編者按:

根據BNEF統計，2021年全球新增儲能裝機規模為10GW/22GWh，較2020年實現翻倍以上增長，截至2021年底全球累計儲能裝機容量約為27GW/56GWh。今年以來，儲能行業依舊蓬勃發展，有機構預測，全球儲能行業更大的爆發或在2023年。

儲能行業的發展推動了上游變壓器和電感器的需求量。從近兩年的上市變壓器和電感器企業財報中我們也可以發現，越來越多的變壓器和電感器企業開始布局儲能行業，且布局儲能領域成為其業績增長的重要因素之一。

本期《對話》圍繞“儲能”，通過與儲能企業、磁芯企業及變壓器和電感器企業等代表的對話，以探討儲能行業對磁芯、變壓器和電感器的技術需求以及磁芯企業、變壓器和電感器企業應具備的資質問題，為儲能行業上下游企業提供力所能及的點撥。

對話導覽：

1.儲能領域所使用的變壓器和電感器數量及類型如何？對比光伏領域用變壓器和電感器有何不同？

2.首航新能源：儲能系統大電流，對變壓器和電感器的耐壓性與散熱性有一定的要求。（如何從磁芯的角度滿足變壓器和電感器和儲能逆變器的耐壓性、散熱性的要求？/變壓器和電感器企業能否滿足當前儲能系統對于磁元件耐壓性、散熱性的要求？）

3.錦浪科技：變壓器和電感器在整個儲能系統中是除了功率器件以外的第二大損耗源，甚至會占到單機損耗的30%-50%。（是否認同這一觀點？磁芯/變壓器和電感器企業應如何在控制成本的同時盡可能降低損耗？）

4.匯川技術：變壓器和電感器的設計很少能一次性成功，后續也可能會不斷迭代，這就需要變壓器和電感器企業配合去提供樣品。所以我們選擇變壓器和電感器企業的時候，會十分注重其能夠提供的服務。（變壓器和電感器企業能否配合客戶需求提供樣品？除此之外，貴司還能提供哪方面的產品服務？）

5.科華恒盛：在選擇變壓器和電感器企業時，我們會進行綜合性的考核，每一方面都是缺一不可的。如企業的選材設計，交期長短等。（針對儲能領域，貴司能提供哪種類型的變壓器和電感器？一般交期是多長？）

1.儲能領域所使用的變壓器和電感器數量及類型如何？對比光伏領域用變壓器和電感器有何不同？

錦浪科技：儲能領域目前主要以功率電感、功率變化變壓器、驅動變壓器及其他一些輔助的變壓器和電感器。后續對變壓器和電感器集成的需求會越來越大，即把變壓器和電感器同種類或不同種類的集成到一起去，實現更優化更強大的功能。目前儲能逆變器功率范圍主要在3000W至20000W之間各個級別的產品都是有的。數量上大多根據實際設計及應用情況來定，以6000W儲能逆變器為例，粗略估計有18-20個變壓器和電感器。

京泉華：光伏逆變器和儲能逆變器中應用的磁元件產品解決方案會有所區別。光伏逆變器類產品以電感為主，比如升壓電感、逆變電感，電子變壓器主要為輔助變壓器、驅動變壓器等。儲能系統中存在兩部分。逆變器部分還是以電感為主，第二部分雙向轉換部分以電子變壓器為主，因此儲能系統中變壓器和電感器的選型會更加多樣。

創世富爾：戶用光伏、分布式光伏相應會小電流小功率，而儲能以工業儲能為主，更為大型，因此工業儲能所需的變壓器和電感器數量和選型會更多。據我了解，一個儲能逆變器所需的變壓器和電感器至少就有10顆。

匯川：目前光伏領域開始使用微型逆變器，往分布式光伏、戶用光伏發展，但在儲能領域仍是以大型的工業儲能為主。所以儲能領域用磁性元器件的功率依然是往大功率方向發展。雖然說應用于光伏領域的變壓器和電感器也能用于儲能領域，但往往不是最佳的解決方案，變壓器和電感器更多是定制化產品，需要依據項目的不同來調整其選型和數量等。

