2022 年 4 月，彭博社一篇題為《“空氣比北京還差”不再算是羞辱》的報導向西方展示了一個事實，北京的天空已不再常有霧霾相伴。

此時回望 2013 年國務院“大氣十條”提出要調整能源結構、增加清潔能源供應，之后中國與世界各國一起促成了《巴黎氣候協(xié)定》，以及人人耳熟能詳?shù)摹疤歼_峰”“碳中和”，再看看從西電東輸再到東數(shù)西算，可以說中國新能源的勢頭正在持續(xù)增強。

前所未有的轉型

讓我們回顧一下能源技術的轉型史。18 世紀工業(yè)革命開始后煤炭被大規(guī)模開采和消費，1965 年石油取代煤炭成為消耗最多的能源，引領世界進入“石油時代”。時至今日，煤炭、石油等化石燃料依然是世界主要的能源，由此產生的環(huán)境污染，以及在有效獲取、生產、儲存和分配能源等方面面臨的日益嚴峻的挑戰(zhàn)，促使人們需要進行變革，這也造就了如今可再生能源技術的不斷創(chuàng)新，也正因此稱之為“新能源”。

中國的新能源之路其實可以追溯到建國初期農村推行的小水電和沼氣，中國在 2020 年 9 月份聯(lián)合國大會正式提出了中國碳排放目標：“爭取于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現(xiàn)碳中和。”以此為標志，在中國新能源產業(yè)發(fā)展倡議下，眾多企業(yè)升級系統(tǒng)，從而掀起能源轉型新浪潮。

除此之外，科技的進步也是新能源發(fā)展的主要推動力。國際能源署 IRENA 2020 年可再生能源發(fā)電成本報告顯示，在 2010 年至 2020 年間，并網大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電成本下降了 85%。降低成本的關鍵因素是隨著太陽能采用率的增加而產生的規(guī)模經濟效應，以及改善太陽能發(fā)電、儲存和分配的技術創(chuàng)新。一系列的技術創(chuàng)新，例如采用更高效的逆變器系統(tǒng)，引進配套儲能設施，不僅讓空氣更清潔，而且也具有重要的商業(yè)價值。

然而中國的可再生能源發(fā)展之路并非鋪滿鮮花，也面臨著相當?shù)奶魬?zhàn)。具體而言，目前化石能源的占比還高達百分之七八十，而且由于幅員遼闊、工業(yè)生產和能源輸出基地分布分散，使得我國擁有全球最復雜的電網系統(tǒng)。此外，新能源發(fā)電極具動態(tài)性，需要創(chuàng)建更智能、更高效的新型分布式電力系統(tǒng)進行消納。更重要的是，隨著以電動汽車為代表的社會電動化趨勢到來，電網負載端的復雜度也在急劇增加。“這一系列的挑戰(zhàn)，使得我國必須從發(fā)、輸、變、配、用各個環(huán)節(jié)入手，同時配合先進儲能技術全方位構建智能化、數(shù)字化的電網系統(tǒng)”，德州儀器 （TI） 現(xiàn)場應用經理 Eric Fu 說。可再生能源發(fā)電、特高壓輸電、電化學儲能、數(shù)字化配電等技術因此得到了空前的發(fā)展機遇，但與生俱來的當然還有巨大的挑戰(zhàn)。

顯而易見，能源技術的發(fā)展，離不開更新、更高效的電力電子技術發(fā)展，更離不開推動可再生能源技術創(chuàng)新進步的集成電路的發(fā)展。巧合的是，集成電路的發(fā)明者 TI 公司誕生之初其主營業(yè)務即是石油勘探，可以說 TI 與能源行業(yè)淵源已久，那么 TI 又是如何理解并參與中國大地上正發(fā)生的這輪新能源轉型？

“首先，是中國 ‘3060’ 戰(zhàn)略布局從高度上就展現(xiàn)出了頂層部署的決心；第二，在整個執(zhí)行層面，從國家到地方陸續(xù)出臺了多項部署新能源的具體措施，包括風光大基地、整縣推進屋頂分布式光伏等，明確新能源電站配置固定比例儲能設施等；第三，則是最大化市場和商業(yè)價值在在整個新能源部署中的促進作用，探索新的商業(yè)模式，比如峰谷電價，共享儲能等。”Eric 解讀了此次新能源產業(yè)轉型與以往的不同。

“無論從市場總容量或者未來的增長空間來看，中國無疑是全球新能源市場最吸引人的地區(qū)之一。與此同時，我們也看到在一波波的新能源發(fā)展浪潮中，始終都有中國企業(yè)的身影，一路走來，高歌猛進。”Eric 說。

克服技術挑戰(zhàn)

作為在中國已深耕 36 年的全球領先的模擬及嵌入式處理半導體公司，TI 正通過各類創(chuàng)新的產品與技術，幫助中國客戶實現(xiàn)他們的目標。高效率，高可靠性，高性價比、高功率密度、以及高安全性是電力電子技術的主要驅動力和差異化因素。

