變壓器產業及技術現狀和發展趨勢-中國大陸
以下訊息以中國市場為研究目標
隨著新增發電裝機的不斷增長，中國對各類變壓器的需求也持續增長。近年來，國內變壓器行業通過引進國外先進技術，使變壓器產品品種、水平及高電壓變壓器容量都有了大幅提高。國內企業生產的變壓器品種包括超高壓變壓器、換流變壓器、全密封式變壓器、環氧樹脂乾式變壓器、卷鐵心變壓器、組合式變壓器等。此外，隨著新材料、新工藝的不斷應用，各變壓器製造企業還不斷研製和開發出各種結構形式的變壓器，以適應市場發展。
1變壓器行業規模和市場結構分析
目前，中國註冊的變壓器生產企業1000多家（包括電力變壓器、電子變壓器、互感器和整流器等相關企業），有能力生產500kV變壓器的企業不超過10家，其中包括特變電工的瀋陽變壓器廠、衡陽變壓器廠、西安變壓器廠、保定天威保變電氣股份有限公司、常州東芝變壓器有限公司、重慶ABB變壓器有限公司、上海阿爾斯通變壓器有限公司等；能生產220kV變壓器的企業不超過30家，生產110kV級的企業則有100家左右，其中年產超過百台的企業有特變電工衡變、沈變，保變、青島青波、華鵬等廠家；生產乾式配電變壓器的企業約有100家，生產能力在100萬kV?A以上的企業有順德、金鄉、許繼、華鵬等廠家；生產箱式變壓器的企業有600~700家。
中國變壓器行業規模龐大，但中小企業居多。根據截止2008年11月的統計，變壓器行業內共有企業1589個，工業總產值超過1億的只有130多家，員工人數超過2000人的只有16家。根據統計，銷售收入最高的保定天威達到了107.9億元，佔全行業的5.86%，前10名企業的累計份額為20.6%。近年來，通過技術改造、兼併重組和擴張等方式，變壓器類產品的生產能力大幅度提升。例如，特變電工擁有瀋陽、衡陽、新疆、天津生產廠，西電公司擁有西安、常州生產廠，保定天威擁有保定、秦皇島、合肥等生產廠。三個集團變壓器類產品的生產能力均接近或超過80000MV?A。與此同時，以華鵬、達馳、青島、錢江等企業為代表的生產企業也在逐步地擴大自己的生產規模，提高自己的生產能力，年生產能力均在千萬千瓦時以上。
中國電力事業的蓬勃發展吸引了國際上的電工裝備跨國公司在中國投資，近年來在我國建立的變壓器合資生產企業，如ABB、西門子、阿海琺、東芝、曉星等，在中國變壓器市場上尤其是在高電壓等級產品上佔有一定的份額。
目前，在中國境內生產變壓器的企業主要分為四大陣營：ABB、阿海琺、西門子、東芝等幾大跨國集團公司以絕對優勢形成了第一陣營，佔據20%～30%的市場份額，且市場份額仍在不斷擴大；保變、西變、特變等國內大型企業通過提升產品的技術水平和等級，佔有30%～40%的市場份額；以江蘇華鵬變壓器有限公司、順特電氣有限公司、青島青波變壓器股份有限公司、常州變壓器廠、山東達馳電氣股份有限公司、杭州錢江電氣集團有限公司等為代表的製造廠商形成了第三陣營；不少民營企業由於經營機制靈活，沒有非生產性的負擔，也形成了一定的市場份額，形成第四陣營。
隨著行業的競爭越來越激烈，我國變壓器企業一方面面臨研發設計、品牌塑造、高新技術專業人才引進、跨國營銷體系的建立等方面的挑戰，這些都需要有創新的眼光和創新的能力作支撐；另一方面，面對外資企業進入本土市場，國內變壓器大企業競相兼併重組，小企業則陷入價格戰中，生存狀況不佳。因此，我國變壓器企業必須嚴格規範企業管理，滿足國際化經營對企業的新要求；同時，盡快突破高端技術，拓展新市場。
2.中國變壓器產品發展現狀
