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1.2 变压器的发展历程
我国从20世纪40年代开始生产变压器,历经20世纪50~80年代,变压器电压等级从10kV级达到了500kV级,目前我国已建成交流1000kV级特高压输变电网,同时变压器的制造技术处于世界领先地位。
“六五”(1981~1985年)~“八五”(1991~1995年)期间,沈阳变压器研究所、西安西电变压器有限公司、保定变压器厂等大中骨干变压器企业,投入了专项资金进行技术改造、设备更新、净化工程和技术引领,加强了新产品开发和更新换代的步伐。10kV~220kV电力变压器高能耗产品已被逐步淘汰,一代又一代低损耗节能型产品相继问世。“六五”末期,国家把变压器的节能和提高可靠性列为重点开发项目,铝线变压器开始逐步淘汰,S7系列铜线变压器开始占领市场。为开发出损耗更低的节能产品,沈阳变压器研究所于1985年在天津组织了S9-30~1600/10系列配电变压器的统一设计(S9型),并以此派生了“10”型和“11”型更低损耗的节能型产品。此后又开发了“11”型叠片式和卷铁心节能型配电变压器,在城市和农网改造中也发挥了重要作用。
1.2.1 配电变压器目前状况
2017年,中国配电变压器容量约为8.8亿kVA,同比增长了7.3%。其中,10kV占比约为83%,6kV占比约为 4%,20kV占比约为 2%,35kV占比约为11%。随着电网投资向配电网建设倾斜,预计至2023年国内配电变压器新增容量将达到11.5亿kVA容量。
从电网规划来看,未来至2023年配电网改造为重点投资方向,同时随着全国配电网建设改造工作的加快推进,预计至2023年配电变压器需求仍将持续增长,主要表现在以下几个方面:
(1)10kV在不同的电压等级中应用最大。在不同的电压等级配电变压器中,10kV配电变压器应用量大、范围广,预计至2023年期间占比将一直保持在80%以上,容量将达到95,692万kVA;6kV应用范围窄,占比保持稳定;20kV推广应用难,短期内不会较大发展;35kV的配电变压器生产门槛相对较高,应用场景固定,占比也将稳步保持在10%左右。
(2)油浸式配电变压器将一直保持50%以上的份额。
(3)环氧树脂变压器占比仍在多数。Nomex纸主要应用于特种变压器、出口变压器,虽然Nomex纸已实现国产化,但品质方面与杜邦纸相比仍有差距,且价格仍大幅高于其他绝缘材料;未来环氧树脂变压器占比仍在多数。
(4)现阶段油变以S11、S13为主。
(5)干式配电变压器能效占比最高。能效占比最高的为SCB10,约为66%,根据《配电变压器能效提升计划》,预计至2023年SCB10占比将逐年降低,SCB11占比上升至34%。
(6)至2023年非晶合金配电变压器增幅变化不大。非晶合金变压器容量较小,多应用于农网改造项目中,非晶合金变压器节能效果优于传统硅钢,但噪音大,多应用于远离人群聚集区域,预计至2023年非晶合金配电变压器增幅变化不大。
(7)新能源发电对配电变压器的需求比例逐年上升。
目前配电变压器应用量最高的为电网,应用比例一直保持在35%以上;其次为工业,占比25%左右;预计传统发电行业至2023年不会出现大幅上涨,新能源发电作为目前国家重点发展领域,对配电变压器的需求比例将逐年上升。
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图1-4 近些年配电变压器年产量增长趋势
1.2.2 节能型配电变压器的发展
随着配电变压器运行总容量不断的提高,其运行中产生的损耗变得相当可观。降低配电变压器损耗,对于节约能源,保护生态环境,加速国民经济发展都具有十分重要的意义。
随着中国“节能降耗”政策的不断深入,国家鼓励发展节能型、低噪音、智能化的配电变压器产品。在运行的部分高能耗配电变压器已不符合行业发展趋势,面临着技术升级、更新换代的需求,未来将逐步被节能、节材、环保、低噪音的变压器所取代。
节能配电变压器主要有节能型油浸式变压器和非晶合金变压器两种:
(1)节能型油浸式变压器。油浸式配电变压器按损耗性能分为S9、S11、S13系列,相比之下S11系列变压器的空载损耗比S9系列低20%,S13系列变压器的空载损耗比S11系列低25%。供电公司已经广泛使用S11系列配电变压器,并正在城网改造中逐步推广S13系列,未来一段时间S11、S13系列油浸式配电变压器将完全取代现有在运行的S9系列。
(2)非晶合金变压器。非晶合金变压器兼具了节能性和经济性,其显著特点是,空载损耗很低,仅为S9系列油浸式变压器的20%左右,符合国家产业政策和电网节能降耗的要求,是节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网等负载率较低的地方。尽管国家发展和改革委员会早于2005年已开始鼓励和推广非晶合金变压器,但受制于原材料非晶合金带材产能不足的制约,非晶合金变压器一直未进行大规模生产。在运行使用的非晶合金变压器占配电变压器的比重仅为7%~8%,全国范围内仅上海、江苏、浙江等地区大批量采用非晶合金变压器。
国家统计局数据显示,2007~2011年,电力变压器制造行业的销售规模不断扩大,销售收入每年以13%以上的速度增长,2011年销售收入达到1784.36亿元,同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元,同比减少 5.43%。总体来看,2011年,中国电力变压器制造行业发展稳定,但盈利能力有所下滑。2012~2017年,我国变压器行业市场规模整体上处于不断增长趋势,增长速度较为波动。2012~2017年,我国变压器行业销售收入已达3170.74亿元,同比增长9.28%。2014年我国变压器行业销售收入突破4000亿元。到了2016年我国变压器行业销售收入达到4433.74亿元,同比增长12.24%。截止到2017年我国变压器行业销售收入达到了4379.75亿元,同比下降1.22%。出于全球经济环境的考虑,我国未来会加大可再生能源的占比,这将为变压器行业发展带来新的发展机遇。