非晶合金行业市场全产业链分析及应用规模前景预测
(1)非晶合金行业:非晶合金又称“液态金属、金属玻璃”,是一种新型软磁合金材料,主要包含铁、硅、硼等元素。其主要制品非晶合金薄带的制造工艺是采用急速冷却技术将合金熔液以每秒106℃的速度急速冷却,形成厚度约0.03mm的非晶合金薄带,物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列。得益于上述极端生产工艺形成的特殊原子结构,使得非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性。
非晶合金因其高效电磁能量转换效率的材料特性在节能减排方面具有优势。2015年以来,非晶合金在我国配电网领域快速发展,市场规模从1.30亿美元增长至2019年的2.08亿美元,产量规模从4.97万吨增长至2019年的9.97万吨,复合增长率分别到达12.47%、19.01%。
中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国非晶合金市场运行动态监测及发展前景投资预测报告》
2015-2019年中国非晶带材市场规模现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
目前,非晶合金材料主要应用于配电变压器领域。除非晶合金之外,配电变压器使用的另一种主要材料是硅钢材料。与硅钢材料相比,非晶合金材料具有突出的节能环保特性,是“制造节能、使用节能、回收节能”的全生命周期可循环绿色材料。在制造侧,非晶合金的生产工艺流程显著短于硅钢产品,非晶合金薄带制造流程约为10米,硅钢约为1,000米。硅钢采用传统钢铁冶金制备工艺制成,而非晶采用的是急速冷却工艺制成,从钢液到非晶合金薄带制品一次成型,生产1公斤非晶合金薄带比生产1公斤硅钢约可节省1升石油,实现制造节能;在应用侧,非晶合金材料具有高磁导率、低矫顽力、高电阻率等材料特性,电磁能量转换效率显著优于硅钢材料,非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅可达到60%左右,实现使用节能;在回收侧,废旧的非晶铁心可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非晶铁心中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,实现回收节能。
近年来,为了应对气候变化挑战、减少碳排放,从而实现“碳中和”的总体目标,以绿色低碳发展理念为驱动,在节能减排方面优势明显的非晶合金材料将迎来良好的发展机遇。相比硅钢材料,非晶合金材料“制造节能、使用节能、回收节能”的环保特性优势显著,随着未来非晶合金材料应用的进一步推广,有望替代硅钢材料的市场空间广阔。
中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国油浸式非晶变压器行业市场发展现状及投资前景预测报告》
非晶合金行业产业链分析:在非晶合金薄带的产业链中,上游为原材料,主要包括铁、硼、硅等金属原材料。非晶合金薄带通过剪切、成型、热处理等工艺制成非晶铁心,非晶铁心是制作非晶配电变压器的核心部件,主要应用于配电、轨道交通、数据中心、新能源发电等行业领域。
非晶合金的产业链分析
(1)电力变压器行业:非晶合金薄带产品经加工后制成铁心,非晶铁心是生产非晶合金变压器的核心部件,主要应用于电力领域。未来随着“碳达峰”“碳中和”的要求不断提升,以非晶合金等材料制造的高效节能变压器迎来战略性的发展机遇和更宽广的市场空间。
非晶合金变压器包括油浸式非晶变压器和干式非晶变压器,其中油浸式非晶变压器主要应用于配电网领域,干式非晶变压器主要应用于对防火、防尘等安全性要求较高的用户工程领域。目前,全球范围内非晶变压器仍以油浸式变压器为主;2020年,全球油浸式非晶变压器的市场占比为86.58%,干式非晶变压器的市场占比为13.42%。
1)非晶变压器用于配电网的市场发展空间:
①国内配电网非晶合金变压器市场情况:配电变压器按照核心部件铁心所用原材料的不同,可以分为硅钢变压器和非晶变压器,二者所用的主要原材料分别是硅钢片和非晶合金薄带。与硅钢变压器相比,非晶变压器在节能、提效方面的优势明显,是“制造节能、使用节能、回收节能”的全生命周期可循环绿色产品。
经济增长带来的电力需求和国家政策的支持是配电变压器市场增长的主要驱动因素,国家电网、南方电网等电网系统的招投标量决定配电变压器的需求量。近年来,国家电网和南方电网配电变压器采购的具体情况如下:
单位:台
数据统计:中金企信国际咨询
国内配电变压器市场格局中呈现以硅钢变压器为主、非晶合金变压器为辅的结构。综合国家电网和南方电网的招标数据情况,2020年国内非晶合金变压器的市场份额占比约为25%。其中,南方电网的非晶变压器招标采购占比更高,主要是由于南方电网主要覆盖广东、广西、贵州、海南、云南等地区,其所覆盖区域用电负荷和集中度相对偏低,非晶变压器节能降耗的作用更为明显。
随着国家电网配电网投资整体放缓,近年来电网配电变压器的整体招标数量呈现下降的趋势。工信部、市场监管总局和国家能源局2020年12月联合印发的《配电变压器能效提升计划(2021-2023)》要求加快高效节能变压器推广应用,明确要求禁止未达标变压器接入电网,“自2021年6月起,新采购变压器应为高效节能变压器。到2023年,高效节能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;开展非晶合金等高效节能变压器用材料创新和技术升级,加强立体卷铁芯结构等高效节能变压器结构设计与加工工艺技术创新”。
随着国家对“碳达峰”、“碳中和”整体规划和目标的确定,以非晶合金等材料制造的高效节能变压器迎来战略性的发展机遇和更宽广的市场空间。
②海外配电网非晶合金变压器市场情况:
