剛剛起步的住宅儲能市場正處于爆發式增長的邊緣。僅在美國，這個市場自 2018 年第一季度以來就實現了 232% 的同比增長，2019 年第一季度電表儲能占部署的 46%。部門規模小于公用事業規模部署。全球住宅儲能市場預計將從 2019 年的 60 億美元增長到 2024 年的 175 億美元；這是 22.88% 的復合年增長率（根據最新的Wood Mackenzie US Energy Storage Monitor (paywall)）。

隨著來自不同背景和專業知識的新參與者進入市場，世界各地的公司已經開始看到儲能的未來增長潛力。

儲能開發人員需要克服的一個關鍵設計挑戰是系統集成，以最終實現更低的系統成本、更小的外形尺寸以及更少的組件和子系統。在能量存儲的背景下，系統集成意味著通過從單向到雙向的功率轉換階段，將兩條獨立的路徑合并為一條對電池進行充電和放電。

轉向雙向功率因數校正 (PFC) 和逆變器功率級

儲能市場的興起可歸因于使設計人員能夠克服系統集成和成本等重大挑戰的方法和創新。在出現更新的技術和解決方案之前，單向 AC/DC、DC/AC 和 DC/DC 功率級一直是傳統的系統選擇。圖 1 說明了具有單向功率因數校正 (PFC) 和逆變器功率級的典型系統。

圖 1：具有單向 PFC 和逆變器級的電網級系統圖

然而，這種單向方法為實現系統集成帶來了不可避免的障礙。該系統將需要更多的功率級、更多的組件和更多的控制器，最終導致更高的系統成本。本質上，能量相對于電池雙向流動，要么流入電池充電，要么流出電池放電。如果可以壓縮這些功率級，您就可以減少組件、模塊和子系統的數量，并最終實現更低的系統物料清單 (BOM) 成本。

應對這些挑戰的潛在解決方案是 AC/DC、DC/AC 和 DC/DC 電源轉換級的雙向功能。為了進一步提高系統集成度、系統 BOM 和外形尺寸，涉及儲能的電網系統的格局正朝著如圖 2 所示的雙向電源轉換塊發展。

圖 2：具有雙向 PFC 和逆變器級的電網級系統圖

混合逆變器

由于希望進一步提高儲能市場的系統集成度而出現的另一個市場趨勢是部署混合或存儲就緒逆變器。逆變器只是將直流電轉換為交流電的功能。但是當有多個直流電源時會發生什么？在電網基礎設施設置中，傳統逆變器將來自太陽能電池板的直流電轉換為交流電。混合逆變器與具有能量存儲功能的太陽能逆變器系統相輔相成，因此同一逆變器可以將來自太陽能光伏 (PV) 電池板或充電電池的直流電進行逆變。事實上，這是太陽能光伏制造商利用儲能來發展業務并保持市場領先地位的一種方式。儲能解決方案是不可避免的。

需求和解決方案

雙向儲能解決方案，包括混合逆變器，需要高功率效率、性能和設備緊湊性。這些要求反過來又要求實施更先進的電源拓撲、更低的總諧波失真、更快的瞬態響應、更高的控制環路頻率和更高的脈寬調制 (PWM) 頻率，而這些只有通過支持更復雜的 PWM 方案、高分辨率 PWM、高模數轉換器 (ADC) 速度和高處理能力。

儲能解決方案正在興起，電網基礎設施設計人員正在投資以跟上競爭對手和市場的步伐。雙向電源轉換塊和混合逆變器解決方案允許減少組件、減少模塊和子系統，并最終降低系統 BOM 成本。