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输变一次设备主要产品分析

2011-08-29 14:41:14      365采购网新闻资讯中心
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开关设备
一、高压开关设备在我国的应用情况
目前高压开关设备在国际上从绝缘介质分共有三种类型:一种为空气绝缘开关设备(AIS),另一种为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS),第三种为新出现的混合技术开关设备(MTS)。MTS是将多种电气设备组合在一起的单相组合电器,不带母线,利用出线套管通过软导线与敞开式母线连接。且由于出线套管为空气绝缘,因此它与AIS电气设备相间距离相同(如550kv为8m),不能缩小设备的间隔(横向)尺寸。这是它与带SF6气体绝缘母线、相间距离较小的GIS的主要区别。PASS就属于典型的MTS。
(一)PASS选用
(1)PASS共有三种型号。PASSM0:工作电压145V,额定电流2500A,额定断开电流31.5KA、40Ka;PASSM1:工作电压300kv,额定电流3150A,额定断开电流40kA、50KA;PASSM2。工作电压550kv,额定电流4000A,额定断开电流60kA。
(2)所有的PASS都是单相设备,即其标准间隔都是单相的,三相线路是由三个独立间隔组成的,相间绝缘(间隔之间)与常规变电站一样是空气绝缘,而GIS大部分是三相共箱的,即在一个封闭的金属壳体内,相间绝缘是SF6。
(3)目前国内几家较大的代理商有云开电气,江苏华源,北京国电博纳,珠海泰坦科技等,正常均有成品库存,并且都承诺:如果PASS内部出现故障,则会提供一台新的成品供用户使用,然后把有故障的返回ABB在国外的工厂解体维修。
(二)C—GIS
柜式气体绝缘金属封闭开关设备,国际上简称C—GIS或有称GIS,它是高压GIS产品向中压开关设备领域拓展而形成的新技术产品,是一种用于6—35kv或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。把GIS的SF6的绝缘技术、密封技术与空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术有机地相结合,将各高压元件设置在箱形密封容器内,使之充入较低压力的绝缘气体,利用现代加工手段而制成的成套系列化产品称之为柜式气体绝缘金属封闭开关设备,简称C—GIS(Cubicletype Gas Insulated Switchgear),的充气柜往往指的是C—GIS与充气环网柜的统称。
高压GIS于上世纪60年代走向实用化,而C—GIS在上世纪80年代初开始研制,90年代中期,在24—36kv电压等级出现了以配真空断路器为主和方形密封箱体为主的产品,到了2000年左右,中压C—GIS的发展有了一个飞跃,一是采用计算机技术、传感技术使产品进入智能化时代;二是采用新型的固体界面绝缘插接技术,现场安装已开始不需要抽真空、充气;三是密封箱体采用薄不锈钢板焊接结构,并开始采用激光焊接技术。采用压缩空气作绝缘介质的24kv电压等级C—GIS问世,并在电网上运行。我国于1996年下半年由西高所组织六厂一所开始研制40.5kv电压等级C—GIS,2001年样机通过了全部型式试验。C—GIS近几年在国际上发展速度很快,形成了系列化、信息化的高新技术产品,逐渐成为金属封闭开关设备的一个重要分支。ABB、西门子、Alstom、日立、三菱等各大电气公司都有7.2—40.5kv电压等级C—GIS系列产品。
二、我国高压开关行业市场发展情况分析
目前,电力装机的快速增长,带动了高压开关市场快速扩容。据行业统计信息显示,近几年来,高压开关行业销售收入及主要产品产量每年都以20%—30%速度增加,市场火热。但是,受金融危机影响,我国国民经济增速有所回落,2009年的开关市场发展趋势格外引人关注。

2008增长迅猛中压开关柜作为基本建设装备,80%以上用于国民经济各个部门,15%—20%用于电力部门。所以,国民经济增速趋缓对中压开关设备影响较大。而高压和超高压开关设备则主要用于电力系统。所以,尽管在过去的2008年发生了南方部分地区的冰雪灾容、“5.12”大地震及国际金融危机,但就2008年上半年来讲,高压开关行业发展势头依旧迅猛,一些主要产品如高压开关柜的产量为225470台,与2007年同期相比增长了12.49%。2008年全年预计可生产47万台左右,同比增长10%左右。{page}

目前,输配电设备及高压开关的市场主要由四方面构成,即电网年新增装机容量需配套设备、国民经济各部门用设备、技术改造需要及出口设备。
由于我国电力系统技术改造方兴未艾,国家已投入巨资搞电网建设,因此126kv电压等级GIS等高压、超高压开关设备2008年仍然保持15%—20%的增长。但2009年将是高压开关市场重要变化的一年,因为受金触危机影响,中国房地产市场低迷、GDP增速回落等因素肯定会影响其发展。
