На диоды приходится большая часть стоимости энергосистемы?

一, Система накопления энергии: Стоимость диодов невелика, но их стоимостная масса высока.
Системы хранения энергии — одна из наиболее быстрорастущих областей-спроса на диоды. Если взять в качестве примера мировой рынок хранения энергии в 2024 году, то объем поставок диодов достиг 4,2 миллиарда при объеме рынка всего 1,8 миллиарда юаней, но его влияние на стоимость спецификации системы превысило 11 миллиардов юаней. Эти данные раскрывают ключевое противоречие: стоимость одного диода невелика, но его использование широко распространено и напрямую связано с эффективностью и сроком службы системы.

Эффект пропорции затрат «невидимого чемпиона»
В системах хранения энергии стоимость диодов составляет около 3%-5%, однако распределение их стоимости по трем модулям ядра крайне неравномерно:

BMS (система управления батареями): на ее долю приходится 55% общего использования диодов, для одного 20-футового контейнера требуется 1600-1800 штук, в основном TVS (подавитель переходных напряжений) и диоды Шоттки. BMS обеспечивает балансировку батарей, защиту от перенапряжения и сбор данных с помощью диодов, а ее производительность напрямую влияет на срок службы батареи и безопасность системы.
PCS (преобразователь энергии): используется 30 %, а для одной модели мощностью 500 кВт требуется 120-150 диодов с быстрым восстановлением или карбидокремниевых (SiC) диодов Шоттки. Когда частота переключения PCS увеличивается с 16 кГц до более 50 кГц, потери обратного восстановления кремниевого FRD (диода с быстрым восстановлением) превышают 1%, и для уменьшения потерь его необходимо заменить на SiC-диод.
Вспомогательный источник питания и управление температурным режимом: на их долю приходится 15% использования, хотя валовая прибыль является самой высокой, в этом сценарии диоды больше отвечают за краевые функции, такие как молниезащита и электростатическая защита.
Технологическая итерация нарушает структуру затрат
С модернизацией систем накопления энергии до высоковольтных платформ 1500В происходит реструктуризация технического порога и структуры стоимости диодов:

Преобразование высокого напряжения: напряжение ограничения TVS было увеличено с 40 В до 60 В, что требует, чтобы диоды имели более высокое сопротивление напряжению и более высокую скорость отклика.
Высокая частота. Увеличение частоты переключения PCS привело к резкому росту потерь в кремниевых-диодах, в результате чего уровень проникновения SiC-диодов подскочил с 12 % в 2024 году до 38 % в 2027 году, что привело к ежегодному росту средних цен на 7–9 %.
Высокая температура: разница температур внутри аккумуляторного блока должна быть меньше или равна 3 градусам, а термочувствительные TVS-диоды стали стандартными. Отечественные производители снизили термическое сопротивление до 0,35К/Вт, а температуру перехода до 25 градусов за счет технологии корпусирования DFN8×8, что позволяет ПКС работать с полной нагрузкой даже при температуре окружающей среды 65 градусов. Алюминиевый материал радиатора был уменьшен на 30%, а стоимость системы снизилась на 0,015 юаня/Вт.
Пример: система хранения энергии Sunshine Power на 1500 В, запущенная в 2025 году, использует SiC-диоды и оптимизированную технологию упаковки для повышения эффективности PCS на 1,2%, снижения стоимости системы за киловатт-час (LCOS) на 0,03 юаня/кВтч и увеличения чистой приведенной стоимости проекта (NPV) на 8%.

2. Фотоэлектрическая система: игра затрат и баланс эффективности диодов.
Фотоэлектрические системы являются одной из наиболее развитых областей применения диодов, но всегда существовали разногласия по поводу их соотношения затрат и выбора технологического маршрута. Если взять в качестве примера байпасные диоды на уровне компонентов, хотя их доля в стоимости невелика, они напрямую влияют на выработку электроэнергии и надежность системы.

