上海山杰电气有限公司
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行业动态

行业深度调查:国内变压器行业的现状及未来展望

   来源:电源网
随着新材料、新工艺的不断应用,国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器,以适应市场发展。近年来,国内变压器行业通过引进国外先进技术,使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。

1.我国变压器产品发展现状

(1)电力变压器。目前,已在系统运行的代表性产品包括:1150kV、1200MVA,735~765kV、800MVA,400~500kV、3φ750MVA或1φ550MVA,220kV、3φ1300MVA电力变压器;直流输电±500kV、400MVA换流变压器。电力变压器主要为油浸式,产品结构芯式和壳式两类。芯式生产量占95%,壳式只占5%。芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而为大多数企业采用,而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输,因而仍有其生命力。

(2)配电变压器。国外配电变压器容量能达到到2500kVA,有圆形与椭圆形铁心型式。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。

(3)干式变压器。近来来,干式变压器在国内得到迅猛发展,在京、沪、穗、深等大城市,干变已经占到50%,而在其它大中城市也已经占到20%。干变有四种结构:环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包、浸渍式。目前,欧美广泛采用开敞通风式H级干式变压器,是在浸渍式基础上吸取了绕包式结构的特点并采用Nomex纸后发展起来的新型H级干变,由于售价高,在我国尚未推广。目前,国内通过短路试验容量最大的干式配电变压器是2500kVA、10/0.4kV;通过短路试验容量最大的干式电力变压器是16000kVA、35/10kV。

(4)非晶合金变压器。非晶合金变压器虽然抗短路性能差、噪音大,但是节能,因此未来发展前景可观。国内只有少数企业掌握非晶合金变压器铁心生产技术。目前,置信电气参股40%的日港置信具有3000~4000t的铁心年产能力,是国内最大的非晶合金变压器铁心生产企业,但其产品基本直供给置信电气,能够满足置信电气3000~4000台500kVA非晶合金变压器的生产需求。除置信电气以外,我国其他知名变压器生产企业,如顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变、西变等均掌握了非晶合金变压器的生产技术,但由于市场容量及铁心供应等问题,均未进行大规模生产。然而一旦市场容量扩大、铁心供应增加,以上变压器企业要扩大非晶合金变压器产能易如反掌。总体上,铁心及变压器的生产技术并不是制约我国推广非晶合金变压器的关键性因素,非晶合金带材的突破才能促成产品质的飞跃。

(5)卷铁心变压器。目前,卷铁心变压器的生产主要集中在10kV级,容量一般小于800kVA,也试制了1600kVA,但电力部门采购以315kVA以下的容量居多,适合用于农网。全国现有卷铁心变压器生产厂200多家,有一定规模的占20%。全国强卷铁心变压器生产能力约为1600万kVA,但实际产量较低。
2.变压器行业规模和市场结构分析

目前,我国注册的变压器生产企业1000多家(包括电力变压器、电子变压器、互感器和整流器等相关企业),有能力生产500kV变压器的企业不超过10家,其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、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等;能生产220kV变压器的企业不超过30家,生产110kV级的企业则有100家左右,其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变,保变、青岛青波、华鹏等厂家;生产干式配电变压器的企业约有100家,生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家;生产箱式变压器的企业有600~700家。

我国变压器行业规模庞大,但中小企业居多。根据截止2008年11月的统计,我国变压器行业内共有企业1589个,工业总产值超过1亿的只有130多家,员工人数超过2000人的只有16家。根据统计,销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元,占全行业的5.86%,前10名企业的累计份额为20.6%。近年来,通过技术改造、兼并重组和扩张等方式,我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。例如,特变电工拥有沈阳、衡阳、新疆、天津生产厂,西电公司拥有西安、常州生产厂,保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MVA。与此同时,以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模,提高自己的生产能力,年生产能力均在千万千瓦时以上。

中国电力事业的蓬勃发展吸引了国际上的电工装备跨国公司在中国投资,近年来在我国建立的变压器合资生产企业,如ABB、西门子、阿海珐、东芝、晓星等,在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额。

目前,在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营:ABB、阿海珐、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;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商形成了第三阵营;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。