近年来,随着我国电力工业的不断发展,我国的高压隔离开关行业发展迅速。目前,行业内有50多个生产厂家,其中户外高压用电开关生产厂家达30多个。经过多年的发展,国内厂家的制造能力与技术水平都得到了长足发展。
尤为值得关注的是,行业内涌现出一批拥有自主创新能力与技术先进的企业,印证整个行业的进步。西安西电高压开关有限责任公司(以下简称“西开”)作为国内主要用电开关制造商之一,拥有7个系列100多种规格产品。近年来,西开先后开发出了JW3—550I型接地开关、JW□—252、363型接地开关。2003年,公司和美国南州电力公司合作,引进了126kv—800kv高压隔离开关产品。目前,其国产化的800kv产品在西北地区已经投入运行,并已开发出了1100kv的隔离开关。
同时,新东北电气(沈阳)高压隔离开关有限公司(以下简称“沈高”)在行业里的表现也尤为抢眼,公司开发了三柱式GW33—252D(W)/J2500—50型水平旋转式开关和GW34—252D(w)/J3150—50型水平旋转式隔离开关。其开发的带真空灭弧装置的550kv接地开关,具有开合高于国标和电力行业标准所规定的B类感应电流的能力;同时,公司也开发了1100kv的隔离开关产品。
另外,湖南长高高压开关集团股份公司近年来的发展十分迅速,其生产的363kv、550kv系列伸缩式隔离开关的技术水平已达到国内领先的地位。其自行研制开发的JW□—550/63新型户外高压交流接地开关,按照国家标准及国际标准的最高要求生产,其技术水平超过国内外同类产品。最近,其新近为晋东南和荆门两个特高压变站开发了1100kv接地开关。
与国际先进水平尚有差距,然而,在行业快速发展的背后,也暴露出与世界先进水平之间的差距,其中触头过热、瓷瓶断裂、运动卡滞、分合闸不到位等四大问题成为行业内普遍关注的焦点。另外,在产品整体性能方面的不足与使用环境方面的差距也引起了行业的普遍关注。
其中,绝缘子强度、制造精度、长期通流的稳定性、操作机构和传动件长期使用后的灵活性、金属表面的防腐性和外观质量等方面与国外产品相比,尚有一定差距。另外,国外多数产品均能适用于—5O℃~50℃的环境温度中,覆盖20mm厚的洁净冰层和严酷的工业和盐雾环境。而我国内的特殊产品只能够适用于—40℃~40℃的环境温度中,只有少数厂家的部分产品能够达到覆盖20mm厚的洁净冰层。
不仅如此,近年来电力的发展也对隔离开关和接地开关的技术性能要求越来越高,要求隔离开关具有开合容性和感性小电流能力,同时也要求接地开关具有开合感应电流能力。然而,我们可喜的发现,一些厂家在这方面取得了一定的突破,如长高、西开、沈高和平高等公司近年来开发的隔离开关做了开合容性和感性小电流型式试验,接地开关做了开合感应电流型式试验,提高产品的技术性能;另外企业通过采用新型结构触头和新材料,使导电性和可靠性得到良好保障。
而在产品的技术改造中,国内主导的隔离开关制造厂家为了提高隔离开关制造能力,添置了大量的高精度机械加工设备,建设了多条电镀生产线,配置了先进的产品试验、检验设备,有的还建设了洁净式隔离开关装配厂房,以提高装配能力。高可靠性是保障目前,为了提高隔离开关的技术性能与机械可靠性,世界各国在产品的结构设计中,不断改进导电系统,采用新材料如高强度铝合金制成旋转部件,在导电接触方面除采用滑动、滚动接触外;还采用多触点触头,以节省铜材、减轻重量、提高导电容量。同时,为了使开断小电流(电容性、电感性)和母线转换电流时,使电弧不损伤主触头接触面,国外不少产品还增设了用以引离电弧烧灼部位及易于熄弧的辅助装置,以助主触头长期保持良好的通流能力。{page}
另外,国外还有些产品制造商在隔离开关的接触头处加装电阻器,以便分合闸时使电路串入电阻,由此来控制切合小电流可能产生的操作过电压,提高产品品质。对要求有开合感应电流能力的接地开关,还加装灭弧装置以提高其开断能力。为了适应这些要求,目前高压隔离开关正朝着高电压、大容量、高机械可靠性、少维护、小型化、组合化方向发展。
随着大型电站和高压、超高压和特高压输电的发展,我国西北地区已有750kv电网运行,1000kv电网输电工程也已经启动,因此要求高压隔离开关技术参数也必须相应提高。目前,国内800kv、1000kv的高压隔离开关和接地开关已经开发出来。
为了适应需要,这就要求隔离开关在制造时做到优化触头和导电回路结构,减少导电连接,积极采用自力式触头,以便可靠地保证开关长期稳定的通流能力;提高镀银技术,防止银层发黑;采用有效的防腐蚀技术、合理选用材料,避免机械磨擦层的氧化与电化腐蚀,保持机械活动关节长期灵活,提高机械传动的可靠性,做到少维护,免维护;采用热镀锌、热喷锌、渗锌及其它先进的金属防腐处理等工艺手段,防止黑色金属锈蚀;提高主触头的自动清理和破冰能力,适应环境温度—40℃—50℃、覆盖20mm厚的洁净冰层和严酷的工业与盐雾环境;提高对瓷绝缘子的技术要求,严格控制瓷绝缘子的产品质量。
然而,使开关满足在各种严酷环境下的使用要求,高机械可靠性是其发展的根本保障。合理地减少零部件、提高通用性,发展适用的敞开式组合电器(ZCW),如隔离开关与断路器的组合,以优化电站设计。
