1、電能質量治理設備制造業發展狀況

　　（1）行業發展歷程

　　電能質量治理設備制造業的發展，主要體現在無功補償技術和諧波治理技術的不斷創新和改進。

　　①無功補償技術

　　我國無功補償細分產業的發展經歷了技術引進、消化吸收和進口替代的過程，隨著電力監管部門對用戶功率因數要求的提高和企業對電能質量重要性認識的提升，無功補償裝置在國內的市場需求自2004 年左右開始爆發。

　　無功補償方法有多種，從傳統的帶旋轉機械的方式到現代的電力電子元件的應用，經歷了數十年的發展歷程，先后出現了調相機、固定補償電容器、SVC、SVG 等產品。

　　同步調相機和固定補償電容器：早期的無功補償裝置是同步調相機和固定補償電容器。前者運行成本高、安裝復雜，后者補償容量較大，但不能連續調節，而且可能與系統發生諧振。同步調相機補償方式在目前的無功補償項目中已不再使用。固定補償裝置主要由電力電容器、電抗器和機械開關構成，是一種較簡單的無功補償裝置，可分級、分組投切，但不屬于動態無功補償，因其價格低廉，適用于負荷波動不頻繁的場所。固定補償裝置是70 年代最普遍的無功補償方式，隨著電力電子的應用以及電力部門的考核要求，固定補償不能滿足系統無功的變化，同時因為系統諧波，固定補償裝置對諧波放大形成隱患，該技術目前已逐漸淘汰。

　　SVC（靜止型動態無功補償裝置）：隨著電力電子技術的發展及其在電力系統中的應用，應用晶閘管技術的SVC 進入無功補償的舞臺，并逐漸占據主導地位。SVC 是一種快速調節無功功率的裝置，具有反應時間快（5～20MS）、運行可靠、無級補償、分相調節、能平衡有功、適用范圍廣和價格低廉等優點，有較好的抑制不對稱負荷的能力，應用十分廣泛。SVC 從70 年代在國外投入運行，我國從80 年代開始研究SVC 技術及其應用。

　　SVG（靜止無功發生器）：將自換相橋式電路通過電抗器或直接并聯在電網上，適當調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或直接控制其交流側電流，使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。與SVC相比，SVG 的響應速度更快、運行范圍更寬、諧波電流含量更小，并且電壓較低時SVG 仍可向系統注入較大的無功電流，其儲能元件的容量較其所提供的無功容量要小。

　　②長期以來，我國工業、交通運輸業、商業等用電產業生產運營方式較為粗放，精細化管理程度較低，制造業水平較為低端，對優質電能的使用需求不足且缺乏足夠的認識；另外，裝配電能質量治理裝置需要一定前期投入，影響企業收益，因而電能質量治理裝置在下游電力用戶中的應用水平較低。

　　近幾年，我國電能質量治理及相關電力電子設備制造業發展較為迅速，迎來極佳的行業發展契機：①受惠于節能減排、清潔能源發展、制造業轉型升級等多項產業政策的支持；②不僅在輸變電、發電行業及鋼鐵、冶金、煤炭等傳統制造業中的應用規模日益增長，電能質量治理設備在城市軌道交通、智能電網、電動汽車、數據中心以及高端制造業中的應用亦不斷拓展和深化；③國內電力電子及應用技術水平的突飛猛進。

　　我國傳統的無功補償市場主要在供電、輸配電一側。作為制造業大國，近年來用電設備及用電負荷大幅增加，導致電能質量問題日益突出，促進了用電側無功補償市場的快速增長。中國電源工業協會數據顯示，用戶側無功補償裝置對新增發電裝機容量的比例約0.3:1，即每增加1kVA 發電容量，需配套0.3kvar 低壓無功補償裝置；用戶側無功補償裝置在替代更換市場對存量發電裝機容量的比例為0.03:1，即1kVA 發電容量可帶來0.03kvar 低壓無功補償裝置需求。在我國電力裝機容量不斷增長的背景下，2010 年-2014 年我國用戶側無功補償市場規模從2010 年的68.8 億元逐步增至2014 年的88.7 億元，年復合增長率達7.35%。考慮到未來對電網質量管理的不斷加強，以及對原有無功補償裝置的替代更新，低壓無功補償的市場容量會進一步擴大，預計到2020 年市場規模會達到144.31 億元，年復合增長率達8.47%。

