中国冶金报社
记者 赵萍 摄影报道
图为会场
当前，全球新一轮科技革命和产业变革加速演进，人工智能、高端算力芯片、未来能源等前沿技术持续突破，不断催生新产业、新业态、新模式。随着以信息控制系统为核心的新能源储能与高压直流输电产业的快速发展，传统机械式断路器已难以适配产业升级的严苛需求，作为下一代电力保护核心装备的固态断路器（SSCB）正迎来重要的发展窗口期。
在此背景下，首届固态断路器技术进步和产业发展研讨会（秋）于9月4日在浙江温州乐清召开，来自固态断路器上下游相关领域的科研院所、高等院校、行业龙头等单位代表围绕固态断路器的最新技术进展、产业挑战与未来路径展开了深入交流与研讨。
固态断路器又称电子断路器，是一种以功率半导体器件替代传统机械式断路器的金属触头，即无机械运动触点的新一代电力保护开关装备。与会专家普遍认为，随着算力中心源网荷储一体化直流供电需求爆发，以及船舶、移动基站等供电场景的直流化改造提速，固态断路器凭借微秒级分断、无电弧、长寿命和数字化能力等优势，有望成为面向新能源储能、算力基础设施、轨道交通等领域所需新一代配电系统中不可或缺的电力保护装置。
当前，全球范围内，美国、中国及部分欧洲国家均将固态变压器纳入重点研发计划。国内目前也已开展相关示范工程建设，覆盖智能变电站、轨道交通和港口岸电等领域。与会专家特别指出，固态断路器的发展不仅关乎电力装备替代，更关乎我国在新型电力装备领域的竞争力。
从国内发展现状看，固态断路器已在多个高端领域的技术研发与示范工程上取得实质性突破，在智算中心、储能电站、轨道交通等高价值场景开展试点落地，在港口岸电、船舶电力系统等新兴应用领域完成关键技术验证，充分证明了其在提升系统安全性、降低故障损失、实现智慧运维方面具备显著价值。
需要注意的是，固态断路器的瞬态热管理极为重要。由于直流回路不存在电流自然过零点，一旦发生短路故障，故障电流将在微秒～毫秒内快速冲高，这就要求固态断路器具备短时过流耐受能力。可喜的是，国内现已有科研成果解决这一难题。该科研团队通过采用直接接触式相变液冷来显著提升碳化硅固态断路器短时过流耐受能力。试验结果表明，在三倍过流情况下，耐受时间可提升50倍。同时，该科研团队针对相变散热存在绝缘性能退化风险的情况限定了安全临界阈值，为固态断路器的工程应用可靠性提供有力支撑。
然而，固态断路器产业规模化仍面临不少挑战。首先是技术层面，高压工况中杂散电感诱发的过电压冲击、器件关断过程的载流子恢复特性、多器件并联运行时的电流均衡控制、芯片集成封装工艺等一系列关键难题，仍有待深入攻关突破。其次，在成本与可靠性方面，功率半导体器件价格较高，且对过压、过流、过温极为敏感，如何适应复杂电网环境并保证长期稳定运行，是行业共同课题。最后，标准体系建设滞后，目前国内面向固态断路器的产品技术规范、试验检测准则、工程落地接入要求等尚未建立起一套完整统一的标准体系，既加大了产品研发与项目落地的选型难度，又不利于行业开展规范化的性能比对、成果验收与市场推广，在一定程度上制约了固态断路器从示范试点走向大规模产业化应用的进程。此外，传统低压电器产业集群也面临转型压力。以乐清为例，当地虽已形成全国唯一的县域国家级先进制造业集群，但以传统机械式断路器为主的产业结构，在新型电力系统加速构建的背景下，亟需向固态断路器方向升级。
此外，值得关注的是，当前市面上出现多款冠以固态断路器名称的产品。与会专家特别指出，其中不少产品仅仅实现了电路隔断这一项基础功能，距离完整固态断路器所需的极速限流、故障保护、智能调控等综合性能还有较大差距。
固态断路器不是简单的开关替代，而是整个直流供电系统设计理念的重构。与会专家建议，行业应当推动开放式创新，打通企业、高等院校、科研院所之间的协作壁垒，搭建产学研用深度协同的产业生态，加速技术成果落地转化；同时，研发视角从元件级向系统级设计延伸，重点攻关芯片化、并联均流、集成封装等共性关键技术，持续完善行业标准体系，稳步推进关键器件国产化进程。
