近年來，隨著對(duì)更好電能質(zhì)量和可再生能源大規(guī)模整合的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)利用寬帶隙 (WBG) 材料的新技術(shù)的需求也在增長(zhǎng)。隨著環(huán)保電池技術(shù)成為必需品——而不僅僅是一種選擇——消費(fèi)者、行業(yè)和政府都在采取行動(dòng)增加對(duì)可再生能源的使用。

在接受 EE Times Europe/Power Electronics News 采訪時(shí)，ABB Power Conversion 的 5G 無線部門負(fù)責(zé)人主管 Raj Radjassamy 討論了 WBG 半導(dǎo)體和電源管理技術(shù)在可再生能源和電動(dòng)汽車等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。“小型化和功率密度是未來十年的兩大關(guān)鍵趨勢(shì)，”Radjassamy 告訴我們，只有通過 WBG 設(shè)備等創(chuàng)新，“我們才能為客戶節(jié)省寶貴而有限的空間?！?至于電源技術(shù)，“數(shù)據(jù)中心和 5G 的高壓直流部署將成為必備”，而向無線的遷移“需要足夠強(qiáng)大的電源解決方案，以消除電纜，同時(shí)保持能夠容納不斷增加的數(shù)量電力傳輸。”

EE Times Europe：未來幾年最關(guān)鍵的技術(shù)趨勢(shì)是什么？特別是，哪些技術(shù)進(jìn)步將最相關(guān)？哪些技術(shù)可以為領(lǐng)導(dǎo)力提供創(chuàng)新？

Raj Radjassamy：技術(shù)的小型化——結(jié)合特征聚合——是整個(gè) 21 世紀(jì)普遍存在的趨勢(shì)，未來將繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。以 iPhone 為例。iPhone 自 10 多年前推出以來如此成功的原因之一是它結(jié)合了多種功能，并在單一、緊湊的設(shè)計(jì)中取代了對(duì)相機(jī)或蜂鳴器等不同輔助設(shè)備的需求。iPhone 的每款新機(jī)型都在保持其手持尺寸的同時(shí)引入了新功能，這意味著在微型板級(jí)別上正在發(fā)生創(chuàng)新和小型化，包括設(shè)備內(nèi)部組件的供電方式。

小型化與特征聚合的結(jié)合趨勢(shì)在更廣泛的應(yīng)用中也很明顯。例如，為了大規(guī)模引入 5G，無線網(wǎng)絡(luò)必須部署小型化的小型蜂窩，以在更小的占地面積內(nèi)提供更高級(jí)別的連接。為這些小型化電池供電需要多個(gè)緊湊型負(fù)載點(diǎn) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的小型化和分布。其他工業(yè)應(yīng)用將需要采用類似的電源結(jié)構(gòu)來保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR) 到為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 提供動(dòng)力的智能城市設(shè)備。

ABB 的 Raj Radjassamy

EETE：您是否覺得電源市場(chǎng)因?yàn)橛羞@么多品牌進(jìn)入市場(chǎng)而更具競(jìng)爭(zhēng)力？引入新設(shè)備的目標(biāo)是什么？

Radjassamy：競(jìng)爭(zhēng)力并不是電源市場(chǎng)獨(dú)有的。關(guān)鍵是通過以更高的可靠性和效率持續(xù)創(chuàng)新，在解決客戶問題的方式上使產(chǎn)品和服務(wù)與眾不同。

此外，您提出了一個(gè)觀點(diǎn)，即許多新玩家承諾進(jìn)行巨大的創(chuàng)新，卻無法完全實(shí)現(xiàn)這些功能。對(duì)于在為客戶提供切實(shí)成果方面有著良好記錄的公司來說，有一些話要說。
我們已經(jīng)能夠利用我們歷史上的關(guān)鍵任務(wù)專業(yè)知識(shí)來推動(dòng)向更快的寬帶過渡，并且我們看到今天通過我們的 AC/DC 和 DC/DC 電源解決方案將其應(yīng)用于 5G。

