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高电压等级变压器用电磁线行业深度分析报告(政策法规、发展现状、未来趋势、竞争格局)

   日期:2026-01-25 15:23:34     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
高电压等级变压器用电磁线行业深度分析报告(政策法规、发展现状、未来趋势、竞争格局)
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二、行业基本情况

(一)电磁线行业概况

1、电磁线基本概念

电磁线又称绕组线,是一种被绝缘层包裹的导电金属电线,用以绕制电工产品的线圈(线圈也称绕组)。电磁线的工作原理为法拉第电磁感应现象,电流通过线圈产生磁场或线圈切割磁力线产生感应电流,实现电能和磁场能的相互转换。电磁线是电力设备、家用电器、工业电机和交通设备等产品的重要构件,被誉为电机、电器工业产品的心脏

电磁线行业上下游领域情况如下:

根据不同的分类标准,电磁线又可分成不同的种类,具体如下表所示:

分类方式

具体类别

根据导体材料属性划分

可以分为铜线、铝线和合金线。

根据导体形状划分

可以分为圆线、扁线和异形线。

根据耐热等级划分

可以划分为90级(Y级)、105级(A级)、120级(E级)、130级(B级)、155级(F级)、180级(H级)、200级(C级)、220级(C级以上)、240级(C级以上)等。

按绝缘层结构分类

可以分为单层、两层复合和三层复合。

按应用特性分类

可以分为直焊性、自粘性、自润滑、耐冷媒、耐变压器油、耐电晕、抗辐射等。

根据绝缘层材料划分

可以分为漆包线、绕包线和无机绝缘线。

漆包线是将绝缘漆涂在导电线芯上,经烘干形成的漆膜作为绝缘层的电磁线。漆包线的特性受原材料质量、工艺参数、生产设备和环境等因素影响而各不相同,是一种功能性材料;

绕包线是用绝缘纸、玻璃丝、天然丝、合成丝或绝缘膜等紧密绕包在裸导线或漆包线上形成绝缘层的电磁线。由于绝缘厚度大,绝缘强度高,不适合应用在小型电机电器产品,主要应用于大中型电机和电器产品中;

无机绝缘电磁线是用无机绝缘材料如陶瓷、玻璃膜、氧化膜等作绝缘层的电磁线。无机绝缘线耐热性能、耐腐蚀性能较好,常常用于耐热等级超出有机材料限度的工作环境下。

2、电磁线应用领域概况

电磁线应用领域广泛,根据电磁线的材质、规格、性能不同其适用领域有所区别,电磁线下游主要应用于家用电器、电力设备、工业电机、汽车电机和电动工具等领域。

电磁线应用领域概况如下:

电磁线应用领域

简介

代表性电磁线生产企业

家用电器用

家用电器三大行业空调、冰箱、彩电全部应用电磁线

长城科技等

电力设备用

电力设备中主要为发电机和变压器使用电磁线。发电机从机械系统吸收机械能,向电系统输出电能;变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的设备

金杯电工、经纬辉开

工业电机用

电机是一种利用电和磁的相互作用实现能量转换和传递的电磁机械装置。电机从电系统吸收电能,向机械系统输出机械能,主要作为驱动各种机械设备的动力

精达股份、长城科技等

汽车电机用

汽车电机需使用电磁线。除了电机以外,起动机、智能空调、神经元传感器、智能化座椅、自动导航和防撞等基础设备、安全设备和高端配置均需要使用电磁线

精达股份、长城科技等

电动工具用

电动工具包括电钻、电锯、切割机、割草机等等,是日常生产生活的重要设备。电动工具通常以小容量电动机或电磁铁为动力,通过传动结构来驱动工作头,是一种手持式或便携式的机械化工具

精达股份、长城科技等

3、全球电磁线行业发展状况

1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象后,磁和电相互转化的原理被广泛应用。电磁线是完成电磁转化的核心构件,被广泛应用于发电机、电动机和变压器等电器设备中。随着全球对电气应用的不断升级,针对电磁线的产业变革也逐步受到人们的重视。电磁线技术不断研发创新,电磁线种类持续增加,从而为电力应用带来了更多发展可能性。

