我国重大装备研制实现突破

图为6.5kV 3kA IGBT功率模块过压短路击穿试验后就地测试。 李品/摄

本报讯 2月18日，南方电网超高压公司牵头研发的基于6.5kV/3kA IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的柔性直流换流阀装备，顺利通过中国机械工业联合会组织的新产品技术鉴定，由中国工程院院士李立浧等11位行业权威专家组成的鉴定评审委员会一致认为：产品性能总体达到国际领先水平，标志着世界首套6.5kV/3kA IGBT的柔性直流换流阀研制成功，实现了我国重大装备研制的突破，促进了电工装备产业升级，有力支撑新型电力系统建设，助力“双碳”目标实现。

柔性直流换流阀是柔性直流输电工程的“心脏”。当前，柔直工程中广泛应用4.5kV/3kA IGBT柔直换流阀，为实现紧凑化、低损耗的目标，研究更高电压、更大电流IGBT的柔直换流阀为柔性直流发展的重要攻关方向。通过研发更高电压等级的器件，研制新序列柔直换流阀装备，可有效减少柔直换流阀模块数量、减小换流阀尺寸及降低损耗。目前，国内外6.5kV/3kA IGBT器件与柔直换流阀研制、试验技术可借鉴的经验少，研发难度大，需要突破诸多技术挑战。

南方电网超高压公司依托南网科技引领类重点科技项目，联合许继电气、南网科研院、株洲中车半导体组建了横跨“产学研用”的攻关团队，历时3年攻克了6.5kV沟槽栅IGBT芯片、高压PIC二极管芯片及“电—磁—结构”多复杂耦合物理场综合优化的6.5kV/3kA IGBT柔直阀结构、多级协同旁路保护、纳秒级数字驱动器等关键技术难题，在国际上率先研制出基于6.5kV/3kA IGBT的柔性直流换流阀，实现6.5kV/3kA新序列柔直阀装备完全自主可控，推动柔性直流输电创新发展。

据了解，新研制的6.5kV/3kA IGBT柔性直流换流阀，相比于4.5kV/3kA IGBT的柔直换流阀，功率密度提升约27.8%，单桥臂单塔占地面积减少约18.6%，使柔直换流阀更加紧凑，对于西部沙漠、戈壁大型风光基地和东部海上风电集约化开发，解决新能源远距离输送难题及构建新型电力系统具有十分重要的作用。

据南方电网超高压公司总经理助理、高级专业技术专家任成林介绍，6.5kV/3kA IGBT柔直换流阀除了节约用地之外，同时在节能降耗及技术经济方面具有显著优势。相比于4.5kV/3kA IGBT柔直换流阀可以降低损耗23%，以5吉瓦换流站为例，年节约电量约0.4亿度电，增加直接经济效益超2000万元。该产品未来可广泛应用于大型水电站、大型新能源基地和海上风电柔性直流送出工程，推广应用前景广阔。

(李品 焦石)