绝缘纤维材料发展趋势、技术特点及竞争格局

B站影视 2025-01-15 16:31 2

摘要:未来,绝缘纤维材料及下游应用市场将仍然是国家政策的重点支持领域,在此背景下,下游变压器、电机等电力设备领域整体规模将有望持续增长,新能源电力产业将得以稳步发展,新型储能装机规模将保持稳定扩张,国内超/特高压用绝缘纤维材料将加速“进口替代”以及变压器和电机的节能

1、绝缘纤维材料市场需求发展趋势

未来,绝缘纤维材料及下游应用市场将仍然是国家政策的重点支持领域,在此背景下,下游变压器、电机等电力设备领域整体规模将有望持续增长,新能源电力产业将得以稳步发展,新型储能装机规模将保持稳定扩张,国内超/特高压用绝缘纤维材料将加速“进口替代”以及变压器和电机的节能更新改造的快速推进,将为绝缘纤维材料及成型制品市场的持续增长奠定坚实基础。

(1)下游变压器和电机应用市场规模逐步提升

①变压器行业规模持续增长

作为电力系统的重要基础设备,变压器广泛应用于输变电系统、电气化铁路及轨道交通牵引变压系统、新能源产业以及军工装备等领域,其发展与电力工业发展、国家建设投资、工业企业投资的关系十分密切。近年来,国家进行了大量基础设施投资,带动了电力产业快速发展,进而促进了变压器行业规模增长。根据中商产业研究院发布的《2024-2029 年中国变压器行业发展研究报告》,2023 年我国变压器产量为20.75 亿千伏安,同比增长 6.5%,预计 2024 年我国变压器产量将超过 21.6 亿千伏安。

2022 年国家电网在重大项目建设推进会议表示,将再开工建设“四交四直”特高压工程,加快推进“一交五直”等特高压工程前期工作,以及“十四五”期间特高压规划“24 交 14 直”特高压工程。2023 年国家电网计划核准 5 直 2 交、开工 6 直 2交,开启特高压新一轮建设高峰。随着国家对电网投资的不断加大,变压器的产量与应用量将相应增加,也将明显带动上游绝缘纤维材料的市场需求。

②电机行业规模稳步增长

电机主要应用于电力、家电、冶金、汽车、消费电子等国民经济各个行业,具有用量大、覆盖面广的特点。电机主要包括导电材料、导磁材料和绝缘材料三种不同性质用途的材料,其中薄绝缘纤维材料可作为复合绝缘材料的基材或单独作为绝缘材料,因其具有质地柔软、良好的机械性能、抗拉强度和表面平整度特性,被广泛用于中小型电机、分马力电机、高效电机和变频电机的槽衬、槽楔和端部衬垫绝缘。

未来,随着国家节能减排的积极推行及高效节能电机补贴政策的逐步落实,高效节能电机行业将迎来快速增长。并且,随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用,中小型电机应用领域将日益广泛。因此,输变电设备、电机等作为绝缘纤维材料的主要应用领域,其未来持续稳定的增长,将为绝缘纤维材料带来广阔的发展空间。

(2)新能源电力产业稳步发展

与传统能源相比,新能源具有可再生和无污染的优点。随着社会环保意识的增强以及新能源发电技术的日益成熟,以光伏发电、风力发电为代表的新能源发电装机容量不断提升。《“十四五”可再生能源发展规划》明确,大力推进风电和光伏发电基地化开发。其中,以“沙戈荒”地区为重点的大型风电光伏基地总规模达到 4.55 亿千瓦,相当于 20 座三峡水电站的装机容量。

A、光伏发电装机容量逐年提升

在国家大力推进清洁能源的政策支持下,自 2013 年以来,光伏发电在我国连续多年实现快速增长。根据国际可再生能源机构数据显示,2013 年至 2023 年,我国光伏发电累计装机容量年均复合增长率达 37.91%。伴随着光伏发电成本进一步降低以及电力市场化交易的开展,预计“十四五”期间,我国光伏装机容量将持续提升。2023年,我国光伏发电新增装机容量达 216.89GW。