云路聚能：實際上應用于光伏逆變器和儲能逆變器中的變壓器和電感器在應用與設計上基本相同，光伏逆變器與儲能逆變器主要在軟件算法與控制上有所不同，硬件磁性元件的設計原理相同。

逆變器產品頻率的提升，對于類似云路聚能電氣這種企業來說，其公司技術平臺與產品本來就涵蓋低頻、高頻等各種不同性能的產品與解決方案，不會有影響，如云路聚能更多時候是根據整機廠家的需求，具體的應用場景（如配合客戶傳統光伏逆變器方案、光伏逆變器碳化硅方案、汽車車載類、UPS類等），根據整機工作頻率等特性的不同，提供最佳的變壓器和電感器產品解決方案。但如果有些磁件公司只做其中一類解決方案時，整機頻率的提升對他們會有一些影響，因為技術平臺不支撐無法響應到客戶的需求。

2.首航新能源：儲能系統大電流，對變壓器和電感器的耐壓性與散熱性有一定的要求。（如何從磁芯的角度滿足變壓器和電感器和儲能逆變器的耐壓性、散熱性的要求？/變壓器和電感器企業能否滿足當前儲能系統對于變壓器、電感器耐壓性、散熱性的要求？）

京泉華：為了提高變壓器和電感器的耐壓性，我們會采用耐高壓的繞組線，同時我們會選用絕緣線如膜包線等參與儲能系統的設計，這樣變壓器和電感器耐壓性能得到明顯的提高。目前針對客戶對變壓器和電感器耐壓性和散熱性的要求，我們會對變壓器和電感器產品進行一些新的設計，在這方面京泉華已有成熟的經驗。

關于變壓器和電感器的工作溫度問題，我們首先要看其絕緣系統溫度等級。如F級絕緣系統變壓器和電感器最高溫度點大概是155℃，這時候變壓器和電感器也依然可以正常工作。實際上為了追求成本降低，將產品的重量和體積縮小，一般情況下會不斷提高變壓器和電感器的工作溫度。但如果變壓器和電感器的居里溫度超過200℃，或許會影響到產品的其他性能，變壓器和電感器企業需要考慮到這一種情況。因此我們需要采用散熱技術來提高變壓器和電感器的散熱性，如采用立繞結構，同時會在產品上使用陶瓷、膠體等導熱材料，或是進行風道設計等有助于變壓器和電感器散熱的方法。

創世富爾：目前來說，150℃甚至是以上這樣的溫度對于儲能系統來說是一個正常的狀態。我們變壓器和電感器做可靠性實驗時的溫度一般就是150℃，有時要做48小時甚至更長，儲能系統的工作頻率、電流不斷增大，對耐壓性、散熱性的要求也是越來越高。目前針對儲能領域用磁芯、變壓器和電感器，我們公司已經有3-5年的技術經驗積累。我們針對儲能行業產品特點，采用了不同工藝，包括散熱工藝、選材等進行專門研發。

以散熱工藝為例，傳統的功率電感通過空氣進行散熱，我們則通過填充新材料如膠水等，兼具散熱與成本兩種優勢。以往行業內使用膠水大多是從國外進口，現在進行國產化研發，我們也是跟國內的知名廠商做了相關的產品替代，從而控制了最終產品的成本問題。

云路聚能：在儲能系統中，電感的溫度有時甚至會超過150℃，如果這只是短暫性的峰值溫度，那對整個儲能系統不會造成太大的影響。實際上，各應用領域中磁性元器件超100℃的情況十分常見，我們云路聚能電氣能為客戶提供滿足其溫升需求的磁性元器件，如低損耗的磁芯，銅鋁線圈的定向設計與選擇等，這是一個滿足客戶需求的綜合考慮體。

