隨著“新基建”、“碳中和”、“碳達(dá)峰”等理念的提出，節(jié)能減排、保護自然環(huán)境的理念深入人心。我國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南部。中國整體的資源分布為“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題帶來了困難。
目前我國處于經(jīng)濟快速發(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)特高壓輸電是我國電力發(fā)展的一個重方向，屬于國家“新基建”戰(zhàn)略的特高壓（±800kV以上）輸電技術(shù)的成熟讓我們國家可以長距離，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，對我國電力資源調(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及以上的電壓等級輸送電能，特高壓輸電具有實現(xiàn)大功率輸送、遠(yuǎn)距離輸送、損耗少等特點，特高壓輸電的實現(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和功能各不相同，簡單概述為，特高壓直流輸電為“點對點”輸電，特高壓交流輸電為“非點對點”輸電。
特高壓交流輸電主要用于構(gòu)建堅強的各級電網(wǎng)絡(luò)以及電網(wǎng)通的互聯(lián)，中間可以落點，電力的輸送、接入以及運用非常靈活，是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)，當(dāng)交流電壓的等級越高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)就更強大，輸送的能力就越大，所承受的抗干擾能力就越強。
特高壓直流輸電是兩端中間沒有落點，難以形成網(wǎng)絡(luò)，更加適用于大容量、遠(yuǎn)距離點對點輸電，必須依靠交流電才能正常運行。
根據(jù)我國能源分布的特點，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
我國特高壓輸電發(fā)展現(xiàn)狀
我國特高壓的起步階段是自1986年我國就開展了“特高壓交流輸電前期研究”項目，在1990年到1995年期間我國開展了“遠(yuǎn)距離輸電方式和電壓等級論證”研究，在1990年到1999年期間我國開展了就“特高壓交流輸電前期論證”和“采用交流百萬伏特高壓輸電的可行性”等專題的研究。
我國特高壓的中期階段從2004年開始，國家電網(wǎng)公司啟動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)家和廠家進行相關(guān)的研究，完成了46項特高壓交流輸電技術(shù)的課題。
我國特高壓的標(biāo)志階段是從2005年提出的特高壓“晉東南-南陽-荊門”這一交流線路的設(shè)計方案。
03
我國能源分布情況
目前我國風(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，全國電能結(jié)構(gòu)中，風(fēng)電和光伏合計占總電能的20.63%，可再生能源占比38.36%，這為我國的能源結(jié)構(gòu)的合理配置做出了重要貢獻。
而能源分布始終是不均衡的，以清潔能源的風(fēng)能和太陽能為主體分析。西北部和北部的太陽能資源較為豐富，而風(fēng)能則在我國三北區(qū)域比較豐富。光伏以內(nèi)蒙古省及其周邊為主要裝機區(qū)域。風(fēng)電裝機容量則也以內(nèi)蒙古、新疆，為主要裝機區(qū)域，沿海也有大量風(fēng)電場建設(shè)。我國清潔能源發(fā)展迅速，而這些產(chǎn)生電能的位置則與我國的電力主要消耗區(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太陽能分布情況
圖6太陽能電價區(qū)域分布情況
圖7風(fēng)能分布情況
圖8風(fēng)能裝機容量分布圖
圖9 2025跨省跨區(qū)電力流示意圖
根據(jù)目前國家“十四五電力規(guī)劃”，我國將實施“三個轉(zhuǎn)變、兩個加快”戰(zhàn)略，加快能源轉(zhuǎn)型和新能源的利用。統(tǒng)籌推進特高壓直流通道建設(shè)，新建7個西北、西南能源基地電力外送特高壓直流工程，總輸電容量5600萬千瓦。到2025年，我國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
特高壓輸電過程中需要換流閥，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。過高溫度會嚴(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℃，其可靠性則會減少50%；超過55%的電力設(shè)備的失效形式由溫度過高引起的，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，需求來源于發(fā)電、輸電、配電及用電各個環(huán)節(jié)，市場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，具有較強的抗風(fēng)險能力。電力能源的整體需求與經(jīng)濟發(fā)展水平和人口規(guī)模相匹配，受經(jīng)濟波動影響較小。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外進口的方式，為了解決這些半導(dǎo)體器件的散熱問題，祥博傳熱運用自己多年在熱管理技術(shù)和冷卻系統(tǒng)研究經(jīng)驗，通過對目前特高壓輸配電散熱問題痛點的研究，研發(fā)出了一系列解決大功率半導(dǎo)體散熱問題的器件，為我國特高壓建設(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、機車、電動汽車、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。通過實時控制水泵功率來使得水流量和流速與發(fā)熱元件發(fā)熱量相匹配來控制半導(dǎo)體發(fā)熱器件溫度不會因其改變發(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、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、電質(zhì)量治理等領(lǐng)域。多年來祥博傳熱以技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ)，以客戶需求為導(dǎo)向，以滿足市場為目標(biāo)，實現(xiàn)個性化技術(shù)服務(wù)，期待與您的合作。
