電力電子節(jié)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用.pdf

1 四、四、電力電子節(jié)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用電力電子節(jié)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用 節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)、市場前景廣闊節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)、市場前景廣闊 戰(zhàn)略規(guī)劃部戰(zhàn)略規(guī)劃部 高峰高峰 1 1 智能電網(wǎng)對先進電力電子技術(shù)的需求智能電網(wǎng)對先進電力電子技術(shù)的需求 隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步、科技和信息化水平的提高以及全球資源和環(huán) 境問題的日益突出，電網(wǎng)發(fā)展面臨著新課題和新挑戰(zhàn)。依靠現(xiàn)代信息、通信和控 制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展 的現(xiàn)實選擇。 國家電網(wǎng)公司已提出立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各 級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一智能電網(wǎng)的 發(fā)展目標。建設(shè)智能電網(wǎng)，充分發(fā)揮電網(wǎng)在資源優(yōu)化配置、服務(wù)國民經(jīng)濟發(fā)展中 的作用，對我國經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。以 靈活交流輸電(FACTS)技術(shù)、 高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)、 定制電力( custom power ) 技術(shù)和能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等為代表的先進電力電子技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到我國電 網(wǎng)中，它是建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和手段。 1.1 1.1 在強化優(yōu)化電網(wǎng)及保障大電網(wǎng)安全方面的需求在強化優(yōu)化電網(wǎng)及保障大電網(wǎng)安全方面的需求 智能電網(wǎng)是一個互動系統(tǒng)，對于系統(tǒng)變化、用戶需求和環(huán)境變更的要求，電 網(wǎng)要有最佳的反應(yīng)和適應(yīng)能力， 而電力電子技術(shù)是使電網(wǎng)迅速反應(yīng)并采取相應(yīng)措 施的有力手段。 當前， 我國電網(wǎng)中的先進電力電子技術(shù)通過多種形式的自主創(chuàng)新， 已在HVDC、FACTS 等相關(guān)產(chǎn)業(yè)中形成培育點，在提高電網(wǎng)輸配電能力、改善電網(wǎng) 電能質(zhì)量、降低故障損失及縮短故障后恢復(fù)時間方面取得了一些成果。未來智能 電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展， 勢必對先進電力電子技術(shù)的進一步發(fā)展提出新的需求。 我國電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對比較薄弱，在輸電、配電等領(lǐng)域還存在很多需要調(diào)節(jié) g a o 2 和提升的地方，必須加大靈活交流輸電裝置的研發(fā)力度，強化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。從 世界電網(wǎng)發(fā)展歷程來看，大電網(wǎng)互聯(lián)是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。我國交直流互 聯(lián)的大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，運行控制難度也逐漸加大，此外，我國極端自然災(zāi)害 頻發(fā)，極端外部災(zāi)害事件會對大電網(wǎng)安全可靠運行造成災(zāi)難性損害。 在此情況下，先進電力電子裝置作為重要的系統(tǒng)調(diào)控手段，可以用來調(diào)節(jié)輸 配電網(wǎng)的潮流分配，增強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，抑制電網(wǎng)故障的傳播，并提升電網(wǎng)在各種故 障下的“自愈” 能力，從而提高我國大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，更好地支撐經(jīng) 濟社會發(fā)展。 1.2 1.2 在促進可再生能源有效利用方面的需求在促進可再生能源有效利用方面的需求 我國陸上風能和光伏發(fā)電資源主要分布在東北、 華北、 西北地區(qū)， 到 2020 年 風電將達到100- 150 GW、光伏發(fā)電達到 20 GW 規(guī)模，其中風力發(fā)電將集中開發(fā) 若干千萬千瓦級基地，太陽能光伏發(fā)電則呈現(xiàn)分散接入和規(guī)模開發(fā)并舉的特點。 大規(guī)模、分散性的可再生能源所固有的間歇性、不確定性等問題，對電網(wǎng)的安全 穩(wěn)定運行提出了更高的要求。通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，來實現(xiàn)可預(yù)測、可控制的可 再生能源發(fā)電調(diào)度與控制，是促進可再生能源發(fā)展的前提。這主要是通過使用先 進的電力電子技術(shù)， 來保證可再生能源發(fā)電的大規(guī)模、 分布式接入和遠距離送出， 使電網(wǎng)對可再生能源具有容納性和適應(yīng)性，從而為提高清潔能源比重、有效應(yīng)對 全球氣候變化帶來的挑戰(zhàn)打下堅強基礎(chǔ)。 1.3 1.3 在改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場方面的需求在改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場方面的需求 隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展和科學技術(shù)的全面進步，社會工業(yè)水平日益提高， 電能質(zhì)量問題越來越受到重視。大規(guī)模風電場、光伏發(fā)電站和微型電網(wǎng)等并網(wǎng)與 電氣化鐵路的掛網(wǎng)運行都對電能質(zhì)量造成了較大影響。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，美國 每年由電能質(zhì)量造成的損失高達上千億美元。