随着我们向数字化、分布式和脱碳能源基础设施的发展，电池储能系统(BESS)显然正在成为可持续性和能源效率方面的重要变革力量。一个明显的例子是用作户用储能系统，它能够存储太阳能和风能等间歇性能源产生的电能，并在需要时使用。另外，BESS解决方案可以提供便携式离网电源，这种电源不会产生工业和建筑行业柴油发电机常见的噪音和空气污染。
在脱碳进程中，平衡能源供需、保证电网稳定性以及缓解可再生能源固有的间歇性问题非常重要。BESS解决方案是理想的选择。然而，BESS的有效性取决于所选拓扑和所用组件的效率和可靠性。与不间断电源(UPS)系统一样，输入侧和输出侧都有许多不同的拓扑选项，每种选项都有各自的优点和缺点。
户用储能系统
户用储能系统通常与太阳能电池板和电网电力结合使用，提供稳定的供电，最大限度地利用可再生能源。在拓扑方面，首先要考虑光伏板和电池之间的连接。这决定了BESS系统和太阳能电池板是使用交流耦合的逆变器还是直流耦合的混合逆变器。
在已安装户用太阳能装置的地方，对其进行改造并添加独立的BESS系统相对容易，该系统可以从电网或光伏逆变器获取交流电压。可以使用多个逆变器使得系统更具可扩展性并提供冗余，但同时效率较低且成本较高。为了降低成本，电池和光伏组件可以使用一个混合型逆变器，这样还可以减少转换损耗。然而，如果逆变器出现故障，太阳能和电池都无法使用。
加入电动汽车(EV)充电就会使情况更加复杂。特别是随着向智能家居电网或微电网发展，电动汽车电池被用作车辆到电网(V2G)或车辆到家庭(V2H)设置中的附加BESS系统。这对使用低压还是高压电池储能也会有影响。
直流变换和逆变器拓扑
一旦完成了总体系统配置，下一级的拓扑结构就会浮出水面。当谈到DC/DC变换器时，关键要求与隔离、双向能量流以及输入和输出电压范围有关。在需要隔离的地方，工程师可以选择LLC或移相全桥(PSFB)拓扑。对于电池接口，必须采用双向能量变换，因此拓扑可能会需要使用双有源桥，并且LLC通常会使用对称CLLC。
就DC/AC逆变器而言，可以采用多种拓扑将系统连接到家庭电网。对于单向太阳能逆变器，传统拓扑通常足以提供充分且有效的解决方案。另一方面，双向DC/AC逆变器需要更复杂的控制和附加组件。较为合适的一种选择是双向图腾柱PFC，它可以使用宽禁带器件来尽可能提高系统效率，并尽量降低整体解决方案的成本。
Nexperia的4 kW模拟控制无桥图腾柱PFC评估板是单向图腾柱PFC的一个良好示例，可以通过改变控制和采样电路而相对容易地修改为双向。
GaN效率和CCPAK
开关频率和效率是储能解决方案的核心。Nexperia的650 V级联型GaN FET在两个方面表现出色。利用GaN的优势，BESS可以实现更高水平的效率、可靠性和灵活性。除了整体效率的提高之外，GaN FET还可以帮助大幅降低BESS和PV系统的BOM成本。
因此，工程师需要做出一个最终决定——通孔还是表面贴装GaN FET。这一切都取决于创建储能系统的制造商的偏好和能力。通孔(TO-247)器件是一个简单的选择，允许设计人员将器件直接用螺栓固定到散热器上。提供一种有效且高效的散热方法。但其固有缺点是该封装的寄生电感更大，以及通孔封装要求的手动组装。
为充分发挥二者（SMD和通孔）所长，Nexperia创造了CCPAK。一种先进的封装技术，可最大限度地减少寄生电感并最大限度地提高电流能力和封装可靠性。此外，我们的顶部散热12x12毫米CCPAK为工程师提供了一种将散热器直接轻松连接到SMD器件的方法。与相同导通阻抗的传统SMD封装器件相比，可多提供30-40%的功率容量，这是一项真正能改变行业的技术。
电池储能系统和GaN FET之间的协同作用是储能和配电技术发展过程中值得关注的里程碑。事实上，其对能源格局产生变革性影响的潜力是巨大的。
