2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测

日期: 2021-09-15
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2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测

 

(1)变频用变压器行业发展情况:

I、变频技术应用推动变频用变压器市场发展:高压变频器、变频用变压器组成了变频电气系统,共同实现对电机运转的精细化控制,是变频调速技术的主要载体。变频调速技术是电力电子技术的一个分支,属于综合运用科学理论、直接应用于物质生产、针对性强并讲究经济效益的应用科学。因此,在生产建设过程中的实际需求及应用效果,直接决定了变频调速技术的应用范围及高压变频器、变频用变压器行业的发展。

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系,通过改变电机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频调速技术属于电力电子技术在电机控制领域的综合应用,具备在节能及工业自动化控制方面的天然优势。

电力规划设计总院编制的《中国能源发展报告2018》数据显示,我国与先进国家在总体能源利用效率方面有近10%的差距。其中,工业能耗约占能源消耗总量的45%,占比水平远超发达国家的平均约23%。工业能耗主要为电能消耗,提升电能使用效率、降低用电量具备客观需求及必要性。BP(英国石油公司)发布的《世界能源统计年鉴》数据显示,2018年全球一次能源消费增长2.9%,几乎是过去十年平均增速(1.5%)的两倍;碳排放增长2.0%、为近七年最高增速;新增碳排放达6亿吨,相当于在地球上增加三分之一的乘用车所产生的排放。同时,2018年全球一次能源消费量为13,864.9百万吨油当量,我国消费量占其中近四分之一(3,273.5百万吨油当量),持续推行低碳经济具备必要性及紧迫性。为实现到2020年单位GDP碳排放量与2005年相比下降40%-45%的目标,发展新能源及推广节能减排最重要的途径。包括变频调速技术在内的各项电力电子技术可有效达到节能的效果,也是实现新能源可靠利用的重要保障。

另一方面,我国虽已是制造业大国,但在国际产业分工中总体还处于中低端水平。与世界先进水平相比,中国制造业在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度及质量效益等方面仍存在差距。核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料及产业技术基础等工业基础能力较为薄弱,正是制约我国制造业创新发展、质量提升的症结所在。在工业领域,电力电子技术实现的主要功能正是精细化、智能控制及节能降耗。为解决我国面临的制造能力、能源使用等方面的主要问题,随着传统产业的节能改造及新兴产业的快速发展,高压变频器、变频用变压器等电力电子设备的需求将有较大提升。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国变频用变压器市场竞争战略研究及投资前景预测报告

II、高压变频器发展带动变频用变压器市场发展:随着高压变频器的快速发展,国内、外变频用变压器产品得到了大量应用。根据高压变频器的主回路拓扑结构,变频用变压器的发展可分为两个阶段:第一阶段为与交-交型高压变频器配套的变频用变压器的发展;第二阶段为与交-直-交型高压变频器配套的变频用变压器的发展。

1980年,日本东芝成功研制了世界上第一台交-交型高压变频器,其良好的使用效果引起了国内外变频器行业的广泛关注,随之诞生了交-交型高压变频器配套用变频用变压器。随后,德国西门子及日本富士等公司也相继推出了各自的交-交型高压变频器。但此类高压变频器配套用变频用变压器的网侧绕组谐波电流大,需要无功补偿和滤波装置,且此类高压变频器输出频率和电压等都受到一定的限制。上述不足导致其被交-直-交PWM型高压变频器所逐步代替,与后者配套的变频用变压器也逐步发展起来。

1994年美国推出了与罗宾康公司H桥串联叠加单元串联式多电平交-直-交电压源型高压变频器配套的变频用变压器,开创了行业发展的新时代。随后,相继出现了与多脉波串联叠加二极管电压源型、多脉波串联叠加晶闸管电流源型高压变频器配套的变频用变压器。高压变频器良好的性能及显著的节能效果,带动了变频用变压器在国外得到更广泛的应用。

20世纪80年代末,为跟随国际交-交型高压变频器的发展,我国也开始了与其配套的变频用变压器的研发,并取得了一定的成果。1997年,公司按照西门子、ABB等用户的要求定制生产了少量变频用变压器,并开始进入变频用变压器行业。2000年,北京利德华福电气技术有限公司(后被施耐德收购)等一批国内企业相继推出了国产高压变频器,与之配套的变频用变压器也随之发展起来。2004年,公司成功研制了高绝缘等级(H级)的变频用变压器(高-高电压源型),打破了国外同类产品的垄断,为国产高压变频器厂商的快速发展贡献了力量。经过大量的试验及持续改进,我国变频用变压器生产企业已可满足高压变频器所需的变频多重整流、单元串联、多电平、移相式电压源或电流源主电路拓扑结构,实现了高压系列交流异步电动机低谐波调速,打破了我国变频用变压器主要依靠进口的局面。发展至今,国产变频用变压器制造商进一步缩小了与国外先进品牌的技术差距,持续优化产品设计与制造流程,在市场响应、技术服务方面建立起了自身特色与优势,并在全流程自动化、数字化、信息化及智能化方面作出了有成效的提升。