预计到 2028 年,中国将占全球新增可再生能源发电量的 60%,中国对全球实现可再生能源增加两倍目标发挥着至关重要的作用。

B、风力发电装机容量稳步上升

风力发电作为应用最广泛和发展最快的新能源发电技术,已成为我国新增电力装机的重要组成部分,并已成为我国继火电、水电之后的第三大电源,从而带动了输变电领域的快速发展。根据中国电力企业联合会统计,2013 年至 2023 年,我国风力发电装机容量复合年均增长率为 17.27%。2023 年,我国风力发电新增装机容量达75.7GW。

相比陆上风电,海上风电具备风速和风向平稳、单机装机容量大、机组运行稳定以及不占用土地、适合大规模开发等优势,已成为全球电场建设的新趋势。根据全球风能协会统计数据,2013 年至 2023 年,我国海上风电发电装机容量复合年均增长率为 50.26%,2023 年,我国海上风电新增装机容量达 6,333 兆瓦,发展前景广阔。

2025 年,作为“十四五”的最后一年、也是“双碳目标”提出后第一个五年节点,风电装机量预期将再次大幅增长。因此,随着我国新能源电力行业的稳步发展,针对新能源发电设计的输变电设备需求也将逐渐增加,进而将有效带动绝缘纤维材料及其制品的市场需求。

(3)新型储能装机规模快速扩张

新型储能是指除抽水蓄能以外,以输出电力为主要形式,并对外提供服务的储能技术,包括电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、储热、储冷、储氢技术等,具有建设周期短、布局灵活、响应速度快等优势,可在电力系统运行中发挥调峰、调频、调压、备用、黑启动、惯量响应等多种功能,是构建新型电力系统的重要支撑技术,是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑,也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。

近年来,中国新型储能行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策,鼓励新型储能行业发展与创新,如《关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》《关于深入推进黄河流域工业绿色发展的指导意见》《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》等产业政策为新型储能行业的发展提供了明确、广阔的市场前景。

根据国家能源局、思瀚产业研究院数据,截至 2023 年底,我国已建成投运新型储能项目累计装机规模达 31.39GW,新增装机规模约 22.6GW,较 2022 年底增长超过260%,近 10 倍于“十三五”末装机规模。

在碳达峰碳中和目标引领下,我国加快构建清洁低碳安全高效的能源体系,积极发展清洁能源,推进新型电力系统建设。新型储能作为支撑新能源发挥主体电源作用的关键技术,是实现电力系统安全稳定运行的重要保障。储能装机规模的持续稳步扩张,有效带动变压器等电力设备的应用,相应拉动了上游绝缘纤维材料及其成型制的市场需求。

(4)国内超/特高压用绝缘纤维材料及制品“进口替代”需求明显

绝缘纤维材料及其成型制品为电力工业中的细分核心产品,制造优质、大尺寸的材料以及成型件不仅一次性投资大,投资回收周期较长,而且需要具备绝缘纤维材料、绝缘纤维制品和电气设备设计等复合专业技术,具有较高的技术壁垒。和国外领先企业相比,我国绝缘纤维材料的发展起步较晚,20 世纪 60 年代以来,辽阳工业纸板厂、湖南省第一纸板厂和泰州绝缘材料厂开始生产电气用绝缘纤维材料。

20 世纪 80 年代中期,我国成功研制的交流 500kV 超高压全套绝缘纤维成型件,可实现向特变电工、保变电气等国内大型变压器企业的供应。但国内超高压输电设备使用的优质、大幅面绝缘纤维材料仍主要依赖国外进口。

近年来,国内企业先后取得一系列材料及设备研发成果,逐步缩小了与世界先进技术水平的差距,产能规模和市场占有率逐步提高,已基本能有效满足国内 750kV 超高压及以下绝缘纤维材料及其成型制品的市场需求。但在特高压输变电设备用绝缘纤维材料及其成型制品领域,目前仍基本由以瑞士魏德曼、ABB 为代表的国外企业垄断。