美国于1875年最先获取了绝缘漆和纤维技术专利。在随后的一个世纪,各国都在为电磁线的技术更新作出贡献。美国通用公司先后研制了醋酸纤维漆包线、油性漆包线、缩醛漆包线、聚酯漆包线等,美国道奇公司发明了自粘性漆包线和复合漆包线,美国杜邦公司制成了丙烯酸漆包线、聚酯亚胺漆包线、聚酰亚胺漆包线和聚酰胺酰亚胺漆包线;日本在1939年开发了玻璃漆包线,并在1954年制成了硅酮漆包线;德国在1940年制成了聚氨酯漆包线;我国上海电缆研究所分别在1966年和1970年制成聚酰亚胺漆包线和聚酰胺酰亚胺漆包线。电磁线行业在此期间得到快速的发展,电磁线的性能在各国技术的创新下得到了大幅提升,电磁线的应用领域不断扩大。

全球电磁线行业在技术研究的引导下,北美、日本和西欧逐渐成为三大传统生产和研发基地。进入二十一世纪后,电磁线及其下游产品的制造基地逐渐向亚洲、美洲中南部和东欧等地区转移。

目前电磁线行业已成为电力、机电、交通运输、通讯等多个行业相配套的基础产业,全球电磁线产品的需求大幅上升。

4、国内电磁线行业发展状况

我国电磁线行业较西方国家起步晚,在二十世纪60年代才基本拥有电磁线的自主研发和生产能力,并开始注重培养电磁线的专业人才,为后续国内电磁线技术的持续发展奠定了基础;在二十世纪90年代,我国电磁线行业不断向西方国家引进先进的电磁线技术和生产设备,在不断的研究学习过程中,我国的电磁线生产能力和技术水平逐步进入全球先进行列,能够生产出良好品质的导线芯材料、绝缘材料、生产设备以及检测设备。

进入二十一世纪后,我国不断鼓励并推进以电力设备、工业电机等为代表的基础设施建设,电磁线行业作为工业产品的基础产业,其生产规模在短时间内快速扩张。目前我国的电磁线的年生产能力超过百万吨,约占全球电磁线生产总量的50%,部分产品的工艺技术水平已处于全球领先地位。

经过长时间的发展,我国电磁线行业生产能力逐渐提升。电磁线行业内生产企业较多,电磁线的生产技术和工艺流程基本成熟,这些企业的生产规模从年产一千多吨至年产十万吨不等。目前我国已形成了百万吨以上的产能总量,为全球电磁线生产、销售的第一大国和出口国。

(二)高电压等级变压器用电磁线行业技术水平及技术特点

1、我国电力系统基本情况

我国电力系统由发电、输变电、配电、用电四大系统共同构成。其中,输变电、配电环节是电力系统中发电厂与电力用户之间的输送电能与分配电能的组成部分。输变电是从发电厂或发电厂群向供电区输送大量电力的主干渠道,同时也是不同电网之间互送大量电力的联网渠道;而配电是在供电区内将电能分配至电力终端用户的分配手段,并直接为用户服务。

我国电力系统的发电侧、输电侧和配电侧示意图如下:

我国输变电、配电网中,电压等级情况如下:

电网

电压等级

内容

配电注1

66kV及以下

将电能分配给城市电力用户的电力网

高压输电

110kV220kV

长距离或大容量区域输电系统

超高压输电

超高压交流输电

330kV750kV

跨区域超长距离和超大容量输电系统

超高压直流输电注2

±500kV(±400kV~±660kV

特高压输电

特高压交流输电

1000kV及以上

跨区域特长距离和特大容量输电线路

特高压直流输电

±800kV及以上

1:根据《城市配电网规划设计规范》(GB50613-2010),35kV66kV110kV电压为高压配电。110kV为连接输电与配电两大领域,处于电能由输电向配电的转换环节。

2:在我国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会于2008年联合发布的《电工术语发电、输电及配电通用术语》中,仅将直流±800kV以下的直流输电统一归类为高压直流输电,未做进一步分类。行业内企业如特变电工(600089.SH)、神马电力(603530.SH)、经纬辉开(300120.SZ)等将±500kV(±400kV~±660kV的直流输电归类为超高压直流输电,上表采用该分类标准。

我国电网主要由国家电网、南方电网组成,其中,国家电网覆盖全国26个省、直辖市与自治区,南方电网覆盖广东、广西、云南、贵州和海南5个省。

2、电力变压器基本情况

在输电网中,电气设备可以分为一次设备和二次设备,其中一次设备是供电系统的主体,直接用于生产、变换、输送、疏导、分配和使用电能,二次设备是对电力系统内一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。具体情况如下:

