Kako sagledati supstitucijski potencijal silicijum karbidnih dioda u novoj energetskoj industriji?

1, Tehnička prednost: Probijanje fizičkih granica silikonskih{1}}uređaja
Osnovna konkurentnost silicijum karbidnih dioda leži u njihovim svojstvima materijala:

Karakteristike visoke frekvencije i visoke efikasnosti: Mobilnost elektrona silicijum karbida je tri puta veća od silicijuma, a širina pojasnog razmaka je tri puta veća od silicijuma, što čini njegovo vreme povratnog oporavka izuzetno kratkim (<10ns) and reduces switching losses by more than 70%. In the motor controller of new energy vehicles, the use of silicon carbide diodes can improve system efficiency by 3% -5% and increase range by 5% -10%.
Otpornost na visoke temperature i visoka pouzdanost: Kritična jačina polja proboja silicijum karbida je 10 puta veća od silicijuma i može stabilno raditi u okruženjima visoke temperature iznad 600 stepeni. Njegova toplotna provodljivost je 3 puta veća od silicijumske, a efikasnost odvođenja toplote je značajno poboljšana. U fotonaponskim inverterima, silicijum karbidne diode mogu smanjiti volumen modula za rasipanje topline za 40% i produžiti vijek trajanja sistema na preko 20 godina.
Minijaturizacija i smanjenje težine: Visoka jačina polja proboja omogućava da dizajn uređaja bude tanji, a pod istom snagom, zapremina dioda od silicijum karbida je samo jedna-trećina uređaja na bazi silicijuma{1}}, smanjujući težinu za 60%. Ova karakteristika je posebno važna u sistemu električnog pogona novih energetskih vozila, jer može osloboditi više prostora za raspored baterija.
2, Scenariji primjene i alternativna logika u novoj energetskoj industriji
Nova energetska vozila: skok od pomoćnih u jezgro
Punjač za automobil (OBC): Silicijum karbidne diode postižu efikasnost konverzije od 99% na visokonaponskoj platformi od 800V, što je 5 procentnih poena više od uređaja na bazi silicijuma{3}}a, a brzina punjenja je povećana za 30%. Tesla Model 3, BYD Han i drugi modeli su usvojili module napajanja od silicijum karbida na veliko.
Kontroler motora: inverter sastavljen od silicijum karbidnih dioda i MOSFET-a, koji može povećati brzinu motora na preko 20000 o/min i postići gustinu snage od preko 50kW/L. Električni pogonski sistem od silicijum karbida opremljen na NIO ET7 smanjuje sveobuhvatnu potrošnju energije za 6%.
Punjenje: Silicijum karbidne diode postižu efikasnost konverzije energije od 98% u DC brzom punjačima, podržavaju snagu prekomjernog punjenja od 480 kW i skraćuju vrijeme punjenja na manje od 10 minuta. State Grid je pokrenuo pilot projekat za standardizaciju pilota za punjenje od silicijum karbida.
Proizvodnja fotonaponske energije: revolucija efikasnosti od centralizirane do distribuirane
Strunasti inverter: Silicijum karbidne diode omogućavaju maksimalnu efikasnost konverzije pretvarača da premaši 99%, a i dalje može održavati efikasnost od preko 98,5% u okruženjima sa visokim temperaturama kao što su pustinje i visoravni. Huawei, Sunac i druge kompanije lansirale su kompletnu liniju fotonaponskih invertera od silicijum karbida.
Mikro inverter: karakteristike minijaturizacije dioda od silicijum karbida povećale su gustinu snage mikro invertera na 1kW/L, smanjile cenu pojedinačnih modula za 40% i promovisale eksploziju BIPV tržišta.
Sistem za skladištenje energije: Nadogradnja sa prenosa energije na inteligentno upravljanje
Sistem upravljanja baterijom (BMS): Silicijum karbidne diode postižu efikasnost konverzije energije od 99,5% u dvosmjernim DC-DC pretvaračima, smanjujući gubitke pri punjenju i pražnjenju baterije za 15% i produžujući vijek trajanja ciklusa za 20%. Kompanije kao što su CATL i BYD su ga primijenile na elektrane za skladištenje energije.
Skladištenje energije na strani mreže: Silicijum karbidne diode podržavaju izlaznu snagu na nivou MW u 1500V visoko-naponskim sistemima za skladištenje energije, a brzina odziva sistema je poboljšana na nivo milisekundi, pružajući ključnu podršku za povezivanje na mrežu obnovljive energije.
3, Tržišni obrazac: Ubrzana domaća supstitucija i trend smanjenja troškova
Globalni konkurentski pejzaž
Međunarodni giganti kao što su Wolfspeed, Infineon i Rohm dominiraju vrhunskim{0}}tržištem, sa globalnim tržišnim udjelom od 65% za uređaje za napajanje od silicijum karbida do 2024. godine, ali kineski proizvođači brzo rastu. Tianyue Advanced, Tianke Heda i druga preduzeća su postigla masovnu proizvodnju 6-inčnih podloga, a 8-inčne podloge su ušle u fazu provjere kupaca.
U 2024. godini, veličina tržišta silicijum karbidnih dioda u Kini dostići će 2,8 milijardi juana, što predstavlja porast od 55% godišnje-na-godinu, od čega proizvodi za automobile čine preko 60%. Očekuje se da će do 2030. godine globalni tržišni udio kineskih silicijum karbidnih dioda porasti na 35%.
Smanjenje troškova pokreće zamjenu
Udio troškova supstrata je smanjen sa 70% u 2020. na 45% u 2025., a cijena supstrata od 6- inča od silicijum karbida pala je sa 5000 juana/komadu na 2000 juana/komadu, što je skoro tri puta više u odnosu na uređaje na bazi silicijuma. Uz masovnu proizvodnju 8-inčnih podloga, očekuje se da će se troškovi dodatno smanjiti.
Domaće silicijum-karbidne diode imaju 30% -50% nižu cijenu od uvoznih proizvoda i formirale su zamjensku prednost u područjima osjetljivim na troškove kao što su vozila s novom energijom i fotonaponski uređaji. Na primjer, domaće proizvedeni modul od silicijum karbida koji se koristi u BYD Han EV štedi 12000 juana po vozilu u poređenju sa uvezenim proizvodima.