跟着国际尽力应对避免灾难性气候改变的应战，发电职业已被公认为是削减碳排放的最重要范畴。 因此，美国半数以上的州拟定了可再生电力的指令，包含加利福尼亚、德克萨斯州和纽约等一些最大的州，而欧盟的《可再生动力指令》也设定了相似的方针。特别由于风能和太阳能的间歇性和可变性，可再生动力资源的整合对公用事业是个日益严峻的应战。
在曩昔的十年中，风能和太阳能的本钱已急剧下降。在许多情况下它们与化石燃料比较具有竞赛优势，特别是在电网规划下布置的时分。商业和工业规划的装置也是极具经济效益的，沃尔玛、塔吉特和亚马逊等公司已将很多的太阳能电池板放置在库房和零售点就证明了这一点。跟着海上风能和不固定的太阳能电池板技能的不断开展，可再生动力的适用点也在不断扩大。
加上不断扩大的住所太阳能容量，公用事业面对的另一个应战是分布式动力的整合不受其操控。一些州对电表发电背面的净计量或馈电收费实施强制性规则，这添加了复杂性并对公用事业收入产生影响。
另一个首要应战也与气候改变有关：电网基础设施的安全性和牢靠性。最近的加利福尼亚的野火和PG&E的破产，这是极点气候和气候改变将怎么影响电网的前期痕迹。PG&E乃至现在进行预防性大规划停电以维护设备、客户和森林。
添加到此组合中的另一资源是储能。储能能够有多种形式，包含抽水蓄能、大型飞轮、海底加压气囊，乃至是起重机吊起巨大的混凝土块。这些选项中有许多都需求大规划构建以节约本钱，或需求十分特定的地舆特征。
最杰出、开展最快的储能技能是电池。电池可高度扩展，能用于从家庭规划到发电厂规划。它们也能够简直布置在任何方位，而无需像传统发电厂有必要进行很多的环境评价、基础设施建造和考虑当地法规。最终，各公司都证明了能够在短短六个月内装置大型电池，这与规划和支撑化石燃料发电所需的数十年时刻构成鲜明对比。
储能带来许多优点，特别是在结合间歇性可再生动力运用的时分。储能最显着的用处是动力套利。当电价低时，能量被存储，然后在电价高时送回电网。在晴天，当光伏（PV）源过量发电时，电力可流入存储元件，然后能够最大程度地运用这些“有必要耗费”的资源。晚上，当太阳能发电量下降时，电池将供给丢掉的电力，而根本负荷发电量将上升。因此，许多大型电池设施与太阳能发电场布置在同一地址。
假如PG&E在产生火灾的风险很高时让客户断电，则电池和太阳能电池板将使家庭和企业免于停电，然后坚持要害流程运转和避免食物蜕变。此外，电力运营商现在正在和谐操控分布式动力，作为“虚拟电厂”，依据需求来发电、存储和送电。在某些情况下，这包含需求呼应，其间电力负荷转移到非顶峰时段。
将风能、光伏和电池源衔接到电网的要害接口是逆变器。简略地说，逆变器将直流电源转化为沟通电，并同步至电网的60Hz电气频率。图1显现出了衔接到电网的太阳能电池板的简化图，要点显现逆变器的结构。逆变器有多种风格，包含单向和双向以及多级逆变器的多拓扑结构，每一拓扑在特定情况下各有利弊。逆变器的要害器材是电源开关，图中显现为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
Inverter：逆变器
AC Grid：沟通电网
图1
逆变器选用微处理器、恰当的检测和反应及正确的算法，能够为电网供给各种服务，而不仅仅是存储和开释电能。一个比如是以电压支撑、频率调理和谐波下降来坚持电力质量。分布式动力能够削减输电和配电网络的负荷，由于电能在接近发电的当地运用。这能够削减电网的严重和拥堵，乃至推延电力线的晋级。
当很多的电力经过逆变器时，沟通和直流电源之间的转化有必要十分高效。事实上，商用逆变器的峰值功率在96-98%。但电网运营商想要更高的能效，特别是在公用事业规划上，由于能效的细小改变仍意味着很多的电力。
为了到达这些能效水平，功率器材有必要具有十分低的损耗。现在，IGBT已成为这些运用的主力开关。但IGBT的传导电流为几百安培，阻断几千伏特的电压，它是选用相似于制作手机和数据中心高功能核算芯片所运用的工艺，由硅制成的。
但是，新资料有望完成更高的功能、更高的能效和更高的牢靠性。具体地说，碳化硅（SiC）是未来的资料。SiC功率电子器材比相似的硅器材具有更低的传导和开关损耗。过渡的第一阶段触及初级二极管，如图1所示，该二极管反向并联衔接至IGBT。将硅二极管替换为SiC二极管可下降损耗并削减开关期间的过冲，然后削减了逆变器上的应力。虽然SiC二极管比硅二极管更贵重，但较小的散热器和体系尺度可下降全体体系本钱。
SiC MOSFET是过渡的下一阶段。SiC MOSFET的开关速度比硅IGBT快得多，因此它们用于太阳能发电体系的升压级带来更大的优势。一般，运用DC-DC转化器添加太阳能电池板的输出电压。SiC MOSFET可更快地开关，因此减小了升压级中贵重的无源器材如电感器的尺度，并进步了功率。
安森美半导体供给各种IGBT、SiC二极管和SiC MOSFET，可满意各种逆变器对电压和电流的要求。最受欢迎的是电源模块，将许多不同的电源开关和二极管封装在一起，以完成小尺度，易于规划和高效散热。除首要的功率电子器材外，安森美半导体还供给门极驱动器、伽伐尼阻隔和高功能运算放大器使体系完好。
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总结
跟着可再生动力和储能技能的改善和本钱的下降，电网的“逆改变”持续以越来越快的速度进行。除了削减碳排放和污染外，逆变器还支撑更灵敏和更具参加性的电网，使顾客和生产者之间的边界变得含糊。电力公司正确的操控和和谐，可进步电力质量，下降晋级本钱，为用户供给更牢靠的服务。电力电子技能是使咱们的要害基础设施得以更新的要害使能技能。
