「新質生産力」はここ2年で提案され、終わったばかりの第20期四中全会で再び言及された。エネルギー分野における「新質生産力」の体現は、科学技術革新によって駆動される高効率、グリーン、インテリジェント、安全なエネルギー生産と消費モデルにある。エネルギー貯蔵と太陽光発電システムは新エネルギーシステムの重要な部分であり、どのようにエネルギー貯蔵と太陽光発電システムの精密化監視と効率的な運行を実現するか?ハードウェアとシステムアーキテクチャの設計における自主革新のほか、無視できない一環としてリアルタイムモニタリングとデータ収集があり、高精度電流/電圧センサはリアルタイムモニタリングとデータ収集の重要なデバイスである。

エネルギー貯蔵と太陽光発電システムはエネルギーの転換を推進すると同時に、多重の核心的挑戦にも直面しており、主に技術協力、経済性と政策メカニズムなどの面に体現されており、主に以下の2つの核心的挑戦がある:
技術的ボトルネック:既存の貯蔵技術(例えばリチウム電池)はエネルギー密度が低く、サイクル寿命が限られており、長時間貯蔵エネルギーの需要を満たすことが困難である。充放電中のエネルギー変換効率損失(通常10〜20%)は、PCS(エネルギー変換システム)設計を最適化する必要がある。
安全リスク:直流高圧環境下で、絶縁材料の老化、電解液の漏洩または機械的損傷により絶縁が失効し、漏電またはアークを引き起こす。直流漏れ電流の正確な検出は困難であり、高感度磁束ゲートセンサ(例えばコア森電子FRシリーズ)によるリアルタイムモニタリングが必要である。
熱暴走:リチウム電池は過充電、過放電または内部短絡の際に熱暴走が発生しやすく、火災や爆発を引き起こす。コア森電子CMxAシリーズなどの高精度電流センサとBMS(バッテリ管理システム)を連動させたアラートを搭載する必要があります。
経済性:エネルギー貯蔵システムのコスト占有率が大きく(例えば電気化学貯蔵能力は約1500-3000元/kWh)、回収周期が長く、初期投資コストが高い。絶縁抵抗、電池の健康状態を定期的に検出するには、ホールセンサなどの高精度監視装置を投入する必要があり、一定の運行維持コストが存在する。
政策と基準:一部のエネルギー貯蔵システムの安全基準はまだ完全な中で、統一的な漏電検査技術規範が不足している。我が国ではエネルギー貯蔵の開始が遅れており、電力市場に参加する価格メカニズムはまだ十分ではなく、投資収益に影響を与えている。
発電効率:例えばほこり、陰影遮蔽によりコンポーネント効率が低下(最大10〜30%)する。ソリューションは、スマートシャープロボット+赤外線熱イメージングモニタリングを採用することができる。インバータ変換効率(通常95〜98%)が不足する場合は、コア森電子AN 6 Vシリーズなどの高精度電流センサによるMPPTアルゴリズムの最適化が必要である。
システム安定性:光起電力発電は間欠性が強く、ネットワークを結合する際に電圧フラッシュを誘発しやすく、電力網の安定に影響する。SVG(静止無効発生器)またはエネルギー貯蔵システムの平滑出力、安定電圧変動を装備することができる。直流システムに障害が発生した場合、アークは消灯しにくく、高速遮断器+アーク検出センサが必要である。
運営収益:光起電力LCOE(度電コスト)は0.2-0.3元/kWhに下がったが、運行維持コスト(例えば洗浄、設備更新)は依然として高い。政策補助金が減少し、緑証、炭素取引などの市場化取引に依存して収益を高める。
技術革新の圧力:コンポーネントの面では、PERC、TOPCNなどの高効率電池技術は反復が速く、持続的に研究開発に投入する必要がある。市場にはまだ統一されたデジタルプラットフォームが不足しており、フルライフサイクル管理を実現することは難しい。
ホール開環と閉環センサの動作原理の違いは主に磁場検出方式とフィードバック機構に現れ、具体的な比較は以下の通り:
鄒開環式ホールセンサ鄒
コア構造:コア、ホール素子と増幅回路からなり、コアエアギャップにホール素子を置く。
動作原理:測定された電流(IP)は導体の周囲に磁場を発生し、磁心は磁力線をガスギャップに集積し、ホール素子は直接ガスギャップにおける磁気誘導強度を検出し、電圧信号を出力し、増幅後に元の電流サイズを反映する。
特徴:フィードバック補償がなく、構造が簡単で、コストが低い。温度ドリフトとコア飽和の影響を受けやすく、線形度が悪い
閉ループ式ホールセンサ
コア構造:開環基礎に副辺補償巻線とフィードバック回路を追加し、閉ループシステムを形成する。
動作原理:ホール素子が磁場を検出した後、増幅回路が補償巻線を駆動して逆電流を発生し、元の磁場を相殺し、エアギャップにおけるゼロ磁束状態を維持する。アンペアターンバランス(Np×Ip=Ns×Is)に基づいて、補償電流(Is)を測定することによって元の電流を正確に推定する。
特徴:高精度(誤差<0.1%)、広いダイナミックレンジ。応答速度は速いが、回路が複雑でコストが高い。
ASICホールセンサに基づく
ASIC(Application-Specific Integrated Circuit、専用集積回路)技術のホールセンサへの応用は、信号処理、補償、校正などの機能を単一チップに集積することにより、センサの精度、安定性、インテリジェント化レベルを大幅に向上させる。
ASICホールセンサには一定の利点がある:
高精度:デジタルキャリブレーションと温度補償により、精度は0.5~±0.8%(例えば芯森電子AN 6 V PB 50シリーズ)に達することができる。
高信頼性:集積化設計により外部干渉を減少し、EMC耐性を向上させる。
小型化:シングルチップはすべての機能を集積し、体積は50%以上縮小する(例えばSOP-8パッケージ)。
インテリジェント化:遠隔配置、自己診断をサポートし、工業4.0シーンに適用する。
ASICホールセンサの光起電力システムへの応用は主に光起電力インバータがある:MPPT制御に用いられ、ASICはホール信号を処理し、発電効率を最適化する。
磁束ゲートセンサ(Fluxgate Sensor)は高精度、高感度の磁場測定装置であり、特に微弱磁場と直流/低周波交流電流の検出に適用され、エネルギー貯蔵システム、光起電力インバータ、漏電保護などの分野で広く応用されている。
エネルギー貯蔵システムにおいて、磁束ゲートセンサは漏電検出に非常に適し、絶縁監視問題を解決する、電流収集上はシステムの運行維持需要に応じてホール閉ループまたは開ループセンサを選択することができ、リスクアラートでは、電流、電圧センサのリアルタイム検出データと結合して過電流、過電圧などの故障を回避する。BMS(バッテリ管理システム)は、より高精度な閉ループセンサを選択することができる。
光起電力システムにおいて、高精度センサは、インバータMPPTの最適化による発電効率の向上において重要な電流、電圧データを提供する役割を果たすことができる。