PERI西安电力电子技术研究所

PERI西安电力电子技术研究所目前我国电力电子产业发展的形势和任务西安电力电子技术研究所白继彬PERI西安电力电子技术研究所一、电力电子应用领域二、电力系统中的电力电子三、电力电子异军突起的新领域－电源管理四、我国电力电子行业的发展PERI西安电力电子技术研究所（1）集成电路和软件（2）下一代网络（3）新一代无线移动通信（4）先进计算（5）信息安全（6）生物制药（7）现代中药（8）矿产资源勘探、采收和综合和利用（9）煤炭高效、安全开采与洁净转化（10）电力系统安全与特高压输变电（11）可再生能源（12）先进冶金技术（13）水资源综合利用（14）农林业优良品种选育（15）农林业资源检测与高效利用（16）轨道交通（17）船舶及海洋工程（18）节能与新能源汽车（19）数控与先进成型制造（20）大型清洁火电与核电我国自主创新专项重点建设的20个领域PERI西安电力电子技术研究所20年前的电力电子应用领域1.电力系统用装置：如直流输电、扬水发电所、新能源利用、闪变防止、无功补偿、发电机励磁等方面用装置。2.各种电源：如化工电源、电车或地铁变电所电源、焊接机电源、电炉电源、中频电源、各种恒压恒频或变压变频电源、不停电电源、臭氧发生电源、充电电源等等。3.车辆用变流装置：如斩波器电车、地铁车辆、工矿用车、交流电气车等等。4.开关用装置：各种交直流无接点开关、固态继电器、接触器等等。电源中的调功器也可属这一类。5.电动机调速装置。PERI西安电力电子技术研究所汽车电子汽车电子»汽车总控»座位/照明/雨刷控制»温度控制底盘系统»悬挂系统»制动ABS»转向汽车网络»CAN，LIN，MOST，FlexRay娱乐/信息系统»数码音响»移动网络/多媒体»自动通讯»声音识别»仪表盘显示动力系统»引擎管理»变速箱控制系统/CVT»排放控制»混合燃料动力保险/安全»气囊»门锁系统»ABS»轮胎压力监控»巡巡航控制»预警系统汽车电源安全与身份识别智能卡无线射频识别生物特征识别工业/测控工厂自动化»传感器信号调制高压交流空调系统照明马达和运动控制焊接消费类电子音频»便携式音响/MP3»卫星广播»高保真元件»专业音响照相机/电子成像»照相机»便携式摄像机DVD»播放器»刻录机电子游戏/玩具»游戏操纵台»玩具控制器家庭网络»以太网供电»家用网关»1394接口»USB机顶盒»台式电视»人造卫星»电缆»图像存储小型办公室/家庭办公室»传真机/扫描仪/复印机»无绳电话/录音电话电视»高清电视/数字电视»标清电视»手持式TV/便携式TV»广播电视/有线电视计算机/外设计算机硬件»台式机/服务器»笔记本PC»多媒体中心PC数据存储»串行ATA»CD/DVD驱动器存储网络»存储区域网络»光纤通道»RAID»iSCSI显示设备»液晶显示器»投影仪输入/输出»游戏手柄/控制杆»键盘»鼠标移动计算»个人电脑/掌上电脑/打印机无线通信宽带固定接入»WiMAX»LMDS»MMDS手机/移动终端基站»3G»W-CDMA»CDMA2000»2.5G/2G»软件无线电»超宽带»LANs&PANs有线通信以太网电源城网»交换机结构»信息包处理»SPI/NSPI/CSIX»线路接口»交通管理»Edge路由器数据库»中央主控室»xDSL核心网»核心网路由器数据传送»ATM/IP»以太网»SONET/SDH»ISDN»电缆»卫星»1394接口»HAVi»USB医疗电子临床设备»血液分析仪»心律管理»输液泵消费者用产品»血压计»助听器LAB-ON-A-CHIP/SMARTPILL医学影像»CT/MRI/PET»超声波/X光心律矫正设备监视器/自动测量记录仪军工/航空航天航空电子嵌入式计算机MMICS(GAAS/SIGE)当代电力电子在国民经济中的应用领域(举例）PERI西安电力电子技术研究所精确、快速控制更大容量、更大范围的电力交换更加经济、有效环保和可持续发展更加安全、可靠性提高输电能力节能降