随着行业的竞争越来越激烈,我国变压器企业一方面面临研发设计、品牌塑造、高新技术专业人才引进、跨国营销体系的建立等方面的挑战,这些都需要有创新的眼光和创新的能力作支撑;另一方面,面对外资企业进入本土市场,国内变压器大企业竞相兼并重组,小企业则陷入价格战中,生存状况不佳。因此,我国变压器企业必须严格规范企业管理,满足国际化经营对企业的新要求;同时,尽快突破高端技术,拓展新市场。

3.我国变压器制造技术现状

总体来看,中国变压器行业总体产品技术水平有了明显进步,但与国外产品相比,还存有一定差距,某些核心技术和产品对进口的依赖性依然很高。

3.1铁心制造技术

国内各企业主要是通过改善自己的剪切设备来改进铁心的生产技术,目前铁心制造技术有以下变化:①铁心柱采用嵌下轭工艺。

与常规工艺相比可节省大量的芯柱叠装时间,提高铁心叠装质量,该工艺适用于配电变压器铁心的自动化生产。②多级接缝铁心的应用。近年来,设计上为降低铁心接缝处的空载损耗,逐渐将传统的单一接缝改为多级接缝。国内变压器企业多采取局部阶梯接缝的做法,不仅能降低变压器空载损耗15%以上,而且能降低噪声3%~4%。③铁心片加工技术。20世纪70年代初,国内各变压器生产企业均采用国产硅钢片纵剪线和多剪床组成的简易硅钢片横剪线。目前,国内运行的硅钢片横剪切线除乔格公司独占鳌头外,瑞士阿尔斯通公司的产品也占有一席之地。
3.2绕组制造技术

20世纪90年代西变引进了法国阿尔斯通公司及日本日立国分工厂技术后,便正式推行了绕组组装工艺。目前,西变已建有绕组组装工艺场地。这项工艺也逐渐为全国各变压器厂家青睐,并得以迅速推广。

3.3绝缘加工技术

20世纪80年代,随着产品电压等级容量的提高和实验项目的增加,绝缘加工逐渐从金属加工中分离出来。现有龙门数控加工中心实现了绝缘加工的全自动化。

3.4绝缘干燥和油处理技术

油浸式变压器采用的是油纸绝缘结构。其核心工艺是绝缘材料的干燥处理,以及变压器的真空脱水。

气相干燥:20世纪80年代中期,国内沈变、西变和保变三大变压器厂率先从瑞士Micafil公司引进气相干燥设备。近年来煤油蒸发器又开发出内置式新产品,与传统的外置式蒸发器相比,两者各有利弊。

变压器油处理:进入上个世纪80年代,随着国外先进油过滤设备的引进,国内油净化技术得到了长足发展。企业大多采用了先进的真空喷雾净油法,它的去杂质和脱水效果是其他方法不能媲美的。

3.5节能技术

就变压器节能技术发展历程看,中国变压器历经了S6、S7、S9、S11等几个系列的替代过程,目前S9型节能产品成为市场主流,而S11节能型产品的市场规模正在增长。在推广S11的市场过程中,S11的销售价格比S9的平均高出14.2%,所以价格仍是影响S11变压器普及推广的主要因素。

目前,新S9产品虽已占据大部分市场,但随着经济的发展,用户(特别是农网,变压器负荷率较低的用户)对“11”型产品的需求逐步增长。S11型叠铁心变压器是在新S9成熟的技术基础上设计开发的,在保持产品可靠性的前提下,其性能指标有了较大提高。与传统的叠片式变压器相比,S11卷铁心配电变压器具有节约原材料、节能、改善供电品质、噪音低和机械化程度高等特点。

4.变压器行业市场需求分析

由于我国电网建设明显滞后于电源建设,加剧了电力供应紧张的局面。同时,由于主网架相对薄弱,以及电网结构不合理,也限制了对供电资源的调配能力。

为全面解决电网建设滞后的问题,落实中央进一步扩大内需、促进经济增长的部署,国家电网将投资规划由原来的“未来两年投资5500亿元”调整为“未来两到三年投资1.16万亿元”,年均投资额由2750亿元提高至3866亿元,提高幅度达到40%。在电网建设中,主干电网建设将成为电网投资的重中之重,国内220kV及以上输电网建设在未来两三年将处于景气周期。受益于直流超高压线路的建设,500kV及以上产品的增长将有所提速,高压设备生产企业将明显受益,其中包括超(特)高压变压器。

