安定した効率性の高いエネルギー供給

発電される総エネルギーに占める再生可能エネルギーの割合が増えるにつれ、発電量とエネルギー消費量のバランスを取るための要件も厳しさを増しています。さまざまな種類の再生可能エネルギーに共通する課題のひとつは、発電量が安定しないことです。これらを従来のエネルギー市場に統合するには、高効率のエネルギー貯蔵システムが不可欠です。効率的なエネルギー貯蔵システムがあれば、安定したエネルギー供給を実現することができます。

蓄電池エネルギー貯蔵システムのアプリケーション分野

エネルギー貯蔵システムの種類

現在すでに市場にある貯蔵技術、または開発段階にある貯蔵技術は、貯蔵期間(数秒から数か月)や貯蔵容量(キロワットからギガワット)の違いと同じくらい、非常にさまざま種類があります。中でも最も広く採用されているものが、鉛蓄電池、NaS電池、レドックスフロー電池、リチウムイオン電池を利用した蓄電池エネルギー貯蔵システム(BESS)です。 このシステムは、数キロワットから最大数メガワットまでの電力を数時間貯蔵できる能力を備えています。そのためアプリケーションの幅が広く、家庭用から商用、産業用まで、さらにはエネルギー供給企業が採用するものまで多岐にわたっています。

大容量蓄電池貯蔵ユニットは、無効電力、無効電力補償、短絡電力(フォルトライドスルー)を提供することで、配電網の安定化に役立ちます。さらに、貯蔵システムに対する有効電力の調整によって電圧の維持にも貢献します。このような貯蔵システムは、配電網レベルでの統合に適しており、たとえば、風力発電システムと太陽光発電システムの並列連携用ソリューションを実現します。 マイクログリッド対応の革新的なシステムでは、さまざまな蓄電池技術と積層キャパシタを組み合わせることで、短期間で特に大容量エネルギーの供給が可能です。

エネルギー貯蔵システムにおけるパワー半導体

貯蔵システムに求められる効率性、堅牢性、信頼性に関する要件はますます厳しくなっています。しかしその一方で、調達や運用にかかるコストの引き下げも迫られています。パワー半導体やその組付け、接続技術に関する要件も、同じように厳しさを増しています。

さらに、大容量の蓄電池エネルギー貯蔵システムが開発されたことで、ダイオードやパワートランジスタモジュールの最大許容電流/電圧に関する要求も高まってきました。オン損失やスイッチング損失を低減することで、システムの効率性が向上し、冷却の除去がより容易になるという2つのメリットがあります。パワー半導体の組付けおよび接続技術により、気候変動を伴う厳しい運用条件を満たすことができれば、貯蔵施設のインフラコストも軽減することが可能です。

エネルギー貯蔵システムに関する長年の経験

セミクロンには、数kWから数MWまで、幅広いエネルギー貯蔵システム向けパワーモジュールに関する長年の経験があります。 最新のパワー半導体テクノロジーにより、系統に親和的に電力を使用できるだけでなく、供給電流を自在に制御することが可能です。シリコンまたはシリコンカーバイドを採用した最新の半導体チップによる高スイッチング周波数を実現し、特殊なモジュール回路構成で、省スペースの受動素子を使用することができます。

将来のエネルギー貯蔵システムの中核製品

パワーエレクトロニクスは高効率の電気エネルギー貯蔵を可能にする鍵となるテクノロジーです。エネルギー貯蔵システムは、20年間、信頼性を維持しつつ安全に運用することが求められます。そのためには低損失で、幅広い温度範囲で極めて優れた信頼性を発揮でき、しかもそのすべてを最少のコストで実現するパワー半導体モジュールが不可欠です。

セミクロンのパワーモジュールには、はんだ付け、シンター、圧接、スプリングコンタクトによる組付けおよび接続技術が使用されており、BESSに必要とされる信頼性および堅牢性に関する要件を完全に満たしています。実績のある即使用可能なパワーアセンブリに加え、従来のIGBTモジュール、SKiiP-IPM、ダイオード/サイリスタパワーモジュール、ディスクリート半導体もあります。

小型化、軽量化、そしてシステムフィルターと変圧器のコスト削減のため、またシステムへの位相の影響を最小限に抑えるために、できる限り高いパルス周波数が必要になります。セミクロンでは、こうしたアプリケーション向けに、NPC回路構成とTNPC回路構成の3レベルIGBTモジュールを採用した大出力製品グループとしてSKiMとSEMITRANSをご提供しています。これらのモジュールにより、高パルス周波数と比較的低いスイッチング損失を実現します。

セミクロンは、高スイッチング周波数のアセンブリをご提供するため、シリコンおよびシリコンカーバイドテクノロジによる高速スイッチング素子を使用したパワーモジュールを製造しています。

蓄電池式エネルギー貯蔵システム向けセミクロン製品