破局高频电力装备瓶颈——非晶纳米晶铁心开启固态变压器新纪元

来源：中国钢铁新闻网

中国冶金报社

记者 赵萍 摄影报道

图为会场

　　当前，我国固态变压器的研发与国际同步，正是抓住机遇、大力发展、进而抢占先机的关键期。5月15日，来自国内科研院所、高等院校、龙头企业、行业协会等的专家齐聚江苏盐城，带着各自团队的最新研究成果，围绕非晶纳米晶铁心在固态变压器中应用的关键技术热点话题进行了深入交流探讨。

　　固态变压器（SST）是一种基于半导体器件（如MOSFET、IGBT）实现电能变换的电力设备。其通过高频电磁感应技术替代传统铁芯线圈结构，能够灵活调节电压、频率和功率特征，具有高能量转换效率、体积小、重量低、噪声小、可集成智能控制功能等核心优势，其的研发和突破是新型电力系统实现大力发展的关键技术支撑。

　　从材料革新的角度看，非晶纳米晶具有非晶相提供高电阻率降低涡流损耗、纳米晶相赋予优异软磁性能的“双重性格”，使得其在同等磁密条件下，较其他磁性材料在固态变压器上的应用优势更明显。

　　会议透露，通过非晶纳米晶材料替代传统铁氧体等软磁材料，可降低固态变压器30%的制造成本并减少碳排放，预计到2030年，将为全球能源系统年节电超500亿千瓦时，是推动绿色能源转型的关键技术之一。目前，国内已生产出厚度在12微米以下的极薄纳米晶材料，损耗相较常规纳米晶可进一步降低超50%。可见，对非晶纳米晶铁心的研发突破有望进一步推动新型电力系统所需材料的变革。

　　从技术突破的角度看，固态变压器是一种高频化的电力电子变换设备，因此高频隔离变压器是固态变压器的核心组件，其关键技术瓶颈包括容量小、损耗密度高、大容量电池设计难等，系统复杂且成本较高。而在高频变压器领域，非晶纳米晶具有更稳定的温度特性，适用于高温运行的高频变压器，要注意做好热管理。同时，非晶纳米晶可实现更大尺寸的铁心制造，在同等设计磁密下具有更高的功率密度，符合大容量、紧凑型电力电子装备发展趋势。

　　会议介绍，传统铁氧体在10千赫兹频段的损耗是非晶材料的3倍以上，目前国内已开发出损耗仅5.6万瓦特/千克的20厘米宽幅铁心，在保持超低损耗的同时，破解了宽幅材料应力分布不均导致磁畴畸变的难题。与此同时，雄安新区、张家口冬奥示范工程等的应用也印证了非晶纳米晶铁心在高频工况下的稳定性优势。

　　从标准引领的角度看，目前国内已有团队主导制定电力电子变压器国际标准，且已进入最终审议阶段。标准意味着产业主导权，这是我国首次在该领域掌握标准制定权。会议还介绍，国内有团队正在推进的《柔性直流系统用中高频隔离变压器技术规范》填补了国内空白，明确10千赫兹以上频段损耗限值比欧盟现行标准严格15%。

　　从应用拓展的角度看，当前，非晶铁心变压器已突破单机10兆伏安容量极限，国内某团队用其研发的三相变压器将用于新疆一光伏项目，比传统方案可减少占地60%。在轨道交通领域，3千赫兹非晶牵引变压器使深圳地铁16号线能耗下降7.2%，噪音降低12分贝。更值得关注的是海上风电应用。目前正在测试的深海变压器采用环氧真空浇注技术，在盐雾腐蚀环境下绝缘寿命提升3倍，为深远海风电直流送出提供了关键装备支撑。

　　总的来看，材料突破正在重构电力装备技术路线。非晶纳米晶铁心不仅推动固态变压器升级，更为氢能电解、磁悬浮供电等新兴领域提供基础材料支撑。随着“双碳”目标大力推进，我国高频变压器市场规模预计在2030年将达1200亿元，非晶纳米晶将进入重要发展机遇期。

　　消息链接

首届固态变压器非晶纳米晶铁心关键技术研讨会召开

中国冶金报社

记者 赵萍 摄影报道

图为会场

　　5月15日，首届固态变压器非晶纳米晶铁心关键技术研讨会在江苏盐城召开。

　　会议介绍，大功率非晶纳米晶高频变压器凭借其高频高效、体积小、重量轻等优势，能显著提升电能转换效率（如光伏逆变器效率超99%）、缩短充电时间（支持800伏高压快充），并适配未来超导技术和人工智能协同需求，在新能源汽车快充、可再生能源转换、工业节能、智能电网等领域具有重要应用前景。值得一提的是，非晶纳米晶固态变压器通过其独特的材料特性实现节能，不仅在高频下磁芯损耗比传统硅钢降低60%～80%，空载损耗减少40%以上，还通过纳米晶带材的高磁导率使变压器效率提升至98.5%，特别适合新能源电站的间歇性供电场景。

　　会上，中国电器工业协会副秘书长郝军致辞，中国电力科学研究院有限公司研究室主任杨富尧、中国电器工业协会非晶合金材料应用分会秘书长张华等10位专家做主旨报告。太原科技大学副教授陈哲、毕普拉斯总工程师霍利山分别主持上、下午的会议。

　　在主旨报告环节，杨富尧、清华大学直流研究中心电气室主任崔彬、哈尔滨工业大学电力电子与电力传动研究所副所长李彬彬、霍利山、陈哲、青岛云路深圳研究院副院长郭轩、华中科技大学博士生王震宇、西安交通大学博士生刘占磊、三峡通大学博士生黄紫维、张华分别就非晶纳米晶固态变压器设计技术、最新研究进展、应用优势、技术挑战、发展方向等内容进行了分享。

　　此次会议由中国电器工业协会非晶合金材料应用分会主办，特变电工股份有限公司新疆变压器厂、非晶中国大数据中心、盐城碧姆帝新材料科技有限公司协承办，来自非晶纳米晶上下游相关领域的科研院所、高等院校、生产企业等的150余代表参加。

（转自：中国钢铁新闻网）

声明：

1. 风险提示：以上内容仅来自互联网，文中内容或观点仅作为原作者或者原网站的观点，不代表本站的任何立场，不构成与本站相关的任何投资建议。在作出任何投资决定前，投资者应根据自身情况考虑投资产品相关的风险因素，并于需要时咨询专业投资顾问意见。本站竭力但不能证实上述内容的真实性、准确性和原创性，对此本站不做任何保证和承诺。
2. 本站认真尊重知识产权及您的合法权益，如发现本站内容或相关标识侵犯了您的权益，请您与我们联系删除。