三、我国高压开关行业竞争情况分析
目前,高压开关行业的市场竞争有进一步加剧的趋势。首先,国内企业与国外大公司之间的竞争在加剧。由于国内生产厂商相对国际跨国公司的创新能力和技术水平处于劣势,因此在高端产品上,国外大公司明显占据优势。在特高压设备领域,国家为了振兴装备制造业,禁止国外公司及合资企业参与投标,只能作为国内企业的技术支持参与到这一领域。在国家政策的支持下,这一领域国内龙头企业具有优势,现已开发出具有完全自主知识产权的新产品。
从国家电网集中规模招标数据中,可以大致看出整个高电压等级输变电设备市场的态势,外资企业在高端市场占据较大市场份额。其中,合资企业占据较大的500kv组合电器市场,内资企业的市场份额甚至会受到新进入市场的合资企业的挤压。
例如,在500kv瓷柱式断路器市场上,三大龙头企业——阿海珐、北京ABB、西门子,依然占据较大的市场份额。
在中低端产品上,国内企业具有一定优势。例如隔离开关市场,无论220kv等级还是500kv等级,内资企业都具有明显的竞争优势。在220kv断路器市场上,河南平高集团基本达到与阿海珐、北京ABB和西门子抗衡的水平。
其次,国内生产企业之间的竞争也在加剧。传统的龙头企业逐步向高电压等级高端产品倾斜,新进入者在迅速扩大中压等级产品市场份额,民营企业在逐步提升产品的电压等级。
从长期来看,2009年后,特高压大规模的启动可以保证高端设备未来长期的需求增长,预计特高压总投资规模将超过4000亿元,能够参与到特高压设备市场的企业景气周期更长。从投资比重来看,未来电网投资的重点是骨干电网、大城市电网改造,而输变电高低端设备行业将处于行业景气期,但高端设备行业璧垒相对较高。高压开关设备的总体发展趋势是在向大容量、高电压、智能化、组合化、小型化、无油化、免维护和远程故障诊断技术等方向发展,同时信息技术将全面渗透到输配电技术和设备中。
四、未来我国开关设备产品需求及发展预测
(一)2009年高压开关行业发展预测
1、高压前景广阔
目前,金融危机对我国国民经济影响进一步扩大,对于开关行业而言,政府加大对电网技改投入,特别是西电东送、全国联网所涉及电压等级和设备以及城市化发展所涉及城网改造将有可能帮助开关行业规避金融危机风险。
750kv电压等级(系统最高工作电压800kv)是西北电网主网架电压,也是目前中国正式运行的最高电压等级。西北电网(含陕、甘、宁、青、新)覆盖地城面积大,并且,西北是目前较富电地区之一。西北电网正在建750kv22个站38条线,因此2009年将有多条750kv线路开建,约需增加10~20个间隔800kv电压等级GIS或罐式断路器。
1000k电压等级(最高工作电压1100kv)是西北以外的全国主网架电压。2009年我国“晋东南(长治)—南阳—荆门650km1000kv”成功投运。往南可能会延伸到长沙,往北会延伸到陕西等煤电基地。虽然,规划2020年前建设交流特高压变电站53座,变电容量3.36亿千瓦,线路长度4.45万千米,建成±800kv等特高压直流输电工程38项,输电容量1.91亿千瓦。{page}但2009年1100kv特高压开关设备还不会有实质性启动。
500kv电压等级是西北以外其它区域电网的主网架电压,2009年尽,新增装机有限,但华东等一些区域电网的电网容量已达1亿千瓦以上,强化区域电网内部结构在所难免,因此需要500kv开关设备数量还很大。可以预测2009年500kv电压等级GIS国内企业供货量可以达到250个间隔以上。
33Okv原是西北电网主网架电压,随着新的更高电压等级750kv加快建设,330kv将会从主角变为配角,2009年需要大致为363kv断路器约150~180台,其中CIS约80~100个间隔。
110kv和220kv电压等级在许多区域电网或者省网中是二次输电电压,这些产品市场容量在当前提升很快,尤其受目前城市地价高、苛酷环境因素等影响,高压GIS的市场快速升温。2009年由于西电东送、电网技改、城市化发展需要,这些高压电压等级开关设备(含CIS),市场仍然较热,但126kv等级GlS由于上的厂家较多(约40多家),有一些新上的厂家如秦开等形成气候,很快会形成供过于求局面,预期2009年126kv等级CIS需要量约5000—6000间隔。
2、中压变数较多
中压开关设备80%以上产量是为国民经济各部门提供的,2009年由于国际金融危机及国民经济增速趋缓的影响,中压开关设备需要,可能会略有下降或持平,这使得供大于求的矛盾进一步发展。而且2009年起中压电压等级正面临着结构调整形势,因此市场变数较多。
以20kv开关设备为例,从2007年开始,国网公司要求江苏省试点推广20kv电压等级。江苏省电网是全国名列第二的省级大电网。目前,江苏省13个地市已经开始全面试点推广20kv电压等级,辽宁省个别城市也在试点。预计20kv电压等级市场2009年有望较大启动,2009年20kv开关柜需要量可能突破2000台。
