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《变频器世界》卷首语 | 我国电力电子技术和产业的发展

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能源成为当今人类面临的重大问题,而信息技术发展更快,电力电子是能源变换与信息控制的结合,是现代能源变换的核心部件和关键技术,因此,电力电子得到高度重视和发展。当前电力电子面临应用的重大转变,即由电气传动拓展到新能源及其电动汽车等与能源有关的各个领域。


电力电子技术本身不仅是一项高新技术,也是拉动能源领域高新技术发展的基础。我国电力电子产业目前和未来相当长的时间处于高速发展期,市场前景广阔。我国正在成长为全球最大的电力电子器件市场,据中国电器工业协会报告显示,其年平均增长率超过20%。特别是新能源发电及其电能输送、工业电机驱动及其节能、电动汽车、轨道交通等现代交通这些新兴产业的崛起,促进了电力电子技术的发展与创新。


以电力电子为关键技术的变频器产业,承担着为节能环保、新能源及新能源汽车等产业链的生态环境与文明建设提供支撑及保障的重大责任。电力电子已成为能源变换的关键所在,从电动汽车到轨道交通,从光伏并网、风能并网到智能电网,从消费电子、工业电机到现代国防,从工业电机驱动到节能,电力电子技术都起着决定性的作用。


电力电子包括电力电子器件、电力电子装置、系统与应用三大部分,与这三部分相关的产业构成了电力电子技术产业链,其中器件是基础和发展重点,靠装置牵动器件,应用带动产业。


我国电力电子行业在器件方面的现状和成绩表现为以晶体管、BJT和GTO为代表的第一代电力电子产业水平居世界前列(当时的南车、西整所等);第二代实现了IGBT技术从无到有的突破,成功研发出600V~6500V的IGBT芯片(当时的南车、北车、华虹、科达等),实现了600V~1200V的IGBT器件产业化,产业初具规模(斯达、银茂、宏微等);第三代已经部署了基于第三代半导体材料(SiC、GaN)的电力电子器件和应用项目(中车、国网、西电、微电子所等),基于SiC和GaN的电力电子产业处于起步阶段。


我国电力电子产业存在的问题表现为:其一,第二代器件产业以封装为主,芯片产业薄弱,基本集中在低压领域,高压产品基本依赖进口。芯片市场占有率低,缺乏核心竞争力,国内将近99%的IGBT芯片市场被国外长期垄断;第三代器件的研发和产业化与国际先进水平存在较大差距。其二,电力电子相关基础产业差,配套器件、驱动电源等落后,电力电子装置主要靠跟随、模仿、集成,缺乏自主原创性。其三,芯片、器件封装、电力电子装置、系统与应用,尚未形成完整的产业链。


造成这种现状的原因在于:首先,“成套带基础”带不来核心技术。电力电子产业是一个典型的基础产业,我国一些重大项目均是以工程项目形式招标常常受到来自跨国企业对我国企业的打击和冲击。其次,“集成电路有关专项”不能涵盖发展电力电子技术及产业的内容,电力电子产业与信息产业存在巨大差别。再次,支持面比较分散,产业环节间缺乏实质协作联盟。


对发展我国电力电子产业的建议:首先,在政策层面,将电力电子技术和产业置于基础和核心地位,并列入国家中长期发展规划;享受和发展超大规模集成电路同等的政府支持力度和优惠税收政策,为电力电子产业发展营造良好的政策环境;通过政府采购、节能工程、试点示范工程和项目等政策,帮助和促进国内电力电子企业快色成长。其次,在技术层面,以市场和应用拉动为导向,以芯片为技术和产业核心,大力支持第三代半导体器件芯片的研发和产业化,实现跨越式发展;利用微电子产业的优势,促进和电力电子产业的资源整合。第三,从支撑配套层面,建立全国性产、学、研、用共同参与的紧密型产业联盟,建立必要的测试、可靠性试验等面向行业的公共基础平台;加强电力电子产业领域标准的制定和知识产权保护。


我国自主电力电子产业应该立足社会产业链和企业产业链学会两条腿走路。一方面确保少数大型企业覆盖全产业链,保障我国重大工程、重要领域自主;另一方面联合国内各产业环节企业,建立产业联盟,形成更灵活的市场牵引机制,覆盖量大面广的应用。


未来预期目标:一是“十三五”期间,将突破第二代器件芯片前沿技术,芯片市场占有率达到50%以上;完善国产第二代器件产业链。二是第三代器件的研发水平进入国际先进行列,芯片市场占有率达到20%以上,形成完整的第三代半导体产业链。


应该相信,在国家支持、政策引导、企业努力下,下一代电力电子器件的技术创新将全面拉动新能源和节能减排产业,电力电子技术和产业有望进入世界先进行列。


本文根据中国电工技术学会常务理事

北京电力电子学会理事长

李崇坚教授材料编辑整理

转载自:变频世界


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