国家标准计划《柔性直流用集成门极换流晶闸管 (IGCT)阀》由 TC333(全国高压直流输电设备标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国电器工业协会。
主要起草单位 清华大学 、西安高压电器研究院股份有限公司 、国网经济技术研究院有限公司 、国网智能电网研究院有限公司 、中国长江三峡集团有限公司 、南方电网科学研究院有限责任公司 、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 、西安西电电力系统有限公司 、荣信汇科电气股份有限公司 、西安许继电力电子技术有限公司 、特变电工新疆能源股份有限公司 、南京南瑞继保电气有限公司 、广东安朴电力技术有限公司 、北京四方继保自动化股份有限公司 、北京电力设备总厂有限公司 、株洲中车时代半导体有限公司 、西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司等 。
| 29 电气工程 |
| 29.200 整流器、转换器、稳压电源 |
| 编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
|---|---|---|---|
| 1 | EN | 清华大学 | 本标准所涉及产品为柔性直流换流阀。随着国内外大规模新能源持续开发利用,柔性直流输电技术作为新能源远距离输送和维护电网安全稳定运行的关键技术,将承担越来越重要的角色,作为核心换流设备的柔性直流换流阀将得到广泛应用。 自从2001年MMC技术诞生以来,欧洲、美国等国家和地区相继研发出系列换流阀产品并且在工程上应用,随着近年来以北欧为代表的多项大规模远海风电开发工程持续推进,柔性直流换流阀的应用前景更为广阔。 本标准产品采用国产自主化IGCT器件,具有多项核心创新技术,具有紧凑化、低损耗、低成本、高可靠等技术优势,中机联组织的新产品新技术鉴定认为: “该产品具有自主知识产权,综合性能指标达到国际领先水平”。 制定标准外文版一方面可促进该技术的推广应用;另一方面可为将来申报国际标准做准备,在本领域内促进国内外技术交流,规范贸易往来,贡献中国智慧。 |
为实现我国“碳达峰、碳中和”战略目标,可再生能源加速开发利用势在必行,柔性直流技术是支撑新能源输送、构建以新能源为主体的新型电力系统的核心技术。
柔性直流换流阀主要有两条技术路线,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀和集成门极换流晶闸管(IGCT)阀。
现有柔性直流工程中换流阀均是IGBT阀,已有较多的标准。
尽管如此,IGBT的制造成本、损耗、安全性等表现性能均要逊色于IGCT。
并且,高压大容量IGBT的核心技术主要由ABB、东芝等国外企业主导。
不同于IGBT阀技术路线及产品制造主要由国外提出并主导的局面,IGCT阀技术路线由我国在全球率先提出,并且随着近年来的发展,我国在IGCT器件及其换流阀方面的自主创新突破已处于国际主导地位,ABB等国外领先企业也在跟随我国相关技术路线的发展。
尤其是,2018年,我国针对柔性直流应用率先研制了自主化新一代IGCT-Plus器件,突破了IGCT在柔性直流换流阀中的关键瓶颈,使得其成本、效率、安全性的技术优势得以充分释放。
2020年,我国又成功研制了6.5kV/4kA IGCT-Plus器件(现有商业化压接式IGBT仅为4.5kV),大幅降低子模块数,IGCT阀成本有望降低达50%,大幅提高柔性直流系统的技术经济性。
近年来,IGCT阀也已经得到了示范应用,取得了良好的效果。
2018年北京四方继保公司研制成功基于IGCT的交叉箝位换流阀,并在珠海直流配电工程中应用;2019年北京西威公司研制成功IGCT柔性直流换流阀,并在平顶山直流配电工程中应用; 2020年西安西电电力系统公司成功研制百kV大容量IGCT-MMC换流阀塔,并通过了第三方型式试验。
2021年-2022年,荣信汇科电气股份有限公司、西安许继电力电子技术有限公司、特变电工新疆能源股份有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、广东安朴电力技术有限公司、北京电力设备总厂有限公司等国内头部柔直换流阀企业均成功研制IGCT柔性直流换流阀产品。
随着工程化的快速推进,IGCT阀低成本、低损耗、本征安全的优势进一步凸显。
但是,与IGBT阀相比,IGCT阀在拓扑结构、技术要求、试验方法等方面都有较多的不同之处,例如:子模块拓扑结构、自供电设计要求、短路能力检测方法等等。
现有的IGBT阀技术规范不能适用,阻碍了其发展。
因此,为了保证IGCT阀运行的稳定性、功能性和安全性,同时为IGCT阀的设计和运行提供参考,迫切需要相关国家标准来规范产品的技术要求及试验方法。
本标准的制定将适应并推动IGCT阀的快速发展,加速国家战略性产业自主化的步伐,并进一步推动我国在新一代柔性直流技术路线的引领。
范围: 本标准规定了柔性直流用IGCT阀的术语和定义、文字符号和缩略语、基本参数等级、技术要求、试验方法和铭牌。 本标准适用于采用水冷却、空气绝缘、户内安装的IGCT阀,其他拓扑结构的IGCT阀也可参照执行。 主要技术内容: (1)IGCT阀的使用环境条件,包括整体抗震要求、换流阀和控制保护设备的使用条件; (2)IGCT阀的基本参数,包括电压和电流等级; (3)IGCT阀的拓扑结构,包括标准组件、阀组件、阀塔、桥臂等; (4)IGCT阀的一般技术参数,包括阀塔的类型、阀的组成元件的类型和数量、阀保护的类型、阀的电压和电流应力、阀冷却系统的形式和相关技术参数。 (5)IGCT阀机械和电气性能要求,包括耐腐蚀要求、机械强度、电压耐受能力和电流耐受能力等; (6)各组成部分的选型设计要求,包括IGCT器件、电容器、钳位电路、旁路开关、放电电阻器、取能电源和控制电路等; (7)IGCT阀冷却系统要求,包括冷却系统和外冷却系统; (8)IGCT阀控制保护设计,包括功能设计、接口设计等; (9)IGCT阀的试验,包括绝缘试验、运行试验、环境试验等,给出了试验项目、试验方法和判据等;