
近日,国内外相关企业案例表明,SiC技术在汽车空压机、清洁能源逆变器(CTI)领域开始实现了应用。
美国:加州大巴车的空调压缩机,采用碳化硅功率模块。
加拿大:石油开采设备采用碳化硅,功率高达2MW。
巴士空压机配备SiC
碳化硅上车迎来新机遇
8月15日,Vanner宣布,美国加州的圣克拉拉谷交通管理局(VTA)将接收超过90辆GILLIG电动混合动力巴士,这些车都配备他们的碳化硅辅助电源IAP2™。

GILLIG是美国城市巴士制造商,成立于1890 年,2019年发布首款纯电动巴士,现已成为美国巴士领导品牌之一。
而Vanner是一家服务于卡车、大巴、救护车等特殊交通工具的功率转换电子设备供应商,成立于1977年,官网显示,Vanner在美国巴士行业拥有80%的市场份额。
IAP2是Vanner公司的一款增强型辅助电源(Increased Accessory Power),这款电源采用了SiC器件,将被用于GILLIG的大巴车空调压缩机,为这些大巴车提供最高的电效率,从而产生最低的能耗、最长的续航里程、最低的维护成本和更低的CO2排放。
这款辅助电源包含了一个水冷 Exportable电源逆变器(VEPI),可产生 230 VAC 三相电源,具有单、双混合交流发电机版本,轻载时可实现高达600A的24V充电。
除了IAP2外,今年Vanner还将开始批量生产新型 600A的液冷DC-DC转换器,该转换器同样采用了SiC器件。
实际上,这并非SiC器件首次应用在汽车空调压缩机。此前,小鹏汽车与美的旗下威灵汽车签订战略合作框架协议,双方将围绕基于碳化硅的电动压缩机等产品与技术持续深化合作及研发。

据了解,威灵汽车是基于SiC电控方案,推出电动车专用800V电动压缩机。两家企业的签约,意味着小鹏汽车空调压缩机已使用800V碳化硅技术。
据预测,2022年,中国新能源汽车电动压缩机市场规模106亿元,预计到2027年将超过200亿元。随着800V高压充电平台成为新趋势,空调压缩机也要匹配800V的高压平台,这势必需要碳化硅技术来提高压缩机功率密度和效率,因此,碳化硅在800V汽车空调环节也将来新的发展机遇期。

SiC应用于石油开采
市场空间值得期待
如果说空压机应用,是SiC在扩大汽车应用边界,那么SiC在石油开采方面的应用则是开创了一个全新的蓝海市场。
8月18日,美国企业Acceleware透露,他们正在申请一种基于碳化硅的射频加热技术专利。这种技术可用于多种工业清洁加热,其中在油砂开采方面非常具有潜力——相比传统的油砂开采技术,他们的碳化硅技术可以将开采资金投入降低 50%,运营成本降低 40%。

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Acceleware创立于2004年,其中一项创新技术是RF XL,这是一种可以提升采油率(EOR)的技术,其关键在于使用射频(RF)能量来加热。
首先我们先给大家科普一下什么是油砂。
并不是所有的石油都是液态的,其中有一部分石油的密度和粘度非常大,会和黏土、沥青混在一起,形成一种固体物质,这就是油砂(Oil Sands)。
根据美国地质调查局2004年的研究,全球可开采的油砂储量为1035.1亿吨,仅次于常规石油(1514亿吨)。其中加拿大的油砂储量占全球的85%左右,约3150亿桶以上,仅次于沙特阿拉伯之原油蕴藏量。
所以,假如油砂能够实现高效低成本开采,对于减缓化石能源(例如石油)的开采使用,甚至对改能源结构都具有非常重要的意义。因此,许多早期很多企业都非常看好油砂的前景,例如1986年12月,李嘉诚以32亿港元收购了加拿大石油公司赫斯基能源(Husky Energy)52%的股权。
但是,油砂的开采过程对环境的破坏也非常大。
油砂的开采主要基于蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,在作业过程中需要通过燃烧天然气来产生大量蒸汽,通过蒸汽将油砂的粘度降低,从而使得油砂因为重力向下流动,最终被开采出来——详细可看下方视频。
那么,SAGD技术就会有2个问题:一是碳排放量更高——二氧化碳超出普通原油的25%;二是开采过程需要大量的水——大约3-5桶水所生成的蒸气可采收1桶的沥青原油。
加拿大政府数据显示,2000年以来,油砂行业造成的温室气体污染上升了225%以上。所以,油砂也曾被欧洲视为“脏”油而禁用,更为重要的是油砂的成本非常高——传统的油砂需要在油价高于100美元/桶才有市场。
Acceleware已经针对油砂开采领域研发了十多年,目的就是为了解决上述的碳排放和水蒸气问题。
据介绍,该公司RF XL技术核心是清洁技术逆变器(CTI),它可以通过电气化使重油和油砂的生产实现脱碳。据悉,CTI采用先进的SiC技术,使得电能到射频能的转换效率超过98%。这一步是用电能替代天然气,解决了碳排放问题。

同时,基于碳化硅的RF XL技术是利用电磁能产生热量,将油砂储层中已有的水转化为蒸汽,有了这一步就不需要向再额外注入水蒸汽,也就可以大幅减少水资源的浪费和处理成本。
2021 年 1 月,Acceleware就在加拿大的艾伯塔省马韦恩建设了RF XL试点,得到加拿大可持续发展技术部、艾伯塔减排部、艾伯塔创新部和三个主要油砂合作伙伴的支持。
最近,该公司表示,第二季度他们将现场测试的数据和结果出售给了一家油砂生产商,至少在年底前就可以开始商业规模的射频加热现场测试。
在碳化硅技术来源方面,Acceleware是与GE全球研究中心合作设计和生产SiC射频发生器,并联合完成了RF XL原型的初始模块SiC射频发生器的组装和工厂验收测试。
具体来说,RF XL采用了8个GE的碳化硅模块,可构成2 MW发电机,还可以通过设计进行扩展,可根据需要组合成两台或三台发电机,从而分别产生 4 或 6 MW 的总最大功率。

此外,Acceleware认为他们的碳化硅射频技术在制氢、食物和农业干燥、采矿和工业供热等领域也非常有市场前景,他们也有很多的研究合作案例。
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