中國用戶側無功補償市場2010-2020 年市場容量及市場規模預測
單位：億元

　　通過對一些用電負荷的分析測試，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%，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不低于15%，這些諧波大部分沒有得到有效治理。受益于產業政策支持、下游應用市場需求拉動及電力電子行業內部不斷進步，近年來我國諧波治理設備市場規模快速增長，由2010 年的2.87 億元增至2014年的10.05 億元，年復合增長率達36.80%。預計到2020 年我國諧波治理市場規模將達17.80 億元，2014 年-2020 年復合增長率達10.02%。

2010 年-2020 年我國諧波治理市場規模
單位：億元

　　2、電力電子設備制造業發展概況

　　電力電子技術的核心是電力電子元器件技術。電力電子元器件的發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。20 世紀50 年代第一只晶閘管問世，以此為基礎開發的可控硅整流裝置成為電氣傳動領域的一次革命。大功率的工業用電由工頻（50Hz）交流發電機提供，但大約20%的電能是以直流形式消費。大功率硅整流器能夠高效率地將工頻交流電轉變為直流電，因此在上世紀60、70 年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以迅速發展。20 世紀70 年代全球能源危機的發生，使交流電機變頻調速因節能效果顯著而得到快速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz 的交流電。70、80 年代，隨著變頻調速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管（GTR）和門極可關斷晶閘管（GTO）成為當時電力電子器件的主角。這一階段的電力電子技術已能夠實現整流和逆變，但工作頻率較低，僅局限在中低頻范圍內。80 年代后，大規模集成電路技術的發展，為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合，出現了一批全新的全控型功率器件：功率MOSFET 的問世，促使中小功率電源向高頻化發展；絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的出現，為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。

　　由于在降低能源消耗、提升能源使用效率、確保用電安全等方面良好的應用效果，電力電子技術目前已涉及國民經濟的眾多部門，廣泛應用于電力、汽車、現代通信、機械、石化、紡織、家用電器、燈光照明、冶金、鐵路、醫療設備、航空、航海等眾多行業。發達國家超過75%的電能經過電力電子變換或控制后使用，預計未來將達到95%以上的使用率。我國由于產業發展起步較晚，大部分電能仍采用傳統輸配方式，電力電子技術使用率遠低于發達國家，仍存在較大提升空間。近年來，受益于國家加大對傳統產業節能減排的投入力度，以及新能源、智能電網、電動汽車等新興產業的快速發展，我國電力電子行業不斷拓展市場廣度和深度，市場規模不斷擴大。

　　未來，電力電子技術將向以下幾個方向發展：①集成化：高度集成化將使電力電子裝置體積更小、重量更輕、功率密度更高、性能更優；②智能化：裝置更具自動調節能力，從而獲得更高的性能指標，包括高效率、高功率因數、寬調速范圍、快速準確的動態性能及高故障容錯能力等；③通用化：有效擴大使用范圍，降低制造成本；④信息化：現代信息技術應用于電力傳動系統中，使其不僅是轉換、傳送能量的裝置，也成為傳遞和交換信息的通道。

　　3、行業未來發展趨勢

　　（1）產品和技術方面的未來發展趨勢

　　電能質量治理的核心是能夠對所供應的電力進行控制、變換，為用戶或負荷提供質量合格、性能穩定、符合要求的電力，其中無功補償與諧波抑制技術是電能質量治理的關鍵支撐技術。

　　隨著各種變頻器、換流器、整流裝置在負荷側的大量使用，電網中存在著大量波動負荷和非線性負荷。電力電子裝置開始成為完成這種控制和變換的關鍵，基于全控的IGBT 器件的靜止無功發生器（SVG）和有源電力濾波器（APF）成為電能質量治理技術發展的主要方向。近年來，電力電子裝置逐漸向高頻化、高功率密度及低損耗的方向發展。新的拓撲結構、控制方法層出不窮。多電平結構的SVG、APF 開關損耗小、等效輸出高頻紋波小、輸出濾波設計簡單，可大大提高裝置的功率密度，逐漸成為設計的主流。

　　提高功率因數已不是SVG 的唯一功能，簡單的諧波抑制和不平衡補償功能也能由SVG 實現。有源濾波器的分次補償功能可充分利用有源濾波器的容量，但同時也需要大量的計算，此時FPGA 芯片顯示出其并行處理的強大功能。同時，基于硬件邏輯門電路設計的FPGA 芯片更加穩定可靠，運行更安全。考慮到現場的可維修性和工程配置的靈活組合，模塊化的有源補償或濾波產品得到了廣泛認可。但多模塊并聯時，每個模塊的輸出濾波支路也并聯運行，增大了和系統阻抗諧振的可能性，穩定運行能力減弱。

