電能質量治理市場規模及市場需求情況

中國電器工業協會電力電子分會

一、市場規模情況

傳統意義的電能質量治理僅指在供電端安裝靜態電容器進行無功補償且并未對電網系統產生的諧波進行有效治理。隨著技術進步，利用新型電力電子技術及產品解決電能質量問題使電能質量治理市場發生了革命性變化。電能質量治理設備一方面能夠解決節電設備、變頻器、整流器等電力電子設備的大量使用以及新能源分布式電源并網所產生的電能質量問題，另一方面為電力電子設備的正常運行提供可靠的保障。目前主要分為動態無功補償和諧波治理兩個細分領域。

1、動態無功補償市場規模

動態無功補償主要應用于供電端及用電側專用高壓設備的無功補償，我國動態無功補償裝置市場規模增長十分迅速，從2006年的4.1 億元上升到2009年的9.6億元，增長超過了2.3倍，占無功補償裝置市場規模的比例也從2006年的1.5%上升到2009年的3.7%。動態無功補償市場中供電段市場規模為6.7億元，約占市場的70%；用電端市場規模為2.8億元，約占30%。

目前，我國每kvar無功補償設備成本在620元左右，未來隨著動態無功補償裝置的普及以及設備原材料成本的上升，我國電網無功補償治理成本將有所上升。隨著我國地鐵建設和汽車產業等用戶側市場的繁榮以及技術進步帶動動態無功補償逐步替代常規無功補償裝置，到2010年我國動態無功補償占無功補償市場的比重將從09年的3.7%大幅攀升到6.0%，到2012年比重將達到13%以上，市場規模達到48.2億元，比2009年增長5倍，每Kvar治理成本上升到700元左右。到2012年，供電端市場規模將達到30億元，約占市場的62%；用電端市場規模為18.2億元，約占38%。

動態無功補償裝置的應用前景十分可觀，市場規模高速增長。隨著我國西電東送、南北互供和全國聯網戰略的實施，為提高電網輸電能力和系統穩定性會因地制宜地采用動態無功補償技術；我國電網在不斷發展，直流輸電工程也在不斷增多，在受端電網負荷中心地區也會加大動態無功補償技術的應用，以防止系統電壓崩潰和直流輸電出現連續換相失敗。

同時，伴隨著智能電網的發展和電力市場化，加大動態無功補償技術的應用可以增加電網電壓和無功的調節能力，降低網損、提高電網運行的經濟性。當前，用戶對電能質量的要求越來越高，采用動態無功補償裝置，可以抑制特殊負荷產生的諧波、負序電流、有功和無功沖擊等，提高電網的電能質量。另外，電網的技術改造和進步也需要新型動態無功補償技術，如替代一些老舊調相機等。

動態無功補償裝置目前廣泛應用于石油化工、電力系統、冶金鋼鐵、電氣化鐵路、城市建設等行業中，為各種異步電動機、變壓器、晶閘管變流器、變頻器、感應爐、照明設備、電弧爐、電力機車、提升機、沖壓機、吊車、電梯、風力發電機、電梯、電焊機、電阻爐、石英熔煉爐等設備提供高質量、高可靠性的無功補償及濾波的解決方案。

2、諧波治理市場規模

根據國家能源局公布的數據，2009年度我國電網的平均負荷功率為4.16億kW。電力網絡中使用的大量非線性負荷（如逆變器、整流器、變頻器、開關電源、電子振流器等），產生了大量的諧波。通過對一些用電負荷的測試表明，冶金行業的諧波含量約為30%～35%，化工、制藥、建材行業諧波含量約為30%左右，民用及辦公負荷的諧波含量不低于10%。由此估計全部電力負荷中諧波含量應不低于15%。按2009年全國用電總量計算有6200萬kVA以上的諧波功率。這些諧波絕大部分沒有得到有效的治理。

若按照目前4%左右的諧波治理比例，則諧波治理量為250萬kva，對應的諧波治理設備市場規模為29.96億元（治理成本按照1200元/kva測算）。據統計，2006 年-2009年，我國諧波治理設備的市場規模從10.61億元上升到29.96億元，增長近2.8倍。未來3年諧波治理設備市場仍將持續高速增長，2012年市場規模將達到127.37億元。2006-2012年的市場規模復合增長率為51%左右。

