1、變壓器基本情況
在輸電網(wǎng)中，電氣設(shè)備可以分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，其中一次設(shè)備是供電系統(tǒng)的主體，直接用于生產(chǎn)、變換、輸送、疏導(dǎo)、分配和使用電能，二次設(shè)備是對電力系統(tǒng)內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察、測量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備。
電網(wǎng)中運行的變壓器是電力系統(tǒng)中重要的輸配電設(shè)備，可以將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。變壓器一般分成電力變壓器、換流變壓器和電抗器等，其中：①電力變壓器主要是用于輸電及配電使用的變壓器；②換流變壓器用于遠(yuǎn)距離直流輸電線路兩端的換流站，與換流器連接將交流電能和直流電能互相轉(zhuǎn)換；③電抗器用于線路里的限流或限壓，補償高壓輸電線的容性電流或電壓，從而起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。
在超/特高壓交流輸電中，交流變壓器為核心設(shè)備；在超/特高壓直流輸電中，換流變壓器是核心設(shè)備。換流變壓器在交流電網(wǎng)與直流線路之間起連接和協(xié)調(diào)作用，將電能由交流系統(tǒng)傳輸?shù)街绷飨到y(tǒng)或由直流系統(tǒng)傳輸?shù)浇涣飨到y(tǒng)，是交、直流輸電系統(tǒng)中換流、逆變兩端接口的核心設(shè)備。由于換流變壓器閥側(cè)與直流相連，因此換流變壓器不僅承受交流電壓，而且還需要承受直流電壓，因此換流變壓器的結(jié)構(gòu)特殊、復(fù)雜，關(guān)鍵技術(shù)高難，對制造環(huán)境和加工質(zhì)量要求嚴(yán)格。換流變壓器制造技術(shù)是世界變壓器制造領(lǐng)域的尖端技術(shù)之一，代表著目前變壓器制造業(yè)的最高水平，我國換流變壓器技術(shù)水平已達(dá)國際領(lǐng)先水平。當(dāng)前國內(nèi)僅有特變電工、中國西電、保變電氣、山東電力設(shè)備等少數(shù)幾家企業(yè)掌握換流變壓器制造技術(shù)。
2、我國高電壓等級變壓器行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
我國變壓器生產(chǎn)企業(yè)較多，細(xì)分行業(yè)集中度與電壓等級的上升成正比。在特高壓變壓器領(lǐng)域，特變電工、保變電氣、中國西電、山東電力設(shè)備具有±800kV特高壓直流輸變電、1000kV特高壓交流輸變電成套設(shè)備的研制和生產(chǎn)能力。根據(jù)2019年至2021年特高壓交流變壓器、特高壓直流用換流變壓器中標(biāo)情況，中標(biāo)企業(yè)主要為特變電工、山東電力設(shè)備、保變電氣和中國西電。在電壓等級500kV及以上變壓器市場，亦主要為上述四家等國內(nèi)企業(yè)及西門子、ABB等外資企業(yè)。
隨著我國對于基礎(chǔ)建設(shè)的推動，高電壓等級電網(wǎng)（110kV電壓及以上）建設(shè)日趨完善。高電壓等級變壓器的容量從2011年的268,836萬kVA穩(wěn)步提升至2020年的494,022萬kVA，復(fù)合年增長率為6.99%。
近十年，我國超高壓交流變壓器的容量隨著電網(wǎng)投資的逐步提升，從94,853萬kVA增加至190,719萬kVA，復(fù)合年增長率為8.07%；超高壓直流用換流變壓器的容量從7,028萬kVA增長為14,930萬kVA，復(fù)合年增長率為8.73%。超高壓交流變壓器容量和超高壓直流用換流變壓器容量預(yù)計將繼續(xù)維持增長。
特高壓變壓器在“十三五”期間迎來建設(shè)高峰，年均投入及修建里程均超過“十二五”，特高壓變壓器累計容量大幅增長。其中，特高壓直流用換流變壓器累計容量增至30,557萬kVA，特高壓交流變壓器累計容量增至18,000萬kVA。預(yù)計在“十四五”期間，隨著電網(wǎng)投資規(guī)模的增大，對特高壓變壓器的需求將會進(jìn)一步上升。
在國家“雙碳”政策的戰(zhàn)略指導(dǎo)下，國家工信部、國家市場監(jiān)管總局和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《變壓器能效提升計劃（2021—2023年）》，大力推廣高效節(jié)能變壓器在輸電網(wǎng)中的使用，逐步淘汰在網(wǎng)運行的低效變壓器。隨著特高壓、超高壓線路建設(shè)的持續(xù)擴(kuò)張和高效節(jié)能變壓器對低效變壓器的替代，未來變壓器累計總?cè)萘繉⒉粩嗌仙?/span>
3、我國變壓器行業(yè)的未來發(fā)展趨勢
（1）我國輸電技術(shù)向高電壓、大容量方向發(fā)展
根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，我國電力消費量自2010年的41,934.49億千瓦時上升至2019年的74,866.12億千瓦時，年復(fù)合增長率超過6.65%，用電需求快速增長。其中，主要的用電需求集中在我國華北、華中、華東地區(qū)，上述地區(qū)的工業(yè)用電占比超過六成。工業(yè)用電高能耗及長時間運作的特性要求電量的供應(yīng)需保持穩(wěn)定、充足。我國西北部地區(qū)不僅煤炭資源豐富，還適宜發(fā)展多種新能源發(fā)電，而本地卻用電需求少，存在資源未能充分利用的情況。因此，大容量、遠(yuǎn)距離的輸電是我國電力發(fā)展的主要方向，跨區(qū)域的電耗也決定了提高電壓等級成為輸電技術(shù)的主要發(fā)展方向。
超高壓、特高壓輸電具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優(yōu)勢，可以大幅度提高電網(wǎng)自身的安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。超高壓、特高壓行業(yè)的發(fā)展有利于優(yōu)化我國電網(wǎng)和電源布局，促進(jìn)電力工業(yè)整體和區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，能夠有效地實現(xiàn)能源和資源的配置。因此，建設(shè)超高壓、特高壓電網(wǎng)成為我國電力發(fā)展的必然趨勢。
