低碳经济成焦点 节能降耗产品需求与日俱增

    目前，绿色经济、低碳经济已经成为全球关注焦点，市场对新能源、节能降耗产品的需求与日俱增，这也为电子元器件行业带来了变革和创新的契机，拓宽了相关功率器件、驱动电路、电源模块、散热管理、连接器产品的发展空间。 

    2010年风电发展的机遇与挑战  

    在各类可再生能源中，风能最具竞争力，各国政府不断出台有利于再生能源发展的鼓励政策，为该产业带来巨大的市场机遇。德意志银行最新发布的研究报告显示，全球风电发展正进入迅速扩张时期，风能产业将保持每年20%的增速，预计到2015年，该行业总产值将增至目前水平的5倍。如此庞大的需求和市场，为半导体企业提供了新的机遇与挑战。  

    由于风能是一种非常不稳定的能源，风机输出的电压、频率和功率都很不稳定，因此不做处理不能直接输入电网。在从风力发电到并网运行的过程中，整流器、逆变器、晶闸管、保护器件、变压器等器件发挥了重要的作用。  

    一个能实现与现有国家电网并网的大型风力发电场通常主要由以下几个部分组成：风力涡轮机、整流器、逆变器、控制器、晶闸管、同步器、防雷装置、变压器、连接器和其他控制系统。  

    其中整流器用于将风力涡轮机发出的交流电转换成直流电，以尽可能地降低电能在传输过程中的损失。在靠近电网端，逆变器再将整流器过来的直流电能转变成电网采用的正弦电波，然后通过晶闸管和同步器确保生成的交流电与电网同步并将此正弦波交流电并到电网上。  

    风力发电机效益与逆变器的效率直接相关，继而又取决于所用元件的能效，因此国内的电子元件企业在逆变器市场存在巨大商机。此外，大功率风电应用要求能承受上千安培电流和几千伏高压的大功率IGBT器件或模块，而且要求它们必须具备很高的可靠性，这为生产高可靠性、大功率器件的公司提供了机遇。 

    为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。因此风力发电机的防雷解决方案显得极为重要，防雷装置一般为防过压冲击的气体放电管（GDT）、晶闸管、TVS二极管或金属氧化物变阻器（MOV），以及防过流冲击的可恢复PolySwitch器件或一次性熔断器。 

    在逆变器和电网之间一般都需要加变压器，因为电网电压一般高达几万伏，这么高的电压逆变器是做不到的，因此需要大型变压器进行升压。  

    成本降低催生太阳能产业扩张 

    作为新能源中的另一个大市场是太阳能的应用，预计2010年中国太阳能发电市场需求将达6.2亿美元，高达138.5%的年成长率亦可看出其发展潜力。

    广阔的市场推动厂商拼命降低太阳能发电的成本，其中最简单的方法就是提高太阳能电池的光电转换效率。但目前太阳能光电转换效率能实现商业化量产的大部分还不超过20%,虽然有着很大的提升空间，但受限于基础材料的限制其提升进展非常缓慢。审视交流发电应用的核心环节，半导体厂商的机会主要集中在充电和逆变环节。 

    由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。蓄电池的特性直接影响系统的工作效率、可靠性和价格。    

    在太阳能系统中，逆变器把直流电变成交流电，当照明负载为直流时无需使用（如LED照明），目前已经有太阳能直接供电的LED照明系统，相信这个趋势将在未来得到更多应用。而照明负载为交流负载时必须使用。考虑到太阳能光电转换效率的低下，这更凸显了逆变器转换效率的重要。太阳能逆变器中功率电子器件的选择对逆变器实现最小损耗和最高效率至关重要，就以太阳能逆变器应用来说，绝缘栅双极晶体管（IGBT）能比其他功率元件提供更多的效益，其中包括高载流能力、以电压而非电流进行控制，并能使逆并联二极管与IGBT配合，如何正确地为太阳能逆变器应用选择IGBT，是工程师在设计逆变器、提高转化效率时面临的挑战。  

    此外，多数独立型太阳能发电设备工作环境偏远且恶劣，这就要求逆变器能在恶劣的使用环境及较少的维护条件下长期稳定工作，因此很多逆变器也添加了电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。预计，2012年全球用于太阳能系统的逆变器出货量将从2008年时的723,329个增长到950万个。太阳能系统广阔的应用需要使用更多的蓄电池和逆变器，这为从事电源设计和元器件厂商带来巨大的机会。■