双碳背景下 智能电网新变化

作者：Excelpoint世健

“双碳”倡导绿色环保，通过制定长期的目标有计划地降低碳排放，既有利于引导绿色技术创新，也有助于推进产业结构和能源结构优化调整。2020年中国提出分别在2030年、2060年前实现“碳达峰”和“碳中和”。在这个过程中，除了大力发展可再生能源之外，也需要在现有产业结构的基础上，通过使用低碳甚至零碳的技术或方案，达成节能减排的目标。

双碳下的能源电力行业

“双碳”背景下的能源形势正在逐渐发生变化，2020年中国结合科技产业变革特征推出了“新基建”战略，除了交通网（城际高铁、城市轨道交通）和信息网（5G基建、大数据中心、AI、工业互联网）之外，在能源网上包括了特高压和新能源汽车充电桩。此外，“十四五”对能源的布局也让清洁能源、储能、远距离能源输送和充电桩成为热点。

未来的电网将会变得更加智能高效和节能环保，不仅会加入电力物联网，而且在每个环节都加入了储能系统。发电整合了更多的可再生能源，储能系统的加持不仅可以动态适应间歇电源和负载，也可以充当备用电源，降低再生能源缩减。输配电则采用特高压+智能变电站+配电网自动化的模式高效输送和动态调峰，增强电网稳定性，最终在用电上提升体验。


智能电网和ADI解决方案

储能系统设计及ADI解决方案

储能系统大体可以分为两类：一类是堆叠+集中式储能，应用于电网侧储能系统、充电站以及风力光伏与储能结合等场景；另一类则是单体+分布式储能，常用语应用于家庭储能、户外移动电源等这类的更分散的场景。

作为快速增长的领域，储能系统能使可再生能源更好地与电网实现整合，ADI公司为能量存储和电源转换市场提供了完整的产品和解决方案组合，包括电池管理系统（BMS）、SPI通信通道以及未来无线实施方案等。

与ADI合作了三十多年的技术型授权代理商Excelpoint世健多年来基于ADI的产品和解决方案组合，打造了多个贴近客户应用需求的解决方案并获得了市场的认可。针对ADI的储能系统产品，世健结合当前市场，重点推荐一个堆叠式解决方案（ADBMS1818+LTC6820）。



ADBMS1818是一款多单元电池堆监控器，可测量多达18个串联连接的电池单元，总测量误差小于3.0 mV，0~5 V的电池测量范围适合大多数电池化学应用，既可选择低数据采集速率以便降噪，也可多个串联来监测高压电池串。

ADBMS1818有可堆叠架构内置可逆isoSPI接口，既可不受RF干扰保证远距离高速通信，也支持双向断线保护、同步电压和电流测量，200mA的被动电池均衡能力和9个通用数字I/O或模拟输入都是其优势，备用电池系统、电网/家庭储能以及高功率便携设备等都可应用。



LTC6820是双向SPI隔离器，既支持1Mbps高速率数据通信，也支持所有ADI isoSPI器件，电气隔离使用标准变压器实现。此外，其优势还包括低成本单条双绞线双向接口、支持长达100米的电缆，极低EMI敏感性和辐射、超低2µA空闲电流以及自动唤醒检测等。

光伏逆变和充电桩中的功率变换及ADI解决方案

光伏逆变器可将太阳能板产生的电力转换为供家庭使用的电能，随着能源产业不断优化，光伏因为受环境影响更小会更多地参与到能源结构中来，比如电动汽车的直流充电站将会更广泛地优化成光伏、储能与直流快充高效结合的形式。

未来的功率变换需要新型电力电子技术，比如高频率+高效率、磁性元件和散热器的小型化、高功率密度+强鲁棒性以及更低的每瓦成本等，这些都和SiC密切相关。ADI公司既拥有各种产品、信号链解决方案以及专业技术储备来应对光伏设计挑战，也在不断拓展SiC合作。针对ADI的光伏逆变产品，世健结合当前市场推荐ADuM4135。



ADuM4135是一款常用于光伏逆变器的单通道栅极驱动器，专门针对驱动绝缘栅双极晶体管（IGBT）进行了优化，拥有13A的短路源电流（0Ω栅极电阻），14A的短路吸电流（0Ω栅极电阻）以及4.61A的峰值电流（2 Ω栅极电阻），输出功率器件电阻<1Ω，还支持去饱和保护。

ADuM4135不仅提供带栅极检测输入的米勒箝位，还支持输出隔离故障和就绪功能，其低传输延迟为55ns（典型值），最小脉冲宽度为50ns，工作温度范围是−40°C~+125°C。此外还有两个驱动输出管脚，可配置不同的栅极极电阻，不仅支持对开关的速率分开控制，而且电阻还可以限制驱动电流，从而降低驱动器本身的功耗。

配电物联网环境下的新应用及ADI解决方案

能源结构的优化为配电带来了自动化和物联网，配电物联网环境下的新型电气系统主要分为台区侧、分支箱侧以及用户侧三部分，无论是终端、分布式电源还是智能断路器（量测开关）都需要电能质量/电气检测。ADI公司的尖端检测、测量、通信和电源管理解决方案满足了对沿输配电线路以及微电网进行电源监测和基础设施监测，并且满足快速准确地检测和定位故障的需求。

世健推荐的ADE9430是一款完全集成的高精度、多相电能和电源质量监控器件。该器件具有出色的模拟性能和数字信号处理（DSP）内核，可在宽动态范围内实现精确电能监控。好的电能质量意味着维持额定的供电电压，包括频率和幅值变化，ADE9430是一个完整的Class S 解决方案。



ADE9430集成了IEC61000-4-30 (GB/T17626.30)兼容的电能质量特性，拥有IC+固件库，并由固件库来完成电能质量算法，既不依赖硬件在客户的控制器上运行，也能输出兼容标准要求的结果。

此外，ADE9430简化了电能和电源质量监控系统的实现和认证，能够对rms、频率、相位角度、功率因数有功、无功、视在功率和电能进行瞬时总值和基波测量，提供了完整的电源质量监控功能，应用于电能和电源监控、标准电源质量监控、智能配电单元以及三相电表等。

综上所述，Excelpoint世健认为，双碳背景下的智能电网新变化对未来的能源结构至关重要，而来自ADI的智能电网产品和解决方案既精确又高效，能帮助市场更好地迎接各类挑战。