目前,我国已是全球最主要的变频器制造国之一,主要外资高压变频器制造商均在国内设厂,包括西门子、ABB、施耐德、艾默生、罗克韦尔、富士电机、日立、安川、春日、日立、欧陆等国际知名变频器制造商。国内高压变频器厂商也不断取得突破,生产技术及产品可靠性不断提高,品牌亦在逐步建立。各品牌在我国生产的高压变频器产品不仅面向国内市场,也面向其全球市场及国外客户。作为高压变频器的上游行业,随着全球变频器生产不断向我国倾斜,我国变频用变压器行业、市场需求及容量也在不断提升。高压变频器市场一直保持着较高的增长率。我国高压变频器市场目前市场规模约137亿元,预计2026年可达221亿元,未来五年将增长61.31%。受高压变频器行业带动,变频用变压器行业亦具有较大的增长空间及快速发展潜力。

(2)变频用变压器行业市场前景:变频电气系统主要应用于电力、冶金、石化、建材、市政及机械配套等工业及基础设施建设领域,以实现对各类高压电动机驱动的风机、水泵、空气压缩机、提升机、皮带机等负载的软启动、智能控制和调速节能,从而有效提高工业企业的能源利用效率、工艺控制及自动化水平。

I、节能需求分析:为满足运行中的最高功率要求,风机、水泵、空气压缩机等传统大功率设备通常在输出功率方面存在较大的设计冗余。在未使用变频调速的情况下,一般通过其他方式满足负载变化的要求,但能量被大量浪费。在使用变频调速的情况下,这些设备可根据实际的负载及工艺流程需要,对电机转速进行智能控制,使电机的输出能量得到高效利用。

(i)政策推动带来的需求:我国工业能耗约占能源消耗总量的45%,占比水平较发达国家多一倍。同时,工业能耗主要为电能消耗,数据显示电厂用电大部分是风机、水泵等设备消耗的。针对上述情况,国家制定了多项节能降耗政策,提出了“加强工业节能”、“到2020年,工业能源利用效率和清洁化水平显著提高,规模以上工业企业单位增加值能耗比2015年降低18%以上,电力、钢铁、有色、建材、石油石化、化工等重点耗能行业能源利用效率达到或接近世界先进水平”、“加快钢铁、石化、建材、有色金属等高耗能行业的节能技术改造”及“加快应用先进节能低碳技术装备,提升能源利用效率”等要求。行业预测,“十三五”期间我国环保投入将增至约每年20,000亿元,2020年末社会环保总投资有望超过170,000亿元。

在外部政策及实际应用层面实现的可观经济效益推动下,高压变频设备在工业、市政及其他领域具有巨大的市场需求。

(ii)节能带来效益提升:以风机为例,传统风机始终工作在额定负荷下,通过阀门、风门的机械式调节调整风量;使用变频调速的方式进行控制时,可通过调整风机转速调整风量,并实现送风量的精细化控制,平均节能可达30%,还可延长风机的使用寿命。变频调速设备的投入可为企业带来显著的节能效果及经济效益。

II、工控需求分析:工控指的是工业自动化控制,通过计算机技术、微电子技术及电气手段,使工厂的生产及制造过程更加自动化、效率化、精确化,并具有可控性及可视性。上世纪80年代发展起来的变频调速技术,顺应了工业生产自动化发展的要求,改变了普通电机定速方式运行的陈旧模式,使得电机及其拖动负载在无任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出,达到系统高效、精准运行的目的。变频调速技术及设备的出现与应用,开创了智能电机时代。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国高压变频器行业市场发展分析及投资战略前景预测报告

(i)智能制造是必然趋势:目前,尽管世界各国在规划路径及逻辑方面不尽相同,但工业升级战略的核心皆为智能制造,都将发展智能制造作为确立制造业竞争优势的关键举措。2012年,美国提出“工业互联网”,计划推动具有智能决策特征的工业物联网建设; 2013年,德国推出“工业4.0”,计划推动生产工厂向高效率的智能工厂改造,强调生产智能化; 2015年,日本推出“新机器人战略”,计划充分利用信息技术、大数据、网络及人工智能的新型机器人,在世界领先进行机器人革命;同年,我国推出“中国制造2025”,以智能制造为方向,重点发展十大领域,加快淘汰落后产能、化解过剩产能,强调制造业互联网化。