按照我国电站向大机组发展的趋势以及当前的输电模式,未来50%以上的电站将直接与500kV输电线路相接,另外50%则与220kV输电线路连接。预计我国220kV及以上输电网建设在2009年~2010年仍将高速增长,2011年220kV及以上变压器的需求量将达到3.52亿kVA,2012年之后,国内220kV及以上变压器的需求也将出现饱和,考虑到产品更新换代的问题,220kV及以上变压器年均需求量将维持在3.5亿kVA。
4.1500kV变压器

目前国内新建电厂中单机容量60万kW的机组已经成为主力机型,随着时间的推移,装机构成中60万kW大型机组的比重将上升。《电力系统技术导则》规定,单机容量为500MW及以上机组,一般宜直接接入500kV电压电网。根据中国电器工业协会的数据,2007年国内发电设备企业60万kW和100万kW火电机组的产量为5260万kW,占当年火电设备总产量的比重达到53%。60万kW机组占比的增加,意味着需要建设更多的500kV输电线路,中间变电容量也会有所增长。

为了提高电网的稳定水平,国家电网公司计划在“十一五”末期争取解开所有主网架重载输电主通道上的电磁环网,将累计打开500/220(330/110)kV电磁环网62处,而解开上述电磁环网的基本手段就是强化500kV电网结构,实现500kV与220(330/110)kV分层分区运行。

对于一些已经形成500kV电网主网架的大中城市,也存在随负荷的增加必须强化电网结构的问题。那些目前以220kV电网作为主网架的大中城市,也不排除未来建设500kV城市环网甚至双环网的可能。随着时间的推移,预计500kV变压器的更新需求也将逐渐增长,到2010年国内年需求约为2.5亿kV?A,2010~2015年年均需求预计将维持在2.2亿kV?A的水平。

4.2直流换流变压器

我国超高压直流输电的应用主要是为了解决能源中心和负荷中心地理位置相距较远的问题。水能和煤炭资源是我国电力能源供应的两大支柱,其中水能资源主要分布在西部,而且开发程度很低,不到15%;煤炭探明储量中华北和西北地区所占比例超过70%,开发潜力非常巨大。而我国经济发达地区基本集中在京、津、冀、鲁、华东和华中东部四省以及南方的广东省,客观上需要从外部大规模调入能源。

考虑到特高压直流输电线路的经济性明显好于500kV交流线路,我国制定了大规模建设高压直流输电线路的计划,包括800kV直流和500kV直流输电工程。根据规划,到2020年800kV特高压直流线路将建设15回,总输送功率为1.02亿kW。正在建设的云南-广东800kV和向家坝-上海800kV就是云南水电和金沙江水电送出特高压直流输电工程中的项目。预计到2015年,包括500kV和800kV在内的直流换流变压器的市场需求大约为400亿元。

4.3特高压交流变压器

我国第一条特高压线路晋东南?南阳?荆门交流示范工程已于2008年底试运行。据了解,2010年前国网公司计划开工建设的项目还包括淮南、芜湖、浙北、上海、晋东南、南阳、荆门二回和荆门武汉、晋东南、北京、晋东南、陕北等多项特高压工程。“十一五”期间,国网公司特高压交流输变电工程建设线路将达4200km,变电容量3900万kV?A。到2020年,国网公司的目标是建成特高压交流变电站53座,变电容量3.36亿kVA,线路长度4.45万km。南网公司也有类似计划,预计到2030年建成“五交二直”的特高压电网。

与800kV直流换流变压器一样,1000kV特高压变压器也是单相变压器,单台容量为100万kV?A,三台为一组。根据国网公司计划在2010年投运的特高压变电容量推算,除去晋东南、荆门示范性项目已经确定的8台(2台备用),2010年前还将需要约30台。如果考虑到备用变压器,以及南网公司的特高压项目,所需特高压变压器将达到40台。

2011年~2020年,国网公司特高压变电容量将投运约3亿kVA,对特高压变压器的总需求将达到300台,总金额可达120亿元。考虑到南网公司的特高压建设,我们估计2011年~2020年国内1000kV特高压变压器市场总需求可能达到170亿元。
4.4核电发展对变压器市场的影响

