明天的电源肯定将全部用于更智能，响应速度更快的电网。实际上，如今，更好的能源管理已成为重中之重。传统的燃煤和核电厂的电力输出很难在短时间内进行调整，因此当需求下降时，它们最终会倾销过多的能源。

更重要的是，过度设计的输配电线路比处理短暂的尖峰需求所需的线路更大。而且，如果没有存储风能和太阳能的手段，浪费了无法立即使用的能源。

遥远的能源危机的解毒剂是多种疗法的组合，这些疗法可以充分利用所有可用的技术，尤其是：

更高效，更清洁的化石燃料能源

同时利用可再生燃料和化石燃料的混合动力系统

不断发展的传统基础设施，并为简化的传输和分配系统让路

更好的使用时间管理和技术可以使能源供需规模保持平衡。

但是，所有这些进步的成功取决于一个关键因素，即能量存储。电池供电的设备存储多余能量以备不时之需的能力将必须扩大到发电厂和巨大电网的规模。这些储能系统（ESS）可以减少当今浪费的能源量，完全可以立即提高到峰值功率，并将超大型输电线路交由历史垃圾箱处理。

ESS还将缩小可再生能源生产和部署之间的差距。具有讽刺意味的是，风能和太阳能的显着增长是，可再生能源的产生越多，被限制的频率就越多，这主要是由于输电阻塞造成的。储存多余的能量可以缓解交通拥堵，减少功率消耗，并确保所有这些绿色能源得到充分利用。另外，还可以在电网附近，发电厂附近以及使用能源的公司和小型社区附近的许多地方设置ESS。因此，可以快速而逐步地推出存储功能，从而大大降低了成本并加快了ROI。两者都是大力推动部署储能系统的强大动力，一旦推出势头强劲，就可以轻松实现智能的分布式电网。

从小型电池到大型抽水系统，储能解决方案有多种形式。本文将重点缩小到电能存储，更具体地说，将重点放在电力电子子系统上，出于当前目的，该子系统应简称为系统。机械，液压和化学存储系统的不同功率范围和技术使它们超出了本文的范围。尽管应用程序级控制单元，计量和云集成单元显然很重要，但它们也超出了本文的范围。

按功率级别分解储能系统

储能系统分为三大类，即公用事业/电网，工业和住宅，这取决于它们需要处理的电量。电池正成为存储能量的首选，未来属于锂离子技术。从千瓦时的住宅系统到公用事业/电网系统的数兆瓦时，一切皆有可能。

公用事业/电网（> MWh）

储能系统非常适合并网和离网的可再生能源发电厂。例如，具有集成式能量存储的大型太阳能/风电场可以从能源套利，位置容量和基础设施升级延迟中获得收益。这些术语听起来可能很奇怪，但是概念很简单：

能源套利涉及将晚上廉价生产的多余电力存储起来，以备日后需求高峰时使用。使工厂恢复到最高产能运行是肮脏的，低效的业务，因此套利可降低成本和排放。

简而言之，位置容量意味着利用长期存储功能在最需要现场负载中心的本地供电。这样可以保持所供应能量的频率恒定，并且使发电更清洁，更具成本效益并且更易于部署。

基础设施升级延迟是一种奇特的说法，即能源存储可减少高峰负荷并缓解交通拥堵，节省公用事业，并为消费者带来昂贵的输配电网络升级费用。 

能量存储需要电力电子系统，其中包括大功率AC / DC和DC / DC转换器。总体而言，电源模块拓扑包括三电平逆变器，基于大电流半桥的逆变器和大功率电池充电器。给定的电池配置确定需要哪种类型的升压和逆变器拓扑。 

工业/商业和中型社区（10kWh-1MWh）：

商业和高科技工业设施运行着需要高质量动力的复杂机械。ESS最擅长以稳定的频率可靠地供电，即使在峰值负载下也是如此。他们可以提供足够的备用电源来解决临时停机的问题。而且它们提供了一个中心积累点，以便可再生能源的生产可以与高质量的发电相协调。甚至可以连续供电数周的自给自足的微电网也是可行的选择。并网和离网系统中最具成本效益的解决方案的大小将根据需求低时存储的能量量以及一天中的高峰时段消耗的能量量来确定。

此功率范围内的能量存储需要电力电子系统，该系统包括中高功率AC / DC和DC / DC转换器。总体而言，电源模块拓扑包括单相和多相PFC，基于大电流半桥的逆变器以及大功率充电器。 

住宅（1-10kWh）：

住宅ESS是真正的节能器，可用于将光伏系统主要连接到电网。在家中储存太阳能可以大幅度降低消费者的电费，因此住宅ESS肯定会受到青睐。它们还是停电期间的可靠应急电源。