表1 我國無功補償市場規模情況

圖1 2006-2012年我國無功補償設備市場規模情況

2006年-2012年諧波治理設備的市場需求情況如下表2：

諧波治理設備可分為無源濾波器和有源濾波器。在應用的行業領域中無源濾波裝置仍占主導地位，但有源濾波是未來發展的方向。目前地鐵行業諧波治理已經主要采用有源濾波裝置，對電能質量要求較高的汽車制造、紡織、煙草、油田、電信、精密電子、水處理等行業、以及醫院、大型場館、商務寫字樓、大型酒店等公共建筑逐漸的已經有一定規模的應用。未來如石油、化工、冶金、風電場等行業將有巨大的開拓前景。

隨著科學技術的發展，功率電子元件的成本下降，有源濾波裝置對于無源產品具有的技術優勢，有源濾波裝置一定會在諧波治理上占主導地位的。

按照每安培1700元有源濾波治理成本計算，預計2010年我國有源濾波裝置（含混和濾波裝置）市場規模為2.69億元。預計2012年，我國有源濾波治理市場將達到12億元以上（約占諧波治理市場的10%），預計到2015年達到32億元，年均增長率64%以上。

我國主要行業諧波治理設備的市場規模容量如下表3：

二、用戶側需求市場的主要應用前景

由于我國對傳統的電能質量產品市場理解較為狹隘，通常在分析市場時將需求側主要局限于鋼鐵、石化等重工業行業。事實上根據發達國家的經驗，隨著工業化程度的加深及科學技術的進步，工業節能成為能源利用的首要任務，這使得更多的行業對電能質量提出了需求。伴隨著大量電力電子等節能設備的廣泛運用，作為非線性負荷設備在節能的同時也產生了大量諧波污染，因此更多的行業如地鐵、機場、體育場館、辦公樓宇等對電能質量治理提出了新需求。同時，智能電網的建設、新能源并網發電的要求和電動汽車充電等新消費的需求更為本行業帶來了發展機遇，電能質量產品可以在整個智能電網系統中從發電、輸電到用電得到廣泛持續地運用，可以說電能質量產品面臨的市場容量是永不飽和的。

表2 我國諧波治理市場需求情況

圖2 2006-2012年我國諧波治理設備市場規模情況

1、節能減排要求將促使市場快速擴展

2010年4月28日，在國務院常務會議上，溫家寶總理指出“十一五”前四年，全國單位GDP能耗累計下降14.38%，與“十一五”降低20%左右的目標有較大差距。會議中，溫總理提出了八條措施力促“十一五”節能減排目標達成，包括加強重點用能單位節能管理、抓好建筑、交通、公共機構等重點領域節能減排。

根據EMCA協會的統計，2009年我國節能服務產業產值達到588億元，同比增速40.9%。預計10年內節能服務產業總產值有望達到800億元，未來預計年增長率約30%～40%。而電能質量設備作為在工業節能領域和未來的建筑節能領域中不可缺少的工具，其廣泛運用一方面可以提高電能使用效率，直接起到節能減排的作用，另一方面也對因節能設備大量運用所導致的諧波污染進行治理，保障了電網運行的安全和環保，因此未來幾年隨著政府對節能環保要求的進一步提高而迎來快速增長時期。

2、城市軌道交通帶動有源濾波產品進一步推廣

表3 2010年我國諧波治理主要應用領域需求分析

圖3 2006-2010年我國節能服務產業市場規模情況

隨著我國城市化建設步伐不斷加快，中心城市不斷向周邊輻射，城市軌道交通建設的緊迫性也在增加。軌道交通已經成為各個城市優化公共交通、提升城市可持續發展能力的重要基礎設施建設項目。迄今為止，已有10個城市開通了31條城市軌道交通線，運營里程達到835.5公里。2009年，國務院又批復了22個城市的地鐵建設規劃，總投資達8820.03億元。目前，中國已成為世界最大的城市軌道交通建設市場。