寶惠：至于儲能系統中磁性元器件溫度的問題，如今為了控制變壓器、電感器的成本，我們會縮小體積，并將變壓器、電感器往更高的耐溫等級評估。因此在設計的時候，我們不是單獨追求某一方面的性能提高，而是要將散熱、耐壓、頻率、成本、結構等因素綜合考慮，最終呈現出一個較均衡的產品解決方案。

兆啟：即使是高達150℃，只要變壓器和電感器在安全的使用溫度范圍之內，對于變壓器和電感器本身來講使用上是沒有問題的，但是這牽扯到對系統其他電子元器件存在著高溫影響的一個風險，比如說電解、電容或者光電耦合器，會影響其使用壽命。因此我們需要在設計中考慮變壓器和電感器放置的位置，不能離對高溫比較敏感的元器件太近。

要注重提高變壓器和電感器本身的散熱性。目前我們公司預計在2023年年中推出一款新品，該款新品會選用新的磁芯，而且從散熱結構上做了很大的改進，能有效幫助變壓器和電感器散熱，并且從體積和成本上都有了大幅度的降低。這不僅能應用在儲能系統中，實際上整個電源行業的訴求也在向這個方向發展。

3.錦浪科技：變壓器和電感器在整個儲能系統中是除了功率器件以外的第二大損耗源，甚至會占到單機損耗的30%-50%。（是否認同這一觀點？磁芯/變壓器和電感器企業應如何在控制成本的同時盡可能降低損耗？）

創世富爾：儲能系統的損耗占比中變壓器和電感器肯定會占有很大的比例，不過具體的占比數值變壓器和電感器企業難以統計，整機廠商更有統計數據的來源。變壓器和電感器損耗主要體現在銅損和鐵損；銅損主要取決于我們電子變壓器和電感的繞制，鐵損主要取決于磁芯的選用。我們公司的研發團隊大多具有磁芯研發工作的經歷，因此在磁芯的選用上有更豐富的經驗。電子變壓器中大多選用鐵氧體材料，而儲能系統中應用的功率電感一般則選用磁粉心。最終選用哪種具體類型的材料則是兼顧損耗和成本等綜合因素考量下的結果。

京泉華：變壓器和電感器的損耗至少會占整個損耗比例的20%-30%。假設產品為3000w，能效為97%，則可算出3%的損耗約有900w，其中變壓器和電感器的損耗大概是900W的20%-30%。變壓器和電感器的損耗分兩部分。一部分是磁心產生的損耗，因此在磁心的選擇上我們要選擇更低損耗的磁芯；一部分是導體的損耗，我們會考慮鄰近效應和趨膚效應，減少渦流損耗和磁滯損耗。

兆啟：電源有兩大損耗源，第一大損耗源就是功率半導體，第二大損耗源就是變壓器和電感器。不過電源損耗牽扯到的因素很多，往往變壓器和電感器企業自身無法精準計算，電源或者說整機企業的數據測試可信度會更高一些。

目前從整個變壓器和電感器的技術發展瓶頸來看，是材料的瓶頸，不是本身變壓器和電感器設計的瓶頸。若因為追求降低變壓器和電感器損耗，導致跟不上儲能系統或者其他電源的需求，降損耗就失去了意義，歸根結底還是取決于磁芯方面的技術革新。從成本上來考量，就需要我們將體積做小，重量做輕。有時我們會通過結構性的設計，如一些散熱結構將熱量快速散出去，從而進一步做小體積，做輕重量，達到降成本的目的。

寶惠：儲能系統中第一大損耗源是開關管，第二就是變壓器和電感器。變壓器和電感器發熱是比較嚴重的，一般會達到120℃以上，有部份客戶要求還會更高，這就會讓損耗增大，器件壽命縮短。對于變壓器和電感器企業而言，要降低損耗首先要降低溫升，縮小體積，使得結構設計更為緊湊，線圈和磁芯的緊密搭配會有更好的散熱傳導。其次是要選用更低損耗、更高直流偏置的磁性材料。