(ii)智能制造带来工控需求的提升:自上而下,智能制造整体框架可分为现场层、控制层、操作层、管理层、企业层及决策层。其中,控制层的主要组成为控制器(驱动、伺服、变频等)及PLC(可编程逻辑控制器),执行层的主要组成为各类生产机器人、智能设备及传感器。控制层、执行层设备共同组成工业自动化控制系统,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理及决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗及确保生产安全等目的。

变频电气系统是智能制造框架中实现工业自动化控制的主要组成,其采用闭环控制,参数超调波动范围小,可对偏差进行及时控制,电机运转时加速、减速还可根据工艺要求自动调节,控制精度高。变频电气系统还具有十分灵敏的故障检测、诊断及数字显示功能,提高了生产设备运行的可靠性。

除在风机、泵类负载上的应用以外,变频调速还可广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压及机床等各种机械设备控制领域,以延长设备的正常工作周期及使用寿命,简化操作及控制系统,甚至改变原有的工艺规范,从而提高整套生产设备的控制水平,进而提高产成品率。以采矿业为例,早期矿车提升系统多采用传统的转子串电阻进行电机调速,这种调速方式相对落后,存在电能消耗过大、工作稳定性差及缺乏故障诊断等问题。加装变频电气系统后,企业生产系统可按照设计的速度曲线自主进行速度控制,提升了控制系统的智能化程度及安全性、降低了系统的操作难度。此外,在变频调速技术作用下,电机提升过程完全依靠电力牵引与制动,制动闸瓦只需在停车及安全回路保护动作时才进行抱闸,大幅度减少了闸瓦的磨损,延长设备使用寿命。

通过投入变频电气系统实现生产效率、产品质量的提升,既符合终端用户的实际需要,可带来直观的经济效益,亦符合国家在“中国制造2025”政策中关于生产制造环节提出的“运营成本降低”、“产品生产周期缩短”、“不良品率降低”三方面要求。研究数据显示,2018年以来,我国传统行业在快速更替,自动化比例逐步提升。同时,在国家政策的推动下,化工、冶金、环保等行业正在进行内生性调整,将为工控传动提供较大的市场空间。

III、产品应用领域及行业拓展带来的需求:变频用变压器是高压变频器的核心部件之一,共同组成变频电气系统,主要用于工业、高耗能领域,包括电力、冶金、石化、建材、市政及机械配套等行业。使用领域、行业的发展及其对变频电气系统的需求是直接影响高压变频器、变频用变压器行业市场容量及发展的主要因素。变频电气系统的主要应用行业近年发展、变化趋势情况如下:

(i)电力:2012-2020年,我国发电量、电力消费量均呈逐年递增趋势。2020年,我国发电量达77,791亿千瓦时、同比增长3.70%,电力消费量为74,495亿千瓦时、同比增长3.10%。在所有能源中,电能已是应用最广的能源方式,我国电力行业随着电能需求的不断提升持续发展。

电力行业是变频器最主要的应用领域之一,通过变频调速更精确控制发电过程中煤、粉、水的用量,达到节约能源、提升工艺及控制水平的目的,也对火电厂的节能、降耗、减排、安全及安稳运转具有重要意义。我国经济总量在世界排名第二,仅为美国的三分之一左右,但电力消耗却接近美国。电耗过大已经成为我国经济发展中的突出问题,而电力低效利用与单位产值高电耗是导致电力供应形势紧张的关键因素。在大量耗能的风机、泵类、压缩机类负载的高压电动机上应用高压变频器的节能效果显著,平均节电可达30%。中国发电总量的2/3消耗在电动机上,利用变频器实现电机节能有利于改善电力消耗过大的问题。

电力行业是高压变频器应用量较大的行业。近年来,电力行业对高压变频器的需求占高压变频器总需求的比例为15%。2012-2020年,电力行业对高压变频器的需求总体呈增长态势。2020年,电力行业对高压变频器的需求量约为20.6亿元。

2012-2020年中国电力行业对高压变频器市场需求分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

        数据统计:中金企信国际咨询

未来,预计电力行业对变频器需求仍将保持稳步增长,新能源发电领域如风电及光伏发电等新兴市场对变频器的需求将呈高增长态势。随着我国加强智能电网及农村电网升级改造工程规模的扩大、新能源建设力度的增强,对大功率电机的需求将稳步上升,带动变频器需求的上升。未来电力行业对变频器的需求将保持15%左右的增长。