电气设备

电压等级

作用

主要设备

一次设备

高电压

直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备

能量转换设备(如发电机、变压器、电动机等);

开关设备;

载流导体(母线、绝缘子和线缆等);

互感器(电压、电流等互感器);

电抗器和避雷器;

直流输电换流阀;

接地装置。

二次设备

低电压

对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备

测量表计;

绝缘监察装置;

控制和信号装置;

继电保护及自动装置;

直流电源设备;

高频阻波器;

备自投装置等。

电网中运行的变压器是电力系统中重要的输配电设备,可以将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。变压器一般分成电力变压器、换流变压器和电抗器等,其中:电力变压器主要是用于输电及配电使用的变压器;换流变压器用于远距离直流输电线路两端的换流站,与换流器连接将交流电能和直流电能互相转换;电抗器用于线路里的限流或限压,补偿高压输电线的容性电流或电压,从而起到稳定电网的作用。

在超/特高压交流输电中,交流变压器为核心设备;在超/特高压直流输电中,换流变压器是核心设备。换流变压器在交流电网与直流线路之间起连接和协调作用,将电能由交流系统传输到直流系统或由直流系统传输到交流系统,是交、直流输电系统中换流、逆变两端接口的核心设备。由于换流变压器阀侧与直流相连,因此换流变压器不仅承受交流电压,而且还需要承受直流电压,因此换流变压器的结构特殊、复杂,关键技术高难,对制造环境和加工质量要求严格。换流变压器制造技术是世界变压器制造领域的尖端技术之一,代表着目前变压器制造业的最高水平,当前国内仅有特变电工、中国西电、保变电气、山东电力设备等少数几家企业掌握换流变压器制造技术。

我国变压器生产企业较多,细分行业集中度与电压等级的上升成正比。在特高压变压器领域,特变电工、保变电气、中国西电、山东电力设备及西门子、ABB具有±800kV特高压直流输变电、1000kV特高压交流输变电成套设备的研制和生产能力。根据2019年至2022年特高压交流变压器、特高压直流用换流变压器中标情况,中标的国内企业主要为特变电工、山东电力设备、保变电气和中国西电。在电压等级500kV及以上变压器市场,亦主要为上述四家等国内企业及西门子、ABB等外资企业。

交流电压,而且还需要承受直流电压,因此换流变压器的结构特殊、复杂,关键技术高难,对制造环境和加工质量要求严格。换流变压器制造技术是世界变压器制造领域的尖端技术之一,代表着目前变压器制造业的最高水平,当前国内仅有特变电工、中国西电、保变电气、山东电力设备等少数几家企业掌握换流变压器制造技术。

我国变压器生产企业较多,细分行业集中度与电压等级的上升成正比。在特高压变压器领域,特变电工、保变电气、中国西电、山东电力设备及西门子、ABB具有±800kV特高压直流输变电、1000kV特高压交流输变电成套设备的研制和生产能力。根据2019年至2022年特高压交流变压器、特高压直流用换流变压器中标情况,中标的国内企业主要为特变电工、山东电力设备、保变电气和中国西电。在电压等级500kV及以上变压器市场,亦主要为上述四家等国内企业及西门子、ABB等外资企业。

3、高电压等级变压器用电磁线行业技术水平、技术特点及发展趋势

电磁线产品主要应用于高电压等级变压器(电压等级在110kV及以上的变压器)。由于电网运输路线中的变压器与普通的家用电器和工业电机所处运行环境有较大的差异,因此变压器在电网运输线路中的重要地位决定了所使用的电磁线须具有更优的性能和更高的技术要求。

高电压等级变压器普遍使用扁铜线

高电压等级变压器所使用的电磁线几乎都使用扁铜线。

线圈空间利用充分。扁铜线的扁平形状使得其在变压器线圈中的空间利用更加高效。这种形状可以增加线圈的匝数,使其能满足不同电压需求。

散热效果好。由于扁铜线的截面较宽,相比于圆铜线,其散热性能更佳。当电流通过变压器线圈时,会产生热量,而扁铜线能更好地分散这些热量,减少因过热而产生的损耗,因此更适合用于高电压、大容量变压器。