1. Парадокс «затраты-выгоды» байпасных диодов
В традиционных фотоэлектрических модулях стоимость байпасных диодов составляет около 0,1%-0,3%, но их роль незаменима:

Защита от перегрева: когда компонент частично заблокирован, байпасный диод может проводить ток, чтобы предотвратить возгорание элемента аккумулятора из-за воздействия перегрева.
Гарантия выработки электроэнергии: согласно расчетам, компоненты без байпасных диодов могут потерять более 30% вырабатываемой мощности в сценариях с частичной блокировкой.
Однако по мере того, как мощность компонента увеличивается до более чем 700 Вт, пространство для оптимизации затрат на байпасные диоды сжимается:

Снижение стоимости материалов: за счет уменьшения количества диодов и оптимизации конструкции распределительных коробок стоимость материала одного компонента можно снизить на 6-7 юаней.
Повышение эффективности производства: количество точек сварки сокращено с 6 до 2, скорость виртуальной сварки снизилась на 50%, а производственный цикл увеличился на 20%.
Устранение скрытых затрат. Устраните такие риски, как жалобы клиентов и компенсации, вызванные перегоранием диодов, ударами молнии/электростатическими повреждениями и т. д.
2. Диодные инновации в эпоху интеллектуальной фотоэлектрической энергии
В интеллектуальных фотоэлектрических системах диоды превращаются из компонентов пассивной защиты в узлы активного управления:

Идеальный диодный контроллер: благодаря обнаружению разницы напряжений на уровне микровольт и быстрому реагированию (<1 μ s), the software definition of diode function is achieved, reducing losses by 0.2% -0.3%.
Интеграция MPPT (отслеживание точки максимальной мощности): интеграция диодов с преобразователями постоянного тока для повышения эффективности оптимизации на уровне компонентов. Пример электростанции Голмуд мощностью 20 МВт в Цинхае показывает, что такое решение может увеличить годовое производство электроэнергии на 2–3%.
3. Электромобили: «маленькая стоимость, большое влияние» диодов
Электромобили – один из наиболее быстро-растущих субрынков спроса на диоды. В 2024 году объем рынка китайских автомобильных диодов достигнет 5,8 млрд юаней, из которых на систему силовых агрегатов будет приходиться 25,9%, которые в основном используются в системах управления аккумуляторами, двигателями и системами рекуперации энергии.

1. «Прецизионный клапан» системы управления аккумулятором.
В BMS диоды выполняют основные функции, такие как балансировка батареи, защита от перенапряжения и контроль изоляции.

Активная балансировка: за счет комбинирования МОП-транзисторов и диодов для передачи энергии между батареями эффективность балансировки повышается до более чем 95%.
Безопасность при высоком напряжении: SiC-диод 1200 В может соответствовать требованиям высоковольтной платформы 800 В, при этом время обратного восстановления сокращается до менее 10 нс, а потери при переключении уменьшаются на 30%.
2. Рычаг КПД системы управления двигателем.
В контроллерах двигателей диоды работают совместно с IGBT/SiC MOSFET, и их характеристики напрямую влияют на эффективность системы:

Замена SiC-диода: использование SiC-диодов может повысить эффективность контроллера двигателя на 1–2% и увеличить дальность действия на 5–8%.
Оптимизация упаковки: благодаря использованию медных зажимов и технологии спекания серебром термическое сопротивление диода снижается на 50%, что позволяет повысить температуру перехода до 200 градусов и уменьшить объем радиатора на 30%.
4. Иллюзия соотношения затрат и реконструкция стоимости
Судя по данным, стоимостная доля диодов в энергосистемах обычно составляет менее 5%, но логика восстановления их стоимости намного превышает саму стоимость:

Рычаг эффективности: на каждые 0,1% снижения потерь на диодах стоимость системы хранения энергии за киловатт-час может быть снижена на 0,005 юаня/кВтч, а IRR проекта (внутренняя норма доходности) может быть увеличена на 1-2 процентных пункта.
Множитель надежности: при уменьшении частоты отказов диодов на каждый порядок затраты на обслуживание системы могут быть снижены на 30–50%, а срок службы может быть продлен на 5–8 лет.
Ускоритель технологических итераций: Популяризация SiC-диодов позволила увеличить удельную мощность систем хранения энергии на 16%, выработку электроэнергии фотоэлектрических модулей на 2%-3%, а запас хода электромобилей на 5%-8%.