使產(chǎn)品小型化以便于采用

關(guān)于功率調(diào)節(jié)器的差異化技術(shù)，廠商正在研究配備效率比現(xiàn)有硅功率元件高的GaN和SiC功率元件。其中，安川電機公司計劃在2014年內(nèi)上市配備GaN功率元件的住宅用途功率調(diào)節(jié)器。該公司逆變器事業(yè)部環(huán)境能源設(shè)備事業(yè)統(tǒng)括部事業(yè)統(tǒng)括部長山田達哉稱，為實現(xiàn)量產(chǎn)，“如今正準(zhǔn)備著手進行設(shè)計”。

安川電機的目標(biāo)不僅僅是通過新一代功率元件提高功率調(diào)節(jié)器的效率。山田稱：“由于住宅用途難以實現(xiàn)差異化，因此要以絕對小型化作為產(chǎn)品的特點�！痹摴�司于2012年推出的額定容量為4.5kW的試制品與原有產(chǎn)品相比，電力轉(zhuǎn)換效率提高了約2個百分點，同時還將體積削減了約45％，重量減輕約27％（圖7）。

圖7：利用GaN和SiC提高效率 廠商目前正在研究采用新的功率半導(dǎo)體提高電力轉(zhuǎn)換效率。安川電機將于2014年上市配備GaN的功率調(diào)節(jié)器（a）。田淵電機公開了配備SiC的試制品（b）。（圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)各公司的資料制作）

新一代功率元件具有降低電力損失、抑制發(fā)熱的效果，及通過提高開關(guān)頻率縮小電抗器等外設(shè)尺寸的效果等，因此，通過采用新一代功率元件就能夠使功率調(diào)節(jié)器小型化�，F(xiàn)有功率調(diào)節(jié)器的小型化自不必說，正在開發(fā)的、統(tǒng)管多種能源相關(guān)設(shè)備的功率調(diào)節(jié)器也有望實現(xiàn)小型化。例如，松下PowerStation的外形尺寸達到630mm×1500mm×250mm，估計今后小型化需求將會增大。

不過，新一代功率元件要成為主流，關(guān)鍵在于性價比。田淵電機估算，如果能把電力轉(zhuǎn)換效率提高1個百分點的成本上升控制在720日元內(nèi)，新一代功率元件就能得到廣泛采用。

以目前各廠家充滿特性的樣品為基礎(chǔ)，根據(jù)假設(shè)量產(chǎn)價格的平均值進行成本計算，將DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的效率提高0.5個百分點需要450日元，將DC-AC逆變器電路的效率提高0.5個百分點需要3000日元。加在一起后，提高1個百分點就需要增加成本3450日元。最近，由于各公司相繼推出了GaN和SiC功率元件，功率調(diào)節(jié)器廠商對實現(xiàn)720日元的成本寄予厚望。

還監(jiān)控模塊

在其他差異化技術(shù)方面，還出現(xiàn)了將包括電網(wǎng)及其他設(shè)備在內(nèi)的所有信息都集中到功率調(diào)節(jié)器上，使之變身為EMS“中樞”設(shè)備的動向。其中之一，是一種名為功率優(yōu)化器（Optimizer）的產(chǎn)品，在日本已逐漸開始設(shè)置（圖8）。例如，福岡縣的一家百萬瓦級太陽能設(shè)施已針對250kW的設(shè)備試采用了美國Tigo Energy公司的功率優(yōu)化器。

圖8：開始采用功率優(yōu)化器 可提高輸出功率、監(jiān)控模塊工作狀況的功率優(yōu)化器已經(jīng)開始得到采用（a）。以色列SolarEdge Technologies公司2013年2月開始面向日本供貨（b）。（（a）由Tigo Energy拍攝）

功率優(yōu)化器原本的作用是使各模塊的輸出功率實現(xiàn)最大化。通過功率優(yōu)化器調(diào)整阻抗或進行升降壓，以使各模塊實現(xiàn)最佳的電壓和電流。Tigo Energy稱，利用功率優(yōu)化器“有望增加幾個百分點的輸出”。

除了上述優(yōu)點外，功率優(yōu)化器還逐個監(jiān)控各模塊的狀態(tài)，因此能夠盡早發(fā)現(xiàn)故障。高電壓下發(fā)生的PID（Potential Induced Degradation）現(xiàn)象已成為業(yè)界的熱門話題，因此用戶對模塊狀態(tài)的關(guān)心日益高漲。功率調(diào)節(jié)器處理的信息今后還將繼續(xù)增加。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）