電能質(zhì)量治理市場(chǎng)規(guī)模及市場(chǎng)需求情況

中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)

一、市場(chǎng)規(guī)模情況

傳統(tǒng)意義的電能質(zhì)量治理僅指在供電端安裝靜態(tài)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償且并未對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波進(jìn)行有效治理。隨著技術(shù)進(jìn)步，利用新型電力電子技術(shù)及產(chǎn)品解決電能質(zhì)量問(wèn)題使電能質(zhì)量治理市場(chǎng)發(fā)生了革命性變化。電能質(zhì)量治理設(shè)備一方面能夠解決節(jié)電設(shè)備、變頻器、整流器等電力電子設(shè)備的大量使用以及新能源分布式電源并網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題，另一方面為電力電子設(shè)備的正常運(yùn)行提供可靠的保障。目前主要分為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理兩個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。

1、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償市場(chǎng)規(guī)模

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償主要應(yīng)用于供電端及用電側(cè)專(zhuān)用高壓設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償，我國(guó)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)十分迅速，從2006年的4.1 億元上升到2009年的9.6億元，增長(zhǎng)超過(guò)了2.3倍，占無(wú)功補(bǔ)償裝置市場(chǎng)規(guī)模的比例也從2006年的1.5%上升到2009年的3.7%。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償市場(chǎng)中供電段市場(chǎng)規(guī)模為6.7億元，約占市場(chǎng)的70%；用電端市場(chǎng)規(guī)模為2.8億元，約占30%。

目前，我國(guó)每kvar無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備成本在620元左右，未來(lái)隨著動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的普及以及設(shè)備原材料成本的上升，我國(guó)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償治理成本將有所上升。隨著我國(guó)地鐵建設(shè)和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等用戶(hù)側(cè)市場(chǎng)的繁榮以及技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償逐步替代常規(guī)無(wú)功補(bǔ)償裝置，到2010年我國(guó)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償占無(wú)功補(bǔ)償市場(chǎng)的比重將從09年的3.7%大幅攀升到6.0%，到2012年比重將達(dá)到13%以上，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到48.2億元，比2009年增長(zhǎng)5倍，每Kvar治理成本上升到700元左右。到2012年，供電端市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到30億元，約占市場(chǎng)的62%；用電端市場(chǎng)規(guī)模為18.2億元，約占38%。

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用前景十分可觀，市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)。隨著我國(guó)西電東送、南北互供和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，為提高電網(wǎng)輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)因地制宜地采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；我國(guó)電網(wǎng)在不斷發(fā)展，直流輸電工程也在不斷增多，在受端電網(wǎng)負(fù)荷中心地區(qū)也會(huì)加大動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，以防止系統(tǒng)電壓崩潰和直流輸電出現(xiàn)連續(xù)換相失敗。

同時(shí)，伴隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和電力市場(chǎng)化，加大動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以增加電網(wǎng)電壓和無(wú)功的調(diào)節(jié)能力，降低網(wǎng)損、提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前，用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，可以抑制特殊負(fù)荷產(chǎn)生的諧波、負(fù)序電流、有功和無(wú)功沖擊等，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。另外，電網(wǎng)的技術(shù)改造和進(jìn)步也需要新型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，如替代一些老舊調(diào)相機(jī)等。

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置目前廣泛應(yīng)用于石油化工、電力系統(tǒng)、冶金鋼鐵、電氣化鐵路、城市建設(shè)等行業(yè)中，為各種異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、晶閘管變流器、變頻器、感應(yīng)爐、照明設(shè)備、電弧爐、電力機(jī)車(chē)、提升機(jī)、沖壓機(jī)、吊車(chē)、電梯、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電梯、電焊機(jī)、電阻爐、石英熔煉爐等設(shè)備提供高質(zhì)量、高可靠性的無(wú)功補(bǔ)償及濾波的解決方案。

