储能变流器中的“蓄水池+滤水器”——薄膜电容

电子发烧友网报道（文/黄山明）通常，在储能变流器的工作过程中，需要将电池的直流电电转换为交流电，或者将电网的交流电转换为直流电。在这个过程中，电压和电流可能会出现波动。

此外，在电力转换过程中，由于开关操作和其他因素，电路中会产生高频噪声和纹波。这些噪声和纹波会影响电能质量，甚至可能导致设备损坏。这时就需要有一个物件来平衡这些波动，保证电流与电压的稳定。

而薄膜电容就是这么一个角色，薄膜电容器在储能变流器中主要用于DC-Link电容，以及输入/输出滤波和逆变系统缓冲电路，以确保变流器端的电压稳定，同时提供必要的滤波和保护功能。

薄膜电容器是一种以塑料薄膜为电介质的电容器，通常使用聚酯、聚丙烯或聚碳酸酯等材料作为介质，并在其两面镀上金属膜作为电极。

它能够储存电荷并在需要时释放，从而平滑这些电压波动，确保输出电压的稳定性。并且可以帮助提高功率因数，减少无功功率的损耗，从而提高系统的整体效率。

由于储能变流器本身需要在短时间内对电网的功率需求做出快速响应，而薄膜电容具有非常快的充放电速度，能够在几微秒内完成充放电过程，从而快速响应电网的变化，提供瞬时功率支持。

此外，相比于传统的铝电解电容，薄膜电容具有更长的使用寿命和更高的可靠性。薄膜电容不易老化，耐高温性能好，能够在恶劣的环境条件下长期稳定工作。在高压和大电流的应用场景中，薄膜电容能够承受更高的电压和更大的电流，不会因为过压或过流而损坏。

薄膜电容市场正在快速增长

目前，薄膜电容器在储能变流器中的应用随着储能装机量的持续提升而增长。以成本占比为例，尽管薄膜电容在各种变流器中的成本占比因具体应用和设计而不同，但通常都会占有一定的比重。

比如在新能源车逆变器中，功率器件成本约占40%，而用于交流电滤波的电容成本约占16%，是价值量仅次于功率器件的部分。电容在光伏逆变器原材料中的成本占比约为9.6%，而在风电DFIG的核心组件变流器中，电容的成本占比也约为8.0%。

以此测算，到2026年全球全球新能源汽车对薄膜电容器的需求预计将达到134亿元人民币，2022年至2026年的复合年增长率（CAGR）为27%。

而全球光伏发电领域薄膜电容器的产值从2018年的7.65亿元增长到2023年的27.64亿元，预计2024年将达到36.49亿元。全球风力发电领域薄膜电容器的产值从2018年的4.06亿元增长至2023年的9.36亿元，预计到2030年全球风电新增装机量将达到320GW时，同期全球风力发电领域薄膜电容器的产值预计将达到25.60亿元。

尤其在光伏逆变器中，目前看到除集中式光伏以及风电变流器大部分采用薄膜电容外，分布式光伏逆变器中目前 普遍的做法是铝电解电容与薄膜电容共同组合使用，整体来看薄膜替代铝电容趋势比较明显，主要考虑寿命问题，铝电容寿命较短。

在储能变流器中，铝电解电容器应用的仍然相对广泛，尤其是在需要大容量储能的场合。它们通常用于电源电路中，起到电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定等作用。然而，铝电解电容器也有其局限性，如寿命相对较短，且在某些高频应用中可能表现不佳。

而薄膜电容器以其耐高电压、长寿命、温度性能优异等优点，在储能变流器中逐渐得到广泛应用。特别是在新能源领域，如新能源汽车、光伏风电等，薄膜电容器因其稳定性高和寿命长的特点，成为这些系统中不可或缺的元件。此外，随着技术的进步和成本的降低，薄膜电容器的应用范围也在不断扩大。

目前可以看到，铝电解电容器在储能变流器中仍有一定的应用，但薄膜电容器的使用趋势更为明显。这主要是因为薄膜电容器在性能上具有诸多优势，能够满足新能源领域对高性能、高可靠性电容的需求。未来，随着储能市场的进一步发展，也将带动薄膜电容市场的快速增长。

小结

薄膜电容器因其频率特性好、损耗小等优点，适用于高频、高压和大功率电路中。鉴于储能变流器作为连接储能系统与电网的核心设备，其对薄膜电容器的需求也会随着储能市场的扩大而增加。可以推测，随着储能市场的快速发展，薄膜电容器在储能变流器中的市场具有巨大的增长潜力。