同時，隨著用戶參與電力市場的程 度越來越深入，供電方與用戶之間的聯(lián)系越來越密切，如何提高能源利用效率， 是雙方都非常關(guān)注的問題。使用電力電子技術(shù)和裝置來治理電網(wǎng)電能質(zhì)量，并同 時提升電網(wǎng)的配電效率和用戶與供電方之間的交互， 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、 高效的電力供應(yīng)， 是智能化電網(wǎng)發(fā)展的一個重要方面。 g a o 3 1.4 1.4 在保障電網(wǎng)電力電子裝置可靠性方面的需求在保障電網(wǎng)電力電子裝置可靠性方面的需求 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了較大進展， 但是現(xiàn)階段還沒有 健全的大規(guī)模應(yīng)用電力電子裝置的可靠性、經(jīng)濟性評估體系。如何評價大規(guī)模應(yīng) 用電力電子裝置時的電網(wǎng)適應(yīng)性與電力電子裝置帶來的經(jīng)濟效益成為一個亟待 解決的問題。安全使用電力電子技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要課題，由于大量采用電力 電子換流技術(shù)， 所以在系統(tǒng)中發(fā)生了諧波不穩(wěn)定和同步電機自激扭振或次同步諧 振問題，這是電力電子和HVDC 系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，國內(nèi)也已開始了相關(guān)的研 究工作。此外，現(xiàn)有仿真技術(shù)的不足也限制了電力電子技術(shù)的發(fā)展，必須建立電 力電子統(tǒng)一仿真平臺，深層次挖掘電力電子裝置在電網(wǎng)中的特性，保障電力電子 裝置的可靠性，提高電力系統(tǒng)可靠性。 1.5 1.5 在節(jié)能減排技術(shù)研究方面的需求在節(jié)能減排技術(shù)研究方面的需求 國家電監(jiān)會、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局對 2008 年全國電力企業(yè) 節(jié)能減排工作的監(jiān)督檢查結(jié)果表明，電力企業(yè)節(jié)能減排是一項長期的、艱巨的工 作。隨著國家對清潔能源的需求不斷增大、對環(huán)境的要求越來越高，必須通過電 力電子技術(shù)的跨越式發(fā)展來解決變流器技術(shù)這一瓶頸， 通過應(yīng)用可靠性高的電力 電子裝置來提高現(xiàn)有輸電線路的輸送能力， 通過研制超級電容而推廣混合動力汽 車、電動汽車的應(yīng)用。 2 2 國家節(jié)能政策催化電力電子節(jié)能市場爆發(fā)國家節(jié)能政策催化電力電子節(jié)能市場爆發(fā) 近期，國家發(fā)改委、工信部、財政部、國資委、電監(jiān)會、能源局聯(lián)合印發(fā)電 力需求側(cè)管理辦法,辦法確定了電力需求側(cè)管理的定義，明確了電力需求 側(cè)管理工作的責任主體和實施主體， 提出了電力需求側(cè)管理工作的管理措施和激 勵措施。 辦法的本質(zhì)是將需求側(cè)管理工作納入能源發(fā)展和經(jīng)濟社會發(fā)展的總體規(guī) 劃， 引導電力用戶科學用電電網(wǎng)企業(yè)是電力需求側(cè)管理的重要實施主體，應(yīng)加強 對電力用戶用電信息的采集、分析，為電力用戶實施電力需求側(cè)管理提供技術(shù)支 撐和信息服務(wù)。電力用戶是電力需求側(cè)管理的直接參與者，國家鼓勵其實施電力 g a o 4 需求側(cè)管理技術(shù)和措施。 辦法推廣將使電力電子技術(shù)產(chǎn)品迎來巨大市場。 辦法鼓勵電網(wǎng)企業(yè)采 用節(jié)能變壓器，合理減少供電半徑，增強無功補償，引導用戶加強無功管理，實 現(xiàn)分電壓等級統(tǒng)計分析線損等，穩(wěn)步降低線損率。鼓勵用戶采用符合國家有關(guān)要 求的高效用電設(shè)備和變頻、熱泵、電蓄冷、電蓄熱等技術(shù)，合理配置無功補償裝 置， 加強無功管理， 優(yōu)化用電方式。 中國電力電子節(jié)能產(chǎn)品市場仍屬于起步階段， 我們認為未來幾年中國電力電子技術(shù)產(chǎn)品將保持高速的增長。 無功補償提高電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)能效果顯著 高壓動態(tài)無功補償裝置（SVC）節(jié)能效果顯著，并具有降低電壓波動、閃變、畸 變，改善電能質(zhì)量，減少三項不平衡，抑制諧波，保障電網(wǎng)安全等功能。從冶金、 電力系統(tǒng)、電氣化鐵路等行業(yè)實際應(yīng)用情況來看，應(yīng)用 SVC后，可使功率因數(shù)從 0.7 提高到0.95 以上，節(jié)能35%以上，并能抑制電壓波動、閃變、畸變，減少三 項不平衡，濾除諧波干擾，改善電能質(zhì)量，節(jié)能效果顯著。 諧波治理市場即將爆發(fā) 電能損耗約占發(fā)電量的30，其中由諧波污染導致的電能損耗達10。有源濾波 裝置具有自動化程度高、 投入或退出運行時對系統(tǒng)的影響小、 補償與濾波效果好、 響應(yīng)時間短、 占地少、 使用安裝方便等優(yōu)點， 是今后電力補償與濾波的發(fā)展方向， 預(yù)計有源濾波器年均市場容需求100 億。 其他電力電子節(jié)能產(chǎn)品如高效電子電源、變頻器等也將迎來快速發(fā)展！ 國家發(fā)改委、工信部、財政部、國資委、電監(jiān)會、能源局聯(lián)合印發(fā)電力需 求側(cè)管理辦法將從2011 年1 月1 日開始實施。 3 3 能量轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用能量轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟是未來社會發(fā)展的方向，其核 心之一就是能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用。風能、太陽能等可再生能源的利用已成 為當今國際上能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究熱點。 能量轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展趨勢是風能、 太陽能等可再生能 源的利用以及大規(guī)模間歇性電源與微網(wǎng)等并網(wǎng)運行。 應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模 間歇式電源的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、 聚群功率調(diào)節(jié)器關(guān)鍵技術(shù)、 規(guī)模化大電流充電技術(shù)、 g a o 5 中壓大功率風機變流器技術(shù)、 抽水蓄能啟動變頻技術(shù)、 軌道交通的能量反饋系統(tǒng)、 電動汽車與電網(wǎng)能量雙向轉(zhuǎn)換技術(shù)等。 