体积小。采用扁铜线制作的变压器线圈截面积更小,因此变压器的体积和重量可以大大减小,降低变压器的材料成本。

电磁线应具备较强的抗突发短路能力

变压器在运行中可能会遭受雷电冲击、误操作或电网系统故障等导致的突发短路,这些短路会在变压器绕组中产生超过正常工作电流数倍至数十倍的短路电流,导致变压

器绕组短时间内损耗增大,温度快速上升。由于电动力与短路电流的平方成正比,短路时产生的电动力是正常运行时的数十倍至数百倍。因此,变压器用电磁线需要具备较高的机械性能,以确保在发生突发短路后变压器能够继续正常运行。尤其对于换流变压器来说,换流变压器阀侧与直流相连,因此换流变压器不仅承受交流电压,而且还需要承受直流电压,这使得换流变压器与普通电力变压器在结构上有所不同,需要电磁线同时满足屈服强度高、高温粘结强度好以及导线整体弯曲刚性优良等技术指标。

目前,电磁线行业普遍采用机械变形的方式对电磁线进行硬化处理,以使其达到所需的屈服强度。但是,该硬化处理方式存在两个问题:一是在长期高温环境下,电磁线屈服强度稳定性差,在变压器长期运行后,电磁线屈服强度会出现下降趋势;二是目前的硬化方式所能达到的屈服强度数值较小,难以完全满足电力行业发展的趋势。因此,采用新材料来提高电磁线的屈服强度有望成为电磁线新的发展趋势。

此外,变压器绕组采用的自粘换位导线其机械性能在常温下满足设计要求,但是在变压器长期高温运行时,由于自粘漆包线的粘结性能会有所下降,导致绕组的机械性能下降,当系统发生突发短路绕组受到很大的电动力冲击时,容易导致绕组变形致使变压器产生故障,甚至引起火灾,严重的会造成供电系统崩溃。因此,为了满足超高压、特高压电网建设的发展需要,对高温自粘电磁线的研发将是一种发展趋势。

电磁线应具备良好的绝缘性

电磁线的电气性能直接影响电力变压器绕组的整体质量。电力变压器要求铜导体不应有尖角和毛刺,铜导线外层的绝缘材料必须符合相关设计和标准要求。

由于大型变压器大量采用换位导线,因此对单根换位导线的电气性能要求更加严格,若单根换位导线漆膜存在缺陷,可能导致换位导线发生股间短路,进而产生较大的循环电流,这可能使得变压器绕组面临烧毁的风险。

电磁线应具备良好的导电性

电磁线必须具有良好的导电性能,以确保电流能够高效、稳定地传输。良好的导电性能够降低负载损耗,从而延长绝缘材料寿命、减少能量损失。

电磁线应能够降低涡流损耗,向超薄厚度和小规格截面积发展

电磁线处在交变漏磁场中,在闭合回路中产生感应电流(称为涡流),从而在导线中产生涡流损耗。单根导线在均匀磁场中产生的涡流损耗与导线沿绕组辐向的厚度平方成正比。所以,电磁线厚度越大则变压器线圈的涡流损耗越大,线圈温升也越高。

电流具有集肤效应,即在交流电或变交电磁场下电流主要集中在导体表面移动,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部电流较小。因此,在相同导电截面积下,多根小规格截面积电磁线并绕可以通过更大电流强度。

高电压等级变压器由于电压高、电流大,因此涡流损耗通常较高。降低涡流损耗,可以延长绝缘材料寿命、减少能量损失。因此变压器使用超薄厚度和小规格截面积的电磁线为发展趋势。

电磁线应有助于减小变压器体积,向多根数换位导线、超薄漆膜方向发展

随着电力行业的发展,变压器的容量越来越大,由电磁线绕制的线圈的体积也相应越来越大。由一根多根数换位导线代替多根导线并绕,可以简化变压器制造厂的绕制工艺。同时,多根数换位导线更加紧密,可以缩小变压器体积,达到降低变压器制造成本的目的。此外,多根数换位导线还可以增强线圈本身的机械强度,提高变压器抗突发短路的能力。

变压器的电压等级越高,电磁线所需要的绝缘强度就越高。在使用目前绝缘材料的情况下,电磁线的绝缘越来越厚,电磁线的外形尺寸也越大,变压器的体积也随之增大,从而增加变压器的制造成本。因此,在不减弱电磁线性能的前提下,通过对现有绝缘材料进行改性或研发新的高强度绝缘材料,减小电磁线绝缘厚度将成为电磁线的未来发展趋势之一。

