时间来到2021年，中国风电变流器产品平台已经完成了双馈机型1.xMW-6.XMW，全功率机型2.XMW-12.XMW的全覆盖。国产品牌风电变流器伴随着中国风电行业迈入了大功率时代。
也不过是二十年的时间，中国几乎又走完了西方国家近一百年的历程。
站在历史的桥头回眸，从第一台自主知识产权的风电变流器并网，到现在的12MW巨无霸问世，中国风电变流器的跨步向前，既历经风雨，又振奋人心。每一块电路板的焊接，每一句代码的编写；每一个小问题的解决，每一个新技术的开拓，都刻进中国风电人的生命里，也流进中国风电人的血液中。
（文丨风电之家 成成、原指导）
国产风电变流器品牌的“中国心” 图：国内风电变流器市场分布 （数据来源：公开数据，数据统计截至2011年10月） 进口风电变流器紧紧的依附着风电机组的整机技术，每一条整机技术流派的输入都捆绑着一个品牌的进口变流器。仅ABB就依靠与整机技术厂家捆绑，顺利进入了金风、国电联合动力、明阳、东方电气、浙江运达的合格供方，这些都是当时中国风电整机的龙头。 变流器单台售价100万以上，质保期三年，质保后续繁琐的售后条款和高昂的售后费用，更是达到让人瞠目结舌的程度。这些苛刻的制约，极大的影响了中国风电的健康发展。为此国家发改委在相关文件中明确提出：中国风电设备国产化率要达到70%。 失之东隅，收之桑榆。 在政策的指引和行业的鼓励下，国产变流器厂家纷纷发力。 表：国内风电变流器产商技术发展路径 （数据来源：湘财证券 2010年8月2日） 时至今日，风电变流器在国内的装机中，国产与进口装机又达到了悬殊了比例，只是主角和配角已然不复当年。据彭博新能源财经公布数据，2020年中国风电新增吊装容量57.8GW，阳光电源2020年风电变流器销售量超过6000台（超16GW），禾望电气2020年风电变流器销售量4175台，浙江日风电气2020年风电变流器销售1591台（4579.75MW），加上海得控制、天诚同创、天津瑞能等其他国产品牌的销售量，风电变流器国产品牌市场占有率已经远远超过进口品牌，国产风电变流器实现了一个华丽的转身。 受制于人的基因从来没有长在国人的骨子里，让中国的风电机组配套中国品牌的变流器，是中国风电人最朴素的 ‘中国心’。 双馈与全功率的“博弈” 双馈和全功率的博弈在持续进行着，而且势必将持续进行下去。不同技术路线的PK看似是市场竞争的驱使，实则更是技术进步的最原始动力。 水土不服的“痛痒” 01 低电压穿越 2011年2月24日凌晨，甘肃酒泉风电基地桥西风电场单条35kV馈电回路故障，导致共计598台风电机组脱网，损失出力84万千瓦，造成西北主网频率低至49.854Hz。 今天，低电压穿越对于中国风电变流器来说，只是一个基础功能。但是，由于低电压穿越功能引发的“风电场大规模接入电网的整体安全性亟待解决”的思考，不可谓不深刻，不久远。“2.24”事故写进了中国电网教训的历史，也写进了中国风电发展的历史。 低电压穿越，是摆在中国风电变流器国产化面前的第一次大考。制动电阻怎么选，撬棒如何动，625ms的峰值和2000ms的持续，曾经深深的刻在每个变流器工程师的样本里、程序里、脑子里。电科院测试设备的每一次跌落都牵挂着他们的心。那时候“某某变流器低电压穿越一次性通过”的新闻可以毫无疑问的C位出道，登堂入室的占据各大媒体的头版头条。 如今，国产品牌在低电压穿越技术上取得了一个又一个的成绩： 2012年10月30日，禾望电气自主研发的1.5MW双馈变流器配合运达WD82-1500型风电机组顺利通过中国电科院的低电压穿越能力一致性评估； 2014年9月12日，在江苏如东潮间带国家海上示范风场，海装风电H151-5.0MW海上风电机组，国内首个5MW级别风电机组完成所有低电压穿越型式测试的机型，是首个完成海上低电压穿越测试的机型； 2017年4月22日，阳光电源5MW/3300V中压全功率型海上风电变流器国内率先通过中国电力科学研究院低电压穿越正式测试； 2018年12月，明阳智能MySE5.5-7.0MW平台海上风电机组在兴化湾试验风场零故障一次性完成海上低穿测试，开创了我国在海上进行风电机组低电压穿越测试的先河。 02 水风冷散热 变流器的核心部件之一是功率单元。随着变流器单体功率的不断增加，功率单元也成倍增长。可是变流器功率单元“怕热”，过高的温升会导致IGBT的性能和可靠性降低，甚至导致其失效，所以散热器的设计就显得尤为重要。 