在电力需求较为旺盛的海外市场,非晶合金变压器的采购数量和市场份额整体呈现增长的趋势。根据韩国电力公司(KEPCO)的数据统计,2019年韩国电力公司招标配电变压器约7万台,其中硅钢变压器占比约70%;非晶变压器占比接近30%;2020年,韩国电力公司招标配电变压器数量进一步增长至约11.6万台,其中硅钢变压器约7万台、占比约60%,非晶变压器约4.6万台、占比上升至接近40%。目前,韩国电力变压器市场仍以硅钢变压器为主,但非晶变压器的采购数量和市场份额呈上升趋势。
2016-2019年非晶变压器市场规模保持持续增长,合计接近1.80亿美元;2020年,受新冠疫情影响,印度和东南亚市场的非晶变压器市场规模略有降低。
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2016-2020年印度和东南亚非晶变压器市场规模现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
2)非晶变压器用于用户工程的市场发展空间:非晶合金薄带的低矫顽力、高磁导率、高电阻率等特性使得材料更易于磁化和退磁,可显著降低电磁转换损耗,非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅约为60%-80%,在轨道交通、数据中心等高可靠性用电、低负载率的运行场景下,节能优势更为显著。
①轨道交通变压器市场发展空间:根据中国城市轨道交通协会《城市轨道交通2019年度统计和分析报告》,截至2019年底,中国内地累计城市轨道交通运营线路长度合计6,736.27公里,较2016年底年均复合增长率达17.50%;其中地铁运营线路长度为5,180.60公里,占比76.90%。中国城市轨道交通协会快报显示,截至2020年12月31日,中国内地累计有45个城市投运城轨交通线路7,978.19公里,2020年共新增运营线路36条。
在轨道交通领域,变压器是轨道交通供电系统的重要设备,在承担提供电能作用的同时也会消耗电能,在低负载率时的空载损耗是变压器的主要电能损耗,因此,降低配电变压器的空载损耗有利于降低轨道交通运营成本。
根据中金企信统计数据,2016年-2020年,中国轨道交通变压器市场规模从40.87亿元增长至71.11亿元,装机容量从0.54亿千伏安增长至0.95亿千伏安,复合增长率分别为14.85%、15.17%,保持稳定增长;同时,预计2021年至2027年轨道交通变压器市场规模仍将保持持续增长趋势,2027年市场规模有望超过200亿元,装机容量有望达到2.8亿千伏安。
2016年以来中国轨道交通变压器市场规模分析
数据统计:中金企信国际咨询
目前,非晶变压器已在北京6、7、8、10号地铁线、上海17号地铁线、广州7、12、18、22号地铁线、冬奥会京张铁路等投入应用,有效降低了停运时段、轻载时段能耗,节省运营成本,实现节能减排。随着轨道交通建设速度持续增长和非晶合金变压器节能降耗的优势逐步被认可,应用于轨道交通领域的非晶变压器市场空间有望实现快速增长。
②数据中心变压器市场发展空间:在信息技术快速发展的背景下,数据中心作为各行各业的关键基础设施,为我国经济转型升级提供了重要支撑。近年来,随着移动互联网、云计算、大数据等技术的发展,我国数据中心产业规模高速增长。根据工业和信息化部信息通信发展司发布的《全国数据中心应用发展指引》,截至2019年底,我国在用数据中心机架规模达315万架,规划在建数据中心机架规模364万架;2017年至2019年期间,我国在用数据中心机架规模年均复合增长率达到37.75%,保持快速增长的趋势。
根据中金企信统计数,2016-2020年,中国数据中心变压器市场规模从47.23亿元增长至170.77亿元,装机容量从0.63亿千伏安增长至2.28亿千伏安,复合增长率分别为37.89%、37.93%,呈现高速增长的态势;同时,随着数据中心建设规模的持续快速增长,预计2021年至2027年数据中心变压器市场规模仍将保持高速增长的态势,2027年市场规模有望超过1,100亿元,装机容量接近15亿千伏安。高速增长的数据中心领域有望为非晶合金变压器带来增量的市场空间。
2016年以来中国数据中心变压器市场规模分析
数据统计:中金企信国际咨询
目前,多家企业已经开始使用非晶合金变压器来替代原硅钢变压器,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变压器。综上,随着我国对数据中心等新型基础设施建设力度的加大和建设进度的加快,应用于数据中心的非晶变压器市场需求有望持续增长。
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3)新能源发电变压器市场发展空间:根据国家能源局公布数据,2020年我国可再生能源开发利用规模快速扩大,风电、太阳能发电累计装机容量达到5.35亿千瓦,占全社会发电设备容量的24.31%。风电和太阳能发电在2020年发电设备新增容量分别为7,167万千瓦和4,820万千瓦,同比分别增长178.70%和81.70%,占当年发电设备新增容量的62.80%。国家在光伏、风电领域的新增投资将有效促进配套电力设备的建设需求,为相关软磁材料带来持续增长动力。
光伏和风力发电一般具有明显的间歇性、季节性、随机性,在发电系统间歇的停止运行期间,配套的升压变压器成为用电设备,从电网吸收电能满足其空载运行的需要。随着升压变压器数量增多,变压器空载损耗总量增大,导致的电能损耗问题更为突出,而非晶变压器空载损耗低、空载电流小、节能特性好的特点能很好地满足新能源发电领域的节能要求。
根据中金企信统计数据,2016年-2020年,中国新能源发电变压器市场规模从40.35亿元增长至90.75亿元,装机容量从0.54亿千伏安增长至1.21亿千伏安,复合增长率分别为22.46%、22.35%,呈现快速增长的态势;同时,随着新能源发电建设投资的持续增长,预计2021年至2027年新能源发电变压器市场规模仍将保持高速增长的态势,2027年市场规模有望接近200亿元,装机容量超过2.5亿千伏安。
2016年以来中国新能源发电变压器市场规模分析
数据统计:中金企信国际咨询