2、諧波治理市場(chǎng)規(guī)模

根據(jù)國(guó)家能源局公布的數(shù)據(jù)，2009年度我國(guó)電網(wǎng)的平均負(fù)荷功率為4.16億kW。電力網(wǎng)絡(luò)中使用的大量非線性負(fù)荷（如逆變器、整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、電子振流器等），產(chǎn)生了大量的諧波。通過(guò)對(duì)一些用電負(fù)荷的測(cè)試表明，冶金行業(yè)的諧波含量約為30%～35%，化工、制藥、建材行業(yè)諧波含量約為30%左右，民用及辦公負(fù)荷的諧波含量不低于10%。由此估計(jì)全部電力負(fù)荷中諧波含量應(yīng)不低于15%。按2009年全國(guó)用電總量計(jì)算有6200萬(wàn)kVA以上的諧波功率。這些諧波絕大部分沒(méi)有得到有效的治理。

若按照目前4%左右的諧波治理比例，則諧波治理量為250萬(wàn)kva，對(duì)應(yīng)的諧波治理設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為29.96億元（治理成本按照1200元/kva測(cè)算）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006 年-2009年，我國(guó)諧波治理設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模從10.61億元上升到29.96億元，增長(zhǎng)近2.8倍。未來(lái)3年諧波治理設(shè)備市場(chǎng)仍將持續(xù)高速增長(zhǎng)，2012年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到127.37億元。2006-2012年的市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增長(zhǎng)率為51%左右。

表1 我國(guó)無(wú)功補(bǔ)償市場(chǎng)規(guī)模情況

圖1 2006-2012年我國(guó)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模情況

2006年-2012年諧波治理設(shè)備的市場(chǎng)需求情況如下表2：

諧波治理設(shè)備可分為無(wú)源濾波器和有源濾波器。在應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域中無(wú)源濾波裝置仍占主導(dǎo)地位，但有源濾波是未來(lái)發(fā)展的方向。目前地鐵行業(yè)諧波治理已經(jīng)主要采用有源濾波裝置，對(duì)電能質(zhì)量要求較高的汽車(chē)制造、紡織、煙草、油田、電信、精密電子、水處理等行業(yè)、以及醫(yī)院、大型場(chǎng)館、商務(wù)寫(xiě)字樓、大型酒店等公共建筑逐漸的已經(jīng)有一定規(guī)模的應(yīng)用。未來(lái)如石油、化工、冶金、風(fēng)電場(chǎng)等行業(yè)將有巨大的開(kāi)拓前景。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功率電子元件的成本下降，有源濾波裝置對(duì)于無(wú)源產(chǎn)品具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有源濾波裝置一定會(huì)在諧波治理上占主導(dǎo)地位的。

按照每安培1700元有源濾波治理成本計(jì)算，預(yù)計(jì)2010年我國(guó)有源濾波裝置（含混和濾波裝置）市場(chǎng)規(guī)模為2.69億元。預(yù)計(jì)2012年，我國(guó)有源濾波治理市場(chǎng)將達(dá)到12億元以上（約占諧波治理市場(chǎng)的10%），預(yù)計(jì)到2015年達(dá)到32億元，年均增長(zhǎng)率64%以上。

我國(guó)主要行業(yè)諧波治理設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模容量如下表3：

二、用戶(hù)側(cè)需求市場(chǎng)的主要應(yīng)用前景

由于我國(guó)對(duì)傳統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)品市場(chǎng)理解較為狹隘，通常在分析市場(chǎng)時(shí)將需求側(cè)主要局限于鋼鐵、石化等重工業(yè)行業(yè)。事實(shí)上根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，隨著工業(yè)化程度的加深及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)節(jié)能成為能源利用的首要任務(wù)，這使得更多的行業(yè)對(duì)電能質(zhì)量提出了需求。伴隨著大量電力電子等節(jié)能設(shè)備的廣泛運(yùn)用，作為非線性負(fù)荷設(shè)備在節(jié)能的同時(shí)也產(chǎn)生了大量諧波污染，因此更多的行業(yè)如地鐵、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、辦公樓宇等對(duì)電能質(zhì)量治理提出了新需求。同時(shí)，智能電網(wǎng)的建設(shè)、新能源并網(wǎng)發(fā)電的要求和電動(dòng)汽車(chē)充電等新消費(fèi)的需求更為本行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇，電能質(zhì)量產(chǎn)品可以在整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)中從發(fā)電、輸電到用電得到廣泛持續(xù)地運(yùn)用，可以說(shuō)電能質(zhì)量產(chǎn)品面臨的市場(chǎng)容量是永不飽和的。

