電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著儲(chǔ)能高速發(fā)展，對(duì)于性能的要求也越來(lái)越高。而SiC器件憑借高開(kāi)關(guān)頻率、低損耗、耐高溫等特性，在儲(chǔ)能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）中可提升效率1-2%，功率密度提高35-50%。

采用SiC模塊的PCS在額定功率下平均效率可從96%提升至99% 以上，逆變器整機(jī)損耗降低30%。同時(shí)，高頻特性使濾波電感和散熱器變小，PCS尺寸縮減，儲(chǔ)能一體柜能量密度提升至125kW/250kWh。

如英飛源采用碳化硅的PCS效率可達(dá)98.7%，相比硅基器件單日收益提升8.2元；Wolfspeed的60kW交錯(cuò)式升壓轉(zhuǎn)換器采用SiC器件，效率達(dá)99.5%。

基本股份的SiC模塊BMF240R12E2G3擊穿電壓達(dá)1200V，導(dǎo)通電阻低至5.5mΩ，遠(yuǎn)低于同電壓等級(jí)IGBT模塊，可減少導(dǎo)通損耗，提升系統(tǒng)效率。開(kāi)關(guān)速度快，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)IGBT的5-10倍，開(kāi)關(guān)損耗僅為IGBT的1/3，且高溫下總開(kāi)關(guān)損耗變化不顯著。

并且SiC模塊允許結(jié)溫達(dá)175°C，且高溫下性能更優(yōu)，如BMF240R12E2G3在175°C時(shí)導(dǎo)通電阻僅比25°C時(shí)增加50%。其采用的Si₃N₄陶瓷基板熱阻低至0.09K/W，散熱需求較IGBT降低40%。

SiC模塊功率循環(huán)能力超10萬(wàn)次，壽命為IGBT的3倍以上。此外，內(nèi)置SiC肖特基二極管實(shí)現(xiàn)零反向恢復(fù)，較IGBT的硅二極管反向恢復(fù)電荷減少80%，降低開(kāi)關(guān)震蕩風(fēng)險(xiǎn)。

目前，SiC功率器件（主要為二極管）在儲(chǔ)能領(lǐng)域的滲透率已經(jīng)達(dá)到20%左右，隨著成本的下降，預(yù)計(jì)未來(lái)2年滲透率將超過(guò)50%。

而在儲(chǔ)能PCS廠商中，僅少數(shù)企業(yè)采用碳化硅器件，主流仍以硅基器件為主。據(jù)調(diào)研，2024年碳化硅在儲(chǔ)能PCS中的滲透率不足10%，主要受制于成本和供應(yīng)鏈成熟度。

一方面原因在于2024年儲(chǔ)能PCS價(jià)格持續(xù)下跌（集中式PCS中標(biāo)價(jià)低至0.09元/瓦），廠商利潤(rùn)空間壓縮，對(duì)高價(jià)SiC器件替換動(dòng)力不足。盡管SiC單管價(jià)格下降50%（如40mΩ器件約14元/顆），但仍為硅基器件的1.5倍以上。

另一方面在于，目前儲(chǔ)能PCS使用的碳化硅器件以英飛凌、安森美、Wolfspeed等海外品牌為主，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程緩慢。但在一些領(lǐng)域中，已經(jīng)完成了國(guó)產(chǎn)替代，例如，在125kW工商業(yè)儲(chǔ)能變流器PCS中，國(guó)產(chǎn)SiC模塊已實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT單管及模塊的全面取代。

不過(guò)在未來(lái)，隨著8英寸襯底逐步量產(chǎn)（如天科合達(dá)、爍科晶體）有望降低材料成本，預(yù)計(jì)2027年SiC MOSFET價(jià)格降至硅器件的2.5倍，將促進(jìn)更多企業(yè)采用SiC器件。

在應(yīng)用場(chǎng)景上，光伏逆變器和風(fēng)電變流器中SiC應(yīng)用加速，提升能源轉(zhuǎn)換效率。此外，1500V光伏電站和電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能需求推動(dòng)高壓SiC器件落地。

中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模已超100GW（2024年數(shù)據(jù)），疊加全球能源轉(zhuǎn)型，2025年碳化硅市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)超100億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率15%

小結(jié)

目前SiC在儲(chǔ)能市場(chǎng)仍處于技術(shù)驗(yàn)證與早期商業(yè)化階段，其高效率、高功率密度優(yōu)勢(shì)已獲認(rèn)可，但成本壓力和供應(yīng)鏈本土化不足制約了大規(guī)模應(yīng)用。未來(lái)隨著8英寸襯底產(chǎn)能釋放、國(guó)產(chǎn)替代加速，疊加儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓化趨勢(shì)，碳化硅有望在2025年后進(jìn)入高速滲透期。