非晶合金材料在光伏发电应用前景

非晶合金是由超急冷凝固、合金凝固时，原子来不及有序排列形成的结晶，以长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。其具有耐腐蚀、小型化等许多独特的性能，尤其是在软磁性能方面具有独特优势，如具有高饱和磁感应强度(1.54T)，磁导率、激磁电流和铁损等性能优于其他软磁材料，可用于制造现代高科技设备或产品中的关键磁组件。

在“新基建”建设中，5G基站、光伏逆变器、轨道交通变压器、新能源汽车及充电桩、大数据中心变电站，以及特高压控制柜等关键配套设备或元器件对相关制造材料要求很高。基于技术的考量，结合相关技术人员设计的需要，非晶合金在很多关键配套设备上都大有可为。

首先，非晶磁粉材料在5G基站建设中应用前景非常广阔。5G的高传输速度和广覆盖特性要求5G关键电感器具备容量范围大、体积超小、额定电压高、高频特性好等特性；5G基站功率放大器需要实现更大的输出功率和更高的工作频率；在介质滤波器和表面声波滤波器方面，随着频率的提升和精度要求的提高，相关配套5G基站的器件设计将转向新型器件。此外，5G基站建设还增加了被动元件的需求，而由非晶材料制作的这些电感器、功率放大器、介质滤波器等可以很好地满足5G基站建设要求。

二是光伏行业快速发展需要使用非晶材料制造的器件。现阶段，光伏逆变器的转换效率最高达到97%~99%；MPPT控制器（最大功率点跟踪太阳能控制器）效率最高达到98%~99.9%；单机最大功率大概为2.5兆瓦；电路拓扑结构目前主要是以2电平为主，少量为3电平；冷却方式以风冷为主，少量为自冷、液冷；功率器件以IGBT（绝缘栅双极型晶体管）为主，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）为辅；目前电压等级在1000伏以内。

但随着电力电子技术的发展，开关频率会逐步提高，3电平会将会替代传统的2电平，而这需要使用非晶磁芯来实现。由此可见，非晶磁芯应用在大功率光伏逆变器的优越性将能得到充分体现。

非晶和纳米晶材料由于其特殊的结构和优异的综合软磁性能，特别适用于制造各类中高频变压器、高性能电感器和滤波器、高精度电磁测量和传感器、高性能电磁屏蔽和吸波材料等。电动汽车的电驱动系统、电控系统、充电系统，以及充电桩需要使用到磁性器件，目前来看，非晶和纳米晶合金是最为理想的软磁材料。特斯拉Modle 3单车对非晶等模压电感器用量约为9200只，Modle S和Modle X车型单车所用非晶等模压电感器均在10000只以上。

最后，非晶合金变压器在大数据中心的建设中也有应用。大数据中心能够为经济高质量发展提供坚实的“数字底座”，高等级绿色、节能环保的新一代数据中心是这个时代的呼唤。数据显示，机房电费占IDC总成本的一半。非晶合金变压器相较普通干式变压器的相关技术参数，空载损耗可下降65%~70%。目前，多家企业已经开始使用非晶合金变压器来替代原干式变压器，如百度在山西阳泉建立的数据中心、京东的第一个自建数据中心均采用了非晶合金变压器。

我国非晶合金产业起步晚，但发展迅速，现已成为全球最大的产业基地。据中国电器工业协会非晶合金材料应用分会大数据中心统计，截至2019年底，我国配电用宽带企业有11家，设计产能为35万吨；纳米晶企业有240家，设计产能为4.6万吨；非晶粉末企业有6家；块体非晶企业有11家；其他母合金等配套企业有23家，基本上实现了非晶合金产业的全覆盖。