隨著全球電力行業(yè)向低碳環(huán)保的轉(zhuǎn)變加速，以及歐盟碳關(guān)稅即將全面實(shí)施等多重因素的疊加影響，加速了新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。2024年，我國(guó)也首次將“發(fā)展新型儲(chǔ)能”寫(xiě)入了政府工作報(bào)告。
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儲(chǔ)能技術(shù)的跨越式發(fā)展，也推動(dòng)了一系列半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，如功率器件、固態(tài)／半固態(tài)電池、鈉離子儲(chǔ)能等。在即將于2025年4月15-17日舉辦的慕尼黑上海電子展上，儲(chǔ)能也是一個(gè)備受關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域，諸多半導(dǎo)體廠商針對(duì)這一領(lǐng)域展出了一系列先進(jìn)、創(chuàng)新的產(chǎn)品和解決方案，覆蓋從測(cè)試到芯片的全鏈條。
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秉持“測(cè)試為先”，泰克攜儲(chǔ)能相關(guān)測(cè)試測(cè)量方案亮相慕尼黑電子展

當(dāng)然，想要構(gòu)建安全、穩(wěn)定的儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)中半導(dǎo)體器件的測(cè)試也必不可少。作為一家專(zhuān)注于測(cè)試測(cè)量?jī)x器和系統(tǒng)的公司，泰克科技（N3.544）在此次慕尼黑上海電子展上將展出一系列與儲(chǔ)能相關(guān)的測(cè)試測(cè)量解決方案。
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在2024年，泰克科技收購(gòu)了德國(guó)的直流電源和負(fù)載公司EA，完善了其直流電源和負(fù)載的產(chǎn)品線。目前，泰克已經(jīng)能夠提供儲(chǔ)能電池級(jí)PCS（Power Conversion System，儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換器）等產(chǎn)品技術(shù)和測(cè)試相關(guān)的全套解決方案。
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針對(duì)儲(chǔ)能電池，EA公司的雙向電源能給客戶提供專(zhuān)業(yè)的電源模擬器電源，從幾千瓦到幾百千瓦不等。針對(duì)PCS，泰克能夠覆蓋其全設(shè)計(jì)流程，從初始階段的關(guān)鍵功率器件的選擇和評(píng)估、第二階段的PCS設(shè)計(jì)電源質(zhì)量，主要功率損耗點(diǎn)測(cè)試（開(kāi)關(guān)損耗及磁損耗等），設(shè)計(jì)安全測(cè)試及輸出電源的質(zhì)量評(píng)估，再到第三階段的PCS產(chǎn)品評(píng)估，德國(guó)EA電源產(chǎn)品可以很好滿足儲(chǔ)能行業(yè)高電壓化，甚至達(dá)到2,000VDC、數(shù)千安電流、大功率多通道、多個(gè)MPPT輸入點(diǎn)、寬電壓范圍的逆變器評(píng)估。
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此外，功率半導(dǎo)體是電力電子行業(yè)非常關(guān)鍵的部分，行業(yè)要求儲(chǔ)能PCS具備更高的效率，這為以碳化硅（SiC）為代表的第三代功率器件提供了發(fā)展機(jī)遇。為了滿足功率器件國(guó)產(chǎn)化替代以及寬禁帶功率器件的發(fā)展需求，泰克在中國(guó)的本土方案團(tuán)隊(duì)，推出了針對(duì)IGBT、SiC以及GaN的動(dòng)靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，如DPT1000A、SPT1000A等，以及功率器件可靠性測(cè)試系統(tǒng)DHTGB/DHTRB，對(duì)SiC等新型器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力測(cè)試，在溫度環(huán)境下對(duì)其老化特性（漏電流、閾值電壓、導(dǎo)通電阻等）進(jìn)行分析。高集成度的HTOL老化測(cè)試系統(tǒng)，基于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境搭建老化參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)SiC/GaN器件在動(dòng)態(tài)功率循環(huán)條件下的老化特性進(jìn)行分析測(cè)試。應(yīng)用級(jí)老化過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻，以及VTH等參數(shù)測(cè)試。
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與此同時(shí)，針對(duì)電源管理IC，泰克提供了模擬IC及PMIC的標(biāo)定和失效分析的曲線跟蹤儀3700A。針對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的電源控制，泰克也為客戶提供了基于示波器多通道的測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)ns級(jí)延遲性能，多達(dá)32個(gè)通道的同步測(cè)試能力。
