当前,风电产业正经历一场深刻的变革。风机单机容量持续提升,深远海风电项目加速推进,陆上大基地与分散式风电协同发展。这些趋势也对风电核心部件提出了更高要求:不仅需要承受更高的工作电压和电流,还需要在有限空间内实现更大功率密度,同时保证在恶劣环境下长期稳定运行。传统基于硅基IGBT的变流器方案,在开关频率、导通损耗和高温性能等方面逐渐触及瓶颈,制约了整机效能的进一步跃升。
在此背景下,以碳化硅(SiC)为代表的第三代宽禁带半导体,凭借其与生俱来的物理优势,为行业提供了新的技术路径。作为中国风电变流器龙头企业,禾望电气历经多年潜心研发与技术沉淀,携手全球碳化硅器件领导者Wolfspeed,联合推出以SiC为核心器件的全碳化硅功率柜,在CWP 2025北京风能展全球首发亮相,这是风电行业第一个All SiC产品。该产品在效率、功率密度与可靠性等方面实现显著进步,为深远海、大基地等复杂风电场景提供了更具适应性的解决方案。

SiC器件:技术特性契合风电应用需求
相较于传统硅基IGBT器件,SiC器件的卓越特性使其与风电变流器的功率器件应用需求完美契合:
☑ 宽禁带特性,耐高压、耐高温:
SiC器件具备超大禁带宽度,使其拥有高耐压能力。同时SiC器件理论工作温度可达400℃以上,为实际应用中提升器件运行可靠性、降低高温性能衰减提供了基础。
☑ 高击穿场强,适应高电压平台:
SiC器件的击穿场强显著高于传统IGBT,能够更好地适应风电大型化所带来的更高电压等级需求,为开发适用于10MW及以上级别风机的变流器提供了技术基础。
☑ 导热性能优,高效散热更稳定:
SiC器件导热性能优异,有助于器件工作时产生的热量快速传导与散发,从而简化散热系统设计,提升整机的能量利用效率与运行稳定性。
☑ 高开关频率,助力小型化设计:
SiC器件支持更高开关频率,这意味着其无源器件可以使用更小的滤波电感、电容和变压器,从而减小系统体积和重量,提升设备功率密度。

效能跃升:从器件革新到风电机组升级
当SiC器件的卓越特性在风电变流器中得以完美应用,通过核心器件的革新,推动风电变流器向“更高效、更紧凑、更可靠”的方向演进,为风电机组实现更高发电效率、更低运维成本、更长使用寿命,助力风电产业能效跃升。
禾望电气全碳化硅功率柜采用1140V/950V两电平拓扑架构,通过高可靠性封装技术实现“一套设计,广泛覆盖”,兼容1700V/2300V/3300V多电压规格器件,满足多样化场景需求,为陆上、海上大型化风机提供便捷适配。同时,采用模块化设计,单个功率单元1.1MW/1.26MW,不仅器件更精简,系统更可靠,还支持灵活扩展。

而相较于传统的IGBT方案,该产品功率密度显著提升,最高可达38%,开关频率最高可达6kHz,有助于降低谐波失真,改善电能质量,提升电网适应性。此外,该产品配置超低I²t智能熔断器,可实现微秒级响应,快速保护碳化硅器件,极大提升系统可靠性。
具体而言,该产品能够为风电机组带来以下核心价值:
☑ 更高发电效率:更低的开关损耗和导通损耗,意味着在同等风况下,更多的风能可以被捕获并转化为高质量的电能送入电网,直接提升发电量和全生命周期收益。
☑ 更低运维成本:SiC器件耐高压、耐高温、耐高频,不仅有利于设备性能提升,还能有效降低因功率器件故障导致的停机概率与维护频次,为风电场运营实现降本增效。
☑ 更长使用寿命:优异的物理特性和热稳定性确保了功率柜在严苛工况下的耐久性,延长了核心设备的使用寿命,增强了投资保障。
此次新品的发布,不仅是禾望电气技术实力与创新能力的证明,更预示着风电行业即将迎来一场由材料革新驱动的“效能革命”。它有力地回答了当前风电产业对于降本、增效、可靠的迫切需求,为平价上网时代的风电产业提供了更具竞争力的技术选项。
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