一、特高壓電器定義和分類
特高壓電器是指在特高壓線路中實現關合、開斷、控制、調節、測量功能的核心設備,可在特高壓電路中起控制或保護等作用。特高壓電器包括開關電器、量測電器和限流、限壓電器,屬於電力系統中的核心設備,可在特高壓電路中起控制或保護等作用。因此,特高壓電器性能優劣將會直接影響電力系統的穩定和運行安全。
特高壓電器主要包含特高壓變壓器、換流閥、控制保護系統、特高壓並聯電抗器、特高壓開關、特高壓串聯補償裝置、特高壓互感器、平波電抗器、特高壓電容器、避雷器、絕緣子、套管、導地線等。其中,特高壓核心電器有特高壓變壓器、特高壓電抗器、特高壓串聯補償裝置等。
直流特高壓電器主要包括:換流變壓器、換流閥及控制保護系統、直流濾波器、直流開關設備、直流測量設備和直流避雷器。其中,直流特高壓關鍵電器包括換流變壓器,換流閥,控制保護系統和平波電抗器。
直流特高壓電器
數據來源:華經產業研究院整理
換流變壓器是直流輸電系統中核心設備之一,佔特高壓直流總投資比例為25.4%;換流閥是直流輸電系統的核心部件,佔特高壓直流總投資比例為27.6%;GIS為氣體絕緣全封閉組合電器,佔特高壓直流總投資比例13.5%;直流控制保護系統佔特高壓直流總投資比例約16.3%;其他設備,佔特高壓直流總投資比例約17.2%。
各類直流特高壓電器佔總投資比例情況
數據來源:國家電網,華經產業研究院整理
特高壓交流電器主要包括:變壓器、並聯電抗器、開關、串聯補償裝置、互感器、電容器、避雷器、GIS、絕緣子、套管、導地線和杆塔等。其中,交流特高壓關鍵電器有特高壓變壓器、並聯電抗器、斷路器、串聯補償裝置。
交流特高壓關鍵電器
數據來源:華經產業研究院整理
二、特高壓電器產業鏈分析
中國特高壓電器行業的產業鏈可分為三部分。特高壓電器產業鏈上遊主要涉及原材料,上遊市場主要參與者為原材料供應商。中遊環節涉及中國特高壓電器製造,主要參與者為特高壓電器生產製造商,是特高壓電器技術的所有者,主要負責特高壓電器的生產、銷售、研發和售後服務。特高壓電器生產企業的下遊應用主要分為電網建設和用戶工程。
中國特高壓電器行業產業鏈
數據來源:華經產業研究院整理
特高壓電器的原材料主要包括傳感器、金屬材料、絕緣材料、電子元器件等,其成本佔比分別為8.2%、15.9%、6.2%、5.3%。特高壓電器原材料供應商單一,導致上遊廠商議價能力較強。
數據來源:電力規劃設計總院,華經產業研究院整理
相關報告:華經產業研究院發布的《2021-2026年中國特高壓電網市場深度分析及行業前景展望報告》
特高壓電器廠商需求主要來源於特高壓交流項目建設以及特高壓直流項目建設。根據數據顯示,2020年中國特高壓電器總投資額為1500億元,其中中國直流特高壓電器總投資額為989億元,中國交流特高壓電器總投資額為511億元。特高壓變電站分為GIS、電抗器、變壓器、補償設備四類,分別佔投資額比重為20%、28%、33%、19%。
數據來源:電力規劃設計總院,華經產業研究院整理
三、特高壓電器行業發展現狀
隨著國家電網特高壓電器項目計劃實行,以及在配電網建設和智能電網快速發展等因素驅動下,我國特高壓電器行業市場規模迅速增長。根據數據顯示,中國特高壓電器行業市場規模由2015年的895.9億增長至2019年的1345.5億,2015-2019年特高壓電器行業市場將保持平穩高速的增長,其年均複合增長率達到10.7%。
