2022年换流阀行业发展现状分析_第1页
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文档简介

1、2022年换流阀行业发展现状分析换流阀是换流站整流和逆变的关键设备,在电源侧将高压交流电通过整流转换成高 压直流电,在负荷侧通过逆变将高压直流电转换成高压交流电。目前绝大多数直流 输电工程采用晶闸管阀技术,但采用 IGBT 功率模块的柔性直流输电工程正处于快 速发展当中。通过统计 2018 年至 2019 年国网直流特高压换流阀中标情况,国电南 瑞市场份额约为 60%,中国西电、许继电气、荣信汇科占比约为 10%-13%。图:2019-2021 年国网直流特高压换流阀中标占比1. 换流阀行业技术水平及技术特点换流阀是当今技术要求最高、最为复杂的重大电力装备之一,其关键技术和知识产 权一直被国外

2、公司垄断,制约了直流输电技术在我国的进一步发展和应用。国家电 网于 2010 年成功自主研发设计制造了额定电压和电流分别达到800kV 和 4750A、 具有完全自主知识产权的特高压直流换流阀,成为继 ABB、西门子之后世界第三个 掌握特高压直流换流阀设计制造和试验技术的企业,之后于 2015 年成功研制 IGBT 串联型换流阀,成为世界第二家掌握压接型 IGBT 串联型换流器关键技术的公司。我国特高压换流站均采用每极 2 个十二脉动换流器串联,每个换流器由 12 个桥臂 构成,其中每个桥臂一般由 60120 只晶闸管串联组,桥臂具有阀的特性,正常情况 下只能从阳极到阴极单方向导通。由于当前晶

3、闸管的容量远远高于其他电力电子器 件,晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要,因此晶闸管 换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。换流阀从关断状态转入导通状态必须同时具备两个条件:阀承受正向电压,即阀 的阳极电位高于阴极电位;控制极得到足够能量的触发脉冲信号。然而,换流阀 在导通状态下直到流通电流降为零时才会关断,并在承受足够反向电压后确保关断, 因此换流阀的关断必须依靠外力,这也导致了换相失败等一系列问题的出现。而柔 性直流输电使用的是 IGBT 全关断器件,能够很好的避免这个问题,是未来直流输 电的重要发展方向。图:十二脉动换流阀接线图2. 换流阀上下游情况换流阀的上游原材料主要为铝、晶闸管、电抗器、换流阀控制系统等,其中,晶闸 管占约换流阀价值量的 35%。在柔性直流换流阀中,IGBT 器件约占柔直换流阀价 格的 40%,但晶闸管仍作为旁路,起到对开关器件的保护作用。当前常规直流采用 的晶闸管国内已掌握相关技术,价格较低,而 IGBT 国内进步非常迅速,2021 年 10 月国家电网成功自主研发 3300V 的 IGBT 器件,打破了国外厂家对该领域的技术垄 断,解决了电网核心功率器件卡脖子问题,但当前实践中仍依赖

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