Чи на частку діода припадає велика частка витрат в енергетичній системі?

一, Система накопичення енергії: частка вартості діодів низька, але їх вартість висока
Системи накопичення енергії є однією з-галузей, у яких попит на діоди зростає найшвидше. Якщо взяти як приклад світовий ринок накопичувачів енергії в 2024 році, то обсяг поставок діодів сягнув 4,2 мільярда, а розмір ринку становив лише 1,8 мільярда юанів, але його вплив на вартість BOM системи перевищив 11 мільярдів юанів. Ці дані виявляють ключове протиріччя: вартість одного діода низька, але його використання велике та безпосередньо пов’язане з ефективністю та терміном служби системи.

Ефект «невидимого чемпіона» пропорції витрат
У системах накопичення енергії вартість діодів становить близько 3%-5%, але розподіл їх вартості між трьома основними модулями вкрай нерівномірний:

BMS (Система керування батареєю): для одного 20-футового контейнера, що становить 55% від загального використання діодів, потрібно 1600-1800 штук, головним чином TVS (придушувач перехідної напруги) і діоди Шотткі. BMS забезпечує балансування батареї, захист від перенапруги та збір даних за допомогою діодів, а її продуктивність безпосередньо впливає на термін служби батареї та безпеку системи.
PCS (Energy Storage Converter): на нього припадає 30% споживання, а одна модель потужністю 500 кВт потребує 120-150 діодів швидкого відновлення або діодів Шотткі з карбіду кремнію (SiC). Коли частота перемикання PCS зростає з 16 кГц до понад 50 кГц, втрати зворотного відновлення кремнієвого FRD (діода зі швидким відновленням) перевищують 1% і його потрібно замінити діодом SiC, щоб зменшити втрати.
Допоміжне джерело живлення та керування температурою: на них припадає 15% використання, хоча валовий прибуток є найвищим, у цьому сценарії діоди більше відповідають за крайові функції, такі як захист від блискавки та електростатичний захист.
Технологічна ітерація порушує структуру витрат
З модернізацією систем зберігання енергії до платформ високої{1}}напруги 1500 В технічний поріг і структура вартості діодів реструктуризуються:

Перетворення високої напруги: напругу фіксації TVS було збільшено з 40 В до 60 В, вимагаючи, щоб діоди мали вищий опір напрузі та швидшу швидкість відгуку.
Висока частота. Збільшення частоти перемикання PCS призвело до стрибка втрат у кремнієвих-діодах, спричинивши стрибок проникнення SiC-діодів з 12% у 2024 році до 38% у 2027 році, спричинивши щорічне зростання середніх цін на 7%-9%.
Висока температура: різниця температур всередині блоку батарей повинна бути менше або дорівнювати 3 градусам, і чутливі до температури діоди TVS стали стандартними. Вітчизняні виробники зменшили термічний опір до 0,35 К/Вт і температуру з’єднання до 25 градусів за допомогою технології упаковки DFN8 × 8, що дозволяє PCS працювати при повному навантаженні навіть за температури навколишнього середовища 65 градусів. Алюмінієвий матеріал радіатора було зменшено на 30%, а вартість системи зменшилася на 0,015 юаня/Вт.
Випадок: система накопичення енергії Sunshine Power 1500 В, запущена в 2025 році, використовує діоди SiC і оптимізовану технологію упаковки для підвищення ефективності PCS на 1,2%, зниження вартості системи за кіловат-годину (LCOS) на 0,03 юаня/кВт-год і збільшення чистої теперішньої вартості проекту (NPV) на 8%.

2, Фотоелектрична система: вартість гри та баланс ефективності діодів
Фотоелектричні системи є однією з найбільш зрілих галузей застосування діодів, але завжди були суперечки щодо співвідношення вартості та вибору технологічного шляху. Візьмемо як приклад обхідні діоди на рівні компонентів, хоча їхня вартість низька, вони безпосередньо впливають на генерацію електроенергії та надійність системи.