全国人大代表张新于 2021 年全国两会提案中明确指出:“特高压直流套管、出线装置、有载调压开关、IGBT 功率模块等关键组部件和制作套管芯体所用绝缘纸、环氧树脂、铝箔等配套材料研发能力依然不足,产品主要依赖进口……±800kV 出线装置的国内厂家由于起步晚,应用业绩较少,仍然需要向瑞士魏德曼、瑞典 Figeholms 等国外公司进口。

由于瑞士魏德曼、瑞典 Figeholms 的±800kV、±1100kV 高端换流变阀侧出线装置知识产权分别属于德国西门子、瑞典 ABB,目前国内企业必须通过西门子、ABB 与直流套管等关键组部件成套打包采购,进一步加强了其在高端换流变压器领域的垄断地位。”以公司、泰州新源、常州英中、辽宁兴启和山东汇胜为代表的国内企业凭借多年积累的技术、市场、品牌优势,已对相关领域市场实现初步突破。受近年来贸易摩擦等因素影响,国内超/特高压用绝缘纤维材料及其成型制品的“进口替代”需求明显。

未来,随着国产厂商在超/特高压用绝缘纤维材料及其成型制品的技术水平进一步突破,产品质量逐渐受到下游客户的认可,国产超/特高压用产品的市场将会进一步替代进口产品市场。

(5)变压器和电机的节能更新改造将迎来发展快车道

2023 年 2 月 20 日,国家发展改革委等 9 部门联合印发了《关于统筹节能降碳和回收利用,加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》(发改环资〔2023〕178 号),并附《电力变压器更新改造和回收利用实施指南(2023 年版)》和《电机更新改造和回收利用实施指南(2023 年版)》,统筹推进电力变压器节能降碳更新改造、废旧变压器回收利用等工作,变压器和电机节能替换需求有望进入快车道。根据《电力变压器更新改造和回收利用实施指南(2023 年版)》,我国在网运行电力变压器数量约 1,700 万台,电力变压器损耗约占输配电电力损耗的 40%,节能降碳改造潜力较大。

我国废旧电力变压器再生资源加工水平较低,原材料再利用率不高。目标到 2025 年,在运能效达到节能水平(能效 2 级)及以上的高效节能电力变压器占比较 2021 年提高超过 10 个百分点,当年新增高效节能电力变压器占比达到 80%以上,实现年降低电力损耗约 160 亿千瓦时,相当于年节能约 480 万吨标准煤,年减排二氧化碳约 930 万吨。

根据《电机更新改造和回收利用实施指南(2023 年版)》,截至 2021 年底我国电机保有量约 30 亿千瓦,年耗电量约 4.5 万亿千瓦时,约占全社会用电总量的 55%和工业用电量的 75%。总的看,仍然存在高效节能电机市场占有率不足、存量电机及其系统运行能效偏低等问题。

目标到 2025 年,在运能效达到节能水平(能效 2 级)及以上的高效节能电机占比较 2021 年提高超过 5 个百分点,当年新增高效节能电机占比较2021 年提高 15 个百分点,实现年节电量约 600 亿千瓦时,相当于年节能约 1,800 万吨标准煤,年减排二氧化碳约 35,006 万吨。

因此,变压器和电机的节能更新改造快速发展,将为上游的绝缘纤维材料及其成型制品市场带来新的需求空间。

2、绝缘纤维材料行业技术水平及技术特点

绝缘纤维材料是以木浆为原料经过特定工艺制成,具有以下技术特点:

(1)产品工艺要求高

绝缘纤维材料中除了优质的纤维,不添加任何其他物质,水是浆料稀释、输送等工艺环节的唯一介质。水的纯净度直接影响绝缘纤维材料及成型件的电气强度和电导率。若绝缘纤维材料及成型件的杂质含量超标可能引起发热,甚至击穿,缩短变压器的使用寿命,进而影响整个输变电系统的安全。因此,绝缘纤维材料的生产从原材料到产成品都有严格的控制,包括原料的纯净度、设备的洁净度、生产工艺污染源的控制、生产环境清洁度控制,以及产品存储和运输的防护等均有较高要求。

