ABB 的 Radjassamy 谈论下一代电力系统的趋势

近年来，随着对更好电能质量和可再生能源大规模整合的需求不断增长，对利用宽带隙 (WBG) 材料的新技术的需求也在增长。随着环保电池技术成为必需品——而不仅仅是一种选择——消费者、行业和政府都在采取行动增加对可再生能源的使用。

在接受 EE Times Europe/Power Electronics News 采访时，ABB Power Conversion 的 5G 无线部门负责人主管 Raj Radjassamy 讨论了 WBG 半导体和电源管理技术在可再生能源和电动汽车等应用领域的发展趋势。“小型化和功率密度是未来十年的两大关键趋势，”Radjassamy 告诉我们，只有通过 WBG 设备等创新，“我们才能为客户节省宝贵而有限的空间。” 至于电源技术，“数据中心和 5G 的高压直流部署将成为必备”，而向无线的迁移“需要足够强大的电源解决方案，以消除电缆，同时保持能够容纳不断增加的数量电力传输。”

EE Times Europe：未来几年最关键的技术趋势是什么？特别是，哪些技术进步将最相关？哪些技术可以为领导力提供创新？

Raj Radjassamy：技术的小型化——结合特征聚合——是整个 21 世纪普遍存在的趋势，未来将继续推动技术进步。以 iPhone 为例。iPhone 自 10 多年前推出以来如此成功的原因之一是它结合了多种功能，并在单一、紧凑的设计中取代了对相机或蜂鸣器等不同辅助设备的需求。iPhone 的每款新机型都在保持其手持尺寸的同时引入了新功能，这意味着在微型板级别上正在发生创新和小型化，包括设备内部组件的供电方式。

小型化与特征聚合的结合趋势在更广泛的应用中也很明显。例如，为了大规模引入 5G，无线网络必须部署小型化的小型蜂窝，以在更小的占地面积内提供更高级别的连接。为这些小型化电池供电需要多个紧凑型负载点 DC/DC 转换器的小型化和分布。其他工业应用将需要采用类似的电源结构来保持竞争优势，从自主移动机器人 (AMR) 到为工业物联网 (IIoT) 提供动力的智能城市设备。

ABB 的 Raj Radjassamy

EETE：您是否觉得电源市场因为有这么多品牌进入市场而更具竞争力？引入新设备的目标是什么？

Radjassamy：竞争力并不是电源市场独有的。关键是通过以更高的可靠性和效率持续创新，在解决客户问题的方式上使产品和服务与众不同。

此外，您提出了一个观点，即许多新玩家承诺进行巨大的创新，却无法完全实现这些功能。对于在为客户提供切实成果方面有着良好记录的公司来说，有一些话要说。
我们已经能够利用我们历史上的关键任务专业知识来推动向更快的宽带过渡，并且我们看到今天通过我们的 AC/DC 和 DC/DC 电源解决方案将其应用于 5G。

EETE：您认为未来几年哪些电源技术必不可少？

Radjassamy：数据中心和 5G 的高压直流部署将成为这十年公司提高可扩展性和提供最佳断电保护的必备条件。此外，从有线技术到无线技术的迁移需要足够强大的电源解决方案，以消除电缆，同时保持能够适应不断增加的电力传输量。展望未来，我们将看到电力工程师以非凡的方式进行创新，将这一愿景变为现实，无线技术能够处理复杂的互联基础设施网络中增加的电力负载。

从宏观上看，5G对工业和智慧城市应用产生巨大影响的能力才刚刚开始。我希望我们会看到电力工程师重新考虑他们的网络密度方法，以实现 5G 的潜力，并以极快的速度和超低延迟实现可靠的超连接。

EETE：可再生能源、微电网和其他能源趋势更加重视世界各地老化的电力基础设施和输配电线路的可靠性。输配电线路和微电网沿线的电力监控和基础设施监控的设计特点是什么？

Radjassamy：我们认为老化的基础设施是提高电网性能的真正瓶颈。但这并不是一个无法克服的问题。答案在于实施既可扩展又可靠的技术；否则，单个解决方案将无法在广泛的电力系统中复制。

