0 概 述

近10年來，我國電力行業(yè)快速發(fā)展，2011年全國發(fā)電裝機容量達10.56億kW，是2001年3.38億kW的3倍多；我國西北地區(qū)建成了750 kV電網(wǎng)；晉東南-南陽-荊門1 000 kV特高壓交流輸電試驗示范工程成功投運；云南-廣東、溪洛渡-上海、錦屏-吳江±800 kV特高壓直流輸電工程相繼建成投產(chǎn)，使我國成為世界上第一個擁有特高壓交流/直流輸電線路正式運行的國家。我國電力事業(yè)的巨大進步，為電力裝備產(chǎn)業(yè)提供了極好的發(fā)展機遇。電力變壓器是電力工業(yè)的重要設(shè)備，發(fā)電機發(fā)出的電力，需要升高電壓才能送至遠方用戶，而用戶則需要把電壓降成低壓才能使用，這些過程都是通過變壓器完成的，電力變壓器在發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和電能消耗等各個環(huán)節(jié)都起著重要的作用。

隨著我國發(fā)展低碳經(jīng)濟和智能電網(wǎng)建設(shè)的推進，電力變壓器產(chǎn)業(yè)也將面臨著前所未有的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。

1 我國電力變壓器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

1.1 我國電力變壓器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

(1)我國電力變壓器技術(shù)發(fā)展概況

我國變壓器制造已有百年歷史，解放前僅能生產(chǎn)中小型變壓器。20世紀50年代，在仿制前蘇聯(lián)35 kV及以下變壓器基礎(chǔ)上，開始設(shè)計制造110 kV、220 kV變壓器，從70年代開始嘗試設(shè)計更高電壓如330 kV和500 kV變壓器產(chǎn)品。

為了盡快提高我國變壓器行業(yè)的設(shè)計及制造水平，1989年12月，沈陽、西安、保定三家變壓器廠聯(lián)合引進了日本日立公司500 kV及以下變壓器、電抗器技術(shù)，通過消化吸收，使得代表我國變壓器行業(yè)水平的三大變壓器廠的設(shè)計制造技術(shù)都取得了長足的進步。

之后又結(jié)合三峽工程，通過技貿(mào)結(jié)合的方式，引進了西門子的發(fā)電機變壓器技術(shù)（500 kV、84萬kV·A的水冷卻變壓器），保定和沈陽變壓器廠參與了引進技術(shù)的消化吸收。

還結(jié)合三峽外送的±500 kV高壓直流輸電工程等國家重點工程，通過技貿(mào)結(jié)合引進了ABB和西門子的直流輸電換流變壓器與平波電抗器技術(shù)。西安、沈陽和保定變壓器廠參與了引進技術(shù)消化和國產(chǎn)化工作。

在我國西北地區(qū)于2005年9月投運的750 kV輸變電示范工程中，所使用的750 kV/50萬kV·A單相變壓器、電抗器，全部由內(nèi)資企業(yè)沈陽、保定、西安、衡陽等變壓器廠供貨。2011年山東電力設(shè)備有限公司也成為750 kV變壓器的供貨商。

國家電網(wǎng)公司的晉東南—南陽—荊門1 000 kV特高壓試驗示范工程（含擴建工程）中，1 000 kV/100萬kV·A特高壓變壓器由天威保變、特變電工沈變、西電集團西變承制；西電集團西變和特變電工衡變分別承制了特高壓并聯(lián)電抗器。

在±800 kV特高壓直流示范工程中，低端換流變壓器全部由特變電工沈變、天威保變和西電承制，高端換流變壓器由ABB、西門子轉(zhuǎn)讓技術(shù)，并由ABB、西門子和以上三家企業(yè)承制產(chǎn)品，國產(chǎn)化率達到65%。