對于電力系統(tǒng)來說，通常需要在極端高低溫的戶外條件下，穩(wěn)定、高效地運行數(shù)十年，最關鍵的就是可靠性和安全性。TI 多年來一直致力于打造具有長期產品生命周期的高可靠性的產品，以保證未來幾十年的供貨。TI 的產品通過嚴格的開發(fā)規(guī)范和完整的測試流程幫助客戶通過相關的功能安全認證，確保產品能夠在惡劣的環(huán)境中運行。比如 Sitara AM263x 處理器就可同時滿足功能安全和信息安全的可靠性要求，結合了 C2000 MCU 的實時特性、以及豐富且高精度的模擬外設，可應對功率變換系統(tǒng)中對于更高開關頻率、更復雜拓撲架構的實時性處理以及更高的電能轉換質量。

高功率密度則是系統(tǒng)小型化、輕量化的關鍵所在，TI 通過各種高集成的產品，幫助設計工程師實現(xiàn)系統(tǒng)級的小型化。比如針對儲能系統(tǒng)，借助 TI 廣泛的模擬、電源和嵌入式產品，可將功率因數(shù)校正 （PFC） 與逆變結合在一起，從而提供完整高效及尺寸優(yōu)化的系統(tǒng)。TI 可提供的產品包括具有集成驅動器、溫度保護以及氮化鎵 FET 的新一代功率器件，以及一系列超高工作電壓和超高可靠性的隔離產品組合，包括集成隔離和保護功能的驅動器，集成隔離電源和隔離放大器功能的 AMC3302，多 PWM 通道的 C2000 等等，從而實現(xiàn)完整的三相三電平數(shù)千瓦級 ANPC 的電源轉換。

考慮到電力傳輸鏈的節(jié)點數(shù)與日俱增，各個子系統(tǒng)都需要保持最高的轉換效率，從而減少損耗。比如對于儲能應用而言，TI 高精度電池管理芯片 BQ79616 可以在高壓電池系統(tǒng)中實現(xiàn)準確的電池電壓檢測。該器件提供內置的次級側保護、可靠的菊花鏈通信和自主內部電池均衡，以實現(xiàn)電壓測量的準確性和荷電狀態(tài)計算的完整性。另外一個例子是，新推出的集成式固態(tài)繼電器 TPSI3050，采用了電容和磁隔離技術，相比機械或光耦繼電器而言功耗更低，從而提升了整個系統(tǒng)的效率。

更高的性價比則是新能源基礎設施發(fā)展和普及的根本要求，產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都在不斷追求降低每瓦發(fā)電成本，TI 的愿望是通過高可靠性和高功率密度的模擬和嵌入式處理產品，幫助提高電子產品的性價比，同時幫助客戶降低系統(tǒng)成本。 公司持續(xù)加大在生產制造的投資，包括擴大 300 毫米晶圓廠的建設，以在未來幾十年為能源客戶提供創(chuàng)新產品。同時，客戶的開發(fā)成本也不容忽視。通過本地系統(tǒng)應用團隊、銷售和支持團隊，開發(fā)所需的軟件開發(fā)套件、參考設計和代碼庫，TI 可以幫助客戶顯著降低設計成本并加快開發(fā)和產品上市周期。

一起了解 TI 如何助力推進可再生能源發(fā)展，打造更環(huán)保的電網！

新能源的未來

毫無疑問，這一波新能源的浪潮是空前的，無論是規(guī)模上還是影響上，這種前所未有的轉型并不僅僅在技術上，也會體現(xiàn)在我們每個人的生活中。伴隨著《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》，《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》，《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》等多項措施的密集發(fā)布，使得新能源市場在 2022 初備受關注。作為世界上最大的能源消費國，同時也是世界上重要的能源技術提供者，中國的能源改革力度具有舉足輕重的影響。

“我們的產品組合非常全面，并且擁有深度和廣度的客戶合作關系，以及全面的支持，這使得我們可以迅速判斷市場所需，并對產品進行迭代，從而始終保持在電力電子領域的優(yōu)勢。”Eric 強調。

Eric 介紹道，TI 內部圍繞電力電子領域打造出了一套矩陣式的團隊體系，包括產品團隊、客戶支持團隊以及系統(tǒng)應用團隊，為客戶提供子系統(tǒng)甚至完整的半導體解決方案，以應對不斷變化的挑戰(zhàn)，使可再生能源更高效、更安全、更可靠和更高性價比。

無論是工業(yè)革命，還是能源革命，背后的根本推動力都是科技，而 TI 正在通過“芯科技”賦能能源基建，通過廣泛的模擬和嵌入式處理產品、強大且全方位的本地支持，包括本地研發(fā)、本地銷售和應用團隊以及完全本地化的 TI.com.cn，圍繞著高可靠、高效率、小尺寸及更高性價比，幫助中國相關企業(yè)做大做強，為實現(xiàn)全國乃至全球的能源轉型做出貢獻。