智能变压器全景调研与发展战略研究

智能变压器全景调研与发展战略研究 一、 变压器行业现状及发展前景 （一）我国变压器行业的现状分析 自十五以来，我国电力需求增长迅速，电力供应紧张，来自全国电网的高速建设和政府对固定资产的投资拉动大了输变电设备的市场需求。大发展带来了大繁荣，庞大的电力建设资金给变压器行业（包括变压器、互感器、电抗器、调压器、组件制造厂）带来了机遇和挑战，促使行业得到了有史以来的大发展。 目前国内具有一定规模的变压器生产厂家有近1000家，可制造变压器、互感器、电抗器、调压器及其配套组件等各种产品，年产量接近1．4亿KVA。据统计，在变压器总产量13383万KVA中，年产量2000万KVA的企业有1家，年产量1000—2000万KVA的企业有2家，年产量200—600万KVA的企业有11家，年产量100—200万KVA的企业有14家，（即年产量100万KVA以上企业共有28家，合计生产9983万KVA，约占当年变压器总产量的74．6%）；总产量50—100万KVA的企业有22家，（合计生产1321万KVA，约占当年变压器总产量9．8%）。上述50家企业变压器总产量约占当年变压器总产量的84%，产业集中度比较高。 （二）变压器行业历年出口情况 在经历了2003～2005年的徘徊后，我国变压器行业在近两年迎来了出口增长的高峰时期，2006年出口额对2005年增长达到25．7％，2007年更是比2006年增长超过了39％，历史性的达到了18．4亿美元，短短两年间，出口额接近翻番。另据海关最新统计数据，2008年1～5月，我国变压器出口额已经达到9．6亿美元，比07年同期的6．7亿美元增长了43％。 从我国变压器行业出口市场分布看，我国变压器出口市场集中度较高，而且以发达国家和地区为主。按出口额计算，接近60%的变压器产品出口到了中国香港、美国、日本、德国和韩国五个国家和地区，而且特别是中国香港市场，占据了22％的份额，远远领先于其它国家，是我国变压器行业出口的第一大市场。 （三）中国电力变压器发展特点分析 我国电力变压器行业主要呈现内外资企业竞争激烈及产品更新换代周期变短的特点。从企业角度来看，较多外资大型跨国集团加大中国市场拓展力度，与此同时，国内电力变压器生产企业也积极拓展市场，竞争较为激烈。从产品角度来看，由于技术更新换代的速度较快，产品品种、水平及容量有较大提高，产品更新换代周期变短。 （四）中国电力变压器产量波动变化 据中国机械工业联合会统计数据显示，2016年以来，我国变压器总产量整体呈现震荡走势。在经历2017-2018年连续两年产量规模下滑之后，2019年，我国变压器总产量规模有所回升，整体规模达到175600．0万千安伏，同比增长20．6%。2020年，我国变压器总产量规模略微下降，降至173601．2万千安伏。 （五）国内电力变压器竞争梯队大致形成市场集中度低 从整体上看，中国变压器行业竞争激烈，外资跨国公司抢占了很大市场份额，国内变压器制造企业数量也在快速增长。中低端变压器市场竞争激烈。 中国变压器企业可以分为四大阵营：ABB、AREVA、西门子、东芝等几大跨国集团公司以技术和管理优势形成了第一阵营;保变、特变、西变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级，形成第二阵营;以江苏华鹏变压器、青岛青波变压器、顺特电气、山东达驰电气股份、杭州钱江电气集团等为代表的制造企业形成了第三阵营;不少民营企业由于经营机制灵活，没有非生产性的负担，也形成了一定的市场份额，形成第四阵营。 从我国变压器企业变压器的销售收入占总变压器的销售收入来看，在我国电力变压器行业中，规模化、集约化、大型集团骨干企业如特变电工、中国西电、保变，占据市场份额接近10%。其中，特变电工市场份额为4．09%，处于领先地位。但总体来看，我国电力变压器市场仍较为分散，市场集中度较低。 为适应和满足市场需求，许多电力变压器制造厂家为不断改进产品结构，提高产品性能，从国外引进先进的生产技术和装备，加强对新工艺新材料的探索，其发展呈现大容量、高电压;环保型、小型化、便携化及高阻抗方向发展，预计我国电力变压器发展前景较好。 