當前,風電產業正經歷一場深刻的變革。風機單機容量持續提升,深遠海風電項目加速推進,陸上大基地與分散式風電協同發展。這些趨勢也對風電核心部件提出了更高要求:不僅需要承受更高的工作電壓和電流,還需要在有限空間內實現更大功率密度,同時保證在惡劣環境下長期穩定運行。傳統基于硅基IGBT的變流器方案,在開關頻率、導通損耗和高溫性能等方面逐漸觸及瓶頸,制約了整機效能的進一步躍升。
在此背景下,以碳化硅(SiC)為代表的第三代寬禁帶半導體,憑借其與生俱來的物理優勢,為行業提供了新的技術路徑。作為中國風電變流器龍頭企業,禾望電氣歷經多年潛心研發與技術沉淀,攜手全球碳化硅器件領導者Wolfspeed,聯合推出以SiC為核心器件的全碳化硅功率柜,在CWP 2025北京風能展全球首發亮相,這是風電行業第一個All SiC產品。該產品在效率、功率密度與可靠性等方面實現顯著進步,為深遠海、大基地等復雜風電場景提供了更具適應性的解決方案。

SiC器件:技術特性契合風電應用需求
相較于傳統硅基IGBT器件,SiC器件的卓越特性使其與風電變流器的功率器件應用需求完美契合:
? 寬禁帶特性,耐高壓、耐高溫:
SiC器件具備超大禁帶寬度,使其擁有高耐壓能力。同時SiC器件理論工作溫度可達400℃以上,為實際應用中提升器件運行可靠性、降低高溫性能衰減提供了基礎。
? 高擊穿場強,適應高電壓平臺:
SiC器件的擊穿場強顯著高于傳統IGBT,能夠更好地適應風電大型化所帶來的更高電壓等級需求,為開發適用于10MW及以上級別風機的變流器提供了技術基礎。
? 導熱性能優,高效散熱更穩定:
SiC器件導熱性能優異,有助于器件工作時產生的熱量快速傳導與散發,從而簡化散熱系統設計,提升整機的能量利用效率與運行穩定性。
? 高開關頻率,助力小型化設計:
SiC器件支持更高開關頻率,這意味著其無源器件可以使用更小的濾波電感、電容和變壓器,從而減小系統體積和重量,提升設備功率密度。

效能躍升:從器件革新到風電機組升級
當SiC器件的卓越特性在風電變流器中得以完美應用,通過核心器件的革新,推動風電變流器向“更高效、更緊湊、更可靠”的方向演進,為風電機組實現更高發電效率、更低運維成本、更長使用壽命,助力風電產業能效躍升。
禾望電氣全碳化硅功率柜采用1140V/950V兩電平拓撲架構,通過高可靠性封裝技術實現“一套設計,廣泛覆蓋”,兼容1700V/2300V/3300V多電壓規格器件,滿足多樣化場景需求,為陸上、海上大型化風機提供便捷適配。同時,采用模塊化設計,單個功率單元1.1MW/1.26MW,不僅器件更精簡,系統更可靠,還支持靈活擴展。

而相較于傳統的IGBT方案,該產品功率密度顯著提升,最高可達38%,開關頻率最高可達6kHz,有助于降低諧波失真,改善電能質量,提升電網適應性。此外,該產品配置超低I2t智能熔斷器,可實現微秒級響應,快速保護碳化硅器件,極大提升系統可靠性。
具體而言,該產品能夠為風電機組帶來以下核心價值:
? 更高發電效率:更低的開關損耗和導通損耗,意味著在同等風況下,更多的風能可以被捕獲并轉化為高質量的電能送入電網,直接提升發電量和全生命周期收益。
? 更低運維成本:SiC器件耐高壓、耐高溫、耐高頻,不僅有利于設備性能提升,還能有效降低因功率器件故障導致的停機概率與維護頻次,為風電場運營實現降本增效。
? 更長使用壽命:優異的物理特性和熱穩定性確保了功率柜在嚴苛工況下的耐久性,延長了核心設備的使用壽命,增強了投資保障。
此次新品的發布,不僅是禾望電氣技術實力與創新能力的證明,更預示著風電行業即將迎來一場由材料革新驅動的“效能革命”。它有力地回答了當前風電產業對于降本、增效、可靠的迫切需求,為平價上網時代的風電產業提供了更具競爭力的技術選項。
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