我國目前對軌道交通能量反饋系統(tǒng)， 抽水蓄能啟動變頻技術(shù)和風力發(fā)電機組 變流器控制技術(shù)已有研究，其中風力發(fā)電機組變流器控制技術(shù)的核心已被掌握。 我國現(xiàn)階段主要集中在開發(fā)大規(guī)模風電場的并網(wǎng)技術(shù)， 長期來看大范圍光伏發(fā)電 的可靠并網(wǎng)運行也將成為電網(wǎng)發(fā)展的方向。與國外相比，我國對能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的 研究才剛剛起步，相關(guān)技術(shù)還有待進一步研究。 3.13.1 風電變流器系統(tǒng)風電變流器系統(tǒng) 圖圖 1 1 風電變流器系統(tǒng)原理圖風電變流器系統(tǒng)原理圖 2009 年以前，國內(nèi)發(fā)電機組的變流器全部依賴進口，以九洲電氣、龍源電 氣、清能華福、陽光電源、海得控制、北京動力源為代表的本土企業(yè)通過自主研 發(fā)已經(jīng)掌握了兆瓦級雙饋、直驅(qū)型風機變流器技術(shù)，打破了國外企業(yè)的壟斷，隨 著我國風電建設(shè)的全面鋪開，企業(yè)也獲得了更大的發(fā)展空間。 變流器具有高技術(shù)壁壘和進入門檻： 風電變流器制造不僅需要制造企業(yè)具有 變頻器的制造能力，而且還需要企業(yè)具備對風電特殊性有深刻理解；主要難度集 中在拓撲和控制設(shè)計以及元器件的制造上； 從技術(shù)上看，為了提高風電機組的 穩(wěn)定性、增加使用壽命，機械部件的簡單化和電力電子控制部件的復(fù)雜化將是未 來整機發(fā)展的趨勢，從而使得變流器的重要性不斷提高。風電變流器分為兩種， 分別用于雙饋和直驅(qū)風機，前者為部分變流，價格較低，為40 萬/MW，直驅(qū)風機 g a o 6 使用的全功率變流器價格約為60-70 萬/MW； 2010 年中國風電逆變器市場容量約50 億，而全球風電變流器市場則超過 180 億，進口替代空間很大。中國近幾年風電裝機容量連續(xù)翻番，2009 年中國 已經(jīng)成為新增風電裝機容量最大的國家，約為1300 萬千瓦，而全球新增風電裝 機容量為3750 萬千瓦，占比超過1/3。 展望未來，中國在2020 年風電裝機容量達到1.5 億千瓦以上，正積極部署 七大千萬千瓦級風電基地， 電網(wǎng)側(cè)也正在修建特高壓電網(wǎng)和研究儲能來解決風電 的不穩(wěn)定性問題。截止2009 年底，我國風電裝機容量約為2200 萬千瓦，以每千 瓦600 元計，未來十年我國風電變流器市場容量約為600-700 億元，年均60-70 億元。 因此，我們預(yù)期未來新增風電裝機會保持持續(xù)的增長。 圖圖 2 2 中國風電變流器市場規(guī)模預(yù)測（億元）中國風電變流器市場規(guī)模預(yù)測（億元） 目前國內(nèi)的風電變流器基本由國外企業(yè)諸如ABB、艾默生等壟斷，因此未來 進口替代空間非常大。變流器是國內(nèi)風電整機零部件配套的短板，外資品牌目前 市場占有率超過95。在進口替代政策和行業(yè)性高盈利能力的驅(qū)動下，國內(nèi)企業(yè) 正在加緊進行產(chǎn)品研發(fā)和推廣。根據(jù)主要企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃測算，未來2-3 年國產(chǎn) 產(chǎn)品市場占有率有望超過1/3； 3.23.2 光伏逆變器光伏逆變器 近幾年，隨著西班牙、德國、美國、日本對本國光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持，光伏 發(fā)電用逆變器處進入快速增長階段。據(jù)相關(guān)資料2007 年全球光伏發(fā)電逆變器銷 售額12.3 億美元，2008 年全球光伏逆變器的銷售額為25 億美元，較2007 年增 g a o 7 長了近1 倍。 圖圖 3 3 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理圖太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理圖 根據(jù)規(guī)劃， 到2020 年我國太陽能發(fā)電裝機將達到2000 萬千瓦， 截止2009 年 底，國內(nèi)太陽能發(fā)電累計裝機容量約為30 萬千瓦，以3 元/瓦計算，未來十年， 國內(nèi)光伏逆變器市場容量約為590 億元，年均59 億元，市場將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。 圖圖 4 20054 2005- -2008 2008 年國內(nèi)光伏逆變器產(chǎn)量（年國內(nèi)光伏逆變器產(chǎn)量（MW) MW) 合肥陽光電源、北京動力源、榮信股份等公司已經(jīng)推出了自主知識產(chǎn)權(quán)的 光伏逆變器產(chǎn)品，將率先分享光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的盛宴。 3.33.3 電動汽車充電設(shè)備電動汽車充電設(shè)備 3.3.1 3.3.1 “谷電”潛力大！龐大的電動車充電可為國家電網(wǎng)帶來巨大利益“谷電”潛力大！龐大的電動車充電可為國家電網(wǎng)帶來巨大利益 為解決用電高峰期用電緊張問題，國家需投入大量資金平抑“峰谷”用電， g a o 8 以保證足夠的富余供應(yīng)量，建成之后大部分時間被閑置，造成巨大浪費。以上海 電網(wǎng)為例（上海地區(qū)把超過90%的負荷定義為電負荷） ，每年出現(xiàn)電負荷的時間只 有100 到200 個小時，但是電網(wǎng)之間為了解決每年的負荷，僅僅輸配電投資即達 到200 個億，還不包括增擴建發(fā)電廠的投資。 龐大的電動汽車晚上充電儲存富余的電能，可一定程度減輕電能浪費。 “谷 電”價格便宜50%，電動車使用費用更顯優(yōu)勢。據(jù)中電聯(lián)08 年數(shù)據(jù)，全國全口徑 發(fā)電量34334 億千瓦時，全社會用電量34268 億千瓦時。晚上用電需求大減，電 力公司不少發(fā)電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)（重啟發(fā)電機所需能源比空轉(zhuǎn)時耗能更大） ，閑 置浪費量按1%計算也有340 億千瓦時，足夠6.8 億輛純電動汽車充電。同時國家 電網(wǎng)也獲得新增售電收入。 3.3.2 3.3.2 國外充電站發(fā)展情況國外充電站發(fā)展情況 根據(jù)Pike Research的報道，到2015 年全球的電動汽車充電站數(shù)量會超過 500萬， 累計設(shè)備收入65 億美元。 而中國將成為行業(yè)的老大， 占全部市場的一半， 美國將排名第二。據(jù)日本經(jīng)濟新聞報道，日前，日本的日產(chǎn)汽車、三菱汽車、 富士重工業(yè)及東京電力四家公司之間，為加速普及電動汽車（EV）的快速充電器 而開始進行合作。 圖圖5 5：巴黎的充電站地圖：巴黎的充電站地圖 圖圖6 6：Coulomb Technologies Coulomb Technologies 建設(shè)的建設(shè)的 smartlet smartlet 小巧充電站小巧充電站 目前國外關(guān)于電池充電有兩種方式：一種是硅谷的Coulomb Technologies 推出的電動車充電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ChargePoint，以RFID 技術(shù)刷卡計費進行充電。 