综上,高电压等级变压器用电磁线的性能特点如下:

序号

高电压等级变压器对电磁线性能的要求

性能要求说明

对应电磁线主要指标

1

空间利用率高,散热效果好

高电压等级变压器由于电压高、电流大、体积大,需要电磁线具有较高的空间利用率和良好的散热效果

扁铜线

2

抗突发短路能力强

变压器在运行时,存在因为雷电冲击、系统过电压、暂态过电压等突发短路现象。

半硬导线屈服强度Rp0.2MPa

3

电气性能好

漆包线的电气性能直接影响电力变压器绕组的整体质量。若漆包铜扁线之间漆膜出现损伤,将产生较大的循环电流,从而使变压器绕组面临烧毁的风险

漆膜绝缘性好

4

导电性好,降低负载损耗

高电压等级变压器由于通过电流大,因此负载损耗较大。降低负载损耗,可以延长绝缘材料寿命、减少能量损失

电阻率、导体含氧量

5

降低涡流损耗

高电压等级变压器绕组的涡流损耗与导线沿绕组幅向厚度的平方成正比。降低涡流损耗,可以延长绝缘材料寿命、减少能量损失

换位导线根数、单根导体厚度、单根导体宽厚比

6

减小变压器体积

高电压等级变压器一般体积较大,造价较高。减小变压器体积,进而可以减少变压器材料成本

换位导线根数、单根导体厚度、漆膜厚度

4、高电压等级变压器用电磁线行业主要技术门槛和技术壁垒

针对上述高电压等级变压器对电磁线性能指标的要求,高电压等级变压器用电磁线的主要技术门槛和技术壁垒如下:

序号

技术门槛和技术壁垒

说明

1

铜导线硬化处理技术

铜导线屈服强度的提高,取决于对其微观组织结构如晶粒尺寸、织构和晶界特征等的调控。但铜导线在屈服强度提高的同时,也增加了其微观组织中物理缺陷的密度,从而导致其导电性能下降。为了更好地实现铜导线屈服强度与导电性能的良好匹配,需要从微观组织结构上做到更为精细的控制,即对晶粒尺寸、织构和晶界的综合调控

2

扁铜线的涂漆工艺

(三)相比漆包圆铜线,漆包扁铜线有四个角,且对四个角的漆膜均匀度要求极高,从而使得制造加工难度增加

(四)在达到所需绝缘性能的前提下,降低漆膜厚度

3

换位导线生产技术

换位导线在生产过程中,可能出现导线缠绕性能不佳(弯曲过程中出现坍塌或无法弯曲)、漆包铜扁线漆膜破损(尤其在换位“S”弯处)、薄漆包线打制中起翘变形等缺陷,从而给电力变压器绕组带来质量隐患

(五)我国高电压等级变压器用电磁线行业发展趋势

1、经济持续增长将带动下游电力行业持续发展

电力是经济社会发展的血脉。从历年经济增长与用电需求的增长量来看,经济增长量与用电需求量息息相关。据国家统计局数据,2013年至2024年,我国经济增长的总体情况良好,我国GDP(支出法)从2013年的59.63万亿元上升至2024年的134.91万亿元,GDP复合增速为7.70%。作为支撑国民经济发展的基础性行业,电力行业的增速与国民经济的增速息息相关。2013年至2024年,全国发电量从5.43万亿kWh增至9.42万亿kWh,复合年增长率为5.14%2013年至2024年,全国电力投资由7,728亿元增长至17,770亿元,年复合增长率为7.86%。伴随我国经济持续增长,我国电力行业稳步发展。

随着全球现代化进程的加速推进,各国近年都在不断加大对电力基础设施建设的投入,以中国、印度、巴西、南非等经济体为首的新兴市场国家经济发展推进了电力投资的增长。据《世界能源统计年鉴》,全球发电量2013年至2023年的年复合增长率为2.5%,呈稳定增长趋势,其中亚太地区增速在4.5%

根据世界银行发布的全球经济展望数据,随着经济复苏,2023年全球GDP预计增速为2.6%,新兴市场和发展中经济体GDP预计增速为4.2%。虽然受货币政策紧缩、信贷条件限制、全球贸易与投资疲软等因素影响,2024年全球GDP增速预期仍将达到2.6%左右,新兴市场和发展中经济体GDP增速预期将达4.0%2025年全球GDP增速预期将达到2.7%,新兴市场和发展中经济体GDP增速预期将达4.0%。综上,预期未来全球经济仍呈稳定增长态势。

