磁集成為電源企業(yè)帶來的降本高達(dá)30%？
來源：《磁性元件與電源》雜志2024年08月刊
終端持續(xù)“卷”價格
儲能價格正式步入0.5元時代。從價格戰(zhàn)的角度來看，儲能領(lǐng)域自2023年起就已經(jīng)進(jìn)入“0.5元/Wh時代”，并且價格戰(zhàn)在不斷加劇，2024年儲能系統(tǒng)價格繼續(xù)走低。6月份中國華電集團(tuán)2024年第一批磷酸鐵鋰電化學(xué)儲能系統(tǒng)框架采購開標(biāo)，共吸引73家企業(yè)投標(biāo)，平均報價0.598元/Wh，最低報價0.495元/Wh，再度創(chuàng)下新低。
新能源汽車價格戰(zhàn)再度升級。剛結(jié)束的618年中大促，往年打折的基本都是數(shù)碼3C產(chǎn)品，而今年卻變成了汽車。比亞迪、理想、極氪、埃安、五菱、小鵬、零跑等國產(chǎn)品牌在此前多輪降價的前提下，再次推出了大力度優(yōu)惠活動。慘烈的價格戰(zhàn)，疊加上游材料漲價，對磁性元件等上游供應(yīng)商形成雙重擠壓，成本壓力可想而知。
現(xiàn)在正是新能源汽車市場發(fā)展的關(guān)鍵階段。2024年自主品牌累計份額56%，相對于去年同期增加6.6個百分點。5月自主品牌批發(fā)市場份額64%，較去年同期增長9.2個百分點。當(dāng)我們的新能源汽車產(chǎn)品性能實現(xiàn)碾壓后，必須通過價格戰(zhàn)撕下外資車企百年的品牌積累，因此在接下來的一段時間內(nèi)，這種價格的壓力必將持續(xù)存在。
這不僅給企業(yè)帶來盈利上的壓力，也倒逼企業(yè)提升綜合實力和創(chuàng)新能力，在一定程度上也加速了技術(shù)的優(yōu)化和行業(yè)洗牌，過度的低價競爭還可能對行業(yè)安全和健康發(fā)展造成隱患。
大功率化推高電源成本
除了終端價格的壓力，隨著電源不斷朝大功率發(fā)展，也推高了電源自身的成本。大功率趨勢下，一方面整體電路拓?fù)涓訌?fù)雜，使用的元器件數(shù)量也越來越多。磁極總工程師海來布曲提到，隨著儲能系統(tǒng)功率增大，目前雙路三相的儲能逆變器，PFC電路中僅電感就需要3顆，還是大電感，LLC電路中又需要4顆諧振電感，復(fù)雜化的電路結(jié)構(gòu)也讓元器件用量飆升，電源成本隨之水漲船高。
另一方面，單顆元器件的體積和重量也越來越大，比如集中式光伏逆變器里面的那顆電抗器，小的幾千克，大的已高達(dá)幾十千克，塊頭越來越大的元器件;再比如充電樁模塊電源，電路拓?fù)渑c儲能電源類似，40kW模塊電源已到30kg，在功率不斷增加的情況下，目前40kW充電樁模塊電源中的主變壓器、諧振電感均采用了加工工藝更為復(fù)雜的膜包絞合線等等，這些都在進(jìn)一步推高電源成本。
電源模塊化發(fā)展導(dǎo)致尺寸接口迭代速度變慢
模塊化發(fā)展這個很好理解，比如車載OBC的3.3/6.6/11.2/22kW，充電樁的15/20/30/40/60kW，儲能的5/10/50/125/250kW等等，均在朝模塊化、平臺化發(fā)展，以滿足終端企業(yè)不同系列產(chǎn)品的兼容性，這也導(dǎo)致這些模塊電源產(chǎn)品形成了固定的尺寸、接口，而且在模塊電源的迭代之際依然會保留這種接口、尺寸，至少在初期會保留過渡期，以保證終端產(chǎn)品順利迭代。
優(yōu)優(yōu)綠能產(chǎn)品總監(jiān)朱在采訪時就表示，為了讓客戶更平滑地升級，優(yōu)優(yōu)綠能的模塊電源， 30 kW和 40 kW是同尺寸、同接口的，這么大功率的超充系統(tǒng)，對于模塊電源的功率密度、功率等級，包括單瓦的成本要求都越來越高。
這種產(chǎn)品規(guī)劃路徑和設(shè)計思路應(yīng)該是模塊電源企業(yè)的常用做法，至于60kW模塊電源產(chǎn)品是否繼續(xù)沿用相同的尺寸和規(guī)格我們還不得而知。
但哪怕是現(xiàn)在市面上最主流的30/40kW模塊電源產(chǎn)品，其體積也依然是偏大的。以某家代表企業(yè)40kW模塊電源為例，尺寸為457*381*128mm，而新國標(biāo)充電樁功率上限已提高至900kW,如果采用當(dāng)前市面常見的模塊電源，需要23個才能實現(xiàn)，僅模塊電源部分體積就已達(dá)457*762*1536mm(雙排排列方式)，而目前市面還是以30kW模塊電源為主流，其體積將更大。
在終端市場卷價格的行情下，迫切需要對不斷上漲的電源成本進(jìn)行有效管控。有沒有一種辦法可以短期內(nèi)立竿見影地降低儲能產(chǎn)品生產(chǎn)成本呢?還真讓行業(yè)的工程師找到了一個行之有效的方法，答案就是：磁集成!
