科创中国

行业领域

电力、热力、燃气及水生产和供应业

需求背景

 2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，在“双碳”目标的大背景下，对于发配电领域，“烧开水式”的火力发电是碳排放大户，而火力发电占比减少，新能源领域的光伏、风电等清洁的可再生能源占比增加是达成“双碳”目标的重要手段之一。其中光伏发电更在新能源领域具有高占比，2020年12月12日，习近平主席在气候雄心峰会上宣布，到2030年，中国非化石能源占一次能源消费比重将达25%左右。在双碳目标及峰会“十四五”期间，预计中国国内光伏装机将保持在70～90GW之间。

光伏发电作为主要的新能源模式发展迅猛，低压电器行业亦随之迎来重大机遇。为满足市场配套需求，业内低压元器件企业通过对现有交流断路器进行技术改造，推出了相关的直流派生产品。然而此类派生品受制于原有技术平台的限制存在着诸多弊端，此外未能解决单极全电压开断问题，应用潜藏巨大风险。在电力系统后续的发展中，节能增效将是时代未来的主旋律,系统的总容量和能量密度会不断提高，这使得矛盾日益突出，因此对塑壳断路器高电压下的灭弧技术展开进一步的研究就显得重要、必要且紧迫。

在新能源大比例的接入电力系统后，也带来了诸多问题，发电和用电的随机性大大提高，电网架构发生重大变革，发、用电之间的协调调度问题最为突出，主要配合光伏发电系统的，解决只能白天发电的弊端的储能系统也呈井喷式发展。储能作为主要服务于光伏发电的配套设施，其系统的总容量和能量密度会不断提高，对于低压电器的要求，无论从短路容量还是时间常数等方面，更是高于光伏行业，设计开发同时满足光伏和储能领域要求的塑壳断路器是低压电器专业市场的一个重大机遇，提高产品在新能源专业市场的核心竞争力。

塑壳断路器作为低压断路器的中一大类主要产品，在低压电器通用市场领域，主要电压等级为AC400V，新能源领域的专业市场，其电压等级一般为DC1000V、DC1500V,且随着新能源系统总容量和能量密度的不断提高，DC1500V将成为主流；目前，行业内高电压直流灭弧技术是“卡脖子”技术难题，还没有成熟的产品推向市场，本项目重点在此难题上实现技术突破，填补市场空白。开发新能源专业市场高电压塑壳断路器产品无论对低压电器行业发展、行业技术水平提升、行业经济的带动方面，都至关重要，更是跟随国家战略发展、适应开拓市场、满足行业客户需求的新产品开发路线。

需解决的主要技术难题

  项目主要需求内容为通过解决高电压直流灭弧技术难题，设计开发一款高分断、高可靠、小体积的，能够适用于新能源专业市场的直流塑料外壳式断路器，可满足储能和光伏行业应用技术要求，代替现有的四极串接通用结构塑料外壳式断路器，解决其在DC1500V电压等级下不具备全电压单极开断能力、飞弧距离大、体积大、接线不变、温升高、能耗高、分断性能低等一系列问题；项目所需的2极DC1500V具有单极全电压分断性能的塑料外壳式断路器主要性能参数如下：

额定工作电压Ue:DC1500V;

额定运行短路分断能力Ics:≥16kA；

单极全电压额定运行短路分断能力Ics:≥5kA（τ=3.5ms）；

单极全电压额定运行短路分断能力Ics:≥2.5kA（τ=5ms）；

额定极限短路分断能力Icu:25kA；

符合《GB/T 14048.2-2020低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》;

飞弧距离：≤100mm;

极数：2极;

壳架等级额定电流Inm：400A、630A;

额定电流In：250A、315A、350A、400A(Inm=400A);400A、500A、630A(Inm=400A);

期望实现的主要技术目标

达成以下技术指标：

序号项目基本实现要求
1完成发明专利的申请。申请发明专利≥2项
2完成400A、630A两个规格产品所有零部件的设计制造。1、完成400A、630A两个规格产品全套设计图纸。2、完成试生产的样机各不少于5台。
3完成产品试验，主要性能达到预期目标。 1、获得第三方检测机构出具的型式试验或委托试验报告；2、报告内产品达到的主要技术参数不低于：额定工作电压Ue:DC1500V;额定运行短路分断能力Ics=16kA；单极全电压额定运行短路分断能力Ics:=5kA（τ=3.5ms）；单极全电压额定运行短路分断能力Ics:=2.5kA（τ=5ms）

需求解析

解析单位：河北省保定市 解析时间：2023-12-20

涂媛

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 项目主要需求内容为通过解决高电压直流灭弧技术难题，设计开发一款高分断、高可靠、小体积的，能够适用于新能源专业市场的直流塑料外壳式断路器，可满足储能和光伏行业应用技术要求，代替现有的四极串接通用结构塑料外壳式断路器，解决其在DC1500V电压等级下不具备全电压单极开断能力、飞弧距离大、体积大、接线不变、温升高、能耗高、分断性能低等一系列问题；项目所需的2极DC1500V具有单极全电压分断性能的塑料外壳式断路器主要性能参数如下： 额定工作电压Ue:DC1500V; 额定运行短路分断能力Ics:≥16kA； 单极全电压额定运行短路分断能力Ics:≥5kA（τ=3.5ms）； 单极全电压额定运行短路分断能力Ics:≥2.5kA（τ=5ms）； 额定极限短路分断能力Icu:25kA； 符合《GB/T 14048.2-2020低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》; 飞弧距离：≤100mm; 极数：2极; 壳架等级额定电流Inm：400A、630A; 额定电流In：250A、315A、350A、400A(Inm=400A);40

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