同时根据IEA电力市场报告,2023年全球电力需求增长了约2.2%。预计未来三年,全球电力需求将以更快的速度增长,到2026年年均增长3.4%

2、我国能源分布不平衡推动了特高压、超高压及高压输电工程的持续建设

我国的能源分布不平衡,电力需求集中于东南部地区,而发电能力集中于西北部地区。随着我国长期稳定的经济增长对电力的需求持续增加,我国迫切需要建设大规模、远距离的高压输电线路,最终完成西电东送”“北电南送工程建设。特高压输电具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低、节约土地资源、节省工程投资等显著技术优势,能大幅提升我国电网输送能力,是当今输电技术的最高水平及未来电网发展的方向,我国在特高压输电技术方面领先全球。

在特高压输电中,交流输电与直流输电各有优势。特高压交流输电在构成交流环网和短距离传输领域优势突出,主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设,实现各大区电网的同步互联,适合作为大区域中枢,担当网架的主干;特高压直流输电在点对点长距离传输、海底电缆、大电网联接与隔绝等领域优势突出,主要定位于远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联,适合实现大区域联网。

2006年起至今,我国特高压建设主要经历了四个发展阶段:

探索与示范阶段(2006年至2010年):我国特高压直流输电工程是从2006—2007年以云南广州、向家坝上海项目为起点开始建设和发展,基础是超高压直流技术。我国首条特高压交流输电工程是200612月开工建设的晋东南南阳荆门

1000kV特高压交流试验示范工程2006年至2010年,我国共有4条特高压线路开工,其中交流工程1条、直流工程3条。截至2010年,我国累积完工特高压线路长度3,985千米。

第一轮发展阶段(2011年至2013年):在本阶段中,我国明确结合大型能源基地建设,采用特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,以形成大规模西电东送北电南送的能源使用格局,并加快区域和省级超高压主网架建设,重点实施电力送出地区和受端地区骨干网架及省域间联网工程,完善输、配电网结构,提高分区、分层供电能力。2011年至2013年,我国共有5条特高压线路开工,其中交流工程2条、直流工程3条,截至2013年累积完工特高压线路长度8,780千米。

第二轮发展阶段(2014年至2017年):为缓解大气污染,20145月,国家能源局提出加快推进大气污染防治行动计划12条重点输电通道的建设(其中含四交五直特高压工程),优化建设电网主网架和跨区域输电通道,并发挥跨省跨区特高压输电通道消纳可再生能源的作用。2014年至2017年,我国共有13条特高压开工,其中交流工程5条、直流工程8条。截至2017年,我国累积完工特高压线路长度为30,692千米。

第三轮发展阶段(2018年至今):在能源输送需求及加大基础设施领域补短板力度的双重影响下,特高压输电工程迎来第三轮快速发展时期。20203月,中共中央政治局常务委员会会议提出要发力于科技端的基础设施建设,包括5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大新基建板块。新基建是构建双循环新发展格局的核心,而特高压建设则是新基建支持的重点方向,在双碳新基建的双重推动下特高压有望迎来新一波建设高峰。

20225月,国家发改委和国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,提出加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设。加大力度规划建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。截至20244月,我国已建成特高压输电线路38条,其中直流输电线路20条、交流输电线路18条。根据《中国能源报》资料,十四五期间,国家电网规划建设特高压线路“2414,涉及线路3万余公里,变电换流容量3.4亿千伏安,总投资3,800亿元,对比十三五特高压建设投资额2,800亿元,增速约35.7%

在特高压输电的带动下,我国持续建设与之相匹配的超高压、高压电网,消纳和完善电网主网架布局,进而促进我国超高压、高电压等级变压器装机容量的持续增长。

2012年至2023年,我国高电压等级变压器容量逐步提升。中电联数据显示,2012年至2023年,我国220kV及以上电压变压器的累计容量从262,365kVA增加至542,400kVA,年复合增长率6.83%。具体情况如下图所示:

3双碳目标下,我国加快构建现代能源体系,促进了我国电力投资的持续加大

20209月,我国明确提出要在2030年实现碳达峰,到2060年实现碳中和的目标。双碳战略目标体现了我国对绿色、环保、低碳生活方式的倡导,也展示了我国在应对全球气候变化问题上的决心和行动。