磁集成降本高達(dá)30%
經(jīng)過多年的發(fā)展，開關(guān)電源的電路拓?fù)湟踩諠u成熟，整體的架構(gòu)已有多年沒有太大變化，比如目前比較火熱的新能源汽車、光伏、儲能、充電樁等領(lǐng)域的開關(guān)電源，從電路拓?fù)浼軜?gòu)層面而言，大體上都采用了PFC功率電路+LLC諧振電路的結(jié)構(gòu)。
而這也給磁集成技術(shù)留下了很好的發(fā)揮空間。中國電源學(xué)會磁技術(shù)專業(yè)委員會名譽(yù)主任委員、福州大學(xué)陳為教授表示，磁集成技術(shù)在LLC電路中的應(yīng)用相對較多，且發(fā)展較為成熟，從實際應(yīng)用情況來看，磁集成技術(shù)在性能、品質(zhì)等方面均能滿足光儲行業(yè)的要求。
比如從磁極推出的光儲逆變器磁集成解決方案產(chǎn)品看，雙交錯逆變方案中LLC電路的電感用量可從原來的6顆減少至3顆;雙路三相的逆變器中，網(wǎng)側(cè)PFC功率電路中3顆電感可集成為1顆，LLC諧振電路中電感用量可從8顆減少至4顆，不僅元器件數(shù)量大大減少，體積也大大縮小。
有實驗結(jié)果表明，采用磁集成技術(shù)后，磁性元件體積和重量分別減少了25.68%和43.82%，顯著提高了電源的功率密度，成本也可降低10%-30%。
磁集成挑戰(zhàn)依然不小
看到這有人就會問了，既然磁集成技術(shù)這么好，為啥以前沒人用?那還不是因為以前價格卷的沒哪里厲害，沒有人愿意放著現(xiàn)成的成熟方案不用，卻跑去把所有認(rèn)證流程走一遍!
隨著價格競爭逐步升級，以前看似多此一舉的操作，現(xiàn)在已變得越來越有性價比，甚至香了!
對于整個產(chǎn)業(yè)鏈而言，雖然說磁集成技術(shù)有了可行性和經(jīng)濟(jì)效益，但想要落地卻并非易事。
首要的挑戰(zhàn)就是磁集成產(chǎn)品的設(shè)計問題。磁集成產(chǎn)品的應(yīng)用，也將磁性元件行業(yè)推進(jìn)到了精細(xì)化計算的階段，設(shè)計和計算的復(fù)雜化，也讓電源工程師越來越難以分心兼顧，亟需在眾多磁性元件供應(yīng)商中遴選出在產(chǎn)品預(yù)研階段具備設(shè)計配合能力的供應(yīng)商。
其次則是產(chǎn)品生產(chǎn)工藝挑戰(zhàn)。既然是預(yù)研階段深度配合的產(chǎn)品，肯定是高度客制化以保證產(chǎn)品競爭力的，這也意味著現(xiàn)有產(chǎn)線很有可能無法滿足生產(chǎn)需求，需要對產(chǎn)線進(jìn)行升級，甚至研發(fā)配套的自動化產(chǎn)線。
結(jié)語
綜合來看，磁集成可同時解決電源企業(yè)成本、效率和體積三大核心競爭需求，在終端越來越卷的情況下，磁集成技術(shù)將在大功率電源產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。如何甄選出具備產(chǎn)品開發(fā)配合能力，并解決產(chǎn)品生產(chǎn)工藝問題的供應(yīng)商，將會是接下來電源企業(yè)實現(xiàn)降本增效，樹立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。