ChargePoint 系統(tǒng)包括Smartlet充電站和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)， 充電站體積比投幣式停 車計費器略大，可安裝于路燈柱或墻壁上，成本約3000 美元，使用者可以選擇 g a o 9 每次付費或包月付費。另外一種是由美國 P roject Better Place 主導推進的 換電池項目，計劃籌集2 億多美元資金，在以色列、丹麥、澳洲和美國舊金山建 設(shè)充電站以及電池交換站。 圖圖7 7 英國電動車加油站（該供電站內(nèi)部配置了收費裝置，充電者可選擇手機即英國電動車加油站（該供電站內(nèi)部配置了收費裝置，充電者可選擇手機即 時付費和郵寄賬單付費等各種支付方式。 ）時付費和郵寄賬單付費等各種支付方式。 ） 3.3.3 3.3.3 國內(nèi)充電站由試點走向大面積推開國內(nèi)充電站由試點走向大面積推開 09年底多家地方政府對外宣布開建電動汽車充電站 北京建立3座大型換電站、19個充電站 武漢建立9個混合動力充電站 天津市在中國汽車研究中心和開發(fā)去各建設(shè)一個充電站 杭州建立了電動公交車和電動出租車2座充電站 株洲5個公交充電站 威海8個公交充電站 2010年年初，國家電網(wǎng)再下“重注” ，公司2010年計劃在公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)27 個省市（區(qū)）全面推進電動汽車充電站建設(shè)，擬建公用充電站75座、交流充電樁 6209臺以及部分電池更換站，加快推動電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。國家電網(wǎng)對外聯(lián)絡(luò) 部負責人表示，我國電動汽車充電站建設(shè)已經(jīng)從初步試點逐步走向大面積推開。 目前國家電網(wǎng)已經(jīng)在上海、天津和西安等城市試點建設(shè)電動車充電站，年內(nèi)將在 天津再建5座充電站，北京也在籌劃加快建設(shè)電動車充電站。 g a o 10 國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司表示， 2010年將把建設(shè)電動汽車充電站作為戰(zhàn) 略重點，兩公司年內(nèi)擬在全國共建近100個充電站，通過大規(guī)模布點，推動新能 源汽車發(fā)展。以一個充電站平均投資300 萬元計，100 個將達到3 億元，這還不 包括大量的充電樁建設(shè)。目前，充電站設(shè)備投資主要包括三個部分：配電設(shè)備投 資、直接充電設(shè)備投資以及管理輔助設(shè)備投資。其中，直接充電設(shè)備屬技術(shù)壁壘 較高、難度較大的一種。 圖圖8 8 奧運匹克南廣場充電站奧運匹克南廣場充電站 圖圖9 9 曹妃甸充電站曹妃甸充電站 研究認為， 隨著低碳經(jīng)濟向深度和廣度發(fā)展， 以純電動汽車為主要運輸載體， 以V2G汽車充電平臺為分布式儲能手段將成為汽車和電網(wǎng)行業(yè)的主要發(fā)展趨勢。 新能源汽車鼓勵政策近期將密集出臺，從而加快電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)充電站的步伐。充 電機和交流充電樁未來三年市場空間近90億。其中充電站充電機69億，交流充電 樁市場17.7億。 g a o 11 4 4 靈活交流輸電（靈活交流輸電（FACTSFACTS）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 4.1 4.1 靈活交流輸電（靈活交流輸電（FACTSFACTS）技術(shù)概述）技術(shù)概述 柔性的交流輸電技術(shù)是上世紀八十年代后期出現(xiàn)的新技術(shù)， 近年來在世界上 發(fā)展迅速。FACTS 技術(shù)是指以電力電子設(shè)備為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)來實現(xiàn)對 原有交流輸電系統(tǒng)參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的快速靈活控制， 從而達到大幅提高線路的輸 送能力和增強系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的目的。到目前，F(xiàn)ACTS控制器已有數(shù)十種， 按其安裝位置可分為發(fā)電型、輸電型和供電型3大類，已應(yīng)用的FACTS控制器有靜 止無功補償器(SVC)、靜止調(diào)相機(STATCOM)、靜止快速勵磁器(PSS)、串聯(lián)補償 器(SSSC)、統(tǒng)一潮流控制器（UPFC） 、晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC) 、晶閘管控 制申聯(lián)電抗器(TCSR)和可轉(zhuǎn)換靜止補償器(CSC)等。隨著電力電子器件的發(fā)展， FACTS 技術(shù)已從原有的基于半控器件的靜止無功補償器 (SVC)、 可控串補(TCSC) 技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的基于可關(guān)斷器件的靜止同步補償器(STATCOM)、統(tǒng)一潮流控制 器(UPFC)等技術(shù)。 我國能源的資源與需求呈逆向分布，客觀上需要實現(xiàn)能源的大范圍轉(zhuǎn)移，這 就需要大幅提高線路的輸送能力；同時需要解決由此而帶來的潮流調(diào)控、系統(tǒng)振 蕩、電壓不穩(wěn)定等問題。而 FACTS 技術(shù)以其快速的控制調(diào)節(jié)能力及其與現(xiàn)有系 統(tǒng)良好的兼容能力，為其在我國的研究和應(yīng)用提供了廣闊的空間。 4.2 4.2 高壓動態(tài)無功補償（高壓動態(tài)無功補償（SVCSVC）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 高壓動態(tài)無功補償裝置（SVC）是一種典型的靈活交流輸電裝置，其主要作 用如下： 調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，保持電壓穩(wěn)定；控制無功潮流，增加輸送能力；為直 流換流器提供無功功率；提高系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性；加強對系統(tǒng)低頻振蕩的 阻尼。它是解決我國電網(wǎng)輸電瓶頸的一個重要技術(shù)手段。 SVC 具有無功補償和潮流優(yōu)化功能， 能夠提高電網(wǎng)的輸電能力和電能輸送效 率、改善電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，并且適用于各等級電網(wǎng)。SVC 為我國電 網(wǎng)向著堅強、安全、智能化發(fā)展發(fā)揮了重要作用。