变压器产品主要原材料包括取向硅钢片、变压器油及配套件、铜线、钢板、绝缘纸板。其中取向硅钢片约占生产成本的35%；变压器油及配套件约占生产成本的27%；铜线约占生产成本的19%；钢板约占生产成本的5%；绝缘纸板约占生产成本的3%。 电力变压器的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。据国家统计局数据显示，自2014年以来，我国每年的损失量基本维持在3000亿千瓦小时以上的水平。其中，变压器损耗约占输配电电力损耗的40%，具有较大节能潜力。 具体从市场份额情况来看，在我国电力变压器行业中，规模化、集约化、大型集团骨干企业如特变电工、中国西电、保变，占据市场份额接近10%。其中，特变电工市场份额为4．09%，处于领先地位。但总体来看，我国电力变压器市场仍较为分散，市场集中度较低。 二、 变压器分类 变压器按用途可分为电力变压器、仪用变压器、试验变压器和特种变压器；按相数可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器；按冷却介质可分为干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。 三、 变压器行业发展概况 中国变压器行业一共经历了四个发展时期：①20世纪50年代初起步阶段。中国变压器采用热轧硅钢片，所生产的变压器主要模仿前苏联，没有自主研发变压器的能力，生产硅钢片的技术有限，材料稳定性和技术性能不高；②20世纪90年代初期培育阶段。中国原电力部门提出采用更新改造高能耗配电变压器的技术装备政策，针对中国电网高损耗的现状提出重新设计变压器的要求。③20世纪90年代中期基础阶段。中国开发出了S9型配电变压器，与之前的变压器系列相比损耗下降幅度较大，但其性能仍然落后于国外先进水平。④21世纪初快速发展阶段。 中国研发水平不断突破，变压器制造技术突飞猛进，单变容量可达到1，500兆伏安，电压等级最高可达1，100千伏，已经成为世界顶级变压器制造国家，并向美国、巴西、巴基斯坦、坦桑尼亚、中国香港地区、南斯拉夫等国家和地区出口。 四、 变压器行业定位 变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单，但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同。变压器的功能主要有：电压变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。变压器行业有不少相关的认证和标准，这些都可能会直接影响到产品的生产和销售，需要企业引起重视。 五、 变压器发展背景 （一）政策 变压器作为我国电力系统的重要基础设备之一，其发展一直备受国家的关注。近年来，国家有关部门陆续出台了一系列相关政策，例如《十三五国家战略性新兴产业发展规划》、《电力发展十三五规划（2016-2020年）》、《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》、《中国制造2025》等一系列战略规划，推进智能电网建设，促进输配电及控制设备产品及其制造过程的智能化水平不断提高，为变压器行业的持续发展提供了良好的政策支持。 （二）社会 随着我国经济的不断发展，近年来我国全社会用电量保持平稳增长的态势，变压器作为我国电力系统中重要的基础设备，持续增长的用电需求催生了庞大的变压器需求市场，推动了我国变压器行业的发展。据资料显示，截至2022年11月，我国全社会用电量达78588亿千瓦时，同比增长4．8%。 六、 变压器行业发展趋势 （一）变压器行业国产化产品主导国内市场 低压成套开关设备自70年代发展至今，已完成了技术引进、消化吸收、自主研发的产业化发展道路，并正在走向外资替代阶段。以民营企业为代表的国内企业，在技术水平、产品品质等方面与外资品牌已无显著差别，加之在制造成本与客户服务等方面的优势，国产品牌较外资品牌的性价比优势逐步显现。