（1）電力變壓器。目前，已在系統運行的代表性產品包括：1150kV、1200MVA，735～765kV、800MVA，400～500kV、3φ750MVA或1φ550MVA，220kV、3φ1300MVA電力變壓器；直流輸電±500kV、400MVA換流變壓器。電力變壓器主要為油浸式，產品結構芯式和殼式兩類。芯式生產量佔95%，殼式只佔5%。芯式與殼式相互間並無壓倒性的優點，只是芯式工藝相對簡單，因而為大多數企業採用，而殼式結構與工藝都要更為複雜，只有傳統性工廠採用。殼式特別適用於高電壓、大容量，其絕緣、機械及散熱都有優點且適宜山區水電站的運輸，因而仍有其生命力。
（2）配電變壓器。國外配電變壓器容量能達到到2500kVA，有圓形與橢圓形鐵心型式。圓形的佔絕大多數，橢圓形的由於M0（鐵心柱的間距）小，因而用料可以減少，其對應線圈為橢圓形。低壓線圈有線繞式與箔式，油箱有帶散熱管的（少數）與波紋式的（大多數）。
（3）乾式變壓器。近來來，乾式變壓器在國內得到迅猛發展，在京、滬、穗、深等大城市，幹變已經占到50%，而在其它大中城市也已經占到20%。幹變有四種結構：環氧樹脂澆注、加填料澆注、繞包、浸漬式。目前，歐美廣泛採用開敞通風式H級乾式變壓器，是在浸漬式基礎上吸取了繞包式結構的特點並採用Nomex紙後發展起來的新型H級幹變，由於售價高，在我國尚未推廣。目前，國內通過短路試驗容量最大的干式配電變壓器是2500kVA、10/0.4kV；通過短路試驗容量最大的干式電力變壓器是16000kVA、35/10kV。
（4）非晶合金變壓器。非晶合金變壓器雖然抗短路性能差、噪音大，但是節能，因此未來發展前景可觀。國內只有少數企業掌握非晶合金變壓器鐵心生產技術。目前，置信電氣參股40%的日港置信具有3000~4000t的鐵心年產能力，是國內最大的非晶合金變壓器鐵心生產企業，但其產品基本直供給置信電氣，能夠滿足置信電氣3000~4000台500kVA非晶合金變壓器的生產需求。
除置信電氣以外，我國其他知名變壓器生產企業，如順特電氣、江蘇華鵬、特變電工、杭州錢江電器集團、天威保變、西變等均掌握了非晶合金變壓器的生產技術，但由於市場容量及鐵心供應等問題，均未進行大規模生產。然而一旦市場容量擴大、鐵心供應增加，以上變壓器企業要擴大非晶合金變壓器產能易如反掌。總體上，鐵心及變壓器的生產技術並不是製約我國推廣非晶合金變壓器的關鍵性因素，非晶合金帶材的突破才能促成產品質的飛躍。
（5）卷鐵心變壓器。目前，卷鐵心變壓器的生產主要集中在10kV級，容量一般小於800kVA，也試制了1600kVA，但電力部門採購以315kVA以下的容量居多，適合用於農網。全國現有捲鐵心變壓器生產廠200多家，有一定規模的佔20%。全國強卷鐵心變壓器生產能力約為1600萬kVA，但實際產量較低。
3我國變壓器製造技術現狀
總體來看，中國變壓器行業總體產品技術水平有了明顯進步，但與國外產品相比，還存有一定差距，某些核心技術和產品對進口的依賴性依然很高。
3.1鐵心製造技術
國內各企業主要是通過改善剪切設備來改進鐵心的生產技術，目前鐵心製造技術有以下變化：
①鐵心柱採用嵌下軛工藝。與常規工藝相比可節省大量的芯柱疊裝時間，提高鐵心疊裝質量，該工藝適用於配電變壓器鐵心的自動化生產。
②多級接縫鐵心的應用。近年來，設計上為降低鐵心接縫處的空載損耗，逐漸將傳統的單一接縫改為多級接縫。國內變壓器企業多采取局部階梯接縫的做法，不僅能降低變壓器空載損耗15%以上，而且能降低噪聲3%～4%。
③鐵心片加工技術。20世紀70年代初，國內各變壓器生產企業均採用國產矽鋼片縱剪線和多剪床組成的簡易矽鋼片橫剪線。目前，國內運行的矽鋼片橫剪切線除喬格公司獨占鰲頭外，瑞士阿爾斯通公司的產品也佔有一席之地。
3.2繞組製造技術