(ii)冶金:近年来,我国汽车、造船、建筑、石油化工、核电能源、油气输送等与国民经济相关的各个领域发展迅速,带动了以钢铁冶金行业为龙头的冶金机械的快速发展。

变频器在冶金行业的应用主要有板材和线材的轧机、卷取机、高炉风机、循环水泵、料浆泵等,以节约能耗为主要目的。目前,变频器产品在该行业的应用以改造项目为主。目前,我国冶金行业对高压变频器的需求约占高压变频器总需求的23%-27%。2020年,我国冶金行业的高压变频器市场容量约35.6亿元,较上一年有小幅下降。

2012-2020年中国冶金行业对高压变频器市场需求分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

       数据统计:中金企信国际咨询

未来几年,冶金行业变频器的市场需求仍将主要集中在项目改造过程中的节能减排设备上的使用,国家对此给予了积极的政策支持,企业单位也在大力推行中。因此,冶金行业变频器市场需求将进一步扩大,预计未来将保持10%左右的增长。

(iii)石化:2018年,面对复杂而严峻的外部环境,我国石油及化工行业深化供给侧结构性改革,大力推进产业结构优化升级及创新驱动,行业经济运行质量及效率出现新的积极变化。国家统计局数据显示,2018年我国石油及化工行业主营业务收入12.4万亿元、增长13.6%,利润总额8,393.8亿元、增长32.1%,固定资产投资额2,947亿元、同比增长10.1%。石化行业主营收入及利润提升、投资恢复增长。

在石油及化工行业,变频器主要应用于各类泵、压缩机和公用工程方面,以实现节约能源及控制工艺水平的目的。目前,变频器产品在我国石油及化工行业的装配率不高,发展潜力巨大。近几年,我国石化行业对高压变频器的需求约占高压变频器总需求的12-16%。2020年,我国石化行业的高压变频器市场容量约为18.2亿元,较上一年有小幅下降。

2012-2020年中国石化行业对高压变频器市场需求分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

        数据统计:中金企信国际咨询

2021年,石油和化工行业经济运行环境将明显改善,主要经济指标有望实现全面增长。21受石化行业行情的影响,未来石化行业对变频器需求将保持8%左右的增长。

(iv)建材:2020年全年,建材工业增加值同比增长2.8%;建材工业规上企业完成主营业务收入5.6万亿元,同比增长0.1%,利润总额4871亿元,同比增长3.2%,销售利润率8.7%。22变频器产品主要应用于建材行业的鼓风机、粉碎机、皮带传送机、排气风机、回转窑等领域。我国水泥生产能力中约70%为技术水平落后的立窑,能耗较高。通过变频改造可实现节约电能10%-20%,并可提升产品质量的可控性。近几年,我国建材行业对高压变频器的需求约占高压变频器总需求的6%-10%。2020年,我国建材行业高压变频器的市场容量约11.8亿元。

2012-2020年中国建材行业对高压变频器市场需求分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

       数据统计:中金企信国际咨询

受房产调控政策的影响,房地产价格下跌,使我国刚性需求难以释放;世界范围内的刚性需求还在,对建材的需求也是必然的,但是增速肯定放缓。未来,我国建材行业对变频器的需求主要用于生产设备的改造,预计增速维持在5%-15%之间。其中,水泥行业对高压变频器的需求潜力将被逐渐挖掘,对高压变频器的需求上亿元,主要来自旧设备改造。

(v)市政:市政行业关系到百姓日常生活的方方面面,主要包括供水、采暖、燃气、废水处理系统等。据国家统计局统计,全国有900多个城市,近40,000个乡镇,较大的城市均设有燃气系统,北方的城市均设有供暖系统,所有城市和绝大多数乡镇均设有供水系统。

我国市政工程建设中,关于“水”系统的建设项目居多。由于我国基础薄弱,水资源匮乏。未来几年中,我国仍将建立一系列的供水工程及污水处理工程,以提高供水综合能力和水资源的利用率,满足日益增长的居民生活用水及工业用水需求。

根据财政部政府和社会资本合作中心数据,2017-2020年市政工程PPP项目累计数逐年增长,PPP项目投资额也表现为逐年稳定增长趋势。截至2021年第一季度,我国市政工程PPP项目累计达4,106个,市政工程PPP项目投资额累计达4.5万亿元。

