可持續電氣化解決方案

借助功率器件持續滿足日益增長的能源需求

2019.07.03

電氣化的迭代升級

隨著數字化浪潮席卷全球,功率器件制造商正在逐步采取措施,力求以可持續的方式滿足我們日益增長的能源需求。

東芝功率器件

全世界對能源的需求增長迅猛。隨著電氣化逐步滲透進世界各地的產業、產品與服務,不斷發展的數字化進程成為推動能源需求快速增長的主要催化劑。

而物聯網(IoT)更是這股風潮的核心推手。據估算,2017年全球市場約有84億互聯網連接設備,到2020年這一數字將增至200億。

伴隨互聯網連接速率的提高,信息量勢必越來越大,這些與日俱增的數據信息全部由世界各地的數據中心存儲管理。目前,全球數據中心排放的溫室氣體已經占據全球總排放量的2%,與整個航空業不相上下。

在此情況下,我們究竟該如何應對急劇增長的電力需求?或許功率器件可以成為一個突破口,為節能減排做出巨大貢獻。

如今,功率器件在我們的日常生活中發揮著至關重要的作用,被廣泛應用于各類電子產品及數字設備。和人們日常使用的小工具及電器中的低功耗半導體不同,功率器件主要用于電力電子領域中的各種高功率設備。

舉例來看,電動火車供電、電動汽車運轉、將太陽能和風能轉化為電能、以及高壓直流系統連接都離不開功率器件。

另外,功率器件還可以幫助我們節省能源。和目前常用的低效、笨重的開關不同,功率器件可以通過切換電路來控制電流,從而取代開關。據預測,隨著功率電子元器件不斷發展,人類社會的能源效率有望不斷提升,到2050年,功率器件將幫助我們切實減少能耗,從而將溫室氣體排放量削減80%以上。

從物流無人機到醫療機器人,洶涌的數字化浪潮將把功率器件帶入更加廣泛的行業和新興應用領域。預計到2025年,全球物聯網設備數量將超過750億,屆時功率器件在新興領域中發揮的節能功效必然會變得越發重要。

全球功率器件研發權威--丹麥技術學院電力和能源中心教授瓦希利奧·G·艾吉利迪表示:“所有這些解決方案、服務和產品都需要依托于功率半導體和功率電子元器件。所以,我們只能希望這些技術擁有無限的發展前景,它們將把我們的生活變得更美好,更愉悅,也更健康。”

轉換思維,與時俱進

現如今,可配置性、耐用性及最重要的能源效率已成為評估功率器件的主要指標。

這意味著全球功率電子元器件制造商需要順應時代發展、轉換思維,不能再僅僅專注于提高處理能力,而必須將更多精力投注到提高功率電子元器件的能源效率上。

現在,功率電子元器件制造商都在努力改進技術、材料、工藝、器件架構,并推進技術優化,以實現更優的能源效率。

雖然提高單個功率半導體的效率也可以節省大量能源,但我們絕不能將其孤立地看待。

功率電子元器件是一種極其復雜的跨學科產品,它們在社會中發揮的作用不容小覷。如果我們能夠切實提高功率器件的能源效率,那么,我們就可以在整個能源周期中推進節能工作。

艾吉利迪教授指出:“毫無疑問,功率電子元器件技術及其實際應用可以幫助我們建造更優越的社會基礎設施。不過,就像其他任何技術一樣,各行各業都必須在一定程度上了解這種技術,并就如何應用、如何將其整合到社會基礎設施當中制定出一套切實可行的戰略。”

換言之,使用功率器件的公司必須理解功率器件在其生產流程中扮演的角色,并能正確地加以應用。例如,東芝正在嘗試全方位把握功率電子元器件,使其涵蓋整個電力供應流程。從發電到輸配電,東芝致力于全面提升功率電子元器件的能源效率。

正如近期出現的更全面的“芯片到服務”模式,這樣的創新也昭示了全新的未來,屆時功率電子元器件將從數據中心轉移至“移動邊緣”。因此,得益于功率器件,市場上也將涌現出大量傳統高功率設備與新型基于物聯網的應用程序,以實現能源效率的有效提升。

從設備到數據中心,功率器件將協助我們進一步推進節能工作,讓我們的社會走向可持續發展,并實現前所未有的廣域互聯。

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