耗电力电子技术应用利用先进技术改造传统产业信息与电网控制最佳结合点储能、新能源和分布发电电网发展与电力电子技术PERI西安电力电子技术研究所输电规模（MW）输电距离（km）主要输电方式存在问题电力电子应用北通道50000300～1200AC稳定、输电能力电压支撑输电能力动态稳定FACTS中通道500001000～2200DC直流多落点、稳定HVDC南通道40000900～1500AC＋DC直流多落点、稳定HVDC＋FACTS南北互供1000～5000AC或DC动态稳定B2BDC＋FACTS全国联网的特点及电力电子应用PERI西安电力电子技术研究所华北南方东北西藏台湾西北晋东南煤电II陕北煤电陕北蒙西煤电II石家庄北京东华中济南豫中420280240420200150350晋东南徐州淮南煤电徐州煤电300320280雅龙江梯级金沙江I期金华川西水电170无锡南阳300170300150上海北220华东杭北芜湖290330长沙荆州恩施乐山2020年前后国家电网骨干网架示意图330300川西水电蒙西煤电IV天津南昌唐山青岛120300250300450福州370南京350240300沿海核电沿海电源150蒙西煤电I宁夏煤电蒙西煤电III晋中煤电驻马店武汉沿海核电220400360300锡盟煤电I锡盟煤电II480480连云港沿海核电280400160300晋中重庆300450晋东南煤电呼盟煤电沿海核电沿海核电金沙江II期关中煤电呼盟煤电沈阳三峡地下电站×丽江西开关站安顺桂林龙门开关站惠东揭西永平罗平柳州佛岗东四会新兴恩平电白西南水电西南水电×上海西永登拉西瓦白银渭北东南郊洛川榆林兰州东宝二宝鸡咸阳西西宁彬长平凉宁东官亭石嘴山蒙西锡盟昭通电厂图例500kV交流±800kV级直流1000kV级交流750kV交流哈密电厂安西永登嘉峪关金昌PERI西安电力电子技术研究所2010年2020年2030年★低温电力电子器件；★低温冷却双极电力电子器件★示范大功率快速电力开关：2010年60kA/220kV；★实现潮流控制技术—造价更低、性能更好的半导体设备；—SiC—CVD金刚石—分立元件★高频、高压半导体（10～100kHz、10kV）及电力电子器件★研发低成本、大功率电子器件（模块化、多级、高电压功率转换系统）；—成本降低50％—高压构建模块—SiC设备★固态电流限制器；★建设基于ETO无变压器的STATCOM示范工程，40MVA、13.8kV；★示范大功率快速电力开关：2020年60kA/500kV；★成本更低、电压等级更高的IGBT、IGCT；★可以提高转换器效率的电力电子设备；★大功率的Si、SiC器件的开发；★投资研发，以改进大功率电子设备发热问题★研发生产成本低的高温传感器和电子设备；★开发非硅材料的电力电子设备；★开发非固态电力电子设备—低损耗、故障开路、不需冷却设施；★开发融合HTS器件的带冷却的电力电子设备★高电压、大电流、高速电子设备的研发；电力电子器件未来在电网的展望PERI西安电力电子技术研究所FACTS的系统稳态应用系统发生的问题正确方法传统解决办法采用FACTS技术的解决办法电压控制重负荷时电压低提供无功功率并联电容、潮流电容SSSC、SVC、TCSC、STATCOM轻负荷时电压升高切除无功电源投切高压线路或并联电容器SSSC、SVC、TCSC、STATCOM吸收无功功率投切并联电容器、电抗器SVC、STATCOM、TCPR吸收无功功率增加并联电抗器SVC、STATCOM、TCPR保护设备增加避雷器SVC故障后产生低电压提供无功功率投切并联电容器、电抗器、串联电容器SSSC、SVC、STATCOM、TCPR防止过负荷串联电抗器SSSC、TCPAR、TCSC低电压过负荷提供无功功率、限制过负荷几种设备的结合SSSC、UPFC、TCSC、SVC、STATCOM、TCPR潮流分布控制线路或变压器过负荷降低过负荷增加线路或变压器SSSC、TCSC、TCPAR、UPFC增加串联电抗器SSSC、SVC、TCSC并联线路跳闸限制回路负荷增加串联电抗器、电容器SSSC、UPFC、TCSC柔性输电（FACTS)中应用电力电子技术PERI西安电力电子技术研究所电力系统市场中电力电子产品的前景电力电子在国民经济中具有十分重要的地位。