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作為測(cè)量測(cè)量供應(yīng)商，針對(duì)新的技術(shù)應(yīng)用，泰克提倡“測(cè)試為先”的理念，為客戶提供更多測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品新技術(shù)的迭代和進(jìn)步。
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艾德克斯展示儲(chǔ)能全鏈條測(cè)試方案

另一家測(cè)試測(cè)量廠商——艾德克斯（N3.541），此次也攜其從電芯到PCS（變流器）的全鏈條測(cè)試方案亮相慕尼黑上海電子展。
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針對(duì)儲(chǔ)能電芯，目前的儲(chǔ)能電芯已進(jìn)入“500Ah+”時(shí)代，部分廠商甚至推出1000Ah級(jí)超大容量電芯。針對(duì)這類(lèi)電芯的測(cè)試面臨著兩大核心挑戰(zhàn)：一是充放電電流需求激增；二是循環(huán)壽命測(cè)試周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)千次，傳統(tǒng)設(shè)備效率低下且成本高昂。
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為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，艾德克斯提出的解決方案是通過(guò)IT-M3900C系列雙向直流電源實(shí)現(xiàn)單機(jī)1020A輸出，主從并聯(lián)后單機(jī)柜可達(dá)10000A，覆蓋大電流測(cè)試需求；同時(shí)，ITS5300電池充放電測(cè)試系統(tǒng)支持自動(dòng)化循環(huán)測(cè)試，內(nèi)置高精度量測(cè)與保護(hù)機(jī)制，可連續(xù)運(yùn)行數(shù)月，減少人工干預(yù)，提升測(cè)試效率。
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此外，艾德克斯通過(guò)模組化架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高度靈活配置，可覆蓋從電芯到PCS的全鏈條測(cè)試，包括單體、模組、整包及系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。其中，IT-M3400系列雙向可編程直流電源在1/2U體積內(nèi)集成800W功率，支持256通道獨(dú)立控制，適用于小容量電池并行測(cè)試；IT2700系列多通道源載模組系統(tǒng)提供了超高功率密度，1U主機(jī)框可容納多達(dá)8個(gè)200W模組或4個(gè)500W模組，模組可以是雙向直流電源、單向直流電源或回饋直流電子負(fù)載，模組之間支持混搭；IT6000C系列雙向可編程直流電源支持2250V高壓輸出及2MW功率擴(kuò)展，雙向能饋式設(shè)計(jì)，可用作雙向源、電池模擬器、光伏模擬器及電池測(cè)試儀，滿足儲(chǔ)能變流器高壓大功率的測(cè)試需求；IT7900P系列電網(wǎng)模擬器提供四象限運(yùn)行能力，可仿真電網(wǎng)故障、諧波擾動(dòng)等復(fù)雜工況，驗(yàn)證儲(chǔ)能系統(tǒng)的并網(wǎng)兼容性。
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這種“從芯片到系統(tǒng)”的覆蓋能力，可以幫助艾德克斯的客戶能夠根據(jù)項(xiàng)目需求快速搭建定制化測(cè)試平臺(tái)，降低設(shè)備重復(fù)投入成
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另外，儲(chǔ)能測(cè)試的高能耗一直是行業(yè)痛點(diǎn)。艾德克斯的雙向能量回饋技術(shù)將放電階段90%以上的電能清潔回饋電網(wǎng)，相比傳統(tǒng)電阻負(fù)載方案，單臺(tái)42kW設(shè)備每年可節(jié)省電費(fèi)約25萬(wàn)元。以IT6600C系列大功率雙向可編程直流電源為例，其采用第三代SiC技術(shù)，不僅提升了能效，還通過(guò)智能散熱設(shè)計(jì)減少了70%的空調(diào)能耗。此外，ITS5300電池充放電測(cè)試系統(tǒng)支持與溫箱聯(lián)動(dòng)，優(yōu)化整體能耗管理。
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固態(tài)電池因能量密度高、安全性強(qiáng)被視為下一代儲(chǔ)能技術(shù)，但其測(cè)試需解決高電壓（如1000V+系統(tǒng)）和極端工況驗(yàn)證難題。對(duì)此，艾德克斯的ITS5300電池充放電測(cè)試系統(tǒng)就是專(zhuān)為固態(tài)電池而設(shè)計(jì)，其配備全方位軟硬件保護(hù)、預(yù)充電路、防反接和防打火功能，同時(shí)支持與BMS通信和實(shí)時(shí)電池溫度監(jiān)控，能精確還原和仿真電池的極限工況，確保測(cè)試過(guò)程的安全性和可靠性。