EETE：您認(rèn)為未來幾年哪些電源技術(shù)必不可少？

Radjassamy：數(shù)據(jù)中心和 5G 的高壓直流部署將成為這十年公司提高可擴(kuò)展性和提供最佳斷電保護(hù)的必備條件。此外，從有線技術(shù)到無線技術(shù)的遷移需要足夠強(qiáng)大的電源解決方案，以消除電纜，同時(shí)保持能夠適應(yīng)不斷增加的電力傳輸量。展望未來，我們將看到電力工程師以非凡的方式進(jìn)行創(chuàng)新，將這一愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，無線技術(shù)能夠處理復(fù)雜的互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中增加的電力負(fù)載。

從宏觀上看，5G對(duì)工業(yè)和智慧城市應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響的能力才剛剛開始。我希望我們會(huì)看到電力工程師重新考慮他們的網(wǎng)絡(luò)密度方法，以實(shí)現(xiàn) 5G 的潛力，并以極快的速度和超低延遲實(shí)現(xiàn)可靠的超連接。

EETE：可再生能源、微電網(wǎng)和其他能源趨勢(shì)更加重視世界各地老化的電力基礎(chǔ)設(shè)施和輸配電線路的可靠性。輸配電線路和微電網(wǎng)沿線的電力監(jiān)控和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是什么？

Radjassamy：我們認(rèn)為老化的基礎(chǔ)設(shè)施是提高電網(wǎng)性能的真正瓶頸。但這并不是一個(gè)無法克服的問題。答案在于實(shí)施既可擴(kuò)展又可靠的技術(shù)；否則，單個(gè)解決方案將無法在廣泛的電力系統(tǒng)中復(fù)制。

定期跟蹤和監(jiān)控電網(wǎng)性能將有助于確保以最少的人工干預(yù)進(jìn)行一致、可操作的分析。電力專業(yè)人士開始通過 IIoT 數(shù)據(jù)分析采用新技術(shù)，以保持運(yùn)營(yíng)更長(zhǎng)時(shí)間。

就可持續(xù)性而言，太陽能和水電備用等多能源有很大的發(fā)展和重點(diǎn)，當(dāng)然，這完全取決于給定電網(wǎng)所處的環(huán)境類型。所以，是的，我們需要繼續(xù)探索微電網(wǎng)可以通過可持續(xù)能源支持小城市或社區(qū)的途徑，但首先，我們需要正確地建立基礎(chǔ)設(shè)施。

EETE：發(fā)展和支持可再生能源帶來了很多挑戰(zhàn)，不僅在GaN和 SiC 器件方面，而且從分布式能源的良好控制定義、優(yōu)化和數(shù)字化管理的角度來看也是如此。您如何看待這些挑戰(zhàn)？

Radjassamy：您說得對(duì)，可再生能源面臨很多挑戰(zhàn)，但并非無法戰(zhàn)勝。首先，需要更好地了解整個(gè)配電價(jià)值鏈的重要性和能源需求。然后，我們可以確定使電力網(wǎng)絡(luò)更加可靠和可再生的解決方案，包括 GaN/SiC 等新半導(dǎo)體技術(shù)，并使用 IIoT 和預(yù)測(cè)分析等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控和采取行動(dòng)。

我們必須記住，能源應(yīng)用目前是脫節(jié)的。隨著技術(shù)的融合，有機(jī)會(huì)在機(jī)器人、人工智能和分析方面創(chuàng)建更全面的視圖，以實(shí)現(xiàn)更高效的交叉使用和集成。但挑戰(zhàn)始于最初設(shè)計(jì)為并非相互交流的連接系統(tǒng)。

EETE：基于鋰離子電池的電池組用于許多應(yīng)用，例如混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車、存儲(chǔ)可再生能源以備日后使用，以及用于各種目的的電網(wǎng)儲(chǔ)能。關(guān)于電池，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮哪些參數(shù)？?jī)?chǔ)能的未來在哪里？