风冷散热维护方便，水冷散热效率高。以双馈为例，小功率的变流器，风冷尚且可以满足功率单元散热的需求。但是到了大功率，水冷散热成了行业的不二选择。 但是水冷系统本身体积庞大，占据空间，维护频繁，有多路检测和控制信号增加，本身也存在一些技术瓶颈。 如何在保证高可靠性、免维护的目标下给大功率变流器“降温”，给变流器的结构设计提出了不小的挑战。 近些年，国产品牌通过不断地经验积累和技术开发，优化结构设计，升级散热材料，成功研制出了风冷型大功率双馈风电变流器。 2018年10月，阳光电源在北京国际风能展发布国内首款主控一体化3.XMW风冷变流器，随后禾望电气、艾默生等也推出3MW功率等级的风冷变流器，自此，国内陆上风电变流器在3-4MW功率等级的散热方式，全面进入风冷模式； 2020年10月， 阳光电源5MW双馈风冷变流器亮相北京风能展，风冷模式创下国内单机功率等级新高。 03 次同步谐振 吉林通榆风电基地的次同步谐振问题，对风电行业来说，或者说对于变流器人来说是件大事。这次事故不只是给国家电网敲响了警钟，更让风电变流器人意识到，随着大面积风电的装机和并网，次同步谐振问题再也无法回避，缺的课是时候补上了。 固定串补会导致双馈型风电机组的次同步谐振，从而导致大量风电机组的批量脱网，甚至损坏设备本身，这是被国内外已有的运行经验早已证明过的。 通过对吉林通榆风电基地不同的次同步谐振形态的研究和分析，退出线路串补、风电机组小风投切控制策略、变流器次同步谐振抑制控制策略、以及次同步谐振的检测及保护控制技术相继被提出，为风电场的规模化并网和电网的远距离输电的耦合提供解决方案。 04 三电平技术 2018年开始，三电平产品在风电变流器行业异军突起，打破了传统低压690v的限制，在其推出后，迅速得到了各大整机厂家的青睐，顺应了平价时代的洪流，成为了风电变流器技术路线发展道路上一颗耀眼的明星。 上世纪八十年代，日本学者Nabae提出基于二极管钳位的三电平逆变电路，至今三电平技术已经在电力电子行业应用多年。风电变流器借鉴了三电平技术在光伏逆变器的成功应用经验，相对于传统变流器两电平，三电平的电气拓扑更为复杂，模组结构设计、控制策略难度更大。但输出谐波含量低，电能变换效率高是最重要的特点。特别是三电平可采用传统的两电平器件实现并网电压的抬升，进而有效减少线缆成本，这完全契合了平价时代整机降本增效的需求。 2019年8月12日，全球首次应用950V双馈三电平电气传动技术的远景能源3.XMW风机在河北风场并网，使用950V三电平电气传动链后，单台风机年满发小时数可提升1个百分点，相比690V两电平系统，950V三电平系统增加了电平数，且电平阶跃幅度降低了36%，开关频率下降了30%，使得绝缘寿命提升大于25%，发电机、动力电缆的寿命因此得以延长，地埋电缆用量、箱变物料成本亦有所降低。 既要做“大”，又要做“强” 从“中国心”到“中国芯” 直挂“风”帆，乘“电”破浪 2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上宣布，力争2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。 2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议提出，构建以新能源为主体的新型电力系统。 伟大的目标，宏伟的蓝图。新能源迎来了空前的机遇和巨大的挑战。 我们正处在一个伟大的时代。紧跟时代变化，助力时代变革，引导时代变迁。 电力电子作为现代能源变换的核心部件和关键技术，在未来的电力系统转型中会承担重要作用，我们的国产品牌，必将堪当大任，助力转型。 ▓来源：风电之家 免责声明：文中的信息或所表述的意见不构成对任何人的投资建议。
风能设备行业年会暨产业发展论坛会议》文件，2015 年我国新增风电机组中，双馈式风电机组约占 68%，其中 2MW 双馈异步发电机变速恒频风电机组已经成为主流机型。但是从发展趋势看，直驱式机组的比例在缓慢上升。2015年新增大型风电机组中，永磁直驱式风电机组约占 30%以上。在 3MW 以上的大功率风电机组中，直驱式机型的比例超过了双馈机组。“十三五”期间，2MW-3MW风电机组成为我国陆上风电场的主流机型，市场份额已经占到 70%以上。