20世紀90年代西變引進了法國阿爾斯通公司及日本日立國分工廠技術後，便正式推行了繞組組裝工藝。目前，西變已建有繞組組裝工藝場地。這項工藝也逐漸為全國各變壓器廠家青睞，並得以迅速推廣。
3.3絕緣加工技術
20世紀80年代，隨著產品電壓等級容量的提高和實驗項目的增加，絕緣加工逐漸從金屬加工中分離出來。現有龍門數控加工中心實現了絕緣加工的全自動化。
3.4絕緣乾燥和油處理技術
油浸式變壓器採用的是油紙絕緣結構。其核心是絕緣材料的干燥處理，以及變壓器真空脫水。
氣相干燥：20世紀80年代中期，國內沈變、西變和保變三大變壓器廠率先從瑞士Micafil公司引進氣相干燥設備。近年來煤油蒸發器又開發出內置式新產品，與傳統的外置式蒸發器相比，兩者各有利弊。
變壓器油處理：進入上個世紀80年代，隨著國外先進油過濾設備的引進，國內油淨化技術得到了長足發展。企業大多采用了先進的真空噴霧淨油法，它的去雜質和脫水效果是其他方法不能媲美的。
3.5節能技術
就變壓器節能技術發展歷程看，中國變壓器歷經了S6、S7、S9、S11等幾個系列的替代過程，目前S9型節能產品成為市場主流，而S11節能型產品的市場規模正在增長。在推廣S11的市場過程中，S11的銷售價格比S9的平均高出14.2%，所以價格仍是影響S11變壓器普及推廣的主要因素。
目前，新S9產品雖已佔據大部分市場，但隨著經濟的發展，用戶（特別是農網，變壓器負荷率較低的用戶）對“11”型產品的需求逐步增長。S11型疊鐵心變壓器是在新S9成熟的技術基礎上設計開發的，在保持產品可靠性的前提下，其性能指標有了較大提高。與傳統的疊片式變壓器相比，S11卷鐵心配電變壓器具有節約原材料、節能、改善供電品質、噪音低和機械化程度高等特點。
4變壓器產品及技術發展趨勢
近年來，國外開發研製了全自動繞線機自動排線、自動張緊，提高了繞線的質量。直流換流變壓器製造技術是目前世界變壓器製造領域最尖端的技術之一，代表著變壓器製造業的最高水平。總體來看，組合化、低損耗、低噪聲、節能環保、高可靠性將是未來變壓器的發展方向。隨著用戶對電能質量的要求越來越高，是否會產生高次諧波、引起電壓閃變和波動、對電網造成污染等也將成為判斷變壓器性能優劣的重要標準。此外，有利於環境美觀的地下式變壓器、防火性能好的乾式變壓器和低損耗的S11型油浸配電變壓器等都將得到越來越廣泛的應用。
世界變壓器技術的發展目標是輕量、高效、高密度；片式化產品將獲得進一步發展；高頻、低損耗、小尺寸、低價位的電源變壓器將佔有大量市場；高壓電源變壓器市場前景廣闊。在配電變壓器製造中，隨著鐵心變壓器的發展，將會研製出成套的自動化程度較高的捲鐵心生產設備，包括剪切卷製、成型和退火設備。
國內變壓器將朝著以下方向發展：
4.1電壓等級向特大型超高電壓發展
目前，變壓器產品按電壓等級分為高端變壓器、220～500kV變壓器、110～200kV變壓器以及小於110kV的變壓器。輸變電線路的電壓等級越高輸變電能力越大，因而變壓器整體發展方向是電壓等級將向750kV、1000kV發展，主要應用在長距離輸變電線路上。
4.2產品向節能化、小型化、低噪聲、高阻抗、防爆型這類產品主要以中小型為主
如目前在城網、農網改造中被推薦採用的新S9型配電變壓器，還有捲鐵心、非晶合金、全密封、組合、乾式、高燃點油、SF6氣體絕緣等變壓器。
4.3超高壓大型變壓器向大容量（超過1000MVA）、輕結構、三相式和組合式發展
城市變電站因選址困難和負荷集中，使變電站的設計容量趨大、選用電壓等級趨高，500kV變壓器將進入城市中心區域。500kV單台容量將突破1500MVA，220kV單台容量將突破300MVA，35kV單台容量將突破31.5MVA。