匯川：在大部分功率電源里面，損耗占比最大的器件一是開關器件而是變壓器和電感器。而具體的損耗比根據不同的項目具體使用的產品類型等最終的數據會有所差異。

車聲雷教授：儲能是為了更加充分的利用電，如果過程中損耗過多就違背了初衷。所以我們需要通過高頻化或其他方式提高能效，對材料、器件做技術創新。第三代半導體材料的應用給電源和儲能帶來提高能效的機會。磁芯和變壓器和電感器要跟第三代半導體配合上。在工業儲能領域，用碳化硅半導體的可能性更大，相對鐵氧體材料，變壓器和電感器企業會更多采用磁粉芯。

科華恒盛：變壓器和電感器的損耗占比確實很高，有時甚至可能達到40%-60%。

4.匯川技術：變壓器和電感器的設計很少能一次性成功，后續也可能會不斷迭代，這就需要變壓器和電感器企業配合去提供樣品。所以我們選擇變壓器和電感器企業的時候，會十分注重其能夠提供的服務。（變壓器和電感器企業能否配合客戶需求提供樣品？除此之外，貴司還能提供哪方面的產品服務？）

京泉華：京泉華設立的技術研究院主要做新材料、新工藝的研究并應用到變壓器和電感器的產品設計上。在產品設計階段，我們會給客戶提供我們的變壓器和電感器產品設計方案。等他們方案設計出來以后，我們在評審階段會提供一些合理化建議，更好地提高變壓器和電感器產品性能、自動化生產或是控制變壓器和電感器成本。此外，我們還有電磁仿真、熱仿真、振動仿真等，實現對變壓器和電感器應用場景的還原和測試，調整變壓器和電感器參數，為客戶提供更全面的產品服務。

寶惠：1.由于很難從市場上購得標準的變壓器和電感器，開關電源設計工作的大部分就是變壓器和電感器的設計。有經驗的開關電源設計者深知，開關電源設計的成敗在很大程度上取決于變壓器和電感器的正確設計和制作。高頻變壓器和電感器固有的寄生參數，引起電路中各色各樣的問題，例如高損耗、必須用緩沖或箝位電路處理的高電壓尖峰、多路輸出之間交叉調節性能差、輸出或輸入噪聲耦合和占空度范圍限制等等，對初步進入開關電源領域的工程師往往感到手足無措。

變壓器和電感器的分析和設計比電路設計復雜得多，要直接得到唯一的答案是困難的。因為要涉及到許多因素，因此設計結果絕不是唯一合理的。例如，不允許超過某一定體積，有幾個用不同材料的設計可以滿足要求，但如果進一步要求成本最低，則限制了設計的選擇范圍。因此最優問題是多目標的，相對的?；蛟S是最小的體積，最低成本，或是最高效率等等。最終的解決方案與主觀因素、設計者經驗和市場供應情況有關。另一方面，正確的設計不只是一般電路設計意義上的參數計算。還應當包含結構、工藝和散熱等設計，而且是更重要的設計。高頻開關電源的很多麻煩是由于磁性元件工藝、結構和制造不合理引起的。當然我們變壓器和電感器企業這邊也會無條件配合，跟隨上游企業的發展同步進步，為他們提供最優化的設計方案作為參考。

云路聚能：我們云路聚能肯定會全力配合客戶的打樣，即便客戶提出需求變更，我們也會全力配合，因為把滿足客戶需求放在首位是我們的服務宗旨。同時對于客戶的設計方案我們也會提供相關的技術支持，提供我們的變壓器和電感器的設計方案或者給出設計建議等。

創世富爾：中國制造業的競爭力體現在響應速度和成本上。我們創世富爾的研發基本架構是一個項目工程師配置一個專職樣品制作小組。一方面能快速相應客戶的市場需求，同時有相應的工程師去解決技術難題。

為了提高反應速度，我們公司市場業務人員和研發工程師都會和客戶進行多頻次的溝通。此外，我們公司建立了研發材料樣品數據庫，即對常用規格材料做提前的樣品備貨，客戶需要的時候，就能確保一個最低數量的樣品材料，立刻投入到樣品制作，縮短了樣品供貨的時間。接下來我們還會不斷完善，竭盡所能為客戶提供更好的服務。

