中国冶金报社
记者 赵萍 摄影报道
图为会场
长期以来，在电力系统保护领域，一直是传统机械式断路器（电路开关）占主导地位，其核心机制依赖物理触点的机械分断动作，这一设计在响应速度、设备寿命及长期可靠性等方面存在固有局限性。如今，随着全球能源结构向可再生能源转型加速、数字化技术对电力系统的深度渗透，传统断路器已难以满足新型电力系统的动态保护需求。在此背景下，固态式直流断路器（以下简称固态断路器）凭借半导体技术的突破性进展，正引领电力保护设备进入技术革新的关键阶段。
1月22日，来自国内外电力电子、非晶纳米晶材料等相关领域的专家齐聚上海，就固态断路器核心技术攻关、新型拓扑结构优化、产业化应用实践及行业发展趋势等前沿议题展开深入研讨。
什么是固态断路器？可以将其视为传统开关的智能升级版，也就是用来控制电路通断的设备具备了实时监测与故障诊断能力。与会专家介绍，固态断路器通过半导体器件实现电流的电子式控制，能自动检测并切断过载、短路等故障电流，速度快到故障还没扩散就被拦截，具备微秒级响应、无机械磨损、高环境适应性、无电弧火花、寿命超长等显著优势，为电力系统安全提供了更先进的解决方案，堪称电路的“安全升级包”。
在“双碳”目标引领下，全球能源体系正加速迈向全电气化时代。固态断路器凭借其技术优势，在现代电力系统中展现出极强的场景适应性，堪称电力保护的“全能选手”——既能精准护航新能源并网，又能高效支撑数据中心、工业自动化等高可靠性需求场景，为构建清洁、智能的电力网络提供关键保障。如，新能源发电（如太阳能、风电）波动大，它可以立刻切断危险电流，瞬间保护设备，让绿电更稳定；智能电网需要快速隔离故障，它可以通过缩短停电时间，让供电更智能；在数据中心和工业机器人等高频操作场景下，它又耐折腾、少维护，可以保障生产不中断，等等。
在实际应用中，固态断路器常与固态变压器（SST）等设备配合使用，尤其在新能源并网、数据中心等场景下可共同构建高效、智能的电力网络。而非晶纳米晶材料凭借其高频低损耗特性，为固态变压器实现高功率密度和小型化提供了关键支撑，使其在新能源发电、数据中心等高频应用场景中能够更高效稳定地运行。不过，当前亟须破解非晶纳米晶合金磁芯一致性、无法适配谐振电路（需要低磁导率磁芯）、在频率低于16千赫兹时噪声较大且对应力敏感等难题，尽快适应固态变压器发展要求。
会议预测，未来两三年是固态断路器从示范应用到规模化商业落地的关键窗口期，产品开发须聚焦数据中心、高端制造等对可靠性要求严苛的场景，同时供应链建设应同步推进，并通过功率半导体器件（如SiC、GaN）的规模化应用逐步降低核心部件成本。2028年后，固态断路器市场或将迎来规模效应驱动下的成本下降拐点，市场渗透率将加速提升，应用场景也将呈现多元化爆发，竞争焦点从技术验证转向规模效应、应用创新，头部企业或通过场景定制巩固优势。2031年后，第三代半导体（SiC/GaN）器件将成为主流，推动固态断路器效率与功率密度持续提升，技术进入主流化阶段，新电力生态完成构建。
尽管前景广阔，固态断路器当前仍需重点关注三方面内容。首先，成本控制是普及关键，半导体器件成本需进一步下降以打开大众市场。其次，技术成熟度面临考验，长期可靠性在极端环境下的验证亟待加强。最后，行业标准和安全规范的同步完善不可或缺，以避免碎片化发展。
可以预见，固态断路器将深度融入新型电力系统，成为可再生能源并网、分布式能源管理和智能微电网的核心组件，最终重塑电力生态的竞争版图。对于行业参与者，需在创新投入与风险管控间寻求平衡，主动把握技术迭代节奏、抓住政策红利与需求机遇、着重深耕细分场景，通过精准布局和生态联盟，实现从技术追随者到行业引领者的跨越。