根據相關數據顯示,中國2020年重啟特高壓項目,規劃15條特高壓輸電線路可帶來3000億元的投資體量,平均每條特高壓投資約200億元,預計特高壓電器2020年投資規模預計可達1500億元以上,特高壓交流電器成本佔總投資額40%-50%,特高壓直流電器成本佔總投資額的50%-60%除去站內的鐵塔和基礎建設以及線路材料招標等環節。
數據來源:國家能源局,華經產業研究院整理
預計直流特高壓電器989億元,交流特高壓電器511億元。其中交流變壓器、並聯電抗器、GIS的市場容量分別約為170億元、188億元和220億元,換流閥、換流變壓器、控制保護系統的市場容量分別為300億元、518億元和104億元。
數據來源:華經產業研究院整理
四、中國特高壓電器行業政策法規分析
國務院有關部門針對特高壓電器國產化目標,相繼出臺了一系列配套政策,有力地推動了特高壓輸變電設備國產化工作,逐步改變了輸變電設備受制於人的局面。目前,特高壓電器的綜合國產化率達到90%,已達到國家發改委規定的70%的國產化率目標。
數據來源:政府部門,華經產業研究院整理
五、中國特高壓電器行業未來發展趨勢
1、特高壓電器標準全球化
截至2019年,中國的特高壓電器標準電壓已被推薦為國際標準,國際電網委員會與電氣和電子工程師協會先後成立了由中國主導的9個特高壓輸電工作組,國際電工委員會成立了特高壓交流輸電系統技術委員會。中國成為繼美、德、英、法、日之後第六個國際電工委員會常任理事國,在國際標準制定方面的話語權和影響力顯著提升。
標準化水平不僅是衡量一個企業核心競爭力的重要指標,也是衡量一個行業乃至國家核心競爭力的重要指標。通過制定標準搶佔技術制高點,中國已成為世界特高壓電器標準的核心技術標準。此外,中國還正積極開展與俄羅斯、哈薩克斯坦、蒙古、巴基斯坦等周邊國家的電力能源合作,加快推進有關特高壓聯網工程的規劃、前期建設工作,預計到2025年基本實現與周邊國家電網的互聯互通。
2、產品智能化
未來,計算機技術、自動化控制和傳感器技術等智能電器技術迅猛發展,特高壓電器將實現智能化控制,為開發智能化特高壓電器產品奠定了堅實的技術基礎。智能化特高壓電器具備智能控制系統,該智能控制系統由參量接受檢驗器、運行控制器、專家系統等部件組成,在運行時各部件可自主完成任務。專家系統是將專家的經驗、技術和常規操作移植到系統中,保證系統具備專家的判斷能力和工作能力。智能化特高壓電器在不需要人工幹預的基礎上,應用專家控制系統可直接切斷電路,實現電路的轉換、控制和維護。
在傳感器技術發展及配電網自動化升級的背景下,為滿足電力系統自動化的要求和電力用戶對高質量供電的需要,特高壓電器的智能化將成為特高壓電器行業未來發展的必然趨勢,此技術可實現控制保護智能化以及計量、保護、控制、故障記錄等功能一體化。
3、產業技術提升
特高壓電器屬於技術含量較高產品,特高壓電器行業屬於技術密集型行業,行業的生產服務具有科技含量高、產品更新速度快的特點。中國特高壓電器行業起步晚,製造水平與世界先進水平有較大差距,但中國特高壓電器行業呈現出行業技術水平快速提高的發展趨勢。
以特高壓電器無油化為例,在特高壓電器中,油作為絕緣介質和滅弧介質使用已有一百多年的歷史,變壓器和開關中需要油作為潤滑劑。但油介質存在易燃易爆等缺點,增加了特高壓電器的運行和維修成本。因此,在真空開關發展的背景下,未來油開關的使用量將逐漸減少,開關電器無油化成為未來發展的趨勢。目前,中國能源局開展特高壓電器核心技術與關鍵部件的技術研究,預計到2022年全面完成開關電器無優化的升級改造,開關電器無油化率達到100%。