تتكون تكلفة نظام تخزين الطاقة بشكل رئيسي من البطاريات ومحولات تخزين الطاقة. يشكل مجموعهما 80% من تكلفة نظام تخزين الطاقة الكهروكيميائي، ويمثل محول تخزين الطاقة 20% منها. تُعد بلورة IGBT ثنائية القطب العازلة المادة الخام الأولية لمحول تخزين الطاقة. ويحدد أداء IGBT أداء محول تخزين الطاقة، حيث يمثل 20%-30% من قيمته.
الدور الرئيسي لـ IGBT في مجال تخزين الطاقة هو المحول، وتحويل التردد، وتحويل التداخل، وما إلى ذلك، وهو جهاز لا غنى عنه في تطبيقات تخزين الطاقة.
الشكل: وحدة IGBT
تشمل المواد الخام الأولية لمتغيرات تخزين الطاقة: IGBT، والسعة، والمقاومة، والمقاومة الكهربائية، ولوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وغيرها. ولا يزال IGBT يعتمد بشكل رئيسي على الواردات. ولا تزال هناك فجوة بين تكنولوجيا IGBT المحلية والمستوى العالمي الرائد. ومع ذلك، مع التطور السريع لصناعة تخزين الطاقة في الصين، من المتوقع أن تتسارع عملية توطين IGBT.
قيمة تطبيق تخزين الطاقة IGBT
بالمقارنة مع الخلايا الكهروضوئية، تُعدّ قيمة تخزين الطاقة بتقنية IGBT عالية نسبيًا. يستخدم تخزين الطاقة كميات أكبر من IGBT وSIC، ويتضمن رابطين: DCDC وDCAC، بما في ذلك حلان: نظام تخزين الطاقة المدمج ونظام تخزين الطاقة المنفصل. في نظام تخزين الطاقة المستقل، تبلغ كمية الطاقة التي تستهلكها أجهزة أشباه الموصلات حوالي 1.5 ضعف الطاقة التي تستهلكها الخلايا الكهروضوئية. في الوقت الحالي، قد يُمثل التخزين الضوئي أكثر من 60-70%، بينما يُمثل نظام تخزين الطاقة المنفصل 30%.
الشكل: وحدة BYD IGBT
يتميز IGBT بنطاق واسع من طبقات التطبيقات، مما يجعله أكثر فائدة من MOSFET في عاكس تخزين الطاقة. في المشاريع الفعلية، حل IGBT تدريجيًا محل MOSFET كجهاز أساسي في العاكسات الكهروضوئية وتوليد طاقة الرياح. سيُشكل التطور السريع لصناعة توليد الطاقة الجديدة دافعًا جديدًا لصناعة IGBT.
IGBT هو الجهاز الأساسي لتحويل الطاقة ونقلها
يمكن فهم IGBT بالكامل على أنه ترانزستور يتحكم في التدفق الإلكتروني ثنائي الاتجاه (متعدد الاتجاهات) باستخدام التحكم في الصمام.
IGBT هو جهاز شبه موصل للطاقة مُركّب، مُتحكّم فيه بالكامل، ومُدار بالجهد، ويتكوّن من ثلاثي قطب ثنائي القطب BJT وأنبوب تأثير مجال شبكي عازل. مزايا انخفاض الضغط تكمن في جانبين.
الشكل: مخطط تخطيطي لهيكل وحدة IGBT
وظيفة التبديل في ترانزستور IGBT هي تكوين قناة بإضافة جهد موجب إلى جهد البوابة لتزويد ترانزستور PNP لتشغيله. وبالعكس، يُضاف جهد الباب العكسي لإزالة القناة، ويتدفق تيار القاعدة العكسي، ثم يُطفأ ترانزستور IGBT. آلية تشغيل ترانزستور IGBT هي نفسها آلية تشغيل ترانزستور MOSFET، حيث يتحكم فقط في قطب الإدخال N أحادي القناة في ترانزستور MOSFET، مما يجعله يتميز بخصائص معاوقة دخل عالية.
يُعدّ الترانزستور ذو القطبين (IGBT) الجهاز الأساسي لتحويل ونقل الطاقة. يُعرف عادةً باسم "وحدة المعالجة المركزية" (CPU) في الأجهزة الإلكترونية الكهربائية. وباعتباره صناعة وطنية استراتيجية ناشئة، فقد استُخدم على نطاق واسع في معدات الطاقة الجديدة ومجالات أخرى.
يتميز IGBT بمزايا عديدة، منها مقاومة دخل عالية، وقوة تحكم منخفضة، ودائرة تشغيل بسيطة، وسرعة تحويل عالية، وتيار عالي الحالة، وضغط تحويل منخفض، وخسارة ضئيلة. ولذلك، يتمتع بمزايا مطلقة في بيئة السوق الحالية.
