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電力電子行業發展離不開科技創新

時間:2013-08-06

來源:網絡轉載

導語:光伏產品包括了高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、逆變器等相關生產設備的制造。它是一種利用太陽能的最佳方式——光伏轉換。簡單說就是太陽光射到硅材料(硅太陽能電池)上直接發電并網。

(一)-IGBT在國內外

1、中國的現狀仍是進口芯片封裝為主,但大有進步

多年前,進口IGBT芯片封裝成模塊投入國內市場,均屬一般水平。其中IGBT模塊封裝用的關鍵零部件還需進口。

近年來,具有代表性的新聞是:中國北車集團屬下的西安永電電氣有限責任公司生產6500V/600AIGBT功率模塊已成功下線,使其成為全球第四個、國內第一個能夠封裝6500V以上電壓等級IGBT的廠家。此外,江蘇宏微的IGBT模塊已成功進入電焊機市場,浙江嘉興斯達的IGBT模塊正積極向國外市場推廣。目前我國IGBT(含配套的超快FRD)現狀是:通過自己開發和技術引進,已經解決了電壓可達6500V、電流可達幾千安培的IGBT功率模塊封裝(內含FRD)的批量生產技術。以上聽到的好新聞寥寥無幾,所以中國需要創造出自己的IGBT制造技術才能獨立生存,否則就只能生產落后的產品或者向外國公司支付高額的技術費用。

(二)-IGBT兩種經營模式的爭論

1、半導體集成電路產業的兩種經營模式:綜合模式(IDM)與無晶圓廠模式(Fab+Fabless)

半導體集成電路產業的發展經歷了一個不斷分工細化、發展的過程。有人將當前的半導體集成電路公司及其業務模式分成了兩個種類:第一種是IDM模式(TheIntegratedDeviceManufacturerModel,綜合型)。該模式特點是一家企業在內部完成了制造、設計甚至是設計工具的開發。今天全球主要的半導體公司多數是IDM類型的公司。第二種模式是Fab(輕晶圓廠)+Fabless(無晶圓廠)模式。該模式的顯著特點是:Fab專注于做工藝研發和設計代工(設備供工藝研發用),Fabless企業專注于做IC設計(無制造能力)。根據全球半導體聯盟(GSA)數據表示,到2011年,全球共有1800家無晶圓廠。

2、中國的IGBT經營模式

IGBT是功率半導體器件,它的設計和制造糅合了微電子集成電路和電力電子功率器件各個環節。盡管如此,在國外,IGBT產業與集成電路產業是完全不同的。集成電路產業是設計與加工分離,由專門的設計公司(無晶圓廠)進行電路設計和專門的代工企業進行制造。然而,在電力電子領域,情況并不是這樣,無晶圓的業務模式并不常見。IGBT的設計與制造是不分離的,大多數的電力電子公司都擁有自己的產能或用于生產硅芯片的工廠。此外各大公司IGBT的設計與制造技術也各不相同,都有自己的技術秘密,不便于統一代工。國外的IGBT經營屬于IDM模式。

(三)-光伏產業的風風雨雨

1、歐盟對華光伏產品反傾銷裁決的前前后后

這幾天,最熱門的財經話題無疑是歐盟對華光伏產品反傾銷初裁作出肯定性裁決:歐盟委員會2013年6月4日宣布,自6月6日起對產自中國的太陽能電池板及關鍵器件征收11.8%的臨時反傾銷稅。如果中歐雙方未能在8月6日前達成解決方案,屆時反傾銷稅率將升至47.6%。

這里所說的光伏產品包括了高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、逆變器等相關生產設備的制造。它是一種利用太陽能的最佳方式——光伏轉換。簡單說就是太陽光射到硅材料(硅太陽能電池)上直接發電并網。

近年來,國內“光伏基地”遍地開花。全國31個省市自治區均把光伏列為優先扶持發展的新興產業,有300個城市發展光伏太陽能產業,光伏產業基地超過100個。2009年中國內地多晶硅產量超過了兩萬噸,太陽能電池產量超過了4000兆瓦,連續3年成為全球太陽能電池的第一大國。近五年中國光伏產業占全球市場六成以上。

由于國內需求尚未全面啟動,我國光伏產業嚴重依賴國際市場,據說90%的光伏產品依靠出口,銷往歐洲市場的光伏電池板以及零部件總價值高達210億歐元。歐盟是中國光伏產品最大出口市場。可是好景不長,自2008年全球經濟危機開始,歐美等國光伏需求急劇下降,導致光伏組件價格暴跌超過50%,風光一時的光伏產業迅速進入寒冬。

(四)-再談光伏產業的風風雨雨

自從歐盟委員會2013年6月4日宣布,從6月6日起對產自中國的太陽能電池板及關鍵器件征收11.8%的臨時反傾銷稅后,引起了國內強烈反響。痛定思痛、認真分析,至今不到一個月時間內,出現了許多關于此事的分析文章。回顧這10年歷程,提出了寶貴建議。其中也有不同觀點甚至爭論。為了讓大家了解全局,現把這些議論簡要匯編如下。

