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近日，中國電機(jī)工程學(xué)會在株洲組織召開了“直流電網(wǎng)用4500V/5000A IGCT-Plus關(guān)鍵技術(shù)與器件研制”項(xiàng)目技術(shù)鑒定會。由清華大學(xué)和株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司(以下簡稱“中車時(shí)代電氣”)研制的直流電網(wǎng)用4500V/5000A IGCT-Plus器件順利通過評審，標(biāo)志著新一代國產(chǎn)化大容量IGCT器件從技術(shù)研發(fā)、工藝制造、測試驗(yàn)證轉(zhuǎn)入工程應(yīng)用階段。  圖1：IGCT-Plus器件 本次評審專家委員會由中國科學(xué)院周孝信院士、中國工程院羅安院士等來自政府、企業(yè)、科研院所及高校的10位權(quán)威專家組成。中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司丁榮軍院士、馮江華副總經(jīng)理，清華大學(xué)電機(jī)系曾嶸教授、余占清副教授、趙彪副教授，中車時(shí)代電氣劉可安總經(jīng)理、尚敬副總經(jīng)理、半導(dǎo)體事業(yè)部吳煜東總經(jīng)理等30余人參加。  圖2：鑒定會現(xiàn)場 曾嶸教授、趙彪副教授分別做了工作報(bào)告、技術(shù)報(bào)告，向鑒定委員會全面匯報(bào)了項(xiàng)目情況。由清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院直流研究中心和中車時(shí)代電氣半導(dǎo)體事業(yè)部組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，建立了GCT芯片緊湊型物理機(jī)理模型，提出了參數(shù)優(yōu)化及性能調(diào)控方法，改進(jìn)了關(guān)鍵制備工藝，提出了新型門極驅(qū)動方案，率先成功研制了新一代直流電網(wǎng)用IGCT-Plus器件。該器件關(guān)斷電流5000A，直流連續(xù)電流可達(dá)3000A，10ms浪涌電流能力35kA，di/dt耐受能力500Hz 5000A/us，具有黑啟動和過電流保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)低成本、高效率、高可靠的能量變換。 鑒定委員會專家聽取了項(xiàng)目組匯報(bào)，對IGCT-Plus器件的直流連續(xù)通流、電壓電流臨界上升率、過電流保護(hù)、黑啟動、浪涌電流、失效短路等性能進(jìn)行了現(xiàn)場測試，并與項(xiàng)目組成員展開了質(zhì)詢與討論，對項(xiàng)目在推動高壓大容量半導(dǎo)體器件及直流電網(wǎng)裝備的全國產(chǎn)化方面所做的工作表示高度肯定，建議在更多的實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。經(jīng)討論，鑒定委員會專家一致認(rèn)為，本項(xiàng)目攻克了影響IGCT在電網(wǎng)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的科學(xué)和技術(shù)難題，經(jīng)測試和應(yīng)用檢驗(yàn)驗(yàn)證，研制的直流電網(wǎng)用4500V/5000A IGCT-Plus器件在機(jī)理模型、性能調(diào)控方法、門極驅(qū)動等方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。     圖3：專家組見證測試 隨著風(fēng)能、太陽能等新能源和大規(guī)模儲能的迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)柔性直流輸配電系統(tǒng)的市場規(guī)模巨大?，F(xiàn)有國際柔性直流換流裝備基本采用IGBT方案，而事實(shí)上，不同于交流電網(wǎng)的電力電子裝備，直流電網(wǎng)中的MMC等關(guān)鍵裝備具有很多新特點(diǎn)，很大程度上避免了IGCT運(yùn)行頻率低的關(guān)鍵瓶頸，同時(shí)帶來了低成本、高可靠和高效率等諸多潛在優(yōu)勢，具有巨大的應(yīng)用潛力。本項(xiàng)目從物理機(jī)理模型、摻雜設(shè)計(jì)和性能調(diào)控、制備工藝和門極驅(qū)動等多方面出發(fā)，攻克了影響IGCT在電網(wǎng)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的電壓電流上升率、黑啟動、驅(qū)動電源管理等關(guān)鍵難題，有望有效提升柔性輸電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。   圖4：自主研制的全國產(chǎn)化IGCT-MMC模塊 本項(xiàng)目研制的IGCT-Plus器件可在MMC、直流斷路器、直流變壓器、直流耗能裝置等直流電網(wǎng)關(guān)鍵裝備中應(yīng)用，同時(shí)在高壓大容量SVG等柔性交流輸電裝備中也具有應(yīng)用前景，推動新能源大規(guī)模匯集、區(qū)域柔性電網(wǎng)輸電互聯(lián)及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并推動高壓大容量半導(dǎo)體器件及柔性輸電裝備的國產(chǎn)化，支撐我國能源結(jié)構(gòu)清潔轉(zhuǎn)型和能源消費(fèi)革命。 【1】《直流研究中心在IEEE旗艦雜志上連續(xù)撰文，報(bào)道IGCT-MMC研究的最新進(jìn)展》 （Integrated Gate Commutated Thyristor-Based Modular Multilevel Converters — A Promising Solution for High-Voltage dc Applications） 【2】《直流研究中心在IEEE旗艦雜志上發(fā)表觀點(diǎn)性文章，系統(tǒng)闡述IGCT在直流電網(wǎng)中應(yīng)用的新契機(jī)》（ A More Prospective Look at IGCT — Uncovering a Promising Choice for DC Grids） 更多IGCT的研究進(jìn)展詳見直流研究中心網(wǎng)站： 直流技術(shù)引領(lǐng)者！ 清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院直流研究中心于2015年由清華大學(xué)電機(jī)系曾嶸教授牽頭成立。 中心依托電機(jī)系的優(yōu)勢科研力量，組建了兼具高水平學(xué)術(shù)研究能力、前瞻性技術(shù)創(chuàng)新能力、實(shí)用化產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力的研究團(tuán)隊(duì)。以研發(fā)直流輸配用電關(guān)鍵技術(shù)及裝備為核心任務(wù)，圍繞高壓直流輸電、中低壓直流配用電技術(shù)領(lǐng)域，面向器件、設(shè)備和系統(tǒng)三個(gè)層面，開展理論研究、技術(shù)攻關(guān)和工程建設(shè)，致力于成為直流電網(wǎng)的核心理念傳播者、理論技術(shù)引領(lǐng)者、標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用實(shí)踐者，為新能源革命奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 |
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