刚刚起步的住宅储能市场正处于爆发式增长的边缘。仅在美国，这个市场自 2018 年第一季度以来就实现了 232% 的同比增长，2019 年第一季度电表储能占部署的 46%。部门规模小于公用事业规模部署。全球住宅储能市场预计将从 2019 年的 60 亿美元增长到 2024 年的 175 亿美元；这是 22.88% 的复合年增长率（根据最新的Wood Mackenzie US Energy Storage Monitor (paywall)）。
随着来自不同背景和专业知识的新参与者进入市场，世界各地的公司已经开始看到储能的未来增长潜力。
储能开发人员需要克服的一个关键设计挑战是系统集成，以最终实现更低的系统成本、更小的外形尺寸以及更少的组件和子系统。在能量存储的背景下，系统集成意味着通过从单向到双向的功率转换阶段，将两条独立的路径合并为一条对电池进行充电和放电。
转向双向功率因数校正 (PFC) 和逆变器功率级
储能市场的兴起可归因于使设计人员能够克服系统集成和成本等重大挑战的方法和创新。在出现更新的技术和解决方案之前，单向 AC/DC、DC/AC 和 DC/DC 功率级一直是传统的系统选择。图 1 说明了具有单向功率因数校正 (PFC) 和逆变器功率级的典型系统。
图 1：具有单向 PFC 和逆变器级的电网级系统图
然而，这种单向方法为实现系统集成带来了不可避免的障碍。该系统将需要更多的功率级、更多的组件和更多的控制器，最终导致更高的系统成本。本质上，能量相对于电池双向流动，要么流入电池充电，要么流出电池放电。如果可以压缩这些功率级，您就可以减少组件、模块和子系统的数量，并最终实现更低的系统物料清单 (BOM) 成本。
应对这些挑战的潜在解决方案是 AC/DC、DC/AC 和 DC/DC 电源转换级的双向功能。为了进一步提高系统集成度、系统 BOM 和外形尺寸，涉及储能的电网系统的格局正朝着如图 2 所示的双向电源转换块发展。
图 2：具有双向 PFC 和逆变器级的电网级系统图
混合逆变器
由于希望进一步提高储能市场的系统集成度而出现的另一个市场趋势是部署混合或存储就绪逆变器。逆变器只是将直流电转换为交流电的功能。但是当有多个直流电源时会发生什么？在电网基础设施设置中，传统逆变器将来自太阳能电池板的直流电转换为交流电。混合逆变器与具有能量存储功能的太阳能逆变器系统相辅相成，因此同一逆变器可以将来自太阳能光伏 (PV) 电池板或充电电池的直流电进行逆变。事实上，这是太阳能光伏制造商利用储能来发展业务并保持市场领先地位的一种方式。储能解决方案是不可避免的。
需求和解决方案
双向储能解决方案，包括混合逆变器，需要高功率效率、性能和设备紧凑性。这些要求反过来又要求实施更先进的电源拓扑、更低的总谐波失真、更快的瞬态响应、更高的控制环路频率和更高的脉宽调制 (PWM) 频率，而这些只有通过支持更复杂的 PWM 方案、高分辨率 PWM、高模数转换器 (ADC) 速度和高处理能力。
储能解决方案正在兴起，电网基础设施设计人员正在投资以跟上竞争对手和市场的步伐。双向电源转换块和混合逆变器解决方案允许减少组件、减少模块和子系统，并最终降低系统 BOM 成本。