“雙碳”目標下變頻器行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)
深圳市英威騰電氣股份有限公司工業(yè)自動化事業(yè)群副總裁 董瑞勇
中國國產(chǎn)變頻器行業(yè)經(jīng)過二十多年的持續(xù)發(fā)展,整個行業(yè)和市場格局日趨成熟,對于國內(nèi)變頻器行業(yè)來說機遇和挑戰(zhàn)并存!
特別是“十四五”規(guī)劃實施以來,在國家提出“雙碳”發(fā)展目標的大環(huán)境之下,新能源行業(yè)風起云涌,但是對于傳統(tǒng)的耗能大戶——電機系統(tǒng)來說,持續(xù)從能源消耗的角度來響應“雙碳”發(fā)展的要求,并進一步為“碳達峰”和“碳中和”做出貢獻,具有更現(xiàn)實的意義。
當前,由于“雙碳”發(fā)展目標的要求,各類高耗能企業(yè)持續(xù)推進工藝優(yōu)化和節(jié)能降耗,這就需要更多的電機從傳統(tǒng)、低效的運行和調(diào)速模式,轉(zhuǎn)向以變頻為驅(qū)動的模式,而且由于國際形勢、新冠疫情等多種因素的影響, 傳統(tǒng)的大型國有企業(yè)也為國產(chǎn)品牌打開了大門,這對于整個國內(nèi)變頻器市場來說,是一個巨大的市場機會。此外,在“雙碳”發(fā)展目標的推進下,國內(nèi)電機標準正從IE3逐步向IE4和IE5轉(zhuǎn)變,電機的形態(tài)也從異步為主導,逐步向永磁同步和同步磁阻兩大方向轉(zhuǎn)移,這些新型的節(jié)能電機,全部離不開驅(qū)動器的支撐。無論是新的市場機會還是新的電機形態(tài),其實都對驅(qū)動器的可靠性、控制策略和控制性能提出了更高的要求,這也是對于整個變頻器行業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。
與此同時,第三代半導體技術(shù)也是一個值得關(guān)注的發(fā)展趨勢,目前可以看到,氮化鎵更多地應用在低壓領域,比如我們?nèi)粘?梢钥吹降囊苿釉O備的大功率快充,就是氮化鎵的典型應用場景,它一般不太適合大功率、高電壓的工業(yè)現(xiàn)場應用場合。
而SiC可作為IGBT的下一代替代方案,能夠?qū)崿F(xiàn)高速、低損耗驅(qū)動,對于一些需要高頻、小體積、低重量的場合,一般來說可以采用SiC方案,但是對于該方案來說,最重要的問題還在于SiC的成本,從目前來看,該類器件的成本較高,是否采用SiC,更多需要從系統(tǒng)層面考慮,雖然SiC可以有效縮小產(chǎn)品的體積,減低整體產(chǎn)品的損耗,但是開關(guān)頻率提高所帶來的EMI問題以及對于電機的DUDT問題,這些都需要綜合考慮。英威騰從2017年開始研究SiC的器件應用,已經(jīng)推出了基于SiC的高速驅(qū)動器。
由于工業(yè)4.0的持續(xù)推進,以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求,智能化已成為了整個工業(yè)領域發(fā)展的主旋律,對于變頻器行業(yè)來說,也逐步從傳統(tǒng)的標準產(chǎn)品向行業(yè)的整體解決方案過渡。作為整體解決方案,以變頻器為主體的一體機已經(jīng)在多個行業(yè)成為主流,并承擔起整體設備智能化核心的關(guān)鍵角色。
實際上,對于工業(yè)領域的智能化發(fā)展來說,目前主要是先從網(wǎng)絡化、設備本體的智能化管理和智能化診斷方向入手,市場上也涌現(xiàn)出很多新的模式,例如類似于“Digital Twin的數(shù)字雙胞胎”等等,這些都將是未來的重要發(fā)展方向之一。