【Sustainability and TDK】
支持可持续能源社会的“微电网”和下一代电源技术

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扩大可再生能源的潜力

在全球变暖对策和能源稳定供应的背景下，太阳能和风能等可再生能源的引入正在全球范围内扩大。另一方面，由于这些电源的输出功率容易受天气和时间段的影响而波动，为了确保稳定地使用，对发电的电力进行精确控制的技术是不可或缺的。其中最引人注目的是"微电网"这一机制。

与传统的广域商用电力网络不同，微电网是指以地区或设施为单位组成的小型电力网络。通过组合太阳能电池板、蓄电池、风力发电等，仅在地区和设施内就能完成发电、蓄电和输电。

一般的电力网络使用交流电( AC)，但微电网主要使用太阳能发电和蓄电池的直流电(DC)系统。以风力发电等交流方式产生的电源，经过整流后转换为直流电。这减少了功率转换带来的损耗，也减少了转换所需的设备数量。

这种以直流电为基础的电力网络被称为“直流微电网^*1”，近年来，为了有效利用电力，这种电网越来越多地被引入数据中心、工厂、办公楼、医院等地。

直流微电网中使用的太阳能电池板和风力发电无法将产生的电力直接供应给电网（直流母线）。这里需要的是"MPPT转换器（最大功率点跟踪转换器）"。MPPT转换器是一种电源设备，它可以根据太阳能电池板的发电量和天气变化，将电压和电流调整到最佳水平，并始终向DC电网提供最大的电力。

直流微电网结构图

高电压化带来的新挑战

在直流微电网中，为了抑制输电时的能量损耗，开始采用以更高电压输送电力的技术。目前，直流1500V高压的引入以工业应用为中心正在扩大。但是，能够应对高电压的电源设备是有限的，而且能够“双向”交换电力的产品更是凤毛麟角。要将用不完的电力储存在蓄电池中，或者在电力需求不足时释放储存的电力，并且与可再生能源协同稳定运行，能够双向转换电压的电源设备是不可或缺的。

适用于高压微电网的TDK -Lambda新技术

为了解决这些问题，TDK的集团公司TDK-Lambda开发了一种电源系统，该系统由双向DC-DC转换器“EZA11K”和最多可串联6台的选配单元“EZA11K-SU”组合而成。通过将这两种产品结合起来，可以支持高压微电网的建设。

EZA11K和EZA11K-SU组合电源系统的特点

●最多可串联6台设备，支持直流1500V
通过使用选配单元EZA11K-SU，最多可以串联6台双向DC-DC转换器EZA11K，支持直流1500V·66kW的电压和大容量。即使在高压微电网中也能稳定运行。

●可实现双向电力转换
EZA11K一台就可以同时对蓄电池进行充电和放电，从而实现能量的最佳运用，例如在剩余电力时充电，在电力不足时放电。

●高效设计和可靠性
EZA11K内部采用高效SiC-MOSFET（碳化硅MOSFET）和TDK专有的低损耗磁性材料“PCH95”。从而实现高达96.5%的高转换效率。此外，它还内置了电压平衡单元和过压保护单元(OVP)，以确保安全性。

此外，EZA11K还具有自主控制模式，可根据电压波动自动控制充放电，为微电网的稳定运行做出贡献。

微电网成就未来

双向DC-DC转换器EZA11K已经在大学校园和企业设施等进行了实证实验。其性能已得到验证，能够在直流1500V和380V电网之间平稳转换，并可利用蓄电池顺利进行充放电。未来，随着城市基础设施和大规模可再生能源发电设施对更高电压、更大容量的直流微电网的需求，双向DC-DC转换器的作用将日益重要。

关于电源产品在微电网中的潜力，TDK-Lambda株式会社系统电源开发部的山﨑翔平表示：“在微电网中，太阳能发电等的输出电力是直流，因此使用的是直流电，而不是传统商用的交流电（直流供电网）。此外，为了储存剩余电力，还使用了利用锂离子电池等充电电池的蓄电池。TDK-Lambda的DC-DC转换器在直流供电网络和蓄电池之间提供电力。DC-DC转换器的作用是将直流转换为任意直流，从而为所使用的电子设备提供最佳的稳定电压。此外，它还将有助于减少电力成本，减少环境负荷，为建设可持续发展的能源系统做出贡献。”

引入案例介绍

■金泽工业大学 白山麓校区（石川县白山市）
利用EZA系列，旨在促进可再生能源的自产自销和强化能源弹性。它实施自主分布式蓄电池控制、以生物质系统为热源的斯特林发动机直流发电、带太阳能发电诊断功能的MPPT控制等。详情请参阅此页面。

■成宏电机（石川县小松市）
导入直流微电网，以此实现灾害时的电力自给并最大限度地减少商用电源的使用。EZA系列还实现了太阳能电池板的在线维护，以及与电动汽车的连接供电。详情请参阅此页面。

TDK-Lambda还在开发下一代产品，将EZA11与管理蓄电池的BMS^*2（电池管理系统）相结合，通过进一步利用可再生能源和促进节能，为实现可持续发展的社会做出贡献。有关产品的更多信息，请参阅产品中心。