根据国家发改委制定的《核电中长期发展规划(2005-2020)》,预计到2020年,核电运行总规模将达到4497万kW,另有未完工核电建设规模1800万kW。核电建设规模的扩大将极大地提升高端变压器的市场空间。综合核电变压器招标的信息来看,一个完整的百万kW级机组共需要550kV/37(410)MW变压器4台(其中一台备用);220kV高压厂用变压器2台,220kV辅助变压器1台。2020年未完工核电建设规模为1800万kW,如果未来几年全部使用500kV或1000kV级别的变压器,则2020年以前核电建设所需变压器市场容量分别为49亿元和41.9亿元。

总体看,中国变压器市场一直都在平稳中发展。随着新一轮电力投资热潮的来临,输变电设备制造企业在未来几年都将处于满负荷状态,呈现出产销两旺、十分景气的局面。而作为输配电行业一个重要分支的变压器制造业更是一路高歌。由于中国西电东送,南北互供,全国联网的实施,变压器需求仍将保持平稳增长的态势。

5.变压器产品及技术发展趋势

近年来,国外开发研制了全自动绕线机自动排线、自动张紧,提高了绕线的质量。直流换流变压器制造技术是目前世界变压器制造领域最尖端的技术之一,代表着变压器制造业的最高水平。总体来看,组合化、低损耗、低噪声、节能环保、高可靠性将是未来变压器的发展方向。随着用户对电能质量的要求越来越高,是否会产生高次谐波、引起电压闪变和波动、对电网造成污染等也将成为判断变压器性能优劣的重要标准。此外,有利于环境美观的地下式变压器、防火性能好的干式变压器和低损耗的S11型油浸配电变压器等都将得到越来越广泛的应用。

世界变压器技术的发展目标是轻量、高效、高密度;片式化产品将获得进一步发展;高频、低损耗、小尺寸、低价位的电源变压器将占有大量市场;高压电源变压器市场前景广阔。在配电变压器制造中,随着铁心变压器的发展,将会研制出成套的自动化程度较高的卷铁心生产设备,包括剪切卷制、成型和退火设备。国内变压器将朝着以下方向发展:

5.1电压等级向特大型超高电压发展

目前,变压器产品按电压等级分为高端变压器、220~500kV变压器、110~200kV变压器以及小于110kV的变压器。输变电线路的电压等级越高输变电能力越大,因而变压器整体发展方向是电压等级将向750kV、1000kV发展,主要应用在长距离输变电线路上。

5.2产品向节能化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型发展

这类产品主要以中小型为主,如目前在城网、农网改造中被推荐采用的新S9型配电变压器,还有卷铁心、非晶合金、全密封、组合、干式、高燃点油、SF6气体绝缘等变压器。

5.3超高压大型变压器向大容量(超过1000MVA)、轻结构、三相式和组合式方向发展

城市变电站因选址困难和负荷集中,使变电站的设计容量趋大、选用电压等级趋高,500kV变压器将进入城市中心区域。500kV单台容量将突破1500MVA,220kV单台容量将突破300MVA,35kV单台容量将突破31.5MVA。
5.4城网用变压器向高阻抗方向发展

另外,城市用变压器应具备高可靠性和节能、环保、低噪声、小型化等特点。城市中的变电站有时呈个性化设计,从而影响变压器的结构和外形、甚至冷却方式和型式。具体要求表现在:①组合式。占地面积少,体检小,成本低。②模块化。标准模块化装配,通用性高,维修方便,供货迅速。③智能化。可自行实现无功调节,远方监控,操作方便。④艺术性。与环境相协调。⑤可移动性。重量轻,灵活移位安装,方便操作,适用范围广。⑥足够的防爆能力。

5.5配电变压器向小型化、卷铁心、非晶合金、常温超导方向发展

以电力变压器为例,它的具体发展方向表现在:①环保型全自冷变压器将逐步取代强油风冷或风冷变压器。②地下河户内安装的变压器将逐步取代传统的户外型变压器。③地下和水下配电变压器将逐步取代传统配电变压器。④变压器技术经济指标将愈趋先进,高导磁低损耗硅钢片将在配变范围内逐步取代传统硅钢片,非晶合金配电变压器的应用将更加广泛。⑤紧凑型半地下化的预装式变电站或组合式变压器在配网中将逐年增加。⑥难燃油电力变压器由于其可结合耐高温绝缘系统,具有小型化趋势,安装地点更具灵活性。⑦超高压大容量变压器逐步进入城市中心区域。⑧随着技术的成熟,电力电子器件性能的提高和成本的降低,电力电子变压器将在多个领域内得到广泛的应用,将实现数字电网的远景目标。


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