报告发布方:中金企信国际咨询《高电压等级变压器用电磁线市场应用趋势及竞争战略预测报告(2024版)-中金企信发布》
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1、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。
(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。
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:①电力变压器主要是用于输电及配电使用的变压器;②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;③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。
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。
2、高电压等级变压器用电磁线行业分析
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。
①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。
②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。
3、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2023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2023年的125.86万亿元,GDP复合增速为7.76%。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2023年,全国发电量从5.43万亿kWh增至9.46万亿kWh,复合年增长率为5.70%。2013年至2023年,全国电力投资由7,728亿元增长至14,950亿元,年复合增长率为6.82%。伴随我国经济持续增长,我国电力行业稳步发展。
(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。
2012年至2022年,我国高电压等级变压器容量逐步提升。中金企信数据显示,2012年至2022年,我国220kV及以上电压变压器的累计容量从262,365万kVA增加至519,761万kVA,年复合增长率7.08%。具体情况如下图所示:
国内运行的220kV及以上电压变压器累计容量
数据整理:中金企信国际咨询
(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
2020年9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。2022年1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。