为了合理高效地利用电能，现在发达国家电能的75%要经过这种变换或控制后使用，预计近年来有望达到95%以上。而我国经过变换或控制后使用的电能仅占30%，70%的电能仍采用传统的传输方式，远远达不到应用电力电子技术才能实现的效果。我国2007年发电装机容量7.133万千瓦，发电量3.2万亿千瓦。到2010年我国发电装机容量将达到10亿千瓦，发电量4.5万亿千瓦。如果每年经过变换或控制后使用的电能提高1％，这样每年将有1000万千瓦的电能需要变换或控制。由此可见，电力电子技术在国内发展的潜力是十分巨大的。对此，有行业分析师推测，包括电力元器件、电力电子装置和行业应用在内的电力电子市场容量每年至少在3000亿元以上。PERI西安电力电子技术研究所LDOs17%ACSwitchingCkts7%DC-DCSwRegs18%LineDrvrs1%GateDrvrs5%BatteryChargeCkts4%Super.&Monitors7%MotorCkts11%PMUs8%HotSwap4%ChargePumps2%VRefs2%LinearRegs5%Custom&Other9%电力电子产品在电源管理应用领域的比例PERI西安电力电子技术研究所PERI西安电力电子技术研究所PERI西安电力电子技术研究所IC与电源管理结合的实际应用PERI西安电力电子技术研究所RevenueHistory&Forecast05,00010,00015,00020,00025,00020022003200420052006200720082009MOSFETThyristorPMICDatafromiSuppli(InmillionUSD)各类电力电子器件的应用发展情况（1）PERI西安电力电子技术研究所200220032004200520062007200820092004-2009PMRegulators3,6984,3725,4226,1446,4987,6639,49111,46916.2%PMInterface5825846846846627438079286.3%PMASIC/ASSP4,0634,4685,0945,3705,4786,1926,9847,6868.6%PMDiodes(Rectifiers)1,6811,8252,1752,4612,4992,8003,0553,1177.5%PMThyristors6566948048468489401,0131,0224.9%PMPowerTransistors5,3845,9167,0258,2328,71310,02511,26212,08111.5%PowerMOSFET3,4463,8454,6455,5325,9516,9577,9268,63813.2%IGBT9481,0231,1931,3751,4291,6141,7781,8739.4%PowerBipolar9911,0471,1871,3251,3331,4541,5581,5715.8%TotalPowerManagementDevices16,26318,04921,26623,67424,62128,26332,48736,16011.2%各类电力电子器件的应用发展情况（2）货币单位：百万美元PERI西安电力电子技术研究所目前我国电力电子产业的状况1.电力电子应用和自主化产品纵向比，进步很大；横向比，差距较大；2.电力电子企业的特点是”弱、多、小、散”；3.电力电子产业内部合作基本上在技术层面，资本合作很少；4.产品主要是”内销“，还没有真正的走出国门；5.先进技术主