至于12kv和40.5kv开关柜,考虑有些电网容量密度小、技改工业用户及出口需要等因素,市场容量在相当长一段时间内(如10—20年)比重会逐步下降,但绝对数量还是不小的。
目前,预装式变电站(俗称箱变)已占到末端变电站的30%—40%,同时,还在以较快速度发展,估计2009年12kv箱变市场需求量约4万台左右,尤其小型化非金属外壳,40.5kv风电箱变等产品市场比较热。如果把C—GIS中负荷开关也包括进来,2009年负荷开关市场容量约30万台。危险机遇并存受金融危机影响,电力行业中火电设备受到冲击较大。输配电设备尽管也受到低潮影响,但情况比发电设备行业要好。不过,对输配电设备的影响视不同电压等级不同产品而论。
一是目前国家加强高压、超高压电网技改投入,因此126kv及以上高压开关设备市场仍会适度增长,因为生产企业较少,这次经济低潮对其不会有太大影响。
二是对于126kv电压等级GIS产品来说,近几年各类用户需求多、市场扩容比较快,但新上厂家也很多,已经有40多家企业在试制生产,估计2009年产能将高于需求,市场竞争日趋激烈。
三是对中压开关设备的影响较大,由于该类产品80%以上用于非电力系统的国民经济各部门,国民经济GDP增速趋缓,必将对其造成很大影响。
四是预计2009年中压开关设备企业亏损将进一步扩大,估计会有一些企业停产或半停产,相应劳动力市场也会变得供大于求,失业面扩大。
五是尽管风电比起煤电有投资高、发电效率低等问题,但迫于环保和减排压力,我国近几年仍会加大风电投入。2009年风电新增装机不会低于500万千瓦,因此40.5kv风电箱变市场容量不会低于10亿元。
六是12kv及以上高压开关设备2009年出口势头不会减,但中低压开关设备与电线电缆、中小电机、变压器等,因铜等主要原材料价格波动太大,市场也较疲软、出口风险较大。
(二)“十一五”行业技术发展重点
1、加强超、特高压交直流输变电技术与设备的开发研制
2007年是“十一五”我国高压开关行业向世界开关设备技术顶峰冲刺的关键一年。国内第一项交流特高压试验示范工程已于2006年8月19日正式开工建设,标志着中国特高压电网建设正式拉开序幕,特高压输电设备国产化进程也随之提速,在建的第一项交流特高压输电工程集试验、示范和商业运行于一体,被视为我国电网发展和输电技术的一次重大革命。中国特高压电网建设工程,将在输电距离、输电容量等方面创造多个世界第一,同样也是提升我国输电装备{page}技术水平的绝好契机。
发展特高压输电是我国经济发展和电网升级的实际需要,更是我国一次能源(煤、水)资源与用电负荷中心分布特殊性的必然趋势,是符合“构建远距离、大容量、安全可靠的坚强国家电网”目标的最佳选择,一条百万伏级交流特高压线路的输电容量相当于4条500kv超高压输电线路,“十一五”期间正式建设特高压电网势在必行。但目前国外没有一条在线商业运行、具有先进而成熟运行经验的特高压输电线路及开关设备可供借鉴,我国开发研制特高压开关设备只能以立足国内、自行研制为主,发展特高压开关设备,满足国内特高压抽电工程建设需求,并成为“十一五”行业技术发展的首要任务。2007年进入关键阶段,行业设备承制单位和配套件厂应在提高550kv、800kv超高压设备技术基础上,加强特高压开关设备的研制,尤其是加强1100kv双断口SF6气断路器及其超大功率操作机构等1100kv开关设备的研制。
深入开展超特高压直流输电系统模拟设计与研究,积极参与直流工程建设。超特高压直流输电系统是高压开关行业近几年配合电网建设的一大新的技术发展领域和经济增长点,是行业“十一五”技术发展的一项重要内容,前景看好。虽然行业开展超高压直流输电系统设计研究起步较晚,但成效显著。从“十一五”到2020年,应继续深入开展直流输电系统技术模拟设计研究,进一步增强与国家电网、南方电网等业主的技术合作关系,积极配合业主开展超高压直流输电工程建设,更好地发挥行业直流技术优势与配合作用。
2、加速特高压交直流输变电设备试验检测基地建设
目前国内正在为实现特高压交直流输电目标而加紧进行特高压开关设备的开发研制。因此,特高压交直流输变电设备的试验检测基地的建设必须先行,是行业“十一五”的一项重点工程。由国内有关主管部门领导、专家评审通过的西高所“特高压交直流输变电设备试验系统技术改造”方案项目的加快实施,尤为紧迫。2007年西高所在完成特高压交流设备绝缘试验大厅建设的同时,应积极开展特高压大容量试验系统、±800kv直流换流阀运行试验系统和特殊环境等试验系统的技术改造。以满足交流1100kv、直流±800kv绝缘试验;交流1100kv、63kA特高压设备大容量型式试验;直流±800kv、4000A换流阀运行试验和高海拔、重污秽、高寒高热地带特高压设备试验等需要。该特高压试验系统技术改造方案项目的成功实施,将对我国装备制造业和电力工业发展意义重大。今明两年内加紧工程实施建设,为我国特高压输变电设备的研制、制造提供试验保障。
3、深入开展高压、超高压设备技术研究,加强电网关键、紧缺开关设备的开发。