兆啟：在產品服務這塊，我們兆啟可以從整機系統，包括分析電路架構、開關頻率等，給客戶提供前期的完整解決方案，后續再配合客戶的開發需求提供樣品，此外我們還可以做電路仿真，磁仿真，熱仿真，幫助客戶更快的進行產品設計。如今，面臨新的領域，兆啟設計的次數大概是兩次左右，如果在該領域我們已經開發成功，其余機型基本上不會超過兩次就會開發成功，做到給客戶提供滿意的技術支持。

5.科華恒盛：在選擇變壓器和電感器企業時，我們會進行綜合性的考核，每一方面都是缺一不可的。如企業的選材設計，交期長短等。（針對儲能領域，貴司能提供哪種類型的變壓器和電感器？一般交期是多長？）

云路聚能：我們會同步提供電感器、高頻變壓器等多種類型的磁性元器件。樣品階段，在原材料齊全的情況下只需要2-3天即可，若需要重新備料，也能在約兩周內完成。后面批量生產之后，就能滾動持續性的供貨了。

兆啟：我們基本上會在兩周內提供給客戶樣品。兩周的時間內設計并交貨，后期批量生產后就是源源不斷進行，基本周期在30-45天左右。針對儲能系統，我們能提供高頻金屬磁粉芯和高頻鐵氧體變壓器和電感器等全方面的產品支持。

京泉華：針對儲能系統，京泉華能提供全品類的變壓器和電感器。儲能系統中用到的如輔助型變壓器、驅動變壓器等會做全自動化的設計，這類型產品我們已經有很成熟的樣板庫，因此大概7天的時間就能提供樣品，之后的供貨周期大概為30-45天。

寶惠：我們的響應速度還是比較有優勢，一般能在一周內就可以將產品生產出來，一些特殊設計可能就會稍微延長。我們公司的策略是所有磁性元器件開發與生產，變壓器、電感器多元化發展，主要使用到的磁芯包括合金類、錳鋅類、鎳鋅類、超微晶等主流材料，不僅能讓設計起來速度更快，同時也能讓我們提供更全方位的不同選型的變壓器、電感器服務到客戶。

創世富爾：對于儲能系統中的光伏控制器、BMS和并網逆變器中所應用的變壓器和電感器，我們都能提供配套的產品。至于交付，一直是我們創世富爾的一個核心競爭力。我們的研發中心設立在深圳，但制造基地基本在內陸地區，員工流動性低，使得產品穩定性和產品效率得到了一定的保障。一般來說，我們一周內就是實現從生產到供貨。

結語：

從產品技術需求來看，儲能企業主要從耐壓性、散熱性、低損耗等方面對磁芯、變壓器和電感器提出了更高要求。

變壓器和電感器企業大多采用耐高壓的繞組線、膜包線等方式參與到變壓器和電感器與儲能系統的設計，提高變壓器和電感器的耐壓性；為了促進變壓器和電感器散熱，變壓器和電感器企業會采用立繞式結構設計，或選擇膠水、陶瓷等填充型材料的方法。

變壓器和電感器作為儲能系統的第二大損耗源，如何降低損耗成為許多變壓器和電感器企業的重要課題。大多數企業表示，唯有磁芯技術的革新，才能從根本上降低磁芯的損耗，從而降低變壓器和電感器損耗。

實際上，除了技術需求外，儲能企業還尤其看重變壓器和電感器企業能提供的服務及其綜合實力。從變壓器和電感器企業的回答中我們也能看到，不少企業通過建立樣本庫的方式縮短產品設計時間，并會在整機企業設計產品的過程中提出從變壓器和電感器角度出發的產品解決方案。

如今儲能的賽道上已熙熙攘攘，有的企業因早出發遙遙領先，有的雖起步晚仍力量滿滿。唯有不斷提升產品技術實力與企業自身的能力，變壓器和電感器企業才能在這一市場的較量中走到最后。