【技術干貨】儲能系統是提升能源效率的關鍵

ESS（Energy Storage System）是一種能源存儲系統，它的主要功能是將電能轉換為其他形式，以便在需要時再轉換回電能。ESS可與太陽能、風能等再生能源系統結合，存儲過剩的能量，并在天候不佳或用電高峰時提供穩定的電力。

ESS也可用于平衡微電網的能源供應和需求，提高系統的穩定性和可靠性，并可做為備用電源，提供緊急情況下的電力支持，確保系統的連續運行。ESS可以在低能耗時段充電，并在高峰時段放電，實現能量的時間平移，減少尖峰用電成本。此外，ESS也可被應用于電動車輛，提供高效能的電力存儲，延長行駛距離并改善車輛性能。

ESS的架構和應用可以根據不同的需求和環境進行調整，一般性的ESS架構包括儲能元器件、電力轉換器、控制系統、系統冷卻與保護等部分。

儲能元器件可包括電池與超級電容，ESS的核心是電池，常見的電池包括鋰電池、鈷鋰電池、鎳鋰電池等，這些電池可以存儲電能以供之后使用，此外也可使用超級電容，可用于快速釋放電能，應對瞬時高功率需求。

電力轉換器可包括逆變器與轉換器，逆變器用于將直流電轉換為交流電，以供家庭、工業或電網使用，轉換器則用于將電能轉換為其他形式，例如機械能或熱能。

控制系統是ESS的大腦，其中的智能控制器用于監控電池狀態、負載需求和電網狀態，并調節電池的充放電過程，以確保最佳性能和壽命。另外還有能源管理系統（EMS），可用于優化儲能系統的運行，協調不同能源資源，提高系統效率。

為了ESS的安全運作，系統冷卻與保護必不可少，冷卻系統可保持電池和電子元器件的適當溫度，以提高效能和延長壽命，安全保護則包括過電壓保護、過電流保護、溫度保護等，以確保儲能系統的安全運行。

熱敏電阻（Thermistor）是一種電阻值隨溫度變化而變化的半導體器件，主要應用于溫度傳感和電流控制的領域，可在ESS應用中擔任溫度傳感的工作。根據電阻值隨溫度變化的方式，熱敏電阻分為兩大類，包括正溫度系數熱敏電阻（PTC thermistor）和負溫度系數熱敏電阻（NTC thermistor）。

PTC熱敏電阻會隨著溫度上升，電阻值增加，主要用于過電流保護、溫度開關和發熱器件的自恢復保護。在電子設備中，當電流超過額定值時，回路中與保護對象串聯的PTC其電阻值通過自身發熱而上升，可以抑制當下的超額電流。此外，PTC熱敏電阻也可作為溫度開關，當系統溫度超過預定值時，PTC電阻值增加，也可以觸發相應的開關動作。

NTC熱敏電阻則是會隨溫度上升，電阻值降低。這種特性可用于監測電子器件或設備的溫度，以確保其正常運行。在一些應用中，NTC熱敏電阻被用來補償器件的溫度變化，以維持穩定的性能。

熱敏電阻在我們的生活中隨處可見，它不僅被用作溫度計、空調中的溫度傳感器件，抑或是智能手機、熱水壺及熨斗中的溫度控制器件，還可被用于各種電源器件中的電流控制。最近，隨著車輛電動化程度的提高，熱敏電阻越來越多地被用于電車項目：如車載電池包、激光雷達、等。另熱敏電阻可廣泛應用于各種工業及能源項目，其中包括電動車快速充電基礎設施、太陽能逆變器、儲能逆變器及電池包等。

Murata推出各種類型的熱敏電阻，可滿足ESS應用的需求。Murata熱敏電阻產品可分成NTC熱敏電阻與PTC熱敏電阻兩大系列。NTC熱敏電阻包括NCU高信賴性應用型、NCP消費級（民生）應用型、NCG導電膠實裝型等。PTC熱敏電阻則有PRF過熱保護型與PRG過流保護型兩種，其中在車載，及能源項目上尤NCU系列最為廣泛應用。

Murata的NCU系列是SMD型的NTC熱敏電阻。因其特殊結構：外部銅電極帶來高可靠性，可靈活應用于各種需要溫度檢測，且苛刻的使用場景，它是Murata熱敏電阻的主力成員，可用于對信賴性要求很高的汽車市場、工業及能源市場，實現寬溫度范圍的溫度檢測和溫度補償功能。

Murata也推出一系列專門為柵極驅動電路設計的隔離DCDC轉換器，包括適用于IGBT、SiC、MOS、GaN等產品線，通常用于新能源、運動與控制、移動性和醫療保健解決方案中。這些產品具有超低隔離電容3pF、優化的IGBT/SiC和MOS柵極驅動的雙極輸出電壓、直流鏈路電壓最高可承受3KV、針對局部放電的可靠性、dv/dt抗擾度在1.6kV下長時間可以承受高于80kV/μS等特性。

Murata特別將面向可應對高頻率的下一代GaN功率半導體的絕緣DC-DC轉換器商品化，為各種應用所需的快速功率轉換做貢獻。Murata推出的MGN1系列1W輸出DC-DC轉換器，設計提供GaN器件柵極驅動器所需的電壓。

MGN1系列器件提供薄型、小占地面積、表面貼裝解決方案，可輕松集成到空間有限的系統中。它們還具有輕量級的優勢，這帶來了更大的部署機會。提供的輸出電壓為+8V、+12V和+6/-3V。

MGN1系列DC-DC轉換器的關鍵屬性之一是2.5pF（典型值）的超低隔離電容。通過這種方式，隔離柵上的瞬態耦合被最小化，從而防止信號失真。此外，這意味著系統EMI問題可以緩解。這些器件的>200kV/μs共模瞬態抗擾度（CMTI），使其非常適合基于GaN系統的高開關速度，進一步確保柵極驅動器信號的完整性。由于其免疫局部放電，可在高電壓條件下保持可靠運作。

Murata MGN1系列中的DC-DC轉換器支持1.1kV的連續隔離柵耐受電壓，這些轉換器的爬電距離和間隙數據為6.5mm，-40℃至+105℃的工作溫度范圍使它們能夠安裝在極具挑戰性的環境中。此外，它們也結合了反極性和短路保護機制。

新型DC-DC轉換器可用于多種基于GaN的應用，其中包括電動車快速充電基礎設施、電池存儲轉換器、智慧電網實施、太陽能逆變器、固態開關斷路器、ICT和數據中心、風力渦輪機和電機驅動器。

能源存儲系統結合新能源應用將能充分提升能源的利用效率，其中需要眾多關鍵器件來對能源存儲系統進行管理、控制與安全防護，相關應用市場極具潛力。Murata推出全系列的熱敏電阻與DC-DC轉換器，將能夠提供能源存儲系統更優的監控能力與能源轉換效率，值得有意進入這個市場的廠商進一步了解與采用。