截至2009 年，我國電網(wǎng)總計 投運近 20 套SVC，單套最大容量達180 MW，發(fā)揮了巨大的社會經(jīng)濟效益，僅鞍 g a o 12 山紅一變SVC 一項就年節(jié)約電能 25.98 GWH，年增收節(jié)支總和達 1149 萬元。以 電科院中電普瑞、 榮信股份為代表的國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在SVC 領(lǐng)域成功打破了國外企 業(yè)的壟斷。 近年來， 隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進步， 以及節(jié)能降損管理的加強等， 引發(fā)了許多領(lǐng)域?qū)o功補償?shù)男枨?。無功補償主要是通過提高功率因數(shù)，降低線 路和輸變電設(shè)備的損耗、改善受端電壓質(zhì)量以及提高輸送功率。市場需求量與年 新增發(fā)電裝機容量有密切關(guān)系，公認的比例關(guān)系為0.4：1，即發(fā)電裝機每增加1 kW，需安裝無功補償容量0.4 kw。在公用電網(wǎng)的動態(tài)無功補償設(shè)備方面，由于國 家對無功補償有著明確的規(guī)定，預(yù)計到2012 年所有的新增裝機容量對應(yīng)設(shè)備都 將會安裝相應(yīng)的無功補償設(shè)備，而原有設(shè)備改造的比例也將提升到15%。在無功 補償裝置的市場中，動態(tài)無功補償裝置的比例在2012 年預(yù)計達到10%。 圖圖10 10 動態(tài)無功補償設(shè)備的比例動態(tài)無功補償設(shè)備的比例 圖圖11 11 動態(tài)無功補償設(shè)備市場規(guī)模及其預(yù)測動態(tài)無功補償設(shè)備市場規(guī)模及其預(yù)測 SVC 是建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的重要技術(shù)，經(jīng)過我們測算，考慮現(xiàn)有變電容量 g a o 13 和新增變電容量，按照無功補償與主變15%的比例換算，假設(shè)50%的變電站采用無 功補償，當前無功補償?shù)膬r格約為120 元/KVA，我們估算電網(wǎng)市場SVC或SVG 的 年均需求約為42 億元。 中電普瑞、 榮信股份、 動力源等公司正在積極推進在該領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)化。 4.3 4.3 可控串補（可控串補（TCSCTCSC）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 可控串補技術(shù)（TCSC）是在常規(guī)串補技術(shù)發(fā)展起來的一種靈活交流輸電技 術(shù)，主要由晶閘管閥、金屬氧化物限壓器(MOV)、電容器組和阻尼器構(gòu)成。它不 僅可以提高現(xiàn)有線路的輸送能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，還可以有效阻尼系統(tǒng)低頻振 蕩、抑制次同步諧振、優(yōu)化系統(tǒng)運行方式和降低輸電損耗。 我國自 20 世紀 90 年代開始系統(tǒng)地研究可控串補技術(shù)， 并于 2004 年底建 成投運我國第一個國產(chǎn)化TCSC 工程甘肅碧成 220 kV 可控串補工程，使我 國成為世界上繼西門子、ABB、GE 等控跨國公司之后，第 4 個完全掌握可控串 補設(shè)計制造技術(shù)的國家，2007 年10 月伊馮 500 kV 可控串補投運，這是目前世 界上容量最大、額定電壓最高的可控串補裝置。2009 年，電科院中電普瑞公司 “柔性交流輸電（可控串補）關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”項目摘得國家科技進步一等 獎 . 以可控串補技術(shù)為代表的靈活交流輸電技術(shù)， 代表世界先進輸電技術(shù)的發(fā)展 方向，它利用先進電力電子技術(shù)提高電網(wǎng)輸電能力、提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，適 用于超/特高壓各等級電網(wǎng)，有力推動了我國交流輸電技術(shù)的創(chuàng)新進程和產(chǎn)業(yè)升 級。截至2008 年底，我國自主研發(fā)的串補裝置已在國內(nèi)外 25 條輸電線路上應(yīng) 用 33 套，總?cè)萘恳殉^10.87 GW，因采用該技術(shù)節(jié)省投資約 40 億元、節(jié)省線 路走廊 3200 km。 4.4 4.4 其他其他 FACTS FACTS 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，出現(xiàn)了一些新問題，如系統(tǒng)短路電流超標、 超/特高壓線路容性充電功率較高等，同時基于全控型器件FACTS 裝置的進步， g a o 14 客觀促進了FACTS 技術(shù)在我國的進一步應(yīng)用。 2006 年，我國第一套50 MW鏈式 STATCOM 在上海投運。我國自主研發(fā)的首套500kV 分級可控并聯(lián)電抗器(SCSR) 和首套500 kV 磁控并聯(lián)電抗器(MCSR)分別于 2006 年9 月在山西忻都開關(guān)站、 2007 年9 月在湖北江陵換流站投運成功。故障電流限制器現(xiàn)在也已完成樣機研 制工作。 5 5 高壓直流輸電（高壓直流輸電（HVDCHVDC）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用）技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 5.1 5.1 常規(guī)直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用常規(guī)直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 超高壓直流輸電技術(shù)在遠距離大容量輸電、異步聯(lián)網(wǎng)、海底電纜送電等方面 具有優(yōu)勢， 因而得到了廣泛應(yīng)用。而特高壓直流輸電更可以有效節(jié)省輸電走廊， 降低系統(tǒng)損耗， 提高送電經(jīng)濟性，它為我國解決能源分布不均、優(yōu)化資源配置 提供了有效途徑。 截至 2009 年，我國已建成7 個超高壓直流輸電工程和2 個直流背靠背工 程，直流輸電線路總長度達7085 km，輸送容量近 20 GW，線路總長度和輸送容 量均居世界第一。預(yù)計到 2020 年，我國將建成“強交強直”的特高壓混合電網(wǎng) 和堅強的送、受端電網(wǎng)。 表表 1 1 國家電網(wǎng)國家電網(wǎng)+800KV +800KV 等級直流輸電工程規(guī)劃等級直流輸電工程規(guī)劃 g a o 15 表表 2 2 國家電網(wǎng)國家電網(wǎng)+1000KV +1000KV 等級直流輸電輸電工程規(guī)劃等級直流輸電輸電工程規(guī)劃 2007 年底， 向家壩至上海800 kV/6400 MW 特高壓直流示范工程開工建設(shè)， 這是世界上第一條基于 6 英寸晶閘管閥的特高壓直流工程。目前正在調(diào)試的靈 寶II 擴建工程是世界上首次開展基于 6 英寸晶閘管提升至 4.5 kA 換流閥的 工程實踐，為超/ 特高壓直流輸送進一步提升容量作好了技術(shù)儲備。