隨著“新基建”、“碳中和”、“碳達(dá)峰”等理念的提出，節(jié)能減排、保護(hù)自然環(huán)境的理念深入人心。我國(guó)地大物博但能源分配不均衡，煤炭資源主要集中在中部、水力資源主要集中在我國(guó)南部。中國(guó)整體的資源分布為“北多南少”、“西多東少”、“富煤、多油、少氣”，而我國(guó)的一線城市和工業(yè)城市主要分布在南方和東部，整體的能源資源與負(fù)荷中心分布不平衡比較顯著，電力負(fù)載主要集中在中部和東南沿海，不均勻的資源分配給清潔能源的利用和解決能源短缺問(wèn)題帶來(lái)了困難。
目前我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，電力需求在不斷的增加，電能成為更加的清潔能源，不斷的取代煤炭和石油，因此我們國(guó)家面臨遠(yuǎn)距離、高效率、大規(guī)模的輸電，因此建設(shè)特高壓輸電是我國(guó)電力發(fā)展的一個(gè)重方向，屬于國(guó)家“新基建”戰(zhàn)略的特高壓（±800kV以上）輸電技術(shù)的成熟讓我們國(guó)家可以長(zhǎng)距離，高效率，低損耗地輸送電力，從而有效降低了風(fēng)力發(fā)電的棄風(fēng)率，對(duì)我國(guó)電力資源調(diào)配和新能源的大規(guī)模利用打好了基礎(chǔ)。
圖1 煤炭資源分布圖 圖2水利資源分布圖
01
什么是特高壓輸電
特高壓輸電線路是指直流±800KV及以上的電壓和交流1000KV及以上的電壓等級(jí)輸送電能，特高壓輸電具有實(shí)現(xiàn)大功率輸送、遠(yuǎn)距離輸送、損耗少等特點(diǎn)，特高壓輸電的實(shí)現(xiàn)便于遠(yuǎn)距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。
特高壓交流輸電和直流輸電的特點(diǎn)和功能各不相同，簡(jiǎn)單概述為，特高壓直流輸電為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”輸電，特高壓交流輸電為“非點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”輸電。
特高壓交流輸電主要用于構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的各級(jí)電網(wǎng)絡(luò)以及電網(wǎng)通的互聯(lián)，中間可以落點(diǎn)，電力的輸送、接入以及運(yùn)用非常靈活，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，當(dāng)交流電壓的等級(jí)越高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)就更強(qiáng)大，輸送的能力就越大，所承受的抗干擾能力就越強(qiáng)。
特高壓直流輸電是兩端中間沒(méi)有落點(diǎn)，難以形成網(wǎng)絡(luò)，更加適用于大容量、遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輸電，必須依靠交流電才能正常運(yùn)行。
根據(jù)我國(guó)能源分布的特點(diǎn)，特高壓交流輸電更多應(yīng)用于主網(wǎng)架建設(shè)和跨區(qū)域互聯(lián)輸電，特高壓交流輸電也為直流輸電提供更大的支撐，而特高壓直流輸電更多應(yīng)用于大型的能源的遠(yuǎn)距離和大容量的輸送。
02
我國(guó)特高壓輸電發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)特高壓的起步階段是自1986年我國(guó)就開(kāi)展了“特高壓交流輸電前期研究”項(xiàng)目，在1990年到1995年期間我國(guó)開(kāi)展了“遠(yuǎn)距離輸電方式和電壓等級(jí)論證”研究，在1990年到1999年期間我國(guó)開(kāi)展了就“特高壓交流輸電前期論證”和“采用交流百萬(wàn)伏特高壓輸電的可行性”等專(zhuān)題的研究。
我國(guó)特高壓的中期階段從2004年開(kāi)始，國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)了特高壓輸電工程關(guān)鍵技術(shù)研究和可行性的研究，組織相關(guān)的科學(xué)家和廠家進(jìn)行相關(guān)的研究，完成了46項(xiàng)特高壓交流輸電技術(shù)的課題。
我國(guó)特高壓的標(biāo)志階段是從2005年提出的特高壓“晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)”這一交流線路的設(shè)計(jì)方案。
03
我國(guó)能源分布情況
目前我國(guó)風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，不斷提高清潔能源占比，2019年，全國(guó)電能結(jié)構(gòu)中，風(fēng)電和光伏合計(jì)占總電能的20.63%，可再生能源占比38.36%，這為我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)的合理配置做出了重要貢獻(xiàn)。