在这一趋势下，国产化产品正加速主导国内市场。 （二）变压器行业集中趋势 随着一些具有规模、品牌和技术优势的区域性龙头企业，通过建立跨区域的销售团队向全国市场发展，市场集聚已成为行业发展的重要趋势。同时，在外资替代的行业趋势下，这些企业也将获得更多、更高端的市场份额。此外，国家电网和南方电网等行业重要客户相继启动了配电设备的集中招标，这也将有利于行业市场集中度的进一步提高。 （三）智能化变压器加速升级，助力智能电网发展 2016年，中国国家发改委及国家能源局发布了《电力发展十三五规划（2016-2020年）》，提出了国家电力发展的六项基本原则，指明中国电力系统发展的大方向，分别是：统筹兼顾、协调发展；清洁低碳、绿色发展；优化布局、安全发展；智能高效、创新发展；深化改革、开放发展；保障民生、共享发展。其中，对于中国电网发展，规划中提出要改造升级配电网，推进智能电网建设。目前，得益于智能电网建设的深入，智能变压器的需求也在逐渐增多，对智能变压器的研发与生产，将成为变压器行业发展的趋势之一。智能电网的建设需全方位提升配电网监测和控制的智能化水平。目前电网的监控手段已较为先进与完善，如已有的无人值守变电站、数据自动采集系统等，但配电网的控制水平还有待进一步加强。在配电网控制体系中，变压器与用电设备直接连接，分布广泛，总耗巨大。如何降低变压器的损耗和确保变压器安全经济运行是智能电网进一步发展的重要环节，因此，智能变压器的发展升级，将为智能电网在节能以及加大性能等建设方面提供更多助力。 智能变压器主要包含变压器基本部件、智能控制部件、主控单元、传感、检测、传输装置等。相比于传统变压器，智能变压器的智能化主要体现在可通过网络数字接口进行信息管理、状态诊断与评估、运行数据检测及故障报警等工作，实现关键状态参量的监测、控制与数据共享等，并具有良好的自适应能力以实现优化运行。未来，智能变压器会继续优化升级，由单一功能变压器，向拥有多功能组合式变压器发展；由传统线圈式变压器，向采用电力电子技术的智能万用变压器发展。 （四）变压器行业配合新能源发电体系建设加快研发进程 2016年《电力发展十三五规划》中提出，到2020年，非火电装机容量要达到7．7亿千瓦，淘汰火电落后产能2，000万千瓦以上以持续推动清洁可再生新能源体系的发展。新能源电力的发展带动了新型变压器的研发，成为变压器发展的新方向，如在光伏逆变系统，新能源汽车充电桩等领域的应用。而不同类型新能源对变压器的要求各有不同，如风电、太阳能等新能源发电具有间歇性、随机性等特点，且电站所处环境相对恶劣，要求变压器有更高的稳定性及可靠性；而核电站则对变压器的安全性有着较高要求，以防遇到地震及突发短路现象。 以风电站建设为例，每台风力发电机都需要配置箱式变电站及并网输电的高压主变压器及发电站中使用的中低压变电设备。由于风力发电站电力输出功率不稳定，变压器空载或负载损耗较高，因而要求变压器具备较好的节能性；同时，风力发电站通常地处偏僻，变压器需具备故障率低，免维护等特点。此外，新能源汽车的发展离不开充电桩的建设，充电桩的大规模建设，为变压器的发展提供了广阔的发展空间。伴随新能源不断的开发和应用，变压器生产企业将会加快创新速度，加大研发力度，以匹配新能源产业与产品的发展，获取更多市场份额。绿色环保型变压器成为主流产品趋势等。 （五）绿色环保型变压器成为主流产品趋势 在电力工业发展的同时，如何加强环境保护已成为不容忽视的命题，在未来变电站的建设中，各环节将受到更为严格的环保审评约束，如电力变压器中所产生的能耗、噪声、电磁场等，都需纳入环境保护评价体系进行严格考核。因此，变压器的发展将不断朝着绿色环保型发展。 绿色环保型变压器的发展，体现在产品全生命周期中，即在材料选择、变压器设计生产、运行维护及回收的过程中，均需符合节能节材、低碳环保和可再生等要求。目前全球较为认可的绿色环保型变压器主要有敞开式变压器和天然酯油变压器。敞开式变压器在使用过程中不助燃，不会对环境及人体造成危害，运行过程中不会出现局部放电及龟裂的可能性。天然酯油变压器属于油浸式变压器的一种，主要成分为可再生植物油，可进行生物降解，同时