1、歐盟委員會的“雙反”調查

中國生產的光伏產品約10%出口到美國,約80%出口到歐洲,余下的才是國內需求。

2011年10月,美國太陽能電池生產商SolarWorld要求對中國75家企業展開“雙反”調查。2012年5月,美國商務部初裁對從中國進口的光伏產品征收31.14%至249.96%的高額反傾銷稅。2012年9月,歐盟啟動針對中國輸歐光伏產業反傾銷調查,但并未就中國輸歐光伏產業提出反補貼調查。2012年10月,歐盟提交針對中國輸歐光伏產業反補貼調查請求。

2013年5月15日歐盟在布魯塞爾召開的會議上征求所有歐盟國家貿易專員的意見,并在6月4日宣布,自6月6日起對產自中國的太陽能電池板及關鍵器件征收11.8%的臨時反傾銷稅,6日前公布初裁結果,12月公布終裁決定。

歐洲市場去年光伏產品裝機量占到全球的六成,而中資企業已獲取歐洲市場超過80%的市場份額,2011年中國企業對歐盟出口的光伏產品的價值達210億歐元。如今中國光伏業已連續六個季度全行業虧損。

在歐美兩大市場接連受阻后,專家指出,若被課以高關稅,中國光伏產品在歐洲就沒有競爭力,而且歐盟“雙反”調查涉及電池、組件等多個生產環節,中資企業無法規避,只能另尋出路,或將轉戰國內本土市場、非洲等發展中國家以及金磚國家這些新的市場。

(五)-十大新興產業為半導體市場注入增長因素

有新聞報導,近年來迅速發展的十大新興產業無一不與半導體有關。這十大新興產業是:LED照明、智能電網、新能源、LTE通信、智能手機、智能電視、平板電腦、云計算、電動汽車和個人醫療電子。仔細分析,這十大新興產業之所以發展迅速正是因為它們分屬能源與信息兩大產業。前者因傳統能源的枯竭和對環境的污染促使人們不得不尋找新型的可再生能源和綠色能源。其后盾就是功率半導體和電力電子技術。后者是半導體特別是半導體微電子技術發展的必然結果。如今,自電力電子器件IGBT問世后,微電子技術已與電力電子技術密不可分。好消息是,十大新興產業為2012年以后的半導體市場注入了不少推動需求增長的因素。本文綜合有關報導,以便從十大新興產業的定義出發,來了解它們之間的關系。

1,LED照明

LED(LightingEmittingDiode)照明即是發光二極管照明,是一種半導體固體發光器件。半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射,直接發出紅、黃、藍、綠色的光,在此基礎上,利用三基色原理,添加熒光粉,可以發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色等任意顏色的光。LED照明產品就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。

優點:

高節能:電光功率轉換接近100%,相同照明效果比傳統光源節能80%以上。

壽命長:LED為固體冷光源,使用壽命可達6萬到10萬小時,為傳統光源壽命10倍以上。

多變幻:LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理,在計算機技術控制下即可產生16777216種顏色,形成不同光色的組合,實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。

利環保:光譜中沒有紫外線和紅外線,既沒有熱量,也沒有輻射,眩光小,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,冷光源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。

高新尖:與傳統光源單調的發光效果相比,LED光源是低壓微電子產品,融合了計算機技術、網絡通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等,所以亦是數字信息化產品,是半導體光電器件“高新尖”技術,具有在線編程,無限升級,靈活多變的特點。

2,智能電網

智能電網是以包括各種發電設備、輸配電網絡、用電設備和儲能設備的物理電網為基礎,將現代先進的傳感測量技術、網絡技術、通訊技術、計算技術、自動化與智能控制技術等與物理電網高度集成而形成的新型電網,它能夠實現可觀測(能夠監測電網所有設備的狀態)、可控制(能夠控制電網所有設備的狀態)、完全自動化(可自適應并實現自愈)和系統綜合優化平衡(發電、輸配電和用電之間的優化平衡),從而使電力系統更加清潔、高效、安全、可靠。

(六)-碳化硅(SiC)肖特基二極管的綜合評價

一、硅肖特基二極管的特點

硅肖特基二極管早已有之。它是一種金屬與半導體硅接觸的二極管,由于它的這種特殊結構,使其具有如下不同尋常的特性:

硅肖特基二極管比PN結器件的行為特性更像一個理想的開關。肖特基二極管最重要的兩個性能指標就是它的低反向恢復電荷(Qrr)和它的恢復軟化系數。

低Qrr在二極管電壓換成反向偏置時,關閉過程所需時間,即反向恢復時間trr大大縮短。下表所列肖特基二極管trr小于0.01微妙。便于用于高頻范圍,有資料介紹其工作頻率可達1MHz(也有報道可達100GHz)。高軟化系數會減少二極管關閉所產生的EMI噪聲,降低換向操作干擾。

硅肖特基二極管還有一個比PN結器件優越的指標是正向導通電壓低,具有低的導通損耗。

但硅肖特基二極管也有兩個缺點,一是反向耐壓VR較低,一般只有100V左右;二是反向漏電流IR較大。

結論:

我國電力電子技術在經濟上的地位非常的重要,所以進行科技創新,發展新型產業是我國要走的必經之路,電力電子在每一個產業的使用都非常廣泛,所以加大電力電子的科技創新有助于推動生產力的快速發展,所以我們應該在各個行業都應該重視電力電子的科技創新,這樣才能有效的推動行業的發展以及國民經濟的發展。

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