交流550kv超高压开关设备经过多年来技术引进、合作生产再创新,使现有国产设备技术性能达到世界同类产品水平。但随着国内电网输电负荷的不断增加,现有550kv断路器短路容量(63kA)己不能满足用电需求,电网短路容量超标现象日趋严重已成为电网大容量、安全输电运行的制约点。为解决用电需求与开关短路容量超标的矛盾,建议断路器制造企业应与电网业主共同研讨解决。
深入开展高压、超高压设备完善化的研究,并在“十一五”应有新的技术提升与突破,为发展特高压设备奠定坚实技术基础。
另外,诸如高压输电线路中不可缺少的旁路开关等一些电网紧缺的开关设备,国内目前无厂家制造;“十一五”期间,国内各级电网变电站将分步实施数字化控制,因此如何使高压开关设备能适应变电站数字化控制需求,使之实现真正意义上的数字化变电站目标,也将是高压开关设备的一项重要研究课题。总之,满足不断发展的电网设备需要,应是开关设备行业“十一五”技术研发所密切关注和责无旁待的重任。
4、努力提高城乡电网开关设备技术水平,继续发挥国内中压企业在城乡电网设备中的主力军作用
12—40.5kv开关设备,量大面广,制造厂家众多,市场竞争激烈,近几年国内产品形成品牌的不多,外资、合资企业产品占据了国内较大的市场份额,部分企业技术经济效益欠佳。中压开关企业是我国研制城乡配电网设备,电气化铁道开关等技术领城开关设备的主力军,是开关行业一直不可缺少的重要力。应在2007年及“十一五”的大好发展机遇期,适当调整企业技术经济发展战略,完善创新机制,提倡有所为,有所不为的经营原则,高起点、高水平的发展适合企业条件,适销对路的新产品、新技术,努力做强做大,形成品牌,走符合自身企业发展的创新道路,一些企业之所以在市场竞争中处弱势地位,究其原因,主要还在于企业未能不断推出技术先进,形成自主品牌的{page}拳头产品。
产品小型化、信息化、智能型的组合电器、C—GIS设备、节能、环保设备等,是“十一五”及以后行业重点发展产品,也是中压开关设备的主攻方向。国内重点城市电网改造和国家电气化铁道、冶金、石化等专项建设工程,为中压开关产业,开辟了广阔的发展空间,必将大有可为。
变压器
一、我国变压器行业市场发展情况分析
(一)发展现状分析
最新数据表明2007年以来,国内高低压输配电及控制设备整体销售收入同比增长约30%,全年行业收入增长在25%以上,变压器、高压开关等电网主设备继续保持旺销势头。其中高压、超离压和特高压产品在电网投资中收益最大,并且行业技术、资金壁垒较高,因此,市场竞争不是特别激烈。但中低压产品由于门槛不高,致使竞争日益激烈,导致盈利前景并不乐观。
目前,电力设备成本普遍加大,特别是低电压等级的输配电设备,材料占成本的比例较大,给企业带来很大压力,2007年以来,这种状况仍未改效。电力设备尤其是低电压等级的输配电设备盈利能力受很大影响。如果不能把来自材料的成本压力转嫁到下游企业,未来一个时期仍将面临增收不利的尴尬局面。可喜的是自2006年以来,变压器、开关、电容器和电力电子元件等行业的亏损面均呈现逐步缩小的趋势。2008年1—5月,输配电及控制设备行业的销售收入增速为30.68%,高于2007年同期1.5个百分点,行业总体销售利润率达到7.19%,高于2007年同期0.85个百分点。2008年输配电行业仍将维持较高的行业景气度,并且由于雪灾、地震等自然灾害的影响,增加的电网投资额度以及原有“十一五”两网投资规划,都足以支持国内高低压输配电产业景气度维持到2010年之后。
(二)市场技术发展状况特高压设备要全面实现自主研发、国内生产。
目前已经明确的政策是,除部分关键技术可由外方提供支持外,不允许外资及其控股的合资企业参与设备的研制和投标。这样,在高压领域其有明显的技术优势的国有龙头企业将会分享到较多的份额。变压器生产企业特变电工、天威保变和西安变压器厂已经具备了特高压变压器的设计和制造能力,可实现国产化供货目标。结合变压器的研发并考虑电抗器磁路设计等特殊性,三大厂制造,1000kv级固定式并联电抗器不存在难以跨越的障碍。开关设备生产企业沈高、西开和平高电气从上世纪七八十年代开始就陆续引进国外SF6户开关和GIS制造技术,已形成500kvGIS、AIS的批量生产能力。
输变电一次设备行业外资企业由于技术先进,竞争优势明显。高电压等级,特别是550kv的高端产品,市场基本由外资企业和国内龙头所瓜分。不过国内龙头的技术实力不断提升,市场占有率逐步上升。
二、我国变压器行业竞争分析
随着我国经济持续健康高速发展,电力需求和投入持续快速增长,我国输配电行业市场前景依然看好。电力的发展为整个输配电设备行业的发展注入了强大的动力,目前中国输配电设备年采购量占世界的32%,已经成为世界同行的最有价值的目标市场。我国变压器市场未来竞争将更加激烈。