变频器产品在市政行业主要应用于风机及泵类负载。具体来看,在市政供水系统中的主要负载为供水泵及取水泵,在供暖系统中变频器主要用于主热水泵的转速调节。近几年,市政行业对高压变频器的需求占高压变频器总需求的比例维持在约7%-11%,2020年,我国市政行业高压变频器的市场容量约13.9亿元。

2012-2020年中国市政行业对高压变频器市场需求分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

        数据统计:中金企信国际咨询

未来,变频器产品在市政行业的市场机会主要来自新项目。随着我国加快城市供水设施改造与建设以及加强市政管网等地下基础设施改造与建设,将主要对中低压变频器市场有积极的促进作用。

(vi)机械配套:工程机械行业作为我国装备制造业的重要组成部分,在国家基础设施建设、工农业生产以及国防建设中发挥着不可替代的重要作用。近年来由于互联网、人工智能时代的到来,工程机械遭受多次冲击,传统产业正在朝着信息化、集成化等方向发展。随着工业机械行业的成熟发展,未来将会有更多细分领域快速成长。在国家持续稳定的固定资产投资增长期拉长、基建投资拉动渐强等背景下,工程机械产品需求呈现强劲增长态势。2018年,工程机械行业保持了良好的发展态势,工程机械出口额达到236亿美元,同比增长17.3%。

变频器在机械配套领域的应用包括土石方机械、混凝土机械等主流机械设备,同时也包括在起重机械、电梯等提升领域的应用,可实现更可靠、稳定、安全的设备运行控制。2019年我国机械配套领域高压变频器的市场容量约80亿元。

巨大的工程机械保有量带来的设备更新需求、GDP的稳定增长带来的设备增量需求、我国工程机械龙头完善海外布局推动的出口需求,综合环保趋严、机器替人等因素,共同驱动工程机械行业增长,为今后几年工程机械的销量提供了强力支撑。未来,机械行业的发展以及国家节能计划的实施,将大大促进变频器在机械配套领域的应用。

(6)高压变频器市场规模:近几年,我国高压变频器市场保持稳定增长,2018年、2019年、2020年市场规模分别为125亿元、133亿元、137亿元,27最近三年增长了9.60%。近年来,我国年工业生产总值不断提高,但能耗比却居高不下,高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈。为此,国家投入大量资金支持节能降耗项目,高压变频调速技术的应用领域不断拓宽,节能降耗、改善工艺、延长设备使用寿命及提高生产效率等特性逐步被广大用户认可。

受政策驱动,具高效节能功能的高压变频器市场将持续增长,预计高压变频器的市场规模于2026年可达221亿元,28未来五年复合增长率超过8%。

2018-2026年中国高压变频器市场规模现状分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

        数据统计:中金企信国际咨询

受高压变频器行业带动,变频用变压器行业也将具有较大的增长空间及快速发展潜力。

(7)细分行业市场空间及行业集中度:高压变频器市场的持续快速增长必将带动其对变频用变压器产品需求的增长。变频用变压器产品的采购成本一般在高压变频器产品销售收入中保持较为稳定的比例。在高压变频器生产厂商中,选取市场份额较大的利德华福、卧龙电驱、罗克韦尔、东方日立等公司样本,其2017年、2018年及2019年采购的变频用变压器总规模占当期主营业务收入的比例在17%至20%之间。以保守估计,假设17%的比例可代表整个高压变频器行业中变频用变压器市场规模与高压变频器市场规模的比例,由此可估算出变频用变压器市场2021年至2026年的市场规模情况。

2020-2026年中国变频用变压器市场规模分析

2021年变频用变压器行业细分应用领域市场规模前景预测及发展前景研究预测    

        数据统计:中金企信国际咨询

2021年至2026年,预计变频用变压器市场年均复合增长率超过8%,2026年市场规模将达到37.57亿元,未来整个行业高速增长的态势仍将持续。根据中金企信市场调研资料:我国高压变频器市场可细分为通用高压变频器、高性能高压变频器两类产品市场,变频用变压器市场可相应细分为通用高压变频器配套市场及高性能高压变频器配套市场。

高性能高压变频器主要适用于矿井提升机牵引变频、轧机变频传动、船舶驱动以及高速机车主传动等高端领域。高端高压变频器市场仍由外资品牌主导,西门子、ABB占据了上述领域大部分的市场份额。高端市场相对垄断的竞争格局,决定了该市场具有比通用高压变频器市场更高的产品售价及利润水平,成本控制与市场竞争压力相对较小,故西门子、ABB等国外厂商优先选用其自产的变频用变压器。目前,国产变频用变压器厂商在该细分市场占据的份额较小。


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