为实现这一目标,我国积极推进产业结构和能源结构调整,大力发展可再生能源。20221月,国家发展改革委和国家能源局联合发布《十四五现代能源体系规划》,提出到2035年,能源高质量发展取得决定性进展,基本建成现代能源体系。非化石能源消费比重在2030年达到25%的基础上进一步大幅提高,可再生能源发电成为主体电源,新型电力系统建设取得实质性成效,碳排放总量达峰后稳中有降。

我国风电、太阳能等新能源电源工程项目建设加速推进

十四五现代能源体系规划》提出,全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展,有序推进风电和光伏发电集中式开发,加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设。

十四五开始,风电、光伏等新能源有望成为主要的电力装机增量。20211026日,国务院正式印发《2030年前碳达峰行动方案》,方案中明确提出2025年我国非化石能源消费比重达到20%左右,单位国内生产总值能源消耗较2020年下降13.5%,单位国内生产总值二氧化碳排放较2020年下降18%2030年非化石能源消费比重达到25%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年下降65%以上。

如上图所示,我国风电、太阳能发电累计装机容量持续增长。我国风电装机容量从2019年的20,915万千瓦增长到2024年的52,068万千瓦,年复合增长率为20.01%;太阳能发电装机容量从2019年的20,418万千瓦增长到2024年的88,666万千瓦,年复合增长率为34.14%。根据国家统计局发布的《中华人民共和国2024年国民经济和社会发展统计公报》,我国2024年并网风电装机容量52,068万千瓦,同比增长18.00%;并网太阳能发电装机容量88,666万千瓦,同比增长45.20%

在新能源发电投资的带动下,近年来我国电源投资持续加大。

如上表所示,我国各年电源投资,由2019年的3,283亿元增长到2024年的11,687亿元,年复合增长率达28.91%

在我国电源投资不断加大的带动下,发电侧升压变压器及配套电磁线需求将进一步增加。

电网投资持续推进

A、为做好新能源发电消纳输送,输电网加快建设

十四五现代能源体系规划》提出,推动构建新型电力系统。统筹高比例新能源发展和电力安全稳定运行,加快电力系统数字化升级和新型电力系统建设迭代发展。加大力度规划建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。稳步推进资源富集区电力外送,加快已建通道的配套电源投产。十四五期间,存量通道输电能力提升4,000万千瓦以上,新增开工建设跨省跨区输电通道6,000万千瓦以上。

根据国务院发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,我国将进一步完善国内现代能源体系,加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电力系统互补互济和智能调节能力,加强源网荷储衔接,提升向边远地区输配电能力。

B、配电网改造进一步推进

十四五现代能源体系规划》中明确提出要加快配电网改造升级,推动智能配电网、主动配电网建设,提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性。

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。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,导致总耗巨大。因此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。对比传统的变压器,智能变压器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。

20225月,国家发改委和国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,提出着力提高配电网接纳分布式新能源的能力。发展分布式智能电网,推动电网企业加强有源配电网(主动配电网)规划、设计、运行方法研究,加大投资建设改造力度,提高配电网智能化水平,着力提升配电网接入分布式新能源的能力。

综上,在以上政策的推进下,配电变压器也将向着智能化变压器的方向发展。

C、对电力变压器节能降耗要求大幅提升,促进电力变压器的更新换代

2020529日,中国国家标准化管理委员会、国家市场监督管理总局发布GB20052-2020《电力变压器能效限定值及能效等级》,并于202161日正式实施。新的国标修订和整合了之前的两项国家强制标准GB20052-2013《三相配电变压器能效限定值及能效等级》、GB24790-2009《电力变压器能效限定值及能效等级》。在新标准下,各类电力变压器损耗指标下降幅度约在10%~45%,变压器新国标对能效口径的收紧将推动变压器的技术工艺升级以及行业格局的优化。

202012月,国家工信部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合印发《变压器能效提升计划(2021—2023年)》。《变压器能效提升计划(2021—2023年)》中要求:1、到2023年,高效节能变压器符合新修订《电力变压器能效限定值及能效等级》(GB20052-2020)中1级、2级能效标准的电力变压器在网运行比例提高10%,当年新增高效节能变压器占比达到75%以上;2、加大高效节能变压器推广力度。自20216月起,新增变压器须符合国家能效标准要求,鼓励使用高效节能变压器;3、加快电网企业变压器能效提升。推动电网企业开展在网运行变压器全面普查,制定淘汰计划并组织实施。到2023年,逐步淘汰不符合国家能效标准要求的变压器。加快电网企业变压器升级改造,推行绿色采购管理,自20216月起,新采购变压器应为高效节能变压器。