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艾德克斯通過(guò)“功率電子”核心技術(shù)積累（如SiC器件、雙向回饋、高精度量測(cè)）和場(chǎng)景化測(cè)試方案（光儲(chǔ)充、固態(tài)電池、系統(tǒng)集成），始終站在儲(chǔ)能技術(shù)演進(jìn)的前沿。作為工信部認(rèn)證的“制造業(yè)單項(xiàng)冠軍”，艾德克斯已服務(wù)全球50多個(gè)國(guó)家的客戶，并持續(xù)通過(guò)IT6600系列等高創(chuàng)新產(chǎn)品定義測(cè)試效率與可持續(xù)性的新標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)，艾德克斯還將深化與產(chǎn)業(yè)鏈合作，推動(dòng)測(cè)試技術(shù)從“功能驗(yàn)證”向“全生命周期管理”升級(jí)，為全球能源轉(zhuǎn)型提供底層支撐。
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兆易創(chuàng)新多種高性能MCU產(chǎn)品賦能新能源及儲(chǔ)能領(lǐng)域

深耕存儲(chǔ)、MCU、傳感器以及電源管理芯片等核心技術(shù)領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)兆易創(chuàng)新（N5.701），即將在本次慕尼黑上海電子展上全面展示其在新能源與儲(chǔ)能領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用方案，涵蓋多種高性能MCU產(chǎn)品。
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其中，基于GD32G5系列高性能MCU的雙向儲(chǔ)能逆變方案，采用GD32G553/GD32E515系列MCU作為主控，通過(guò)雙MCU協(xié)同控制三級(jí)功率架構(gòu)：LLC諧振變換器（100kHz），可實(shí)現(xiàn)高效DC-DC轉(zhuǎn)換，提升能量傳輸效率；Buck/Boost電路（20kHz），支持電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)，滿足不同儲(chǔ)能需求；逆變/PFC級(jí)（20kHz），實(shí)現(xiàn)雙向能量流動(dòng)，可輸出純凈交流或進(jìn)行功率因數(shù)校正。
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同時(shí)，該方案系統(tǒng)還集成三段式充電管理（恒流CC/恒壓CV/涓流充電），并具備過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)機(jī)制，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。支持充電、放電雙模式，整機(jī)峰值效率高達(dá)90.12%。
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此外，GD32F5xx、GD32G5xx系列產(chǎn)品還通過(guò)了TUV IEC61508功能安全認(rèn)證，集成信息安全功能。通過(guò)冗余設(shè)計(jì)及多重安全機(jī)制，可在系統(tǒng)故障時(shí)保障核心功能穩(wěn)定運(yùn)行，有效規(guī)避重大安全事故風(fēng)險(xiǎn)。
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該方案適用于戶用儲(chǔ)能、便攜式儲(chǔ)能及工業(yè)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，具備高可靠性、高功率密度和高轉(zhuǎn)換效率，滿足逆變器市場(chǎng)對(duì)于智能化、低損耗和高效能的嚴(yán)苛要求。
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基于GD32F527/GD32VW553的工商業(yè)儲(chǔ)能BMS解決方案，則依托GD32F527強(qiáng)大的運(yùn)算能力和GD32VW553的無(wú)線通信能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、智能管理及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互，提高系統(tǒng)安全性和能效。該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心備用電源等領(lǐng)域。
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GD32E5的1KW光伏MPPT鋰電池模塊采用GD32G553/E515系列MCU作為主控芯片，結(jié)合四開(kāi)關(guān)buck-boost拓?fù)洌邆涠喾N模式無(wú)擾切換功能，包括MPPT模式和限功率模式。其開(kāi)關(guān)頻率為40kHz，支持恒流恒壓模式充電（CC/CV），峰值效率可達(dá)98%以上。