变压器是电网配电的重要设备,主要包括两部分,运行在主干电网的输电变压器和运行在终端的配电变压器。“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对输变电设备的市场需求,给从事变压器等输变电设备的公司以极大的发展空间。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,行业得到了有史以来的大发展。2007年我国变压器市场目前的产业格局大体保持稳定:在特大型超高压方面,能够生产500kv变压器的生产厂家由原来的特变电工的沈阳变压器厂、西安变压器厂和天威保变3家发展到7家,新增常州东芝变压器有限公司、重庆ABB变压器有限公司、上海阿尔斯通变压器有限公司、特变电工衡阳变压器有限公司等四家。国内能够生产220kv变压器的厂家现在有19家,具有110kv变压器生产能力的厂家有100多家,生产干式变压器的企业有80多家。在220kv以下级别的变压器产品中,生产企业数量众多,竞争激烈,利润微薄。
目前,我国巨大的变压器市场,加上优惠的税收政策和廉价熟练的劳动力,吸引了ABB、西门子等外国公司从上世纪90年代开始纷纷来华建立合资企业。{page}目前这些跨国公司已经在中国市场取得了不少份额,并取得了丰厚的利润。在变压器技术大幅提升的同时,国内变压器企业的做大做强也得到不同程度的发展。据不完全统计,目前在中国境内生产变压器的企业约有1000余家,这些企业主要分为四大阵营:ABB、AREVA、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营,占据20%—30%的市场份额,且市场份额仍在不断扩大;保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级,占有30%—40%的市场份额,稳坐第二把交椅;以江苏华鹏变压器有限公司、顺特电气有限公司、青岛青波变压器股份有限公司、常州变压器厂、山东达驰电气股份有限公司、杭州钱江电气集团有限公司等为代表的制造厂形成了第三阵营;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。
三、我国变压器行业需求与未来发展
(一)未来市场发展分析
根据国家电网公司“十一五”期间电网规划及2020年远景目标报告,“十一五”期间,国家电网公司将新增330kv及以上输电线路6万千米、变电容量3亿千伏安,投资9000亿元左右。电力供应紧张问题刺激了电力投资热潮,带动输变电设备行业增长可能会持续到2008年,预计变压器行业的年需求,为3.6亿—4亿千伏安。到2010年,跨区输电能力将达到4000多万千瓦,输送电量1800多亿千瓦时。国家电网公司“十一五”期间平均每年投资1800亿元,考虑到南方电网公司投资一般为国家电网公司的1/3—1/4,国家电网跟南方电网的投资总和将可能达到2250亿元,和“十一五”相比增幅达到了90%,电气设备和输变电设备行业面临着比较光明的发展前景。我们咨询专家认为,我国变压器行业主要有两个发展方向:一是向高压、超高压方向发展,尤其是750kv、1100kv。二是向节能化、小型化方向发展,前者主要应用在长距离的输变电线路上,后者主要应用在城市输变电线路上。配电变压器市场容量较大,但是由于技术璧垒较低,生产厂家众多,且企业规模小,行业集中度低量市场争夺仍很激烈。但是总体上,配电变压器行业的发展机遇大于困难。中商情报网公司预计到2010年,中国干式变压器的需求,将会达到5000万千伏安。
我国每年发电装机容量要超过30GW,与之对应的变压器新增容量为发电装机容量的倍数,过去一般认为11倍,现在可达到13倍,甚至还要超过,也就是说,每年变压器的产量要超过400GVA,据中国电器工业协会分析,2007年变压器预计完成600GVA,同比增长9%,近年来我国电网建设和改造资金每年都要超过1000亿元,加上在电站工程中所用的电气设备如厂用电设备、升压站设备、保护和监控设备等一般也要占电站设备投资的16%—20%。
(二)未来市场技术开发方向目前输配电系统面临着一些新的问题,如受到环保制约的程度将越来越大,由于高压、超高压电输路和变电站可能产生的电磁干扰、噪音、静电感应以及景观协调等问题,新建输电线路和变电站所需建设用地也受到限制等;由于能源分布和经济发布的不平衡,大容量远距离输电仍有比较强的发展势头。电网互联运行的巨大效益,使大电网互联,跨国联网输电的趁势也在发展;在全球范围内正在逐步实行电力系统市场化的改革以及电力用户对电能质量共求越来越高(防闪变、减低谐波)等。
这就要求输配电系统具有良好的环境性能、高的可称性、高的电能质,以及对潮流的灵活控制等,要求输配电设备能够适应未来电力系统的新特点和满足电力系统的新要求。输配电技术的发展趋势大致是:
(1)高压、超高压交流输电方面为了实现远距离、大容量输电,交流输电的电压等级逐步提高,在20世纪60年代末,交流输电电压已经提高到735kv、765kv和800kv,许多国家建成了345kv、400kv,500kv、750kv、800kv电网。
(2)高压直流输电技术发展很快,高压直流输电技术的主要优点是:适用于长距离输电;不增加系统的短路容量;便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼,抑制低频振荡,提高并列运行的交流输电线的输电能力。