1. Парадокс "витрат-вигоди" обхідних діодів
У традиційних фотоелектричних модулях вартість обхідних діодів становить близько 0,1% -0,3%, але їх роль незамінна:

Захист гарячої точки: коли компонент частково закритий, обхідний діод може проводити струм, щоб запобігти перегорянню елемента батареї через ефект гарячої точки.
Гарантія виробництва електроенергії: згідно з розрахунками, компоненти без обхідних діодів можуть втратити більше 30% своєї потужності в сценаріях часткової блокування.
Однак, оскільки потужність компонента збільшується до понад 700 Вт, простір для оптимізації витрат на обхідні діоди стискається:

Зменшення вартості матеріалів: шляхом зменшення кількості діодів та оптимізації конструкції розподільних коробок вартість матеріалу для одного компонента може бути зменшена на 6-7 юанів.
Підвищення ефективності виробництва: кількість точок зварювання зменшено з 6 до 2, швидкість віртуального зварювання зменшилася на 50%, а виробничий цикл збільшився на 20%.
Усунення прихованих витрат: усунення ризиків, таких як скарги клієнтів і компенсації, спричинені перегорянням діода, ударами блискавки/електростатичним пошкодженням тощо.
2. Діодні інновації в епоху інтелектуальної фотоелектричної енергії
В інтелектуальних фотоелектричних системах діоди перетворюються з компонентів пасивного захисту на вузли активного керування:

Ідеальний діодний контролер: виявлення різниці напруги рівня мікровольт і швидка реакція (<1 μ s), the software definition of diode function is achieved, reducing losses by 0.2% -0.3%.
Інтеграція MPPT (відстеження максимальної потужності): інтеграція діодів із перетворювачами постійного та постійного струму для підвищення ефективності оптимізації рівня компонентів. Дослідження електростанції Golmud потужністю 20 МВт у Цинхаї показує, що таке рішення може збільшити річне виробництво електроенергії на 2%-3%.
3, Електромобілі: «мала вартість, великий вплив» діодів
Електричні транспортні засоби є одним із-субринків попиту на діоди, що найшвидше зростають. У 2024 році розмір ринку китайських автомобільних діодів сягне 5,8 мільярда юанів, з яких система трансмісії становитиме 25,9%, головним чином використовується в системах управління батареями, двигуном і системах відновлення енергії.

1. «Точний клапан» системи керування акумулятором
У BMS діоди виконують основні функції, такі як балансування батареї, захист від перенапруги та контроль ізоляції

Активне балансування: завдяки поєднанню МОП-транзисторів і діодів для досягнення передачі енергії між батареями ефективність балансування підвищується до понад 95%.
Безпека високої напруги: 1200 В SiC діод може відповідати вимогам високовольтної платформи 800 В, час зворотного відновлення скорочений до менш ніж 10 нс, а втрати перемикання зменшені на 30%.
2. Важіль ефективності системи керування двигуном
У контролерах двигунів діоди працюють у поєднанні з МОП-транзисторами IGBT/SiC, і їх продуктивність безпосередньо впливає на ефективність системи:

Заміна діодів SiC: використання діодів SiC може підвищити ефективність контролера двигуна на 1% -2% і збільшити діапазон на 5% -8%.
Оптимізація упаковки: завдяки використанню технології зв’язування мідних затискачів і спікання сріблом термічний опір діода зменшено на 50%, що дозволяє підвищити температуру з’єднання до 200 градусів і зменшити об’єм радіатора на 30%.
4, Ілюзія пропорції витрат і реконструкції вартості
Згідно з даними, частка вартості діодів в енергетичних системах, як правило, становить менше 5%, але їхня логіка реконструкції вартості значно перевищує саму вартість:

Ефективність: за кожні 0,1% зменшення втрат на діодах вартість системи накопичення енергії за кіловат-годину може бути зменшена на 0,005 юаня/кВт-год, а IRR (внутрішня норма прибутку) проекту може бути збільшена на 1-2 відсоткові пункти.
Коефіцієнт надійності: для кожного порядку зменшення частоти відмов діодів витрати на технічне обслуговування системи можна зменшити на 30%-50%, а термін служби можна подовжити на 5-8 років.
Технологічний прискорювач ітерацій: Популяризація діодів SiC збільшила щільність потужності систем накопичення енергії на 16%, виробництво енергії фотоелектричних модулів на 2%-3%, а запас ходу електромобілів на 5%-8%.