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另外，基于GD32C1的組串式BMS方案選用了GD32C113系列作為主控，負(fù)責(zé)與AFE的通信，具備SOC/SOH估算、均衡管理、自組網(wǎng)管理、熱管理、故障顯示、報(bào)警和保護(hù)、充放電控制，以及LCD顯示等功能。
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半導(dǎo)體技術(shù)被認(rèn)為是提升儲(chǔ)能系統(tǒng)效率、安全性和智能化水平的關(guān)鍵因素，兆易創(chuàng)新將自身定位為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈上游的“核心器件賦能者”，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，圍繞電池管理系統(tǒng)（BMS）、儲(chǔ)能變流器（PCS）、光伏MPPT鋰電池、微逆變器等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提供高可靠性、低功耗的半導(dǎo)體解決方案，助力提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、安全性與智能化水平，從而推動(dòng)行業(yè)從底層硬件向更高效、更安全的架構(gòu)演進(jìn)。
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AI技術(shù)也將給新能源和儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來(lái)深刻影響。兆易創(chuàng)新也積極探索與AI技術(shù)的深度融合，推出了基于GD32H7系列MCU的AI直流拉弧檢測(cè)方案，結(jié)合AI算法可實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏系統(tǒng)直流拉弧的快速檢測(cè)與精準(zhǔn)判斷。
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為提升開(kāi)發(fā)效率，該方案還提供一鍵式訓(xùn)練工具，用戶可基于自有數(shù)據(jù)快速生成輕量化、可編譯的AI模型代碼。硬件層面集成16位高精度外部ADC，擴(kuò)展支持8路外部信號(hào)采集，進(jìn)一步提升檢測(cè)靈敏度。系統(tǒng)還內(nèi)置存儲(chǔ)卡與基于GD32VW553的Wi-Fi模塊，支持拉弧數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳云端，并通過(guò)串口/CAN接口與光伏系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。結(jié)合云平臺(tái)能力，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集、云端模型訓(xùn)練，并通過(guò)OTA升級(jí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化檢測(cè)算法，形成“端-云協(xié)同”的智能化安全防護(hù)體系。
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憑借高性能MCU與完善的技術(shù)支持，以及與AI技術(shù)的融合，兆易創(chuàng)新致力于助力儲(chǔ)能系統(tǒng)提升效率、可靠性及智能化水平，推動(dòng)綠色能源應(yīng)用的普及與發(fā)展。
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鎵未來(lái)雙向儲(chǔ)能逆變器方案解決儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)用痛點(diǎn)

作為專(zhuān)注高壓氮化鎵功率器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)企業(yè)，珠海鎵未來(lái)科技有限公司（GaNext）（N5.644）此次也攜其1-4kW氮化鎵雙向儲(chǔ)能逆變器亮相慕尼黑上海電子展。據(jù)悉，該雙向儲(chǔ)能逆變器已被諸多行業(yè)知名企業(yè)采用。
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鎵未來(lái)的4kW雙向逆變器方案采用了交錯(cuò)無(wú)橋圖騰柱PFC拓?fù)?全橋LLC軟開(kāi)關(guān)拓?fù)?SR同步整流，支持200%瞬時(shí)功率逆變輸出，整流峰值效率達(dá)96.5%，逆變峰值效率為96%，如此高的效率可助力實(shí)現(xiàn)移動(dòng)儲(chǔ)能方案無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
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儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)品主要有兩大差異點(diǎn)：電池技術(shù)差異和雙向逆變器差異。鎵未來(lái)重心針對(duì)雙向逆變器領(lǐng)域應(yīng)用設(shè)計(jì)，采用以鎵未來(lái)的氮化鎵產(chǎn)品為主的雙向逆變器，可以實(shí)現(xiàn)充電高效率，從而節(jié)省5%的充電電能；逆變高效率，可延長(zhǎng)5%的續(xù)航時(shí)間；高頻高功率密度，使逆變器的重量減少40%；運(yùn)作高效率，可實(shí)現(xiàn)靜音風(fēng)扇、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，以及IP54防水等特點(diǎn)。