住宅存储需要以下电力电子系统：

紧凑型中功率DC / DC和DC / AC太阳能转换器（例如三相升压器和三电平，三相逆变器）

低功率单相太阳能逆变器（单相H桥）

双向DC / DC和AC / DC电池充电器可为PV系统和电网中的电池充电，并将能量回馈至房屋和电网（半桥和H桥为基本构件，再加上用于电池管理的升压器）

紧凑，高效的双向DC / AC转换器，可将家庭储能系统连接到电网

尽管正在针对具有不同目的拓扑的转换器进行各种设计，但它们都旨在达到相同的目标：最大的效率，可靠性，成本和鲁棒性。

在这三个类别相交的应用中，可以使用相同的构建基块和模块化设计方法轻松覆盖这一共同点。通过扩大和扩大这些基本组成部分，可以实现巨大的收益。甚至可以在每个模块的设计中重新使用这种模块化方法，而同类最佳的解决方案无疑是一种以电源模块为中心的电子设计。可重用的内核可以加快所有其他过程的速度，并提高整个系统的效率和可靠性。

Vincotech的作案手法大致相同。该公司开发标准产品并快速定制解决方案，以覆盖所有ESS类别的拓扑，额定功率，外壳技术和性能要求。

市场潜力

储能解决方案的需求强劲，并且在世界范围内兴起。光伏逆变器市场可能会起伏不定，但是许多参与者都在争先恐后地将储能系统与他们的光伏系统集成在一起。ESS的最大市场是北美，中国，日本和欧洲，预计存储技术的年销售额将从2015年的60亿欧元快速增长到2030年的260亿欧元。

ESS电源模块

所有标准和特定于客户的拓扑都可以集成到任何Vincotech机壳中，低功率解决方案通常采用小巧紧凑的flow 0和flow 1机壳，而大功率系统随附于flowSCREW机壳中，旨在实现高功率密度。

SMPS和充电器应用中使用了半桥和H桥等标准拓扑。它们构成了经典逆变器的基本构建块。典型应用需要额定电流> 100 A的1200 V模块。现成的flowPHASE和flowPACK模块已满足这些应用要求，并且还在准备中。

就集成度和性能而言，具有NPC和MNPC拓扑（flowNPC，flowMNPC）的四象限，三电平逆变器是最新技术。现已提供一系列具有各种额定电流的650 V，1200 V和2400 V模块。

功率因数校正电源模块（flowPFC）可以集成到多级转换器中，并与电池管理模块一起使用，甚至在存储系统（通常是电池）向电网供电时也可以双向使用。

电池管理应用中使用的升压模块（flowBOOST）将高转换效率，快速切换以及紧凑的模块化设计纳入了性能方程式。

新的flowRPI 1系列是设计紧凑，快速，高效的能量存储系统（低于10 kW）的首选解决方案。新的flowRPI 1系列专为焊接，充电器和SMPS应用而设计，结合了整流器，高效，低压降二极管，具有超快650V IGBT和二极管的两脚PFC，集成滤波电容器和用于通过外部电流感测的二极管变压器，以及具有H桥开路发射极拓扑结构和可选电容器的逆变器。所有这些都在一个模块中，使工程师能够节省设计时间和成本。特殊版本带有PFC，该PFC具有额定电流更高的IGBT，适用于更宽的输入电压范围。额定用于Vin = 110 – 220 VAC的应用。

新的flowRPI 1系列的增强版面使EMC更加友好。借助板上最新的IGBT芯片技术，该模块以超低的导通和开关损耗提供了超快的开关速度。鉴于在单个模块中可以选择三个功率级，工程师将发现设计高度紧凑的PCB非常容易。在相同的流1外壳中具有相同的引脚输出，可以提供各种额定功率，因此可以在不影响PCB设计的情况下扩大应用范围。该最新一代模块以各种步骤覆盖了从1.5 kW到7 kW的应用功率范围。

使用电源模块的好处

市场发展迅速，参与者敏捷，因此必须迅速加大新开发工作，以在巨大的上市时间压力下提供最先进的技术。

在可靠性和使用寿命方面，电源模块优于分立组件。最重要的是，它们简化并加快了设计工作，缩短了上市时间和开发成本，并提高了电源集成，性能和可靠性。

客户可以设计以电源块为中心的非常紧凑的应用，并享受高效率，降低EMI和一流的开关性能的附带好处。基于电源模块的应用程序更易于升级，并且可以扩展以实现更高的功率水平。ESS精确地要求电源模块具有的特性以及分立组件所缺乏的特性-模块化和灵活性。