(2)电气性能要求高

绝缘纤维材料的电气性能是决定变压器、电机等设备绝缘性能的主要指标。随着电压等级的升高,对绝缘纤维材料性能的要求也不断提高,为确保绝缘纤维材料具备优良的电气性能,必须提高其制造水平。绝缘纤维材料的电气性能主要包括材料的绝缘电阻、电气强度、介质损耗及介电常数等四个方面。高纯度的木浆、纯净的水、洁净的生产环境、制造工艺经验和杜绝生产过程中的金属污染等技术是决定绝缘纤维材料电气性能的关键。

(3)机械强度要求高

绝缘纤维材料的机械特性主要包括拉伸强度、伸长率、抗压强度、抗弯强度、密度和层间粘合性等指标。绝缘纤维材料不但要满足变压器等输变电设备对其电气特性的要求,而且其机械特性必须满足其线圈绕组的机械强度,如撑条、压板等支承和压紧件的机械强度对绕组的短路强度影响很大,在大型变压器中尤其重要。特别是电磁线圈匝绝缘、绝缘筒、垫块及绝缘压圈的机械强度要求更高。

3、绝缘纤维材料行业技术的发展趋势

目前,与世界绝缘材料生产强国相比,我国绝缘纤维材料行业起步较晚,技术水平差距较大,但近年来随着先进生产技术和装备在行业内的不断推广和应用,我国绝缘纤维行业的技术水平有了较大的提高,缩小了与世界先进水平的差距,如公司“无胶超厚绝缘纤维板材成型技术”、“无胶粘绝缘纸螺杆、无胶粘 L 型夹件绝缘件技术”、“薄型绝缘纤维板材关键技术”已居于国际领先水平或国际先进水平。

4、绝缘纤维材料行业竞争情况

①瑞士魏德曼控股集团

瑞士魏德曼控股集团是全球最大的绝缘纤维材料和成型件生产企业,1877 年成立时即从事绝缘材料的生产,是绝缘纤维材料行业的领导企业。

②ABB 集团

ABB 集团系全球 500 强企业,是电力和自动化技术领域的领导厂商,拥有广泛的产品线,包括全系列电力变压器和配电变压器,电力自动化系统,各种测量设备和传感器等产业,以及上述产业的上游绝缘纤维材料产业。

③泰州新源电工器材有限公司

泰州新源电工器材有限公司成立于 2007 年 7 月,该公司主要从事输变电设备配套用纸绝缘材料的研发、制造和销售,重点发展超/特高压交直流输变电设备用绝缘纸板、绝缘成型件及成套出线装置和薄型绝缘纸等系列产品。

④辽宁西电兴启电工材料有限公司

辽宁西电兴启电工材料有限公司成立于 2011 年 6 月,主要从事以生产 500-1000kV 电压等级超高压、特高压变压器绝缘材料的生产和销售。

⑤汇胜集团股份有限公司

汇胜集团股份有限公司成立于 2001 年 1 月,主要经营纸管原纸、纸管、110kV 绝缘纤维材料和绝缘成型件。

⑥常州市英中电气有限公司

常州市英中电气有限公司成立于 2004 年 3 月,主要经营产品为绝缘材料,其产品广泛应用于交流 110kV 和高压直流 800kV。

⑦湖南广信科技股份有限公司

湖南广信科技股份有限公司成立于2009 年 3 月 25 日,公司是绝缘纤维材料及其成型制品的专业供应商,产品主要应用于输变电系统、电气化铁路及轨道交通牵引变压系统、新能源产业以及军工装备等领域。经过近二十年的行业深耕,公司产品已覆盖了中低压、高压、超高压和特高压交直流电在内的全电压等级的输变电设备配套产品,成为了国内绝缘纤维材料及其成型制品领域的龙头企业之一。

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来源:思瀚研究院

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