(2)我國電力變壓器設(shè)計制造技術(shù)已經(jīng)達到了世界先進水平

通過引進技術(shù)和創(chuàng)新發(fā)展，我國電力變壓器產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)能、產(chǎn)量、產(chǎn)品的電壓等級、單臺容量等多方面都開始快速提升。一批內(nèi)資企業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)超高壓和特高壓變壓器市場的主要供貨商。隨著750 kV、1 000 kV變壓器與電抗器研制成功并投運，以及引進技術(shù)制造的±800 kV換流變壓器也已經(jīng)在示范工程中成功使用，目前特高壓變壓器領(lǐng)域除了部分成型絕緣件、套管、分接開關(guān)等少數(shù)部件尚需進口外，我國變壓器設(shè)計制造技術(shù)已經(jīng)達到了世界先進水平。

1.2 電力變壓器技術(shù)發(fā)展趨勢

(1)特高壓變壓器

特高壓變壓器代表了世界電力變壓器技術(shù)的最高水平，我國發(fā)展特高壓輸電技術(shù)是由能源資源和用電逆向分布決定的。我國特變電工、天威保變和西電集團自行研發(fā)的特高壓變壓器和電抗器已經(jīng)成功在試驗示范工程中運行；±800 kV直流輸電換流變壓器也已研制成功并投入運行；一批特高壓新產(chǎn)品如：1 000 kV、150萬kV·A的特高壓交流變壓器（單相式），1 000 kV、40萬kV·A發(fā)電機變壓器，±1 100 kV特高壓直流輸電換流變壓器，特高壓可變電抗器等新產(chǎn)品也陸續(xù)研制成功。根據(jù)國家電網(wǎng)公司規(guī)劃，“十二五”期間將投資5 000億元，建設(shè)“三縱三橫”特高壓骨干網(wǎng)架和11項±800 kV直流輸電工程，因此，特高壓交直流輸電是我國電網(wǎng)發(fā)展的重點。發(fā)展特高壓變壓器與電抗器、特高壓直流換流變壓器也是我國變壓器產(chǎn)業(yè)的一項長期的任務(wù)。

(2)智能變壓器

在智能電網(wǎng)領(lǐng)域，智能變壓器是當前變壓器產(chǎn)業(yè)的研發(fā)重點，它是在常規(guī)變壓器基礎(chǔ)上，配備電子器件、傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備，增加自我診斷功能，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)字接口實現(xiàn)關(guān)鍵狀態(tài)參量的監(jiān)測、控制與數(shù)據(jù)共享等，實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行、輔助決策、狀態(tài)評估和協(xié)調(diào)控制。變壓器智能化需要研制變壓器智能組件、關(guān)鍵狀態(tài)參量傳感器的安裝方式、信號傳輸與接口技術(shù)等。

“十二五”期間，我國智能電網(wǎng)建設(shè)正在大力推進中，國家電網(wǎng)將建設(shè)智能變電站6 100座（包括老站改造），隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入，智能變壓器需求將會逐漸增多，智能變壓器研制勢在必行。

(3)變壓器大型化趨勢

我國500 kV樞紐變電站單組變壓器容量已達150萬 kV·A（3臺50萬 kV·A單相變壓器組成）；大型電廠如百萬kW發(fā)電機組配套的三相式變壓器為500 kV、114萬kV·A；臺山一期核電單臺發(fā)電機容量為175萬kW，配套的發(fā)電機變壓器容量為500 kV/210萬kV·A（3臺500 kV/70萬kV·A單相變壓器），這些都是世界上最大容量的特大型變壓器，運輸重量要超過450 t。

特高壓1000 kV、150萬kV·A單相式變壓器的運輸重量超過500 t。

為了解決特大型變壓器運輸問題，有些制造廠采用了“分解運輸式變壓器”（現(xiàn)場安裝變壓器）的設(shè)計制造技術(shù)。

(4)變壓器節(jié)能技術(shù)

一般電力變壓器損耗在電網(wǎng)損耗中占30%～40%,我國《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中明確要求“十二五”期間降低電力變壓器損耗，其中空載損耗降低10%～13%，負載損耗降低17%～19%。因此，采用調(diào)整鐵心結(jié)構(gòu)及制造工藝的技術(shù)降低空載損耗；采用新型繞組結(jié)構(gòu)、新型導線、新工藝以控制渦流損耗的技術(shù)降低負載損耗。通過節(jié)能技術(shù)使變壓器的損耗參數(shù)在運行可靠性不變條件下達較低值。不是靠多用材料而是靠結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、工藝改進等措施實現(xiàn)，以獲得最佳的性價比。