2009 年初， 660 kV 寧東山東直流工程啟動，其單閥的耐壓水平創(chuàng)直流輸電工程之最， 單閥串連晶閘管級的數(shù)量創(chuàng)工程之最，而 1000 kV / 5 kA 的特高壓直流工程的 可行性也在研究之中。800 kV及以上特高壓直流換流閥接線方式均采用雙12 脈動換流閥構(gòu)成，500 及 660 kV 工程采用單12 脈動換流閥構(gòu)成。未來我國直 流系統(tǒng)將形成125，500，660，800，1000 kV 的電壓等級序列，形成額定電流 3， 3.5，4，4.5，5 kA 的電流等級序列。 圖圖 12 12 三峽三峽上海上海500KV 500KV 直流輸電工程電控晶管換流閥（直流輸電工程電控晶管換流閥（ETTETT） g a o 16 根據(jù)國網(wǎng)公司規(guī)劃，未來十年國內(nèi)直流輸電工程總投資約5000 億元，以換 流閥占直流輸電工程總投資的10%測算，換流閥市場容量約為500 億元，年均50 億元左右。 21 世紀初， 電科院、 許繼集團、 西電西整分別引進并全面掌握了AREVA、 ABB 和西門子的電控、光控晶閘管換流閥技術(shù)，鑒于電科院已經(jīng)通過增資擴股成 為許繼集團的實際控制人，未來的直流輸電換流閥市場將呈現(xiàn)雙寡頭壟斷的格 局。 5.2 5.2 柔性直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用柔性直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 20 世紀90 年代發(fā)展起來的柔性直流輸電技術(shù)以電壓源換流器(VSC)和可關(guān) 斷電力電子器件絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為核心，是新一代更為靈活、環(huán)保的直 流輸電技術(shù)， 其固有的技術(shù)優(yōu)勢將在降低城市配電網(wǎng)短路電流、解決可再生能 源并網(wǎng)難題、海島供電及向能源緊缺和特殊地區(qū)的供電等領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。 為了貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我國正在大力推廣風力發(fā)電，目前全國已累計建 成400 多個風電場，裝機容量已超過20 GW，10 GW 級風電基地建設(shè)也已全面啟 動。 大規(guī)模風力發(fā)電并網(wǎng)目前存在許多難以解決的問題，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定造成 了一定影響。柔性直流輸電是解決大規(guī)模風電并網(wǎng)問題的一個重要手段。 近年來，我國電力需求和裝機增長十分迅速，因而各區(qū)域電網(wǎng)間互聯(lián)的需求 日益增強。電網(wǎng)間互聯(lián)的優(yōu)點在于電能的互濟和動態(tài)有功功率的支援，但同時又 會造成電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定下降及短路電流超標等問題， 動態(tài)穩(wěn)定問題是我國近年來各 大電網(wǎng)普遍出現(xiàn)的新問題，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的瓶頸，而短路電流超標隨著城 市負荷的增長已成為特大型城市電網(wǎng)的特殊問題。 柔性直流輸電系統(tǒng)在解決大區(qū) 域電網(wǎng)與周邊弱電網(wǎng)互聯(lián)、非同步電網(wǎng)互聯(lián)等問題方面有著其特殊的優(yōu)勢，可以 在很大程度上解決目前區(qū)域互聯(lián)面臨的種種問題，符合智能化電網(wǎng)的發(fā)展要求。 國際上關(guān)于柔性直流輸電的研究， 無論在工程實用化方面還是在基礎(chǔ)理論方 面都已比較深入。 ABB 公司已投運的9 個柔性直流輸電工程均運行正常并取得了 良好的效益。 國內(nèi)關(guān)于柔性直流輸電技術(shù)的研究起步較晚， 國家電網(wǎng)公司于 2006 年5 月制定了柔性直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架 ，全面啟動了該技術(shù)的系 統(tǒng)研究。2008 年8 月，國家電網(wǎng)公司開始開展柔性直流關(guān)鍵技術(shù)研究及示范工 程實施，工程容量為20 MVA，電壓等級為30kV，計劃于2010 年在上海南匯風 g a o 17 電場掛網(wǎng)運行，完成我國首個柔性直流輸電系統(tǒng)的工程示范。 目前我國規(guī)劃中的柔性直流輸電項目還包括： 1) 舟山傳統(tǒng)高壓直流輸電改造工程， 預(yù)計容量為100 MW， 額定直流電壓為100 kV， 采用海底電纜作為傳輸線路； 2) 大連電網(wǎng)預(yù)計將在2011 年開始興建柔性直流輸電用于城市聯(lián)網(wǎng)示范工程， 額定功率為500 MW，直流電壓250 kV，建成投運后將成為世界范圍內(nèi)電壓 和功率等級最高的柔性直流輸電工程。 6 6 電能質(zhì)量技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用電能質(zhì)量技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 國際上電能質(zhì)量技術(shù)的工業(yè)需求廣泛，促進了相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的不斷進步，產(chǎn) 品工業(yè)化應(yīng)用非常普遍。美國、日本、印度等國家在電能質(zhì)量技術(shù)方面的研究處 于世界領(lǐng)先水平，目前國際上廣泛采用的提高電能質(zhì)量的定制電力(custom power)技術(shù)主要有有源電力濾波器(APF)， 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)以及配電網(wǎng)靜止 同步補償器(DFACTS)等。 電能質(zhì)量技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的主要技術(shù)包括電氣化鐵道平衡供電技術(shù)、 自適應(yīng)靜止無功補償技術(shù)、 連續(xù)調(diào)諧濾波器關(guān)鍵技術(shù)、 直流有源濾波器相關(guān)技術(shù)、 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC)、優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)等。其中統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器能確保 重要用戶的電能質(zhì)量， 并能通過蓄電池的充放電調(diào)節(jié)用戶在系統(tǒng)用電高峰期和低 谷期的用電量，從而帶來經(jīng)濟效益，在配電網(wǎng)中擁有廣闊的應(yīng)用前景。 