基于IEGT技术的柔性直流输电系统分析以及在未来的发展前景.doc
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1、基于IEGT技术的柔性直流输电系统分析以及在未来的发展前景柔性直流输电领域的发展趋势世界能源环境正在发生一些新变化,对电网建设带来了新的挑战,提出了新的要求,促使电网进行改进和革新,这些挑战包括:日益增加的光伏发电站和风力发电站,这些电能是不稳定的二氧化碳减排,促进了新能源的发展电能网络安全高压直流输电是解决这些问题的最优方案,特点如下:输送容量大:300万千瓦700万千瓦输送距离远:可达3000公里以上电压等级高:200kV500kV输电走廊窄:单位线路输电密度是交流4倍,相同功率线路造价约为交流的2/3功率损耗低精确的功率流动控制技术成熟,超过60年了欧美国家已经开始启动和强化高压直流输电
2、电网规划和建设了:欧洲计划在2050年前后建成以高压直流输电为骨干的泛欧超级智能电网(Super Smart Grid),以综合利用整个欧洲、北非以及中东的可再生能源;美国在2025年前规划40余项柔性直流输电项目,以实现大区互联。中国对高压直流输电的需求也是巨大的,主要是为了改善能源消费结构,从而解决火电引发的中东部地区的雾霾问题,几个调整方案如下:利用高压直流输电将西北太阳能和西南水能输送到东部负荷中心构建华北-东北广域柔性直流输电网,实现大规模风电柔性并网利用直流输电技术开发海上风电南方电网公司已经确定了西电东送输电网发展以直流输电技术为主的发展路线,到2030年,广东受端电网将落入12
3、回直流甚至更多,广西落入5回直流甚至更多。随着受端直流数量的进一步增加,多回直流集中馈入,传统直流带来的受端电网交直流相互运行风险增加,运行难度进一步加大。另外,随着水电基地的偏远化,直流送端所接入的交流电网更加薄弱,传统直流面临更多的技术挑战,研究、设计和设备制造难度加大。因此,发展柔性直流输电技术就显得尤为重要了,柔性直流输电的特点如下:柔性直流在欧洲应用比较普遍,包括联网、电力输送、风电接入、背靠背等柔性直流输电工程造价、损耗已经下降,综合考虑占地等因素,与常规直流输电具备可比性柔性直流输电对多直流馈入的受端电网安全意义重大,是改变大电网发展格局的战略选择柔性直流输电换流阀采用全控功率半
4、导体开关器件,有塑料封装IGBT和压接封装IGBT两种,其中压接IGBT的供应商情况见下表一:IEGT 技术IEGT是东芝大功率IGBT的专用名,IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor),即:栅极注入增强型晶体管。传统的IGBT结构所产生的阻断电压,会因为发射极侧N基区的阻抗,造成较高的导通损耗。东芝采用IE结构,在发射极侧N基区层形成高浓度的空穴和电子载流子,从而降低饱和压降Vce(sat)。东芝IEGT有两种封装:PMI模块封装和PPI压接式封装。荣信汇科一直使用压接式封装的IEGT,因此,后文里提到的IEGT专门指代压接式封装。压接式封装更适合柔性
5、直流输电换流阀,其主要特点如下:高可靠性来自于双面散热,内部芯片无引线键合,不会因为导线焊接形成的分层结构而产生元件开裂内部抽真空,注入惰性气体,确保长期可靠性传统的圆形封装有利于压接的平整度有利于多颗器件的串联应用陶瓷外壳封装的防爆性能优于PMI东芝1995年推出第一款IEGT产品,到目前为止,电流等级400A3000A,电压等级1700V4500V。荣信汇科在柔性直流输电换流阀成功应用IEGT柔性直流输电换流阀多采用MMC VSC(模块化多电平电压源型变流器)方案,共6个桥臂,每个桥臂由多个相同的功率模块串联组成,这种方案的优点包括:谐波少,高频噪音低,开关损耗低等。功率模块电路拓扑包括:
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