(5)保證環(huán)保性能技術(shù)

低噪聲技術(shù)：產(chǎn)品不但要保證變壓器運行時空載噪聲的聲功率級水平要低，最重要的是保證整臺變壓器在額定容量運行時聲功率級噪聲水平，包括空載噪聲、負載噪聲（含諧波電流產(chǎn)生的噪聲）及冷卻裝置中風機產(chǎn)生的噪聲，安裝場所要考慮幾臺變壓器的合成噪聲的聲功率級都要處于較低水平。

干式變壓器的不助燃自熄技術(shù)控制，著火時無毒性的技術(shù)，防凝露技術(shù)以及油浸變壓器的無泄漏污染，控制諧波污染技術(shù)，變壓器的外形設(shè)計與環(huán)境協(xié)調(diào)等。

使用高燃點絕緣油，以滿足防火要求，發(fā)展節(jié)約占地的緊湊型變電站所用變壓器等。

(6)電力變壓器可靠性技術(shù)

絕緣可靠性技術(shù)：以局部放電試驗考核與產(chǎn)品絕緣可靠性的低局部放電設(shè)計制造技術(shù)。

熱性能可靠性技術(shù)：除控制繞組平均溫升外，控制繞組的影響熱老化壽命的熱點溫度；變壓器結(jié)構(gòu)中漏磁控制技術(shù)防止漏磁引起局部過熱等。

耐受機械力能力可靠性技術(shù)：油浸式變壓器抗突發(fā)短路設(shè)計制造技術(shù)，通過防止內(nèi)繞組輻向失穩(wěn)和內(nèi)外繞組軸向失穩(wěn)的技術(shù)來保證產(chǎn)品的抗短路電流產(chǎn)生的機械力的耐受能力。

2 我國電力變壓器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與市場前景

2.1 我國電力變壓器產(chǎn)業(yè)特點

(1)我國變壓器產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展

2011年全國變壓器產(chǎn)量達到14.2977億kV·A（見圖1），是2000年產(chǎn)量的6.6倍，是2005年產(chǎn)量的2.27倍。

圖1 2000年以來我國變壓器產(chǎn)量

(2)變壓器產(chǎn)地呈現(xiàn)集中化趨勢

我國變壓器廠遍布全國各地，但是在地域上呈現(xiàn)集中化趨勢，我國江蘇、山東、河北、遼寧、陜西、湖南位居前六位（以2011年為例，約占全國變壓器產(chǎn)量的66%），呈現(xiàn)產(chǎn)地集中化趨勢（見圖2）。

圖2 我國變壓器主要產(chǎn)地分布

(3)各電壓等級的變壓器產(chǎn)量分布情況

在圖3所示的各電壓等級變壓器產(chǎn)量分布中，按2011年全國變壓器產(chǎn)量14.2977億kV·A計算，220 kV及以上變壓器產(chǎn)量為5.7億kV·A；35 kV及以下變壓器產(chǎn)量為6.43億 kV·A。

圖3 各電壓等級變壓器產(chǎn)量分布

今后，隨著遠距離輸電項目的增多，特高壓交流變壓器和直流換流變壓器等需求量的增加，上述各電壓等級的比例會有調(diào)整，但變化不會很大。

(4)隨著電壓等級升高，變壓器企業(yè)數(shù)量急劇減少

隨著變壓器產(chǎn)品的電壓等級的提高，變壓器的體積和重量都在增加，存在技術(shù)、資金、制造裝備、運行業(yè)績和用戶“準入”資質(zhì)等門檻，因此，隨著電壓等級升高，變壓器企業(yè)數(shù)量急劇減少。

可將1 500余家規(guī)模以上變壓器制造企業(yè)按生產(chǎn)產(chǎn)品的電壓等級劃分（見表1）。

表1 生產(chǎn)供應(yīng)相應(yīng)電壓等級產(chǎn)品變壓器制造廠數(shù)量

表1中的各電壓等級的企業(yè)數(shù)量中，主要指近年在國家電網(wǎng)公司中標過的企業(yè)數(shù)，沒有包括具備生產(chǎn)能力還沒有進入供貨的企業(yè)數(shù)量；在標出的電壓等級企業(yè)中有相當一部分企業(yè)的產(chǎn)品覆蓋多個電壓等級。