2006-2008 年，動態(tài)消諧綜合設(shè)備在新增裝機容量中的使用比例分別為 0.2%、0.5% 和2%，而用于對應(yīng)原有裝機容量的設(shè)備改造需求比例分別為0.2%、 0.5%和1%。2009 年起，鑒于智能電網(wǎng)概念的提出、經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)和國家對于 公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的整體要求提升， 預(yù)計新增裝機容量對應(yīng)的動態(tài)消諧綜合設(shè)備 使用比例將從2009 年的4%增長到2012 年的20%，而原有的設(shè)備改造規(guī)模也會進 一步提升，使用比例將從目前的2%提升至2012 年的10%左右。 g a o 18 圖圖 13 13 諧波補償設(shè)備與公用電網(wǎng)的裝機容量的關(guān)系諧波補償設(shè)備與公用電網(wǎng)的裝機容量的關(guān)系 圖圖 14 14 諧波治理設(shè)備市場規(guī)模以及預(yù)測諧波治理設(shè)備市場規(guī)模以及預(yù)測 以電科院中電普瑞、思源電氣、榮信股份、北京動力源為代表的企業(yè)已經(jīng) 推出了有源電力濾波器(APF)， 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)以及配電網(wǎng)靜止同步補償器 (DFACTS)等相關(guān)產(chǎn)品并投入運行，有望率先分享市場容量的高速增長帶來的紅 利。 7 7 電能轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用電能轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用 電能的主要參數(shù)是電壓、電流和頻率。電能轉(zhuǎn)換技術(shù)是利用電力電子器件對 電能進行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)，基本功能包括：整流（交流變成直流） 、 逆變（直流變成交流） 、斬波（直流變成直流） 、變頻（改變供電頻率） 、開關(guān)和 g a o 19 智能控制等。它使電網(wǎng)的工頻電能最終轉(zhuǎn)換成不同性質(zhì)、不同用途的電能，以適 應(yīng)千變?nèi)f化的用電裝置的不同需要。 電力電子在國民經(jīng)濟中具有十分重要的地位。為了合理高效地利用電能，現(xiàn) 在發(fā)達國家電能的75要經(jīng)過這種變換或控制后使用，預(yù)計21 世紀將達到95 以上。 目前我國經(jīng)過變換或控制后使用的電能僅占30，70的電能仍采用傳統(tǒng) 的傳輸方式，遠遠達不到應(yīng)用電力電子技術(shù)才能實現(xiàn)的效果。 7.17.1 電子電源電子電源 7.1.17.1.1通信電源系統(tǒng)通信電源系統(tǒng)3G 3G 帶來高增速，行業(yè)特性決定高集中度帶來高增速，行業(yè)特性決定高集中度 通信電源系統(tǒng)是為通信主設(shè)備供電的電源設(shè)備， 該行業(yè)的銷售額一般占通信 行業(yè)固定資產(chǎn)投資總額的1.5%-2.5%，近幾年行業(yè)銷售額增速基本維持在3%-8% 之間。 圖圖1515：我國通信電源系統(tǒng)行業(yè)銷售額：我國通信電源系統(tǒng)行業(yè)銷售額 通信行業(yè)新一輪投資期 （3G、 4G） 的到來以及通信設(shè)備進入了持續(xù)更新周期， 為通信電源系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了良好的市場機遇。3G 的標準頻段高于2G，由 于所使用的頻段電波頻率越高，傳播衰減越大，因此3G 系統(tǒng)中的單個基站覆蓋 范圍將遠小于2G 的GSM 系統(tǒng)，這將促進移動基站投資規(guī)模的擴大，從而增加市 場對通信電源系統(tǒng)的需求量。 三大通信運營商3G 建設(shè)總投資2009 年約為1700 億元，未來三年預(yù)計約為 g a o 20 4000 億元；未來五年內(nèi)，用于網(wǎng)絡(luò)升級和擴張的投資將達到12000 億元。假設(shè) 投資額每年平均分攤， 未來三年3G 和網(wǎng)絡(luò)升級擴張帶來年均投資額為3733億元， 以2%的比例估計，那么通信電源系統(tǒng)行業(yè)每年的產(chǎn)值將達到74.7 億元。 國內(nèi)從事生產(chǎn)和經(jīng)營通信電源系統(tǒng)的企業(yè)有300 多家，但在企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品 質(zhì)量和市場份額上真正具有競爭力的企業(yè)不過十幾家。 主要原因在于該行業(yè)的特 殊特性：產(chǎn)品性能和售后服務(wù)是競爭的焦點，且受維護成本的限制，電信運營商 不可能選擇眾多的廠家，只能有少數(shù)廠家中標。同時，由于通信電源系統(tǒng)是通信 系統(tǒng)的“心臟” ，除非出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量或售后服務(wù)問題，通信運營商不會輕易更換 產(chǎn)品供應(yīng)商，這樣就形成了企業(yè)與通信運營商長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。 我們認為，隨著3G 投資和“三網(wǎng)融合”的推進，到2012 年通訊基站電源市 場容量將達到70 億元。截至2009年底，三大運營商基站保有量110萬個， 2010-2012年新增基站數(shù)分別為8.3萬、8.9萬和9.6萬個。每年的更新產(chǎn)品更新需 求在4萬個左右。綜上我們測算2010-2012年通訊電源市場規(guī)模將達到12.3萬、 12.9萬和13.66萬臺，按照5萬元的平均價格計算，未來3年市場總?cè)萘繉⑦_到 194.3億元。但通信電源系統(tǒng)行業(yè)市場競爭將更加激烈，市場資源的整合將進一 步加劇，產(chǎn)品和服務(wù)的供應(yīng)將向少數(shù)具有一定規(guī)模和實力的企業(yè)集中，行業(yè)集中 度會進一步提高。 以艾默生、中達電通、北京動力源為首的企業(yè)占據(jù)通信電源市場的主要市場 份額，將充分享受3G 投資和“三網(wǎng)融合”所帶來的市場蛋糕。 7.1.27.1.2電力操作電源系統(tǒng)電力操作電源系統(tǒng)增長依賴電力投資，市場集中度低增長依賴電力投資，市場集中度低 電力操作電源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、輸變電、配電的各個環(huán)節(jié)，還廣泛應(yīng)用 于鐵路、軌道交通、采礦、冶金、石化等非電力行業(yè)的用電系統(tǒng)。 從 2005 年到2008 年的情況來看，我國電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)的總產(chǎn)值增 速基本維持在10%以上（除了08 年因金融危機因素同比下降12.22%） ，其中國內(nèi) 銷售占比一般在83%-85%左右，出口占15%-17%左右。 