积极推进电力电子产业的发展
作者:电气中国 周鹤良 发布时间:2014/7/16 16:50:28

(一)
        从2005年开始,我就和沈烈初老部长一起组织并参与国内电力电工技术产业发展的调研,经过一年多时间的研究讨论,在一部分热心于电力电子技术创新驱动的两院院士及从事电气工程、能源、重大装备制造的科技工作者和企业家的支持下,达成共识,由中科院院士汪槱生等,2006年12月向时任国务院副总理曾培炎呈递了“关于发展电力电子应用基础关键技术的建议”。建议书送出不到一个星期,曾培炎副总理就批示给国家发改委、科技部与工信部。国务院领导对院士、专家建议书批示6年多以来,在国家发改委、科技部、工信部、财政部的支持下,国家相继设立了一些电力电子专项,在政策和资金方面给予了有力支持,“十一五”以来,我国电力电子技术和产业获得了较快发展。

        从2007年至2013年,国家发改委、科技部、工信部、财政部下拨的电力电子产业专项基金共有16.5亿元人民币,加上地方、企业自筹大概投入研发资金在30亿元人民币左右。

(二)
        到目前,我国以晶闸管为代表的传统半控电力电子器件的技术已经成熟,水平居世界前列,±500千伏、±800千伏直流输电换流阀核心设备用关键器件——超大功率5英寸和6英寸8500伏/4000——4750安培,7200伏 /3000安培电控晶闸管,以及5英寸,7500伏/3125安培,光控晶闸管都已实现产业化,并且应用于高压、超高压、特高压直流输电和无功补偿等领域。

        先进场控电力电子器件(1GBT、MOSFET等)芯片、封装、器件、装置、系统应用也取得了一定成绩,部分芯片已进入小批量生产阶段,并已掌握了芯片封装技术,电力电子装置的国产化水平也在不断提高,其中高铁、动车组的牵引变频器以及应用于通讯设备的各种大功率电源等已能批量生产,部分电力电子产品已经开始替代进口。

(三)
        差距和主要问题:
        一、我国电力电子技术和产业的发展缺乏中长期规划,缺乏一个平台支撑,尽管政府有关部门发布了一些项目支持指南,但这些项目支持缺乏连续性、系统性。

        二、我国电力电子技术和产业发展没有建成完整的产业链,特别是芯片、器件制造和装置应用关链度非常密切,如GE、西门子、ABB、三菱、东芝等跨国集团公司不仅生产电力电子器件,同时也是成套提供电力电子装置,目前我国电力电子企业在一些技术环节上取得一定的突破,但是企业规模小、品种少、产业布局不集中、上下游结合不紧密。

        三、我国电力电子技术特别是先进器件(包括1GBT、MOSFET等芯片)仍然没有摆脱依赖进口的困境,目前国内生产的大多数电力电子装置(应用系统)主要在晶闸管方面,虽然也能制造一些高技术的电力电子装置和应用系统,但仍需进口国外生产的场控型电力电子器件和组件,以组装集成的方式制造成商品,其中国产1GBT芯片每年产值不足1亿元人民币,依赖国外进口率达99%以上,高端器件产品市场基本被国外知名企业垄断。

(四)
        重点发展我国自主电力电子产业的建议:
        一是对电力电子技术发展需要有个统一认识,经过院士及专家讨论,一致认为,电子技术主要包含两大部分:

        1.信息电子技术——实施信息的传输、处理、存储和产生控制指令,主要包括微电子、计算机、通信等技术。

        2.电力电子技术——既能够实施电能的传输、处理、存储和控制,又能保障电能转换(弱电与强电转换),安全、可靠高效运行,还可以将能源与信息高度集成在一起。浙江大学教授钱照明形容人体组成比喻的话来讲就是:信息电子相当于人的大脑和神经中枢,负责思考和指挥;电力电子则相当于人的血管系统和四肢,负责干活,两者缺一不可,不能互相代替。

        因此说,电力电子是能源变换的关键环节。是当今现代科学、工业和国防的核心技术。

        二是从工业方面的产能来讲,我们国家称得上是大国,GDP增长已发展成全球第二大经济体,包括电气工业也是一样,虽然有些行业如:大容量煤电、大容量水电及超高压、特高压输变电设备发展的好一些,但总体上讲,大而不强,电力电子产业发展既不是大国,又不是强国,但有一点,国内电力电子技术和器件的需用量占全球市场份额最大,因此,为电力电子产业发展必须营造一个良好的政策环境,明确战略发展思路,将电力电子技术发展列入强国战略纲要,纳入国家科技重大专项,纳入“十三五”战略性新兴产业发展规划。

        三是以电力电子器件为核心,突破器件和装置的关键技术,以电力电子器件芯片为核心,以市场为导向,以需求为牵引,由装置拉动器件,应用带动产业发展的思路,通过发改委、工信部、科技部、财政部等专项渠道,从资金、政策上连续给予支持。重点突破目前国际上技术最成熟,应用最广泛的硅基1GBT、MOSFET等先进高压大功率场控电力电子器件芯片的技术瓶颈,支持国产硅基器器件的广泛应用和产业化发展。

        四是大力支持具有更高能源转换效率的碳化硅(SIC)氮化镓(GaN)等下一代宽禁带电力电子器件的研发和产业化,统筹布局,加大投入,增强自主创新能力,实现跨越式发展。充分发挥我国现有6英寸、8英寸集成电路生产线作用,开发各类用于电力电子器件的工艺平台,实现技术共享、资源共享。

        五是发展电力电子产业,必须促进建立产、学、研、用联合创新的产业体系联盟。形成完整的产业链,建立国家技术创新平台,完善检测,认证试验技术的支撑能力等方面的行业公共服务平台,形成具有协同创新能力的电力电子产业体系,充分利用国际人才资源,改变目前电力电子科学原始创新能力不强、半导体器件工艺、设备专业技术人才短缺的落后状况。

        2012年至2013年,我和沈烈初老部长花了一年多时间,又一次一起组织并参与院士和专家们讨论与报告的起草工作,于2013年10月第二次向国务院李克强总理写了报告,总理很快批示给刘延东副总理和科技部万钢部长,科技部按总理批示精神正在积极落实,2014年4月15日,院士和专家第三次分别向国务院马凯副总理、张高丽副总理写了《加快发展电力电子产业》的报告。我相信,电力电子产业,在中央和国务院领导关心支持下,一定会取得更大的进步和成果。