4.4城網用變壓器向高阻抗方向發展
另外，城市用變壓器應具備高可靠性和節能、環保、低噪聲、小型化等特點。城市中的變電站有時呈個性化設計，從而影響變壓器的結構和外形、甚至冷卻方式和型式。具體要求表現在：
①組合式。佔地面積少，體檢小，成本低。②模塊化。標準模塊化裝配，通用性高，維修方便，供貨迅速。③智能化。可自行實現無功調節，遠方監控，操作方便。④藝術性。與環境相協調。⑤可移動性。重量輕，靈活移位安裝，方便操作，適用範圍廣。⑥足夠的防爆能力。
4.5配電變壓器向小型化、卷鐵心、非晶合金、常溫超導方向發展
以電力變壓器為例，它的具體發展方向表現在：
①環保型全自冷變壓器將逐步取代強油風冷或風冷變壓器。
②地下河戶內安裝的變壓器將逐步取代傳統的戶外型變壓器。
③地下和水下配電變壓器將逐步取代傳統配電變壓器。
④變壓器技術經濟指標將愈趨先進，高導磁低損耗矽鋼片將在配變範圍內逐步取代傳統矽鋼片，非晶合金配電變壓器的應用將更加廣泛。
⑤緊湊型半地下化的預裝式變電站或組合式變壓器在配網中將逐年增加。
⑥難燃油電力變壓器由於其可結合耐高溫絕緣系統，具有小型化趨勢，安裝地點更具靈活性。
⑦超高壓大容量變壓器逐步進入城市中心區域。
⑧隨著技術的成熟，電力電子器件性能的提高和成本的降低，電力電子變壓器將在多個領域內得到廣泛的應用，將實現數字電網的遠景目標。
5變壓器行業市場需求分析
由於中國電網建設明顯滯後於電源建設，加劇了電力供應緊張的局面。同時，由於主網架相對薄弱，以及電網結構不合理，也限制了對供電資源的調配能力。
為全面解決電網建設滯後的問題，落實中央進一步擴大內需、促進經濟增長的部署，國家電網將投資規劃由原來的“未來兩年投資5500億元”調整為“未來兩到三年投資1.16萬億元”，年均投資額由2750億元提高至3866億元，提高幅度達到40%。在電網建設中，主乾電網建設將成為電網投資的重中之重，國內220kV及以上輸電網建設在未來兩三年將處於景氣週期。受益於直流超高壓線路的建設，500kV及以上產品的增長將有所提速，高壓設備生產企業將明顯受益，其中包括超（特）高壓變壓器。
按照電站向大機組發展的趨勢以及當前的輸電模式，未來50%以上的電站將直接與500kV輸電線路相接，另外50%則與220kV輸電線路連接。預計我國220kV及以上輸電網建設在2009年~2010年仍將高速增長，2011年220kV及以上變壓器的需求量將達到3.52億kVA，2012年之後，國內220kV及以上變壓器的需求也將出現飽和，考慮到產品更新換代的問題，220kV及以上變壓器年均需求量將維持在3.5億kVA。
5.1 500kV變壓器
目前新建電廠中單機容量60萬kW的機組已經成為主力機型，隨著時間的推移，裝機構成中60萬kW大型機組的比重將上升。《電力系統技術導則》規定，單機容量為500MW及以上機組，一般宜直接接入500kV電壓電網。根據中國電器工業協會的數據，2007年國內發電設備企業60萬kW和100萬kW火電機組的產量為5260萬kW，佔當年火電設備總產量的比重達到53%。60萬kW機組佔比的增加，意味著需要建設更多的500kV輸電線路，中間變電容量也會有所增長。
為了提高電網的穩定水平，國家電網公司計劃在“十一五”末期爭取解開所有主網架重載輸電主通道上的電磁環網，將累計打開500/220（330/110）kV電磁環網62處，而解開上述電磁環網的基本手段就是強化500kV電網結構，實現500kV與220（330/110）kV分層分區運行。
