SiC上场时刻到?能源局局长:着重解决电力芯片“卡脖子”问题
2021-07-06 09:48
 
今天,国家动力局局长章建华发布文章《奋力编写统筹电力开展和安全新篇章》,其间说到,“十四五”以致未来更长一段时期,我国将深化推动碳达峰、碳中和,构建以新动力为主体的新式电力体系,推动电力安全中心技能和要害配备科研攻关,加速芯片模块、特高压直流套管等国产化代替,有用处理“卡脖子”问题。

 

现在我国已建成国际上规模最大的电网,可再生动力装机容量国际上最大,电网形状空前杂乱。电网运转面临高份额间歇性、不确定性负荷增多、散布式电源接入、灵敏可控、远距离运送等难题,高度灵敏性可控性的柔性交直流输电技能已成为支撑高份额新动力电网建造开展的要害技能手段。

 

电力电子配备是柔性交直流输电技能的中心,其电压高到达数百千伏以上;电流高到达数千安培;传送功率约数十吉瓦,这就迫使内部电力电子凯发k8app器材有必要具有高电压、大电流,更小体积和更高功率。


 

现在大功率电力电子配备选用的大都是硅基器材,硅基器材耐压低、电流密度低、频率低,导致设备体积大、分量大、功率密度较低,大大约束了电力电子配备开展。SiC技能的呈现,正好处理了这些扎手问题,用SiC器材代替已有设备中的硅器材,能完结更高的功率、更小的体积以及更好的可靠性,还能带来巨大的体系本钱优势。除了代替效果以外,SiC技能相同能用于开发此前硅基器材难以满足要求的全新电力电子设备,例如高频电子电力变压器。

 

以远海风电为例,柔性直流是远海风电并网的首要技能手段。根据硅器材的换流配备体积和分量大,导致占工程总本钱30%的海上换流渠道造价十分高,因而远海风电开发经济效益一向较低;但假如选用万伏千安级的SiC器材,换流器体积和分量至少能够减缩一半,然后大大下降渠道造价,促进远海风电开发利用。

 

现阶段SiC SBD/MOSFET已在中低压电力体系范畴完结商用,SiC单极器材完结硅基双极器材电压规模掩盖。但在6.5 kV以上高压范畴,需求用到的SiC双极器材例如IGBT,现在仍处于研讨阶段。

 

 

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SiC在电力体系中的典型运用

 

直流断路器

电力电子技能运用的开展,促成了柔性输电体系的诞生,能大幅度进步输电线路运送才能和进步电力体系安稳水平,下降输电损耗。直流断路器作为柔性直流输电的要害部分之一,其可靠性对整个输电体系的安稳性有着较大影响。


因为直流断路器全体电压高,受限硅器材现在电压等级,运用传统硅基器材规划直流断路器需求多级子单元串联,在直流断路器中运用高压SiC器材能够大大削减串联子单元数量,是电力行业的要点研讨方向。

 

固态变压器

跟着散布式发电体系、智能电网技能以及可再生动力的开展,固态变压器作为其间的要害技能遭到广泛重视。固态变压器(SST)是一种集高频变压器、电力电子转换器和控制电路为一体的新式技能。它的方针是用“智能”处理方案替代传统的线频率散布变压器。SST技能会影响许多范畴的开展,比方:智能电网、牵引体系、可再生动力体系(RESs)等等。

 

因为受电压、功率等方面的约束,硅基器材在固态变压器运用中不得不选用串、并联技能和杂乱的电路拓扑来到达实践运用要求,导致设备的故障率和本钱大大添加,约束了固态变压器在智能电网运用的进一步开展。而SiC突破了硅基功率器材电压和温度约束所导致的严峻体系局限性,将有利于固态变压器的结构简化及可靠性提高。

 

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