g a o 21 圖圖 1 16 6：我國電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)值：我國電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)值 而由于發(fā)、輸、變、配、電是電力操作電源的主要需求來源，因此該行業(yè)的 國內(nèi)銷售額一般和我國的電力投資額呈現(xiàn)高相關(guān)性，比例上基本保持在 0.55%-0.65%之間。 我們根據(jù)以下假設(shè)，估計了電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)09-11 年的總產(chǎn)值及其增速： 2010 年和2011 年我國電網(wǎng)投資額分別為3174 億和3600 億，占電力投資總 額的50%； 電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)的國內(nèi)銷售額占我國每年電力投資總額的0.6%； 電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)的出口額占總產(chǎn)值的16%，即總產(chǎn)值結(jié)構(gòu)中出口額： 國內(nèi)銷售額比例在1：5 左右； 可以看到，如果國網(wǎng)公司按照其計劃的2274 億投資額進行電網(wǎng)投資，那么 2010 年電力操作電源系統(tǒng)的總產(chǎn)值將會迎來一個低谷，行業(yè)總產(chǎn)值下降16%至 45.34 億，這種情況要到2011 年才能得到緩解。 我國電力操作電源系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)眾多，市場集中度相對較低。據(jù)統(tǒng)計，我國 目前從事電力操作電源系統(tǒng)生產(chǎn)和經(jīng)營的企業(yè)有1000 多家。 但從生產(chǎn)模式來看， 掌握系統(tǒng)全面核心技術(shù)即具有系統(tǒng)設(shè)計能力、 整流模塊和監(jiān)控單元自主設(shè)計與生 產(chǎn)能力的廠家只有100 多家，其他均為外購模塊、自主生產(chǎn)型企業(yè)。目前我國有 實力參與500 千伏及以上變電站、 超超臨界1000MW機組等重大項目競爭的電力操 g a o 22 作電源系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)僅5-6 家。 該行業(yè)主要以招投標方式獲取訂單，要求入圍廠家具有一定的生產(chǎn)規(guī)模、經(jīng) 營業(yè)績和資金實力，隨著電力操作電源系統(tǒng)行業(yè)市場競爭的加劇，市場資源將進 一步整合，產(chǎn)品的供應(yīng)將向少數(shù)具有一定規(guī)模的企業(yè)集中。 7.1.3 7.1.3 高壓直流電源（高壓直流電源（HVDCHVDC） 因為減少了變換環(huán)節(jié)，HVDC（也稱直流UPS) 自身效率提高，且采取N+X 并聯(lián) 運行， 其整體系統(tǒng)的運行效率顯著提升。 鑒于更低的初始成本、 每年節(jié)省的電費， HVDC 大規(guī)模替代UPS 的經(jīng)濟基礎(chǔ)已經(jīng)確立。 如果用10kw 的高壓直流電源 （HVDC） 替代同樣功率的UPS，平均2.72 年就可以收回成本。 表表 3 3：高壓直流電源（：高壓直流電源（HVDCHVDC）的動態(tài)投資回收期計算）的動態(tài)投資回收期計算 根據(jù)2008-2009 年中國UPS 市場研究年度報告中預(yù)測的我國2009-2011 年信息設(shè)備用中大功率UPS 銷售額， 我們假設(shè)中大功率UPS 銷售額占UPS 銷售額 的86%， 從2009 年起HVDC 替代UPS 的比例分別為3%、 5%和8%， 那 么 2009-2011 年 我國信息設(shè)備用HVDC 市場的銷售額分別可以達到1.0 億、1.7 億和2.8 億。 g a o 23 表表 4 4：中國信息設(shè)備用：中國信息設(shè)備用HVDC HVDC 市場容量預(yù)測市場容量預(yù)測 目前能夠生產(chǎn)HVDC 產(chǎn)品的通信企業(yè)只有艾默生、中達電通、動力源和中恒電中恒電 氣氣四家，前兩家由于目前擁有龐大的UPS 業(yè)務(wù)，需要一定的時間來消化，而目前 市場上只有動力源有HVDC 應(yīng)用經(jīng)驗，綜上，動力源公司有望利用HVDC 替代UPS 的契機來擴大自身銷售規(guī)模，進而提高其在電子電源系統(tǒng)行業(yè)的市場份額。 目前通信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)務(wù)都廣泛使用UPS供電，HVDC與電力 操作電源原理相似，可替代UPS不間斷電源，比UPS更省電，HVDC的初始成本不到 UPS的70%，還有利于維護等特點。據(jù)稱HVDC在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域替代UPS是大勢所趨， 國內(nèi)三大通信運營商將開始逐步采用HVDC替代UPS， 2015年以后HVDC將會占領(lǐng)80% 的UPS份額。 7 7.1.4.1.4高壓變頻器高壓變頻器 1) 潛在市場規(guī)模巨大，行業(yè)處高景氣周期 “十二五”期間，工業(yè)節(jié)能減排將繼續(xù)深入，高壓變頻節(jié)能將繼續(xù)保持較高 景氣度。 “十一五”期間，受益于工業(yè)節(jié)能減排，高壓變頻行業(yè)年復(fù)合增長率接 近40%，在國產(chǎn)化率持續(xù)提高下，國內(nèi)高壓變頻企業(yè)普遍增長較快。 “十二五”期 間，我們認為工業(yè)節(jié)能減排將全面鋪開和深入，國產(chǎn)化率也將繼續(xù)提高，我們 預(yù)計2011-2013 年國內(nèi)高壓變頻領(lǐng)域年復(fù)合增長率約30%以上，國內(nèi)高壓變頻領(lǐng) 域?qū)⒗^續(xù)保持較高景氣度。 高壓變頻器市場潛在規(guī)模巨大，約810 億元。截止目前我國電動機總裝機容 量約7 億kW，其中約90%為交流電機，即6.3 億kW；高壓電機約占50%，高壓電機 中約70%拖動的負載是風機、泵類、壓縮機，其中一半適合調(diào)速，即約1.1 億千 瓦適合配置變頻器。據(jù)估計目前已經(jīng)配置變頻器的高壓電機不到10%。在不考慮 新增高壓電機的情況下，存量高壓電機市場約1 億千瓦；未來5 年新增高壓電機 約3500 萬kW。按照每kW 高壓變頻器約600 元估算，高壓變頻器潛在市場規(guī)模約 g a o 24 810 億元，其中高性能產(chǎn)品的市場容量在100 億元左右，市場空間巨大。 表表5 5：高壓變頻器市場規(guī)模測算過：高壓變頻器市場規(guī)模測算過程程 高壓變頻器行業(yè)正處于高景氣周期，未來3 年市場有望繼續(xù)保持45%左右的 高速增長。2005 年至2008 年，高壓變頻器市場年均復(fù)合增長率達到46%，這主 要得益于國內(nèi)高壓變頻器產(chǎn)家的技術(shù)突破和實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品成本下降顯著；此 外高壓變頻器節(jié)能效果明顯，企業(yè)對高壓變頻器