定期跟踪和监控电网性能将有助于确保以最少的人工干预进行一致、可操作的分析。电力专业人士开始通过 IIoT 数据分析采用新技术，以保持运营更长时间。

就可持续性而言，太阳能和水电备用等多能源有很大的发展和重点，当然，这完全取决于给定电网所处的环境类型。所以，是的，我们需要继续探索微电网可以通过可持续能源支持小城市或社区的途径，但首先，我们需要正确地建立基础设施。

EETE：发展和支持可再生能源带来了很多挑战，不仅在GaN和 SiC 器件方面，而且从分布式能源的良好控制定义、优化和数字化管理的角度来看也是如此。您如何看待这些挑战？

Radjassamy：您说得对，可再生能源面临很多挑战，但并非无法战胜。首先，需要更好地了解整个配电价值链的重要性和能源需求。然后，我们可以确定使电力网络更加可靠和可再生的解决方案，包括 GaN/SiC 等新半导体技术，并使用 IIoT 和预测分析等先进技术来实时跟踪、监控和采取行动。

我们必须记住，能源应用目前是脱节的。随着技术的融合，有机会在机器人、人工智能和分析方面创建更全面的视图，以实现更高效的交叉使用和集成。但挑战始于最初设计为并非相互交流的连接系统。

EETE：基于锂离子电池的电池组用于许多应用，例如混合动力汽车和电动汽车、存储可再生能源以备日后使用，以及用于各种目的的电网储能。关于电池，设计人员应该考虑哪些参数？储能的未来在哪里？

Radjassamy：通过电池进行能量存储的时代已经到来。最重要的问题是：最有效、最具成本效益和最环保的方法是什么？从 10,000 英尺的角度来看，公司的主要考虑因素包括尺寸、重量、安全性和拥有成本。

正如您所指出的，深入研究，锂离子电池及其变体在消费应用中越来越普遍，但在工业规模上，它们并不总是最便宜的选择。然而，随着锂电池技术不断发展并扩展到更广泛的用例，将该技术用于数据中心、机器人和 [其他应用] 具有关键优势。随着新的基础设施和小型化功率密度应用，锂电池在考虑重量、能量密度、存储等时通常是正确的行动方案。超级电容器是另一种新兴的、值得注意的技术。[超级电容] 提供短期突发模式能量存储，并在服务器和数据中心系统设计人员中迅速获得关注。

EETE：碳化硅和氮化镓半导体在电源应用方面优于硅半导体，尤其是在电源市场。随着比赛继续满足市场不断增长的功率需求，您认为他们将扮演什么角色？

Radjassamy：我们同意 SiC 和GaN是电力行业的新兴技术，并且它们将继续存在。小型化和功率密度是未来十年的两大关键趋势，只有通过这些类型的创新，我们才能为客户节省宝贵且有限的空间。

但是，重要的是要注意，由于成本高，它们并不适用于所有用例。根据现有基础设施的使用年限，我们会根据对个别客户需求的深入评估以及最适合他们的方式提出建议。

EETE：随着智能技术的发展，许多公司正在为应对全球气候变化挑战做出重要贡献，而新材料和高效芯片解决方案在这一过程中发挥着核心作用。愿意开始能源设计的工程师可以使用哪些资源？

Radjassamy：越来越多的绿地数据中心建在提供丰富的可再生能源（如水力、风能和太阳能）的地区。作为对这一全球性努力的贡献，电源设计人员可以有意识地构建符合或超过行业 [效率] 标准的高效产品，例如 80Plus Titanium。

他们还可以利用先进的仿真工具来识别设计中的一组节能且极简的组件，并找到自动化和数据驱动的智能节能设计。

EETE：从集中式能源到分布式能源的过渡非常分散。促进能源转型的加速很重要。许多形式的能量存储被提议用于电网。你有什么考虑？

Radjassamy：我们致力于支持连接到电网的任何技术，无论是水力、太阳能、风能还是任何其他可再生能源。正如我上面提到的，必须将可再生能源和自然资源整合到一个有凝聚力的、智能管理的大型机中，以便全面了解每个主机如何向最终用户供电以及成本是多少。

电源设计应该与电源输入无关——归根结底，我们希望将电源作为一切的最终推动者。建立正确的基础设施并应用正确的技术来使应用程序尽可能高效和可靠，这取决于处于现代电力前沿的人。

审核编辑 黄昊宇