(5)變壓器出口快速增長

在經(jīng)歷過金融危機影響后，我國變壓器出口已開始回升（見圖4），2010年達到41.2億美元，比2009年增長了36%，在出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，干式變壓器約占90%, 油浸變壓器僅為10%左右。

圖4 我國16 kV·A以上變壓器出口情況

(6)我國變壓器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能嚴重過剩問題

最近一段時間來，我國電力建設(shè)飛速發(fā)展，市場需求旺盛，為變壓器行業(yè)帶了發(fā)展機遇，吸引了大量企業(yè)的涌入，不但業(yè)內(nèi)變壓器企業(yè)紛紛提升產(chǎn)品電壓等級、擴大產(chǎn)能，外資企業(yè)和國內(nèi)其他行業(yè)的企業(yè)也在國內(nèi)投資建廠。據(jù)估計，我國變壓器生產(chǎn)能力已達到30億 kV·A，如以2011年產(chǎn)量需求14.3億kV·A計算，為需求量的2倍以上。

需要指出的是：上述變壓器產(chǎn)能是按照新建與擴建企業(yè)的預期的生產(chǎn)綱領(lǐng)產(chǎn)能估算的（市場環(huán)境較好的時期，達到生產(chǎn)綱領(lǐng)的時間至少需要5～6年），所以上述估計的產(chǎn)能還不是已經(jīng)構(gòu)成“具有競爭力”的產(chǎn)能，但是，對新老投資者來說是一種警示，面對產(chǎn)能過剩，變壓器企業(yè)都需要積極應(yīng)對。

(7)電力變壓器產(chǎn)業(yè)競爭呈現(xiàn)兩極化趨勢

從整體上看，我國電力變壓器產(chǎn)業(yè)的競爭激烈，呈現(xiàn)較強的兩極化趨勢，在220 kV及以上高端變壓器市場的生產(chǎn)廠商僅占1.5%，呈現(xiàn)少數(shù)企業(yè)壟斷局面；其余110 kV及以下市場由1 400多家企業(yè)爭奪，尤其是35 kV及以下變壓器市場，由于產(chǎn)品技術(shù)含量低，進入門檻低，競爭激烈，利潤微薄。

經(jīng)過多年市場競爭，目前國內(nèi)220 kV及以上變壓器制造企業(yè)大致可分為四個層次：

第一層次：受到國家發(fā)展重大裝備政策支持，如特變電工（沈變、衡變）、西電集團（西變）、保定天威（保變）三家變壓器廠市場占有率合計達到50%；三家企業(yè)通過國家特高壓示范工程，迅速提高了技術(shù)與制造能級；

第二層次：重慶ABB、常州東芝、濟南與廣州西門子、上海電氣阿爾斯通寶山等合資企業(yè)，依靠外方技術(shù)與品牌，具有很強的競爭力。隨著內(nèi)資企業(yè)的技術(shù)能力的提高，1 000 kV交流變壓器已由內(nèi)資企業(yè)壟斷；500 kV變壓器合資企業(yè)的市場份額由2008年的64%，下降到2011年的不足50%；而在220 kV領(lǐng)域，基本以內(nèi)資企業(yè)為主；

第三層次：如江蘇華鵬、山東達馳、魯能泰山等企業(yè)為主，依靠資本力量和靈活的營作方式，產(chǎn)品已經(jīng)開始進入500 kV領(lǐng)域，年產(chǎn)量達2 000萬kV·A以上，具有較強的技術(shù)能力。

第四層次：另外一些企業(yè)以生產(chǎn)220 kV及以下產(chǎn)品為主，具有一定批量生產(chǎn)能力，已經(jīng)成為220 kV及以下產(chǎn)品的重要供應(yīng)商。一般來說，后進入的一些企業(yè)將難以形成規(guī)模，也難以對前述的四個層次企業(yè)產(chǎn)生實質(zhì)性威脅和影響。