直流输电线路的造价低于交流输电线路,但其换流造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600—800kv,电缆线路超过40—60km,直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量晶闸管及控制保护技术的发展,换流设备造价逐渐降低,直流输电近年来发展较快。
从“十一五”到2020年,我国规划新建的高压直流输电工程有十多项。在国外两端直流输电已经是{page}比较成熟的技术,而且,己经研究出多端直流输电技术,现在已有三端直流输电在加拿大运行。还有轻型直流输电也在发展中,国外已在研究与应用轻型直流输电(ABB公司称为HVDCLignt,西门子公司称为HVDCPlus)。轻型直流输电系统,它采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器,省去了换流变压器,整个换流站可以搬迁,可以使中等容量的直流输电工程在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外,可关断的器件组成换流器,由于采用可关断的电力电子器件,可以免除换相失败的问题,对受端系统的容量没有需求,故可用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛)的供电,今后还可用于城市配电系统,并用于接入燃料电池、光伏发电(Photovoltaic Power Generation)等分布式电源。
目前,国内超高压直流输电工程换流站设备主要是ABB公司和西门子公司提供的,国内西电公司等已经在引进技术,进行国产化工作。现在新建的直流输电线路又比较多,这也就要求加快高压直流输电设备国产化的进程。
(3)关于柔性交流输电系统技术(FACTS)关于柔性交流输电技术(也称灵活交流输电技术)是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术,能改善交流输电系统的可控性、输送容和稳定性。柔性交流输电系统技术(FACTS)被称为电力系统控制技术的“第二次硅的革命”的一个产物。电网发展和大型互联电网运行对电力系统潮流及其称定性控制的需要加上电力电子技术的进步,大大推进了全新的输电技术—柔性交流输电系统技术的发展和应用。
(4)紧凑型输电技术,通过减少输电线路的相间距离,改变排列,从而降低线路的电抗,增加容抗,在线路额定电压不变的条件下,提高额定自然功率,这是一种比较经济的提高超高压交流输电能力的输电技术。1999年我国华北建成一条500kv紧凑型试验输电线(昌平—房山)长85km,子导线采用六分裂结构(如6×240mm2),圆环的直径为750mm,相间采用倒三角排列,相间距离6.7m,导线对地距离10m,走脚宽度16m,自然功率比常规线路提高了1/3,紧凑型输电线路应在线路的适当位,安装并联电抗器,并且电抗器的容量应该是可控的,以便可以据线路的负载变化使系统的无功潮流达到动态平衡,保证电网的动态稳定性。这种紧凑型输电线路所用的可控电抗器是目前需要自主化生产的关键设备。
(5)大容量输配电设备
大容量输配电设备主要有:大容量变压器是指500kv、100MVA或以上的变压器,主要是为了适应大负荷中心供电需要,节约变电站所用地,目前我国负荷密集的华东、南京电网中已陆续采用这种500kv,1000MVA大容量变压器。大截面电缆,如220kv、2500mm2的电力电缆;2×630mm2以上大截面架空导线和大截面耐热导线的研制和应用。开断容量为63kv及以上断路器的制造等。
(6)气体绝缘输电线路(GIL)
SF6气体绝缘输电线路的输送容量要大于电缆输电线路,可地面和地下敷设,而且造价要低于电缆线路,目前世界上一些主要输配电制造企业都已研制成气体绝缘输电线路。
(7)高温超导输电有发展前景
美国能源部和南方电线公司合作的一个高温超导项目为100ft(1ft=0.3048m),相电力电缆系统。未来的十年是高温超导(含发电机、变压器、电动机、电缆等)市场发展和材料产业化的十年。据预测,2010年和2020年,世界超导市场将分别达到300亿美元/年和2440亿美元/年。
(8)高集成、紧凑型、智能化的输配电设备紧凑型的输配电设备最有代表性的就是较用在高压、超高压系统的气体绝缘开关设备(GIS),敞开式的组合开关设备,以及使用在中压系统的充气柜(C—GIS)、充气环网柜等。为适应现代变电站小型化和自动化的发展需要,已经出现了将一次设备(如断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器等)和二次设备(智能型的保护、侧量和监控系统)组合在一起的高集成、紧凑型输配电设备,如ABB公司的PASS系统,西门子公司的HIS系统等。国外已经研制成采用电缆绕制(定子)的高压发电机(国外称为Powerformer,这种发电机的输出电压为132kv或更高,目前常规的大容量发电机的输出电压为20kv),这样,可不需要升压变压器就能将电能送出,大大简化了电厂的升压站。超高压直流输电的换流站设备和柔性交流输电设备也是实现高压、超高压大容量电能转换、控制和数字化监控技术的完美集成。在现代电力系统的自动化监控系统中,设备层面上的各个输配电设备都将成为计算机监控系统的终端设备,实现与变电站的间用层、站控层以及网络管理层之间的信息交换。输配电设备的高可靠性、免维护、智能化、可通信、在线监控和{page}远程故障诊断将是发展趋势。