隨著“雙碳”系列政策的陸續(xù)出臺和持續(xù)落實，我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級加速推進(jìn)，風(fēng)電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)迎來歷史發(fā)展機(jī)遇。而我國風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電集中在西部地區(qū)，需要通過輸電損耗最小的特高壓輸電將電力輸送到電力需求集中的東南部地區(qū)。2022年5月，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》，提出加快推進(jìn)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)。加大力度規(guī)劃建設(shè)以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系。
“十三五”期間，國家電網(wǎng)累計投運“13交12直”特高壓工程�！笆奈濉逼陂g，國家電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)特高壓工程“24交14直”，涉及線路3萬余公里，變電換流容量3.4億千伏安，總投資3,800億元。
綜上，為適應(yīng)我國輸電技術(shù)的發(fā)展，我國變壓器也向著高電壓、大容量的方向發(fā)展。我國在網(wǎng)運行的交流輸電變壓器電壓等級已達(dá)到1000kV，直流輸電用換流變壓器電壓等級以達(dá)到±1100kV。在變壓器容量方面，單相變壓器容量已達(dá)到1000MVA、三相變壓器容量已達(dá)到1330MVA。
（2）“雙碳”目標(biāo)下，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
隨著我國提出“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)以來，國內(nèi)新能源轉(zhuǎn)型趨勢持續(xù)加速。電力領(lǐng)域是我國碳排放的重要來源，根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計，2021年火電在全國發(fā)電量中的占比仍高達(dá)67%。為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，自“十四五”開始風(fēng)電、光伏等新能源有望成為主要的電力裝機(jī)增量。2021年10月26日，我國正式印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，方案中明確提出2025年我國非化石能源消費比重達(dá)到20%左右，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗較2020年下降13.5%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放較2020年下降18%；2030年非化石能源消費比重達(dá)到25%左右，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放較2005年下降65%以上。
但新能源如風(fēng)能、太陽能等存在供應(yīng)不穩(wěn)定、波動大的缺點，分布式電源的并網(wǎng)也對電網(wǎng)提出新的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對由此產(chǎn)生的復(fù)雜情況，電網(wǎng)將向各環(huán)節(jié)數(shù)字化、調(diào)度環(huán)節(jié)智能化的柔性電網(wǎng)發(fā)展�？紤]到新能源發(fā)電具有波動性的特征，我國逐步形成了以柔性直流為代表的新型輸電技術(shù)，具備平穩(wěn)輸電波動性和上千公里遠(yuǎn)距離輸送的能力。因此，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，以柔性直流為主導(dǎo)的先進(jìn)輸電技術(shù)未來將有大量的應(yīng)用。
2022年5月，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》，提出“加快構(gòu)建適應(yīng)新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)”。隨著新型電力系統(tǒng)的加快構(gòu)建，作為輸電系統(tǒng)核心設(shè)備的變壓器也將向著適應(yīng)柔性電網(wǎng)輸電要求的方向發(fā)展。
（3）對變壓器節(jié)能降耗要求大幅提升
2020年5月29日，國家標(biāo)委會、市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《電力變壓器能效限定值及能效等級》（GB20052-2020），并于2021年6月1日正式實施。新的國標(biāo)修訂和整合了之前的兩項國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB20052-2013（三相配電變壓器能效限定值及能效等級）、GB24790-2009（電力變壓器能效限定值及能效等級）。在新標(biāo)準(zhǔn)下，各類電力變壓器損耗指標(biāo)下降幅度約在10%~45%，變壓器新國標(biāo)對能效口徑的收緊將推動變壓器的技術(shù)工藝升級以及行業(yè)格局的優(yōu)化。
2020年12月，國家工信部、國家市場監(jiān)管總局、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《變壓器能效提升計劃（2021—2023年）》�！蹲儔浩髂苄嵘媱潱�2021—2023年）》中要求：a、到2023年，高效節(jié)能變壓器符合新修訂《電力變壓器能效限定值及能效等級》（GB20052-2020）中1級、2級能效標(biāo)準(zhǔn)的電力變壓器在網(wǎng)運行比例提高10%，當(dāng)年新增高效節(jié)能變壓器占比達(dá)到75%以上；b、加大高效節(jié)能變壓器推廣力度。自2021年6月起，新增變壓器須符合國家能效標(biāo)準(zhǔn)要求，鼓勵使用高效節(jié)能變壓器；c、加快電網(wǎng)企業(yè)變壓器能效提升。推動電網(wǎng)企業(yè)開展在網(wǎng)運行變壓器全面普查，制定淘汰計劃并組織實施。到2023年，逐步淘汰不符合國家能效標(biāo)準(zhǔn)要求的變壓器。加快電網(wǎng)企業(yè)變壓器升級改造，推行綠色采購管理，自2021年6月起，新采購變壓器應(yīng)為高效節(jié)能變壓器。
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