Jak postrzegać potencjał substytucyjny diod węglika krzemu w nowej energetyce?

1, Przewaga techniczna: przełamanie fizycznych ograniczeń urządzeń-krzemowych
Podstawowa konkurencyjność diod z węglika krzemu leży w ich właściwościach materiałowych:

Charakterystyka charakteryzująca się wysoką częstotliwością i wysoką wydajnością: Ruchliwość elektronów węglika krzemu jest trzykrotnie większa niż w przypadku krzemu, a szerokość pasma wzbronionego jest trzykrotnie większa w przypadku krzemu, co sprawia, że ​​czas jego odzyskiwania wstecznego jest wyjątkowo krótki (<10ns) and reduces switching losses by more than 70%. In the motor controller of new energy vehicles, the use of silicon carbide diodes can improve system efficiency by 3% -5% and increase range by 5% -10%.
Odporność na wysoką temperaturę i wysoka niezawodność: Krytyczna siła pola przebicia węglika krzemu jest 10 razy większa niż w przypadku krzemu i może pracować stabilnie w środowiskach o wysokiej temperaturze powyżej 600 stopni. Jego przewodność cieplna jest 3 razy większa niż w przypadku krzemu, a wydajność rozpraszania ciepła jest znacznie poprawiona. W falownikach fotowoltaicznych diody z węglika krzemu mogą zmniejszyć objętość modułów odprowadzających ciepło o 40% i wydłużyć żywotność systemu do ponad 20 lat.
Miniaturyzacja i zmniejszenie masy: wysokie natężenie pola przebicia pozwala na cieńszą konstrukcję urządzenia, a przy tej samej mocy objętość diod z węglika krzemu stanowi tylko jedną-trzecią-urządzeń opartych na krzemie, co zmniejsza wagę o 60%. Cecha ta jest szczególnie istotna w elektrycznym układzie napędowym pojazdów nowej generacji, gdyż pozwala zwolnić więcej miejsca na rozmieszczenie akumulatorów.
2, Scenariusze zastosowań i alternatywna logika w nowej energetyce
Nowe pojazdy energetyczne: skok od środków pomocniczych do rdzenia
Ładowarka samochodowa (OBC): Diody z węglika krzemu osiągają sprawność konwersji na poziomie 99% na platformie wysokiego napięcia 800 V, czyli o 5 punktów procentowych więcej niż w przypadku urządzeń-na bazie krzemu, a prędkość ładowania jest zwiększona o 30%. Tesla Model 3, BYD Han i inne modele masowo przyjęły moduły mocy z węglika krzemu.
Sterownik silnika: falownik składający się z diod z węglika krzemu i tranzystorów MOSFET, który może zwiększyć prędkość silnika do ponad 20 000 obr./min i osiągnąć gęstość mocy ponad 50 kW/l. Elektryczny układ napędowy z węglika krzemu, w który wyposażony jest NIO ET7, zmniejsza całkowite zużycie energii o 6%.
Stos ładujący: Diody z węglika krzemu osiągają 98% sprawności konwersji energii w stosach szybkiego ładowania prądem stałym, obsługują moc przeładowania 480 kW i skracają czas ładowania do mniej niż 10 minut. State Grid uruchomił projekt pilotażowy dotyczący standaryzacji pali ładujących z węglika krzemu.
Wytwarzanie energii fotowoltaicznej: rewolucja w zakresie wydajności od scentralizowanej do rozproszonej
Falownik stringowy: Diody z węglika krzemu umożliwiają maksymalną wydajność konwersji falownika przekraczającą 99%, przy czym może on nadal utrzymywać wydajność na poziomie ponad 98,5% w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak pustynie i płaskowyże. Huawei, Sunac i inne firmy wprowadziły na rynek linię produktów fotowoltaicznych wykonanych w całości z węglika krzemu.
Mikroinwerter: Charakterystyka miniaturyzacji diod z węglika krzemu zwiększyła gęstość mocy mikroinwerterów do 1 kW/l, obniżyła koszt pojedynczych modułów o 40% i przyczyniła się do eksplozji rynku BIPV.
System magazynowania energii: przejście od przesyłu energii do inteligentnego zarządzania
System zarządzania baterią (BMS): diody z węglika krzemu osiągają 99,5% sprawności konwersji energii w dwukierunkowych przetwornicach DC-DC, redukując straty podczas ładowania i rozładowywania baterii o 15% oraz wydłużając żywotność cyklu o 20%. Firmy takie jak CATL i BYD zastosowały go w elektrowniach magazynujących energię.
Magazynowanie energii po stronie sieci: diody z węglika krzemu obsługują moc wyjściową na poziomie MW w systemach magazynowania energii- o wysokim napięciu 1500 V, a szybkość reakcji systemu jest zwiększona do poziomu milisekund, zapewniając kluczowe wsparcie dla połączeń z siecią energii odnawialnej.
3, Wzorzec rynkowy: przyspieszona substytucja krajowa i tendencja spadkowa kosztów
Globalny krajobraz konkurencyjny
Międzynarodowi giganci, tacy jak Wolfspeed, Infineon i Rohm, dominują na rynku-high-endu, a do 2024 r. ich udział w światowym rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu wyniesie 65%, ale chińscy producenci szybko rosną. Tianyue Advanced, Tianke Heda i inne przedsiębiorstwa osiągnęły masową produkcję 6-calowych podłoży, a 8-calowe podłoża weszły w etap weryfikacji klienta.
W 2024 r. wielkość rynku diod z węglika krzemu w Chinach osiągnie 2,8 miliarda juanów, co oznacza-wzrost-roku o 55%, z czego ponad 60% stanowią produkty klasy motoryzacyjnej. Oczekuje się, że do 2030 roku udział w światowym rynku chińskich diod z węglika krzemu wzrośnie do 35%.
Redukcja kosztów napędza substytucję
Udział kosztu podłoża spadł z 70% w 2020 r. do 45% w 2025 r., a cena 6-calowych substratów z węglika krzemu spadła z 5000 juanów za sztukę do 2000 juanów za sztukę, czyli prawie trzykrotnie więcej niż w przypadku urządzeń opartych na krzemie. W związku z masową produkcją 8-calowych podłoży oczekuje się dalszego spadku kosztów.
Ceny krajowych diod z węglika krzemu są o 30–50% niższe niż produkty importowane i stanowią przewagę substytucyjną w dziedzinach wrażliwych na koszty, takich jak nowe pojazdy energetyczne i fotowoltaika. Na przykład produkowany w kraju moduł z węglika krzemu stosowany w BYD Han EV pozwala zaoszczędzić 12000 juanów na pojeździe w porównaniu z produktami importowanymi.