(9)新型的灵活、可靠的智能配电系统未来的配电系统能够根据各个不同的用户的需要,提供多品质的“灵活”、可靠”、“敏捷”、“完美”的电能服务;用户也可以自由地选择电力品质、种类和供应者。系统中有完善的分布电源和蓄能系统,保证不间断供电;完善的需求侧管理和信息的实时双向传输等等。目前配电管理自动化系统(OMS)是发展非常快的领域,包括配电系统的SCADA、负荷控制、故障自动隔离、无功自动补偿、用电管理和设备管理等。
(10)注重输配电设备环保性能
要注重产品的环保性能,特别要重视少用SF6气体(因为SF6气体会产生温室效应),国外已开始使用氮气、部分氮气和部分SF6气体的混合气体来代替SF6,气体等方案。接触器等触头不使用银镉合金(即银氧化镉,AgCdO,现国外已用银氧化锡,AgSnO2代替问题。
《关于报废电子电气设备指令》及(关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令)明确要求从2006年7月1日起要确保投放市场的新电子和电气设备不包括铅、汞、锐、六价铬、聚澳二苯(PBB)和聚澳联苯(PBDE)六种有害物质。所以,在低压电器和继电器的触头材料中凡使用含镉的,如银化镉的,都要逐步采用不含镉成分的触头。
降低电力变压器、电抗器的噪音的问题,研制和使用低嗓音的风机、油泵,研制低嗓音的电抗器等,注重输配电设备的电磁兼容的研究。注意变电站设备的景观设计和协调问题等。
(三)总体市场整体规划及预测
根据国家电网公司“十一五”电网规划及2020年远景目标报告,“十一五”期间,国家电网公司将新增330kv及以上输电线路6万千米、变电容量3亿千伏安,投资1800亿元左右。电力供应紧张问题刺激了电力投资热潮,带动输变电设备行业增长。
到2010年,跨区输电能力将达到4000多万千瓦、输送电量1800多亿千瓦时。国家电网公司“十一五”期间平均每年投资1800亿元,考虑到南方电网公司投资一般为国家电网公司的1/3—1/4,国家电网跟南方电网的投资总和将可能达到2250亿元,和“十五”相比增幅达到了90%。到2020年全社会用电将达到39400亿—43200亿千瓦时,需要装机8.2亿—9.0亿千瓦。2011—2020年年均净增电量1400亿—1660亿千瓦时,年均需净增装机2600万—3200万千瓦。
输电业务仍为国家垄断经营,电网投资,特别是对骨干电网的投资,是由国家主导进行,具有明确的规划,因此,与其他行业不同,电网投资的确定性较强,也较为稳定,不会出现大起大落的现象。2010年以后,国家电网建设仍将保持较大的规模。仅以西电东送为例,根据规划,2010年—2020年,西电东送的容量仍将翻一番,相应的,西电东送的投资额也将同比增长。总的来看,在“十二五”期间,输变电行业的景气度仍然有望维持在较高的水平上。
作为一个大国,中国各区域经济发展水平、资源禀赋条件的差异决定了跨省、跨区域电能配置对于满足全国电力需求的重要意义。整体来看,中国一次能源在西部分布较多,而电力需求多集中于东部地区,同时不同区域电源结构和负荷特性存在较大互补性,因此“西电东送、南北互供、全国联网”成为了中国跨区电能配置的总体思路。
随着电力供需趋于平衡和富裕,“十一五”期间电网建设将快速发展,特高压电网、骨架电网、跨区送电工程建设将是电网建设的重中之重,根据国家电网公司规划,2010年全国特高压及跨区电网输电容量约7000万千瓦,输电量约3500亿千瓦时,规模约为2005年的三倍。
大型坑口电站建设和水电的大规模开发是跨区域电网建设的一个重要驱动力,根据国家规划,在“十一五”和“十二五”期间,我国的水电开发要基本完成,考虑到西部的大部分水电基地都远离负荷中心,因此,需要通过长距离输电,特别是超高压直流点对点输电项目的建设来实现这些西部水电基地的集约化开发和外送。
此外,在《国家电网“十一五”电网规划及2020年展望》中,重点城市电网建设与特高压工程、加强区域联网等共同被列入国家电网公司的工作日程。2005年6月,国家电网公司正式宜布31个重点城市电网建设改造工程启动。
根据国家规划,本工程的主要目标为:加快城市电网发展,完善供电网络,提高供电能力,全面务实城市电网安全供电的基础。这是继“两网改造”之后,又一次大规模的城市电网建设项目,预计五年的投资额将达到2200亿元。
在国内各级电网中,配电的基础设施建设最为薄弱,而配网还具有规模巨大的特点,因此,预计配网建设和改造带来的市场需求也将是惊人的,这个细分市场有望成为输配电行业的另一个主要增长点。受益于此,预计“十一五”到“十二五”期间,对配电网相关的变压器等输配电设备的需求将快速增长。



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