表2 我國(guó)諧波治理市場(chǎng)需求情況

圖2 2006-2012年我國(guó)諧波治理設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模情況

1、節(jié)能減排要求將促使市場(chǎng)快速擴(kuò)展

2010年4月28日，在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，溫家寶總理指出“十一五”前四年，全國(guó)單位GDP能耗累計(jì)下降14.38%，與“十一五”降低20%左右的目標(biāo)有較大差距。會(huì)議中，溫總理提出了八條措施力促“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)達(dá)成，包括加強(qiáng)重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理、抓好建筑、交通、公共機(jī)構(gòu)等重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能減排。

根據(jù)EMCA協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到588億元，同比增速40.9%。預(yù)計(jì)10年內(nèi)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值有望達(dá)到800億元，未來(lái)預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率約30%～40%。而電能質(zhì)量設(shè)備作為在工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域和未來(lái)的建筑節(jié)能領(lǐng)域中不可缺少的工具，其廣泛運(yùn)用一方面可以提高電能使用效率，直接起到節(jié)能減排的作用，另一方面也對(duì)因節(jié)能設(shè)備大量運(yùn)用所導(dǎo)致的諧波污染進(jìn)行治理，保障了電網(wǎng)運(yùn)行的安全和環(huán)保，因此未來(lái)幾年隨著政府對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的進(jìn)一步提高而迎來(lái)快速增長(zhǎng)時(shí)期。

2、城市軌道交通帶動(dòng)有源濾波產(chǎn)品進(jìn)一步推廣

表3 2010年我國(guó)諧波治理主要應(yīng)用領(lǐng)域需求分析

圖3 2006-2010年我國(guó)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模情況

隨著我國(guó)城市化建設(shè)步伐不斷加快，中心城市不斷向周邊輻射，城市軌道交通建設(shè)的緊迫性也在增加。軌道交通已經(jīng)成為各個(gè)城市優(yōu)化公共交通、提升城市可持續(xù)發(fā)展能力的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。迄今為止，已有10個(gè)城市開(kāi)通了31條城市軌道交通線，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到835.5公里。2009年，國(guó)務(wù)院又批復(fù)了22個(gè)城市的地鐵建設(shè)規(guī)劃，總投資達(dá)8820.03億元。目前，中國(guó)已成為世界最大的城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)。

眾所周知，城市軌道交通承擔(dān)著相當(dāng)重要的客運(yùn)任務(wù)，也是時(shí)時(shí)在運(yùn)行的客運(yùn)工具。軌道交通安全性、可靠性是最為重要的，因此諧波治理十分重要，目前諧波治理設(shè)備是地鐵的標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)備，尤其是有源濾波產(chǎn)品已經(jīng)成為主力。如上海地鐵供電系統(tǒng)已經(jīng)采用有源濾波，對(duì)改善電網(wǎng)質(zhì)量起到了較大的作用，北京新建的地鐵線路按計(jì)劃也將開(kāi)始全部采用有源濾波，其它一些城市的地鐵供電系統(tǒng)也準(zhǔn)備進(jìn)行諧波治理。隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，有源濾波市場(chǎng)迅速膨脹，這必將帶動(dòng)有源濾波產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣。

3、電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展將引發(fā)新的市場(chǎng)需求

作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)之一的電動(dòng)汽車(chē)采用蓄電池或其他二次電能存儲(chǔ)裝置并只以電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力，具有零排放、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率較高等特點(diǎn)，大力推廣電動(dòng)汽車(chē)研究、生產(chǎn)和使用，是目前全球汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。2007年國(guó)家發(fā)改委制定了《電動(dòng)汽車(chē)準(zhǔn)入規(guī)則》，國(guó)家四部委2009年2月聯(lián)合發(fā)文決定在全國(guó)13個(gè)城市試點(diǎn)示范運(yùn)行，科技部又提出了“十城千輛”的《補(bǔ)貼政策》，可見(jiàn)我國(guó)在未來(lái)幾年中將大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)。國(guó)家科技部預(yù)測(cè)，到2015年我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量將達(dá)到266萬(wàn)輛，2020年將達(dá)到1698萬(wàn)輛。