而能源分布始終是不均衡的，以清潔能源的風(fēng)能和太陽(yáng)能為主體分析。西北部和北部的太陽(yáng)能資源較為豐富，而風(fēng)能則在我國(guó)三北區(qū)域比較豐富。光伏以?xún)?nèi)蒙古省及其周邊為主要裝機(jī)區(qū)域。風(fēng)電裝機(jī)容量則也以?xún)?nèi)蒙古、新疆，為主要裝機(jī)區(qū)域，沿海也有大量風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)。我國(guó)清潔能源發(fā)展迅速，而這些產(chǎn)生電能的位置則與我國(guó)的電力主要消耗區(qū)域不同。特高壓輸電技術(shù)的成熟為這部分能源的利用提供了幫助。
圖5太陽(yáng)能分布情況
圖6太陽(yáng)能電價(jià)區(qū)域分布情況
圖7風(fēng)能分布情況
圖8風(fēng)能裝機(jī)容量分布圖
圖9 2025跨省跨區(qū)電力流示意圖
根據(jù)目前國(guó)家“十四五電力規(guī)劃”，我國(guó)將實(shí)施“三個(gè)轉(zhuǎn)變、兩個(gè)加快”戰(zhàn)略，加快能源轉(zhuǎn)型和新能源的利用。統(tǒng)籌推進(jìn)特高壓直流通道建設(shè)，新建7個(gè)西北、西南能源基地電力外送特高壓直流工程，總輸電容量5600萬(wàn)千瓦。到2025年，我國(guó)特高壓直流工程將達(dá)到23回，總輸送容量達(dá)到1.8億千瓦。具有極大的市場(chǎng)容量
圖10 特高壓骨干網(wǎng)絡(luò)示意圖
04
特高壓的散熱特點(diǎn)
特高壓輸電過(guò)程中需要換流閥，換流變壓器等電流電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備及裝置。這些設(shè)備主要由IGBT，IGCT等大功率半導(dǎo)體器件組成。這些半導(dǎo)體器件的熱損耗通常都在千瓦及以上。這些大功率半導(dǎo)體器件具有體積小，功率大，熱量集中等特點(diǎn)。過(guò)高溫度會(huì)嚴(yán)重地限制電子產(chǎn)品性能及可靠性，也降低了設(shè)備的工作壽命。研究表明，電力半導(dǎo)體器件的工作溫度超出結(jié)溫10℃，其可靠性則會(huì)減少50%；超過(guò)55%的電力設(shè)備的失效形式由溫度過(guò)高引起的，因此散熱器及散熱系統(tǒng)的散熱能力在保障半導(dǎo)體器件正常工作中具有舉足輕重的作用。
圖11 電網(wǎng)換流閥站內(nèi)部示意圖
圖12 電網(wǎng)輸配電模塊
大功率半導(dǎo)體器件及散熱系統(tǒng)是電力工業(yè)中必需的基礎(chǔ)設(shè)備，需求來(lái)源于發(fā)電、輸電、配電及用電各個(gè)環(huán)節(jié)，市場(chǎng)總需求的變化與電力能源總需求保持一致，產(chǎn)業(yè)周期性特征不明顯，需求剛性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。電力能源的整體需求與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人口規(guī)模相匹配，受經(jīng)濟(jì)波動(dòng)影響較小。近幾年，特高壓輸配電、風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電等各領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展。
目前為大功率半導(dǎo)體提供散熱的散熱器主要采用從國(guó)外進(jìn)口的方式，為了解決這些半導(dǎo)體器件的散熱問(wèn)題，祥博傳熱運(yùn)用自己多年在熱管理技術(shù)和冷卻系統(tǒng)研究經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)目前特高壓輸配電散熱問(wèn)題痛點(diǎn)的研究，研發(fā)出了一系列解決大功率半導(dǎo)體散熱問(wèn)題的器件，為我國(guó)特高壓建設(shè)提供了新的散熱方案。
圖13 輸變電散熱原理
05
祥博高性能液冷散熱器
材質(zhì)：鋁合金；
特性：熱阻優(yōu)、流量大流阻小，耐腐蝕尺寸根據(jù)客戶(hù)需求定制；
應(yīng)用領(lǐng)域：特高壓輸變電、風(fēng)電、柔性直流輸電、機(jī)車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、SVG等。
06
祥博高可靠性冷卻系統(tǒng)
特性：能夠根據(jù)大功率半導(dǎo)體器件的工作狀況和發(fā)熱量，調(diào)整系統(tǒng)中的水流量。通過(guò)實(shí)時(shí)控制水泵功率來(lái)使得水流量和流速與發(fā)熱元件發(fā)熱量相匹配來(lái)控制半導(dǎo)體發(fā)熱器件溫度不會(huì)因其改變發(fā)熱量而導(dǎo)致其溫度產(chǎn)生較大的變化，從而最大程度的降低半導(dǎo)體器件因其溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。既提高了半導(dǎo)體器件工作的穩(wěn)定性和安全性，又節(jié)約能源，保證了整套系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
高可靠性冷卻系統(tǒng)
祥博產(chǎn)品和技術(shù)廣泛應(yīng)用于特高壓輸電、新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、電質(zhì)量治理等領(lǐng)域。多年來(lái)祥博傳熱以技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ)，以客戶(hù)需求為導(dǎo)向，以滿(mǎn)足市場(chǎng)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化技術(shù)服務(wù)，期待與您的合作。