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從成本上而言，采用鎵未來(lái)的氮化鎵技術(shù)的雙向逆變器方案，在儲(chǔ)能項(xiàng)目上的整體成本已能實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)Si/IGBT器件方案持平，且產(chǎn)品體積更小、效率更高，使得客戶在市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)峻的當(dāng)下形成他們自有的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。
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圖源丨Power GaN 2024 Report

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鎵未來(lái)一直致力于第三代半導(dǎo)體硅基氮化鎵(GaN-on-Si)器件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，并在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)全功率范圍內(nèi)氮化鎵器件的量產(chǎn)。氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體，材料熱導(dǎo)率先天優(yōu)于傳統(tǒng)硅器件。在大功率方案上，鎵未來(lái)特有的疊芯封裝工藝和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，有效降低了封裝打線的寄生電感，減少了噪聲干擾，工作更穩(wěn)定。并且鎵未來(lái)氮化鎵器件閾值電壓為3.5V Vth,±20V Vgs，完全兼容Si MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步增加了器件抗干擾能力，提高了可靠性。
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鎵未來(lái)開(kāi)發(fā)的氮化鎵產(chǎn)品具有使用簡(jiǎn)單(兼容Si MOSFET驅(qū)動(dòng))、可靠性高、性能參數(shù)領(lǐng)先等優(yōu)點(diǎn)，提供包括POFN、DFN、TOLL、TOLT、TO-252-3L/4L等貼片類(lèi)以及TO-220(F)，TO-247-3L/4L等插件類(lèi)在內(nèi)的全系列封裝外型。行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累和歷史出貨數(shù)量穩(wěn)居氮化鎵行業(yè)前列。
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鎵未來(lái)始終堅(jiān)持技術(shù)路線引領(lǐng)產(chǎn)品發(fā)展的方向，充分了解客戶對(duì)原儲(chǔ)能電源產(chǎn)品尺寸偏大、不防水、續(xù)航時(shí)間短等應(yīng)用痛點(diǎn)，充分發(fā)揮鎵未來(lái)的氮化鎵產(chǎn)品具有的高頻、高效率的優(yōu)勢(shì)和逆變器的設(shè)計(jì)實(shí)力，成功實(shí)現(xiàn)了業(yè)界首批(1kW-4kW)氮化鎵雙向儲(chǔ)能項(xiàng)目量產(chǎn)。
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結(jié)語(yǔ)

隨著全球“雙碳”目標(biāo)的加速推進(jìn)和歐盟碳關(guān)稅政策的落地，新型儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用已成為能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的核心支撐。以液流電池、鈉離子電池、固態(tài)電池為代表的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)加速商業(yè)化，疊加第三代半導(dǎo)體（如碳化硅、氮化鎵）在功率器件領(lǐng)域的創(chuàng)新突破，儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度、安全性和智能化水平正實(shí)現(xiàn)跨越式提升。
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然而，儲(chǔ)能行業(yè)在前行中仍需跨越多重壁壘，如電池技術(shù)的進(jìn)一步突破、系統(tǒng)安全性，以及動(dòng)力電池回收體系等。歡迎前往慕尼黑上海電子展，與眾多領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商共探儲(chǔ)能行業(yè)新發(fā)展趨勢(shì)，共商儲(chǔ)能行業(yè)技術(shù)攻堅(jiān)與協(xié)同合作機(jī)遇，共建綠色環(huán)保減碳新環(huán)境。
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