對於一些已經形成500kV電網主網架的大中城市，也存在隨負荷的增加必須強化電網結構的問題。那些目前以220kV電網作為主網架的大中城市，也不排除未來建設500kV城市環網甚至雙環網的可能。隨著時間的推移，預計500kV變壓器的更新需求也將逐漸增長，到2010年國內年需求約為2.5億kV?A，2010~2015年年均需求預計將維持在2.2億kVA的水平。
5.2直流換流變壓器
我國超高壓直流輸電的應用主要是為了解決能源中心和負荷中心地理位置相距較遠的問題。水能和煤炭資源是中國電力能源供應的兩大支柱，其中水能資源主要分佈在西部，而且開發程度很低，不到15%；煤炭探明儲量中華北和西北地區所佔比例超過70%，開發潛力非常巨大。而我國經濟發達地區基本集中在京、津、冀、魯、華東和華中東部四省以及南方的廣東省，客觀上需要從外部大規模調入能源。
考慮到特高壓直流輸電線路的經濟性明顯好於500kV交流線路，我國製定了大規模建設高壓直流輸電線路的計劃，包括800kV直流和500kV直流輸電工程。根據規劃，到2020年800kV特高壓直流線路將建設15回，總輸送功率為1.02億kW。正在建設的雲南－廣東800kV和向家壩－上海800kV就是雲南水電和金沙江水電送出特高壓直流輸電工程中的項目。預計到2015年，包括500kV和800kV在內的直流換流變壓器的市場需求大約為400億元。
5.3特高壓交流變壓器
中國第一條特高壓線路晉東南？南陽？荊門交流示範工程已於2008年底試運行。據了解，2010年前國網公司計劃開工建設的項目還包括淮南、蕪湖、浙北、上海、晉東南、南陽、荊門二回和荊門、武漢、晉東南、北京、晉東南、陝北等多項特高壓工程。
“十一五”期間，國網公司特高壓交流輸變電工程建設線路將達4200km，變電容量3900萬kVA。到2020年，國網公司的目標是建成特高壓交流變電站53座，變電容量3.36億kVA，線路長度4.45萬km。南網公司也有類似計劃，預計到2030年建成“五交二直”的特高壓電網。
與800kV直流換流變壓器一樣，1000kV特高壓變壓器也是單相變壓器，單台容量為100萬kVA，三台為一組。根據國網公司計劃在2010年投運的特高壓變電容量推算，除去晉東南、荊門示範性項目已經確定的8台（2台備用），2010年前還將需要約30台。如果考慮到備用變壓器，以及南網公司的特高壓項目，所需特高壓變壓器將達到40台。
2011年~2020年，國網公司特高壓變電容量將投運約3億kVA，對特高壓變壓器的總需求將達到300台，總金額可達120億元。考慮到南網公司的特高壓建設，我們估計2011年~2020年國內1000kV特高壓變壓器市場總需求可能達到170億元。
5.4核電發展對變壓器市場的影響
根據國家發改委製定的《核電中長期發展規劃（2005－2020）》，預計到2020年，核電運行總規模將達到4497萬kW，另有未完工核電建設規模1800萬kW。核電建設規模的擴大將極大地提升高端變壓器的市場空間。綜合核電變壓器招標的信息來看，一個完整的百萬kW級機組共需要550kV/37（410）MW變壓器4台（其中一台備用）；220kV高壓廠用變壓器2台，220kV輔助變壓器1台。2020年未完工核電建設規模為1800萬kW，如果未來幾年全部使用500kV或1000kV級別的變壓器，則2020年以前核電建設所需變壓器市場容量分別為49億元和41.9億元。
總體看，中國變壓器市場一直都在平穩中發展。隨著新一輪電力投資熱潮的來臨，輸變電設備製造企業在未來幾年都將處於滿負荷狀態，呈現出產銷兩旺、十分景氣的局面。而作為輸配電行業一個重要分支的變壓器製造業更是一路高歌。由於中國西電東送，南北互供，全國聯網的實施，變壓器需求仍將保持平穩增長的態勢。