半導體創(chuàng)新推動能源格局演變的三種方式

能源格局正在經(jīng)歷迅速且具有歷史意義的變革。到 2030 年，全球可再生能源發(fā)電量預計將超過 17,000 太瓦時，較 2023 年增長近 90%。顯而易見，可再生能源已不再是遙不可及的夢想；它不僅真實存在，更在持續(xù)發(fā)展壯大。可再生能源正在規(guī)?；l(fā)展，電氣化進程持續(xù)加速，自動化應用不斷拓展，而能夠支撐這一演進的半導體技術(shù)至關重要。

在 TI，我們致力于通過半導體讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實用、觸手可及，為構(gòu)成日常生活的各類產(chǎn)品奠定基礎。這份熱忱同樣傾注于推動可再生能源的采用與普及——從為房屋帶來光明的太陽能電池板，到安裝在墻上、讓您在上班前為汽車充電的電動汽車充電器。

在整個能源生態(tài)系統(tǒng)中，我們正通過半導體技術(shù)提升可再生能源的可及性并支持其未來發(fā)展，以可靠、安全且可擴展的電力解決方案，賦能光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和邊緣自動化等能源系統(tǒng)。

更智能、更小巧、更易獲取的太陽能光伏

隨著光伏應用的不斷普及，挑戰(zhàn)已不再局限于發(fā)電本身，而是轉(zhuǎn)向提升效率、靈活性和經(jīng)濟性。要滿足這些期望，需要體積更小、精度更高且安裝更便捷的光伏逆變器，同時還不能影響性能。

電源管理集成電路和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器有助于調(diào)節(jié)和優(yōu)化從光伏電池板收集的能量。模擬傳感器和嵌入式處理器助力將太陽能集成到智能電網(wǎng)中，實現(xiàn)實時監(jiān)控和需求響應。

我們的半導體，尤其是采用氮化鎵 (GaN) 等寬帶隙材料制造的半導體，正在產(chǎn)生深遠影響，讓適用光伏應用的半導體更易獲取且更具成本效益。通過實現(xiàn)更快的開關速度與更高的功率密度，TI 基于 GaN 的場效應晶體管 (FET) 使工程師能夠設計更緊湊、更高效的光伏逆變器，減少能量損耗并簡化整個系統(tǒng)的空間布局。

從屋頂光伏電池板到逆變器，再到儲能和電動汽車充電，這些技術(shù)進步正幫助設計人員集成更智能、更具可擴展性的解決方案，實現(xiàn)向可再生能源和能源效率的轉(zhuǎn)型。

可學習、自適應、具備保護功能的儲能系統(tǒng)

作為可靠能源的關鍵推動因素，儲能技術(shù)也在迅速發(fā)展。

隨著可再生能源發(fā)電的擴張和電氣化帶來的需求增長，儲能對于在分散式電網(wǎng)中平衡供需及降低消費者能源成本變得至關重要。為實現(xiàn)高效運作，這些儲能系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r監(jiān)控、管理并響應不斷變化的運行狀況，而這些能力的實現(xiàn)直接依賴于半導體技術(shù)。

模擬半導體在控制和管理電流、電壓、溫度、光和聲音等真實世界信號方面發(fā)揮著重要作用。它們不僅有助于控制和傳輸電力，驅(qū)動電機，也是并且是實現(xiàn)高效能源系統(tǒng)的關鍵。

例如，電池管理系統(tǒng)依賴這些高精確度模元件擬來監(jiān)控每個電池單元的電壓、溫度和電流。這類精確測量提供了必要數(shù)據(jù)，有效地幫助防止熱失控并延長電池壽命，同時確保戶用和工商用規(guī)模儲能系統(tǒng)的安全運行

能源電網(wǎng)的邊緣智能技術(shù)

嵌入式處理半導體一直是電子系統(tǒng)中的關鍵元件，助力提高電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化水平和互聯(lián)程度。

電網(wǎng)邊緣技術(shù)的進步正在重塑能源管理與保護的方式，覆蓋屋頂光伏電池板發(fā)電、電池儲能或電動汽車充電等用電設備。當今環(huán)境動態(tài)變化，決策已來不及等待云端響應。無論是需求激增、電壓驟降還是天氣相關干擾，都需要在本地快速做出反應。這正是邊緣人工智能 (AI) 成為現(xiàn)代能源基礎設施基石的原因。

通過將支持 AI 的處理能力嵌入電網(wǎng)邊緣的設備中，我們的技術(shù)作為嵌入式系統(tǒng)的“大腦”，使工程師能夠構(gòu)建無需依賴遠程服務器即可分析數(shù)據(jù)、檢測異常并實時響應的系統(tǒng)。這使得從變壓器到智能電表的各種設備都能夠更快地檢測故障、優(yōu)化負載平衡并提升系統(tǒng)自主性。這些能力對于需大規(guī)模數(shù)據(jù)支持和驅(qū)動的能源管理系統(tǒng)至關重要。

邊緣智能在增強電網(wǎng)彈性方面也發(fā)揮著關鍵作用。在分布式電網(wǎng)模型中，有數(shù)千個節(jié)點在發(fā)電、存儲和消耗電力。要使這樣的系統(tǒng)正常運行，每個節(jié)點都需要具備自我感知和自適應能力。我們的嵌入式處理器和模擬前端支持電壓檢測、負載平衡和自動控制，將響應能力直接融入硬件，使能源系統(tǒng)能夠隨工況變化而自適應調(diào)整。

嵌入式處理器和連接解決方案還幫助電網(wǎng)運營商從各個智能電表收集準確的能源使用數(shù)據(jù)。這能夠?qū)崿F(xiàn)更智能的能源使用，并提升用戶意識，促使其將用電需求轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)能源供應更充足的時段。

半導體將能源生態(tài)系統(tǒng)連接在一起。在模擬技術(shù)和嵌入式技術(shù)領域，我們提供的半導體產(chǎn)品為光伏電池板或儲能系統(tǒng)等應用注入動力。 與此同時，這些技術(shù)也在增強消費者對可再生能源安全性、可靠性、經(jīng)濟性和性能的信心，助力其在當下及未來得到更廣泛的應用。