在35 kV及以下變壓器領(lǐng)域，ABB、西門子、施耐德電氣、富士電機等一批合資企業(yè)憑借其技術(shù)能力，主要面向石化、冶金、軌道交通、機場等以及一些特殊使用要求的場合，成為高檔次配電變壓器的供應(yīng)者。

2.2 電力變壓器市場前景

(1)我國電力投資持續(xù)以較快的速度增長

電力變壓器產(chǎn)業(yè)是一個受投資拉動的產(chǎn)業(yè)，其與電力投資、新增發(fā)電裝機容量呈現(xiàn)出較為密切的關(guān)聯(lián)性。

我國仍處于工業(yè)化中期，未來10年工業(yè)化、城鎮(zhèn)化都將快速發(fā)展。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求也將持續(xù)增長。自2003年以來，電力投資以每年超過15%的速度遞增，帶來了電力裝備產(chǎn)業(yè)（包括發(fā)電和輸配電產(chǎn)業(yè)）高速發(fā)展。

我國“十一五”期間，我國電力投資達3.24萬億元，其中電源投資約為1.76萬億元，電網(wǎng)投資為1.48億元。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會測算，“十二五”期間，我國電力投資將達6.1萬億元，其中電源投資約為3.2萬億元，電網(wǎng)投資2.9億元；“十三五”期間，全國電力投資將達7.1萬億元，其中電源投資3.6萬億元，電網(wǎng)投資3.5萬億元。電力投資將持續(xù)增長，預示著我國的電力裝備產(chǎn)業(yè)（包括發(fā)電和輸配電產(chǎn)業(yè)）持續(xù)發(fā)展。

2011年全國變壓器產(chǎn)量達到14.2977億kV·A，根據(jù)中電聯(lián)資料分析，到2015年，我國發(fā)電裝機將達到14.63億kW，年均新增裝機9 940萬kW，變壓器年需求量將維持在15億～16億kV·A高位水平，年均增長率為3%以上。

(2)用戶端是需求大戶

我國廠礦企業(yè)、公用設(shè)施也是變壓器需求大戶，約占年變壓器需求的30%以上。“十二五”期間，我國黑色及非黑色金屬、化工、建材四大高能耗行業(yè)還將較快發(fā)展，用電需求增速年均5%以上，高速鐵路年推進1 600 km以上，電氣化鐵道快速發(fā)展，客運向高速、貨運向重載，牽引變壓器單臺容量6.3萬kV·A、8萬kV·A MVA，逐漸增加到遠期的10萬 kV·A、12萬 kV·A，構(gòu)成了大容量變壓器的大量需求。

(3)電廠的需求

我國每年新增發(fā)電裝機容量都在一億kW左右，帶來了上億kV·A的變壓器的需求量。

(4)海外市場

隨著電站和變電站EPC業(yè)務(wù)的增多，國內(nèi)變壓器產(chǎn)能的過剩，變壓器產(chǎn)品的出口必將成為我國變壓器企業(yè)的重要業(yè)務(wù)，同時一些有實力的企業(yè)都在積極開拓海外市場，每年都有40多億美元的出口額。

3 結(jié) 論

“十二五”期間，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)深入推進和大力推廣節(jié)能減排，電力變壓器產(chǎn)業(yè)面對發(fā)展特高壓變壓器、智能變壓器、變壓器節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、高可靠性技術(shù)的發(fā)展趨勢，我國變壓器設(shè)計、制造技術(shù)必將不斷地得到創(chuàng)新發(fā)展；電力變壓器產(chǎn)業(yè)還將面對產(chǎn)能過剩，競爭趨于激烈的局面，需要積極應(yīng)對；但隨著電力投資和發(fā)電裝機仍將持續(xù)發(fā)展，變壓器的市場需求還將繼續(xù)增長，但需求基數(shù)逐漸龐大，增速將趨緩；而變壓器產(chǎn)業(yè)和輸配電行業(yè)一樣也將呈現(xiàn)智能化、與二次設(shè)備融合化、成套化和海外化的總趨勢。

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[3]羅蘭貝格研究中心.輸配電設(shè)備制造業(yè)最新趨勢[J].電器工業(yè), 2012，143(10): 36-45.