tǒng)溫度波動(dòng)。使電池管理成為挑戰(zhàn)的另一個(gè)因素是電池平衡：工程師需要在串聯(lián)系統(tǒng)中準(zhǔn)確平衡每個(gè)電池。

Infineon 的 Friedrichs 闡述了將存儲(chǔ)集成到智能電網(wǎng)中的必要性，以及它如何通過(guò)在最需要的時(shí)間和地點(diǎn)提供電力來(lái)提高能源效率。他還解釋了在這個(gè)支持存儲(chǔ)的能源管理系統(tǒng)中對(duì)通信和安全元素的需求。

LF Energy 的古德曼再次專注于新能源框架的政治和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面，這次談?wù)摰氖莿?chuàng)建新電網(wǎng)的開源工具。作為軼事證據(jù)，他談到了移動(dòng)電話從 1980 年代后期昂貴的大盒子到今天的智能手機(jī)的演變。“從根本上說(shuō)，這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)方程式，”他說(shuō)。

Yole 的 Rosina，第二輪的最后參與者，引起了人們對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在接受本地分布式能源方面的惰性的關(guān)注。因此，他得出結(jié)論，實(shí)施智能電網(wǎng)最可行的方法是通過(guò)固定電池。