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可再生能源的扩大与走向脱碳社会不可或缺的技术

本文讨论了 TDK 科技的前沿趋势以及电子行业可以为实现上述目标做出哪些贡献。

世界各地正在为实现脱碳社会做出不懈努力。各国政府设定了在2050 年实现碳中和*1的目标,并正在推动减少 CO₂ 及其他温室气体的排放,扩大可再生能源。本文讨论了 TDK 科技的前沿趋势以及电子行业可以为实现上述目标做出哪些贡献。

根据 TDK 中期经营计划 Value Creation 2023 所述,TDK 致力于创造价值,包括社会价值,努力通过自身业务解决可持续发展目标中提出的全球问题从而提升企业价值。

通过能源转型同时实现发展与脱碳

为保护全球环境,实现可持续生活与事业,120 多个国家或地区政府设立了到2050 年实现碳中和的目标并积极开展各类活动实现脱碳社会。能源转型 (EX) 目前已成为全球合作主题,旨在提高能源利用效率,改变产业结构。

为实现脱碳社会,必须减少化石燃料的能源消耗与 CO₂的排放。然而,如果仅依靠削减能源消耗,将会阻碍工业与社会的发展。现代能源转型需要同时实现脱碳与发展。

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利用可再生能源发电的两大障碍

电能是保障现代社会正常运转必不可少的要素。从智能手机和电脑等通信设备,到空调、冰箱等家用电器,再到车间和大型工厂中的工业机器人,无一例外。能源转型的关键在于利用可再生能源发电,但这一方法存在两个问题。对于化石燃料发电,这两个问题都不在话下,若要充分利用可再生能源发电,问题便亟待解决。

第一个问题是,可再生能源发电量不稳定。在日本和欧洲等空间有限、平原稀少的地区,不具备建立大规模太阳能发电站的条件。为了增加发电量,需要分散建立许多小规模发电站。此外,地理位置和气候条件也会严重影响太阳能与风能的发电量。

第二个问题是,可再生能源发电不符合传统供电原理,无法实现不间断实时供电。一旦电网发生重大失配事故,发电机、输配电设施和电气设备可能会承受异常负荷。这可能会导致电压下降;如果情况严重,甚至可能会导致断电。

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ESS 是利用可再生能源的关键

要解决与利用可再生能源相关的上述问题,储能系统 (ESS) 是一项不可或缺的关键技术。ESS 将大型蓄电池与电力控制系统相结合,基于用电需求存储和释放电力,使电网负荷保持正常状态,从而确保能够稳定利用可再生能源。

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传统大型太阳能和风能发电厂一般使用特殊电池和抽水蓄能技术*2来储存大量电力。近年来,基于锂离子充电电池的 ESS 设备应用范围越来越广。锂离子充电电池充放电效率更高,能够更灵活地根据应用调整容量。随着家用太阳能电池板的普及,住宅用 ESS 装置的数量持续上升,预计全球住宅用 ESS 装置将在 2030 年超过一百万台(数据来源:TDK 调查)。

住宅用电池必须能够频繁地充放电,并且持久的安全与保障也至关重要。此外,住宅用电池需在停电时为家用电器和电动汽车供电,在关键时刻成为保障人们生活的生命线。基于锂离子充电电池的 ESS 可以满足以上要求。

利用智能手机电池技术制造高可靠性 ESS 设备

TDK 一直在研发可供智能手机和其他电子设备使用的锂离子电池,并不断地优化技术和改进性能。现在,这些技术正用于研发 ESS 设备配套锂离子电池。TDK 通过在研发和生产紧凑型锂离子电池时打磨成熟的材料与工艺技术,开发高度安全的大容量电池,以满足需要高可靠性和安全性的住宅用电池的需求。

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TDK 的 ESS 锂离子电池模块将大容量、高性能电池组与专用电池管理系统 (BMS) 相结合,持续监控电池状态,模块中还包含一个保护电路,可以在出现异常时停止充/放电,保证模块寿命和安全性。

TDK 希望在未来实现一个虚拟电厂 (VPP) 的概念系统。在 VPP 系统中,ESS 设备不仅可以连接到住宅用电池,还可以连接工厂、商场和其他场所中的太阳能和风力发电设备,提高可再生能源利用效率。

“TDK 的优势是拥有丰富的电源和电池专业知识,并掌握了缓解电池老化的控制器技术。我们将提供延长电池和电源寿命的系统,为基于可再生能源的可持续社会做出贡献。”能源解决方案BC部长福光 由章表示。

通过一系列产品和先进解决方案,包括电池和电源,TDK 将支持可再生能源发展,实现发展与脱碳双赢的可持续发展社会。

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术语解说

*1.碳中和:通过植树造林等方法,吸收排放的二氧化碳和其他温室气体,实现净零排放。

*2.抽水蓄能发电:一种水利发电方法,在电力负荷低谷期,用剩余电力将水抽入上水库,在电力负荷高峰期放水至下水库进行发电。


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