發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的前提是進(jìn)行大規(guī)模的充電站建設(shè)，而大功率整流充電裝置是為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)能的主要設(shè)備。由于整流裝置在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生高次諧波，如不加裝諧波治理裝置則會(huì)浪費(fèi)大量能源，因此在進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)充電站基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)，有源濾波和混合濾波器是必備的裝置之一。目前國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中海油、中石油等都相繼在13個(gè)試點(diǎn)城市啟動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)充電站建設(shè)計(jì)劃，這為有源濾波和混合濾波產(chǎn)品的應(yīng)用帶來(lái)無(wú)限商機(jī)。

4、智能電網(wǎng)的建設(shè)將對(duì)市場(chǎng)提出更高要求

智能電網(wǎng)是現(xiàn)代化輸電和配電系統(tǒng)的總稱(chēng)，目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)更多的利用分布式能源、促進(jìn)電力提供商之間的競(jìng)爭(zhēng)、建立電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、提高電力供應(yīng)質(zhì)量、增強(qiáng)電力用戶(hù)的互動(dòng)最終達(dá)到節(jié)約能源的目標(biāo)。根據(jù)規(guī)劃，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)將分三步走：2009-2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段；2011-2015年為全面建設(shè)階段；2016-2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，電能質(zhì)量產(chǎn)品如無(wú)功補(bǔ)償、電力濾波裝置作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要元器件之一，必將得到充分應(yīng)用。合理有效的無(wú)功補(bǔ)償可以為電力用戶(hù)和供電系統(tǒng)帶來(lái)巨大的收益，輸配電線路、變壓器設(shè)施上的有功損耗可降低35%-50%，設(shè)備帶載能力可增加20%-30%。理論研究表明，每投入1Kvar低壓電容器每天可以節(jié)約2.16kwh的電能。

在智能電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，電能質(zhì)量產(chǎn)品在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)中更是不可或缺。眾所周知，智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)是分布式供電，核心是智能化的元器件和信息化的控制系統(tǒng)。當(dāng)智能電網(wǎng)建成后，核心理念就是試圖通過(guò)雙向的信息傳遞和分時(shí)電價(jià)，改變電力用戶(hù)的用電行為，以“削峰填谷”，降低系統(tǒng)對(duì)電源容量的需求；更多形式的能源如家庭太陽(yáng)能板、小型風(fēng)電和電動(dòng)汽車(chē)都將與智能電網(wǎng)鏈接，普通家庭和小型商業(yè)用戶(hù)可以把他們富余的電能通過(guò)智能電網(wǎng)賣(mài)給鄰居或是電網(wǎng)的其他用電方，從而提高電能使用效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。可以預(yù)見(jiàn)的是，為實(shí)現(xiàn)不同能源的轉(zhuǎn)換和輸送，大量的變頻設(shè)備以及控制設(shè)備等非線性負(fù)荷將遍布整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)，而要實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備在如此復(fù)雜的電網(wǎng)中進(jìn)行安全運(yùn)轉(zhuǎn)，諧波治理及無(wú)功補(bǔ)償將是重要的前提之一。因此智能電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行將對(duì)電能質(zhì)量治理提出新的挑戰(zhàn)，更多新需求及新產(chǎn)品也將應(yīng)運(yùn)而生。

參考資料：

1、《電力電子行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》

2、2006-2009年榮信股份企業(yè)年報(bào)

3、2006-2009年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)

4、《我國(guó)公用電網(wǎng)電能質(zhì)量治理設(shè)備的發(fā)展及規(guī)模分析》，周偉松，2009年12月

5、《2009年我國(guó)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會(huì)，2010年2月