20226月,国家工信部等六部门联合发布《工业能效提升行动计划》,实施变压器能效提升行动。鼓励电网企业、工业企业开展在网运行变压器全面普查,制定能效提升计划并组织实施。20232月,国家发展改革委等部门发布《关于统筹节能降碳和回收利用加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》,指出加快重点领域产品设备节能降碳更新改造。首批聚焦实施条件相对成熟、示范带动作用较强的锅炉、电机、电力变压器、制冷、照明、家用电器等产品设备,推动相关使用企业和单位开展更新改造。20248月,中共中央、国务院发布《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》,指出推动重点行业节能降碳改造,加快设备产品更新换代升级。

根据招商证券数据,目前我国在运行变压器超过1,700万台,装机总容量约110亿kVA。其中,三级能效及以下在运行的变压器大概1,000多万台,国内电网公司低效变压器有200-300万台,用户产权的低效变压器有数百万台,亟待升级改造。

综上所述,在我国加快构建现代能源体系的背景下,我国电网投资将持续加大,并进一步带来输电侧变压器及配套电磁线需求的提升。根据中电联数据,我国十二五期间和十三五期间的电网建设投资分别为19,962.9亿元和26,052.4亿元。根据《中国能源报》资料,在十四五期间的国家输电线路建设中,国家电网计划投资约3,500亿美元(折合人民币约2.23万亿元),南方电网计划投资6,700亿元,合计电网建设计划投资较十三五期间电网建设投资增长11%左右,我国电网建设将迎来新的发展契机。

4、全球电力投资加大,促进我国电力设备出口需求增加

全球新能源发电装机量大幅增加

在全球应对气候变化和可持续发展的背景下,根据BNEF数据,2022年全球发电侧新增装机中,约80%为新能源发电,光伏和风电分别占比59%21%。在新能源发电装机容量快速增长的带动下,2022年全球新增发电能力达到424GW,相比2021年的371GW增长了14%,相比2012年的231GW增长了80%以上。根据国际可再生能源机构(IRENA)发布的《2025年可再生能源容量统计数据》,全球可再生能源容量将在2024年增加585GW,总计达到4,448GW,创下年增长率15.10%的历史新高。在新能源发电装机大幅增长的带动下,发电侧变压器的海外市场需求进一步提升。

海外电网建设需求持续增加

首先,海外需持续进行电网建设以做好新能源发电消纳输送。大规模的风光发电基地往往远离人口稠密的城市,因此电力远距离传输至关重要。在很多地区中,电网容量的不足阻碍了可再生能源的快速发展,导致电网阻塞,因此电网升级扩容需求强烈。

其次,电网扩容以满足日益增长的用电侧需求。根据IEA数据,全球终端用电量自2000年以来几乎翻了一番,并且自1990年以来几乎每年都在持续增长,只有2009年、2020年例外。2022年,尽管发生了全球能源危机,但电力需求仍同比增长2%,驱动力主要来自于新兴市场和发展中经济体的增长。

第三,多国迫切解决存量线路老化问题。各国电网在历史发展、投资、当前现代化建设等因素的影响下,运营年数不尽相同。电网设备的使用寿命也因具体组件、过载和容量问题、环境因素、维护方法和技术进步而有所差异。老龄化的电力设备可能带来重大的安全性和可靠性风险,因此多国迫切需要解决存量线路老化问题。

如上图所示,欧洲及美国电网投资逐年增加且近年来增长较快。同时,欧盟202210月发布《Digitalising the energy system-EU action plan》(欧盟能源系统数字化行动计划),提出2020-2030年期间对电网投资5,840亿欧元,其中4,000亿欧元投资于配电网、1,700亿元投资电网数字化。全球电网投资的加快带动我国变压器海外市场需求的增长。

如上图所示,2020年以来我国变压器出口金额持续增长,由2020年的32.64亿美元增长至2024年的64.30亿美元,年复合增长率达18.47%。海外电力设备市场需求的增长,为高电压等级变压器提供了市场机遇,进而促进了对电磁线需求的增加。

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