Radjassamy：通過電池進(jìn)行能量存儲(chǔ)的時(shí)代已經(jīng)到來。最重要的問題是：最有效、最具成本效益和最環(huán)保的方法是什么？從 10,000 英尺的角度來看，公司的主要考慮因素包括尺寸、重量、安全性和擁有成本。

正如您所指出的，深入研究，鋰離子電池及其變體在消費(fèi)應(yīng)用中越來越普遍，但在工業(yè)規(guī)模上，它們并不總是最便宜的選擇。然而，隨著鋰電池技術(shù)不斷發(fā)展并擴(kuò)展到更廣泛的用例，將該技術(shù)用于數(shù)據(jù)中心、機(jī)器人和 [其他應(yīng)用] 具有關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。隨著新的基礎(chǔ)設(shè)施和小型化功率密度應(yīng)用，鋰電池在考慮重量、能量密度、存儲(chǔ)等時(shí)通常是正確的行動(dòng)方案。超級(jí)電容器是另一種新興的、值得注意的技術(shù)。[超級(jí)電容] 提供短期突發(fā)模式能量存儲(chǔ)，并在服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員中迅速獲得關(guān)注。

EETE：碳化硅和氮化鎵半導(dǎo)體在電源應(yīng)用方面優(yōu)于硅半導(dǎo)體，尤其是在電源市場(chǎng)。隨著比賽繼續(xù)滿足市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的功率需求，您認(rèn)為他們將扮演什么角色？

Radjassamy：我們同意 SiC 和GaN是電力行業(yè)的新興技術(shù)，并且它們將繼續(xù)存在。小型化和功率密度是未來十年的兩大關(guān)鍵趨勢(shì)，只有通過這些類型的創(chuàng)新，我們才能為客戶節(jié)省寶貴且有限的空間。

但是，重要的是要注意，由于成本高，它們并不適用于所有用例。根據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的使用年限，我們會(huì)根據(jù)對(duì)個(gè)別客戶需求的深入評(píng)估以及最適合他們的方式提出建議。

EETE：隨著智能技術(shù)的發(fā)展，許多公司正在為應(yīng)對(duì)全球氣候變化挑戰(zhàn)做出重要貢獻(xiàn)，而新材料和高效芯片解決方案在這一過程中發(fā)揮著核心作用。愿意開始能源設(shè)計(jì)的工程師可以使用哪些資源？

Radjassamy：越來越多的綠地?cái)?shù)據(jù)中心建在提供豐富的可再生能源（如水力、風(fēng)能和太陽能）的地區(qū)。作為對(duì)這一全球性努力的貢獻(xiàn)，電源設(shè)計(jì)人員可以有意識(shí)地構(gòu)建符合或超過行業(yè) [效率] 標(biāo)準(zhǔn)的高效產(chǎn)品，例如 80Plus Titanium。

他們還可以利用先進(jìn)的仿真工具來識(shí)別設(shè)計(jì)中的一組節(jié)能且極簡(jiǎn)的組件，并找到自動(dòng)化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能節(jié)能設(shè)計(jì)。

EETE：從集中式能源到分布式能源的過渡非常分散。促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的加速很重要。許多形式的能量存儲(chǔ)被提議用于電網(wǎng)。你有什么考慮？

Radjassamy：我們致力于支持連接到電網(wǎng)的任何技術(shù)，無論是水力、太陽能、風(fēng)能還是任何其他可再生能源。正如我上面提到的，必須將可再生能源和自然資源整合到一個(gè)有凝聚力的、智能管理的大型機(jī)中，以便全面了解每個(gè)主機(jī)如何向最終用戶供電以及成本是多少。

電源設(shè)計(jì)應(yīng)該與電源輸入無關(guān)——?dú)w根結(jié)底，我們希望將電源作為一切的最終推動(dòng)者。建立正確的基礎(chǔ)設(shè)施并應(yīng)用正確的技術(shù)來使應(yīng)用程序盡可能高效和可靠，這取決于處于現(xiàn)代電力前沿的人。

審核編輯 黃昊宇