第二届电力电子科普征文大赛-入围奖

时代半导体 梁兆锋

想象一下，如果哪天失去了电，我们的电磁炉电饭煲将不能炒菜做饭，住高层的居民不得不爬楼梯回家，电动汽车充不了电，交通信号灯不能工作，医院的精密仪器无法运转，……

随着我们的日常生活、工业制造、医疗和交通等领域电气化、智能化程度越来越高，我们对电力的依赖程度也越来越高。然而，水灾、台风、地震等自然灾害，抑或是其他黑天鹅事件，可能会对电力系统和人们的用电安全造成巨大的危害。绿色能源不仅能让我们的环境更清洁环保，在保障人们的能源安全方面也发挥着巨大作用。而在这过程中，功率半导体器件在新能源发电、输电、配电、用电、储能等各环节都发挥着关键作用。功率半导体技术的发展也推动着诸多领域的进步与升级。

功率半导体助力绿色能源守护环境美好

在“碳达峰”和“碳中和”的大背景下，中国能源系统朝着多元、清洁和绿色的方向不断发展。可再生能源主要包括风能、水能、太阳能和地热能等。与传统的化石燃料相比，可再生能源对环境更友好,有利于减少二氧化碳等温室气体的排放。通过建设光伏电站、风电站等可再生能源发电站，我们可以减少对化石能源的依赖，有利于实现能源清洁低碳转型，促进高质量发展。功率半导体器件在构建新能源发电系统中发挥着重要作用，是电能转换的“心脏”。同时，随着IGBT芯片技术的提高，SiC、GaN等宽禁带材料的使用，可以降低其工作过程的损耗，有利于提高能源的利用率。功率半导体器件不仅是构建新能源发电的核心零件，同时也能通过提升自身性能来节约能源，参与守护环境美好。

功率半导体助力绿色能源保障能源安全

赤壁之战，曹军铁索连舟，一荣俱荣，一损俱损。传统大电网覆盖范围广，能够很好配置电力资源，但当遇到极端天气、自然灾害或人为破坏等突发事件时，可能造成大范围停电甚至整个电网崩溃。绿色能源如光伏发电、风力发电等构建的微电网在必要时能解开相连的铁索独立运行，防止故障影响范围的扩大，同时保障其他地方正常用电。相比于传统火力发电，新能源发电具有更高的灵活性。在这个过程中，功率半导体器件将间歇性、波动性的可再生新能源转化为持续稳定的电能。风力光伏等新能源的波动性以及工作环境的复杂性也给功率半导体器件带来了更多的冲击和挑战。通过严格的测试与验证，功率半导体能够承受高电压、大电流的冲击，确保设备在极端条件下的稳定运行的可靠性。新能源发电在具有灵活性的同时，也有如低抗扰，弱支撑性等弊端。构网型等技术的出现有效的弥补了新能源发电的这项弊端，对于未来高比例新能源电力系统的稳定性有着重要意义。

在不远的将来，绿色能源会在我们的能源系统中占据更大的比重，在保护环境与守护能源安全中发挥更大的作用。我们也期待，功率半导体器件作为绿色新能源中关键部分带来更高的可靠性，更优越的性能，不断拓宽我们对绿色能源的想象。