眾所周知，城市軌道交通承擔著相當重要的客運任務，也是時時在運行的客運工具。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，目前諧波治理設備是地鐵的標準配置設備，尤其是有源濾波產品已經成為主力。如上海地鐵供電系統已經采用有源濾波，對改善電網質量起到了較大的作用，北京新建的地鐵線路按計劃也將開始全部采用有源濾波，其它一些城市的地鐵供電系統也準備進行諧波治理。隨著我國城市軌道交通建設進入爆發式增長階段，有源濾波市場迅速膨脹，這必將帶動有源濾波產品的進一步推廣。

3、電動汽車行業的發展將引發新的市場需求

作為新能源汽車產業之一的電動汽車采用蓄電池或其他二次電能存儲裝置并只以電機提供驅動力，具有零排放、動力系統結構簡單、效率較高等特點，大力推廣電動汽車研究、生產和使用，是目前全球汽車行業發展的必然趨勢。2007年國家發改委制定了《電動汽車準入規則》，國家四部委2009年2月聯合發文決定在全國13個城市試點示范運行，科技部又提出了“十城千輛”的《補貼政策》，可見我國在未來幾年中將大力發展電動汽車行業。國家科技部預測，到2015年我國電動汽車保有量將達到266萬輛，2020年將達到1698萬輛。

發展電動汽車產業的前提是進行大規模的充電站建設，而大功率整流充電裝置是為電動汽車提供動能的主要設備。由于整流裝置在使用過程中會發生高次諧波，如不加裝諧波治理裝置則會浪費大量能源，因此在進行電動汽車充電站基礎建設時，有源濾波和混合濾波器是必備的裝置之一。目前國家電網、南方電網、中海油、中石油等都相繼在13個試點城市啟動了電動汽車充電站建設計劃，這為有源濾波和混合濾波產品的應用帶來無限商機。

4、智能電網的建設將對市場提出更高要求

智能電網是現代化輸電和配電系統的總稱，目標是為了實現更多的利用分布式能源、促進電力提供商之間的競爭、建立電網自動化監測系統、提高電力供應質量、增強電力用戶的互動最終達到節約能源的目標。根據規劃，我國智能電網建設將分三步走：2009-2010年為規劃試點階段；2011-2015年為全面建設階段；2016-2020年為引領提升階段，全面建成統一的堅強智能電網，技術和裝備全面達到國際先進水平。

在智能電網建設過程中，電能質量產品如無功補償、電力濾波裝置作為智能電網建設的重要元器件之一，必將得到充分應用。合理有效的無功補償可以為電力用戶和供電系統帶來巨大的收益，輸配電線路、變壓器設施上的有功損耗可降低35%-50%，設備帶載能力可增加20%-30%。理論研究表明，每投入1Kvar低壓電容器每天可以節約2.16kwh的電能。

在智能電網運行過程中，電能質量產品在電網系統發、輸、變、配、用各個環節中更是不可或缺。眾所周知，智能電網的基礎是分布式供電，核心是智能化的元器件和信息化的控制系統。當智能電網建成后，核心理念就是試圖通過雙向的信息傳遞和分時電價，改變電力用戶的用電行為，以“削峰填谷”，降低系統對電源容量的需求；更多形式的能源如家庭太陽能板、小型風電和電動汽車都將與智能電網鏈接，普通家庭和小型商業用戶可以把他們富余的電能通過智能電網賣給鄰居或是電網的其他用電方，從而提高電能使用效率，達到節約能源的目的。可以預見的是，為實現不同能源的轉換和輸送，大量的變頻設備以及控制設備等非線性負荷將遍布整個電網系統，而要實現各個環節的設備在如此復雜的電網中進行安全運轉，諧波治理及無功補償將是重要的前提之一。因此智能電網的建設和運行將對電能質量治理提出新的挑戰，更多新需求及新產品也將應運而生。

參考資料：

1、《電力電子行業“十二五”發展規劃》

2、2006-2009年榮信股份企業年報

3、2006-2009年國家統計局國民經濟和社會發展統計公報

4、《我國公用電網電能質量治理設備的發展及規模分析》，周偉松，2009年12月

5、《2009年我國節能服務產業發展報告》，中國節能協會節能服務產業委員會，2010年2月