لذلك، أصبحت تقنية IGBT الأكثر انتشارًا في سوق أشباه موصلات الطاقة الحالية. وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات عديدة، مثل توليد الطاقة الجديدة، والمركبات الكهربائية وأكوام الشحن، والسفن الكهربائية، ونقل التيار المستمر، وتخزين الطاقة، والتحكم الكهربائي الصناعي، وتوفير الطاقة.
شكل:إنفينيونوحدة IGBT
تصنيف IGBT
وفقا لهيكل المنتج المختلف، يوجد لدى IGBT ثلاثة أنواع: أنبوب واحد، وحدة IGBT ووحدة الطاقة الذكية IPM.
(أكوام الشحن) وغيرها من المجالات (معظمها منتجات معيارية تُباع في السوق حاليًا). تُستخدم وحدة الطاقة الذكية IPM على نطاق واسع في مجال الأجهزة المنزلية، مثل مكيفات الهواء العاكسة وغسالات تحويل التردد.
اعتمادًا على جهد سيناريو التطبيق، يوجد لدى IGBT أنواع مثل الجهد المنخفض للغاية والجهد المنخفض والجهد المتوسط والجهد العالي.
من بينها، فإن IGBT المستخدمة في المركبات ذات الطاقة الجديدة والتحكم الصناعي والأجهزة المنزلية هي في الغالب ذات جهد متوسط، في حين أن النقل بالسكك الحديدية وتوليد الطاقة الجديدة والشبكات الذكية لديها متطلبات جهد أعلى، وتستخدم في الغالب IGBT ذات الجهد العالي.
يظهر IGBT غالبًا على شكل وحدات. تُظهر بيانات IHS أن نسبة الوحدات والأنابيب المفردة هي 3:1. الوحدة هي منتج أشباه موصلات معياري مصنوع من رقاقة IGBT وشريحة الصمام الثنائي المستمر (FWD) عبر جسر دائرة مُخصص، وإطارات بلاستيكية، وركائز، وقواعد، وما إلى ذلك.
Mحالة السوق:
تنمو الشركات الصينية بسرعة، وهي تعتمد حاليًا على الواردات
في عام ٢٠٢٢، بلغ إنتاج صناعة IGBT في بلدي ٤١ مليون وحدة، وطلبها حوالي ١٥٦ مليون وحدة، وبلغت نسبة الاكتفاء الذاتي ٢٦.٣٪. حاليًا، يستحوذ مصنعون أجانب مثل Yingfei Ling وMitsubishi Motor وFuji Electric على السوق المحلية لـ IGBT بشكل رئيسي، حيث تُمثل Yingfei Ling النسبة الأكبر منها، بنسبة ١٥.٩٪.
بلغت حصة سوق وحدات IGBT CR3 56.91%، بينما بلغت الحصة الإجمالية للمصنعين المحليين، ستار دايركتور وCRRC، 5.01%. وبلغت حصة أكبر ثلاثة مصنعين في سوق أجهزة IGBT المنفصلة العالمية 53.24%. ودخل المصنعون المحليون قائمة العشرة الأوائل في سوق أجهزة IGBT العالمية بحصة سوقية بلغت 3.5%.
يظهر IGBT غالبًا على شكل وحدات. تُظهر بيانات IHS أن نسبة الوحدات والأنابيب المفردة هي 3:1. الوحدة هي منتج أشباه موصلات معياري مصنوع من رقاقة IGBT وشريحة الصمام الثنائي المستمر (FWD) عبر جسر دائرة مُخصص، وإطارات بلاستيكية، وركائز، وقواعد، وما إلى ذلك.
Mحالة السوق:
تنمو الشركات الصينية بسرعة، وهي تعتمد حاليًا على الواردات
في عام ٢٠٢٢، بلغ إنتاج صناعة IGBT في بلدي ٤١ مليون وحدة، وطلبها حوالي ١٥٦ مليون وحدة، وبلغت نسبة الاكتفاء الذاتي ٢٦.٣٪. حاليًا، يستحوذ مصنعون أجانب مثل Yingfei Ling وMitsubishi Motor وFuji Electric على السوق المحلية لـ IGBT بشكل رئيسي، حيث تُمثل Yingfei Ling النسبة الأكبر منها، بنسبة ١٥.٩٪.
بلغت حصة سوق وحدات IGBT CR3 56.91%، بينما بلغت الحصة الإجمالية للمصنعين المحليين، ستار دايركتور وCRRC، 5.01%. وبلغت حصة أكبر ثلاثة مصنعين في سوق أجهزة IGBT المنفصلة العالمية 53.24%. ودخل المصنعون المحليون قائمة العشرة الأوائل في سوق أجهزة IGBT العالمية بحصة سوقية بلغت 3.5%.
وقت النشر: ٨ يوليو ٢٠٢٣