　　隨著電力系統的改變，特別是分布式電源高密度地接入電網，對電能質量治理技術產生以下新的需求：負荷側同時也是電源側，電網結構復雜性和分布式電源的不確定性，使供配電系統的電能質量惡化，其中有功不平衡引起的電壓穩定、低頻振蕩、損耗增大問題尤為嚴重。而解決上述問題關鍵技術是儲能技術和有功補償技術，這是電能質量治理領域的未來發展方向之一。

　　有功控制技術是電能質量治理的關鍵技術之一，儲能發電是實現有功控制的主要手段。在分布式電源接入電網和負荷終端對有功控制的需求、儲能技術進步促使成本降低，以及產業政策支持的驅動之下，儲能發電產業已開始呈現爆發式增長趨勢。在未來的幾年內，儲能發電產業價值規模將在每年數百億元左右，意味著有功控制技術將成為電能質量治理產業重要的支撐技術之一。

　　隨著新一輪電改政策的推動，以及互聯網、物聯網技術的發展，需求側能量管理愈發受到政府、企業的重視，區域供配電網絡會進一步整合各種供用電設備，實現智能互聯、信息互通，大量用電企業會依托云數據平臺和智能設備，開展第三方運維和托管，將出現集能源供應、能源管控、能源調度、能源使用一體化的新型工商業企業集群，導致智能化、定制化柔性電力技術迅猛發展。

　　（2）電力行業格局改變，推動電力設備制造企業轉型升級

　　2015 年3 月，中共中央、國務院發布《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發[2015]9 號），推進新一輪電力體制改革，力求回歸電能的商品屬性，形成市場決定電價的機制，以電價為中心引導資源的有效開發和合理利用，提高能源使用效率和安全可靠性，促進公平競爭、節能環保。

　　基于上述規劃意見，電力行業格局將發生改變，具體表現在：為降低用電成本，大用戶將更加積極地利用光伏、風能、余熱、余壓等可再生能源建設分布式能源，提高能源自給率；大用戶將更加重視負荷控制和儲能電源建設，通過調峰降低購電成本；對輸配電業務的有序放開，將會有企業集中購電，并通過綜合優化資源配置對某一區域內的分散的中小電力用戶提供優質、安全、可靠的電力，降低電力用戶用電成本。

　　電力行業格局的改變，為電能質量治理及相關電力電子設備制造業創造了巨大的市場需求，同時更多分布式電源高密度接入電網、電網結構的日趨復雜和不確定性提高，也對行業提出了更多要求。傳統企業僅局限于設備制造、簡單技術服務的業務模式已無法適應行業發展。只有具備綜合能源服務管理能力，擁有設備制造能力的同時兼具軟件開發和系統集成能力，并且擁有個性化定制電能質量治理解決方案能力和全業務流程精細化管理能力的企業，才能在未來行業發展中保持競爭優勢。

　　（3）產業趨于整合，行業集中度將進一步提高

　　我國電力市場規模龐大，對各類型電氣設備需求量較大，經過多年發展催生出大量圍繞發電、輸配電、用電環節開拓業務的電力設備制造商。隨著行業競爭日趨加劇，低價惡性競爭時有發生，產品質量、技術、服務無法得到可靠保證。

　　由于用電安全可靠對生產、生活及社會穩定發展的極端重要性，未來產品質量低下、缺乏持續創新能力和運維服務能力的供應商勢必遭到市場淘汰，少數在研發技術、系統集成、定制化產品設計等方面具備競爭優勢的領先設備制造企業將可能通過拓展業務領域、技術革新、橫向并購等方式擴大市場份額。

　　4、行業供求狀況及變動原因

　　（1）影響行業需求的主要因素

　　宏觀經濟景氣周期和固定資產投資：電能質量治理及相關電力電子設備制造業與宏觀經濟的周期波動存在一定相關性。宏觀經濟周期處于擴張期時，基礎設施、制造業、房地產等行業固定資產投資規模增加，將拉動電能質量治理及相關電力電子設備的需求。反之，本行業需求將受到抑制。

　　我國產業轉型升級進程：為了促進經濟長期、健康、持續發展，我國正逐步擺脫粗放、低效的傳統經濟增長方式，轉而追求經濟增長的質量和效益，推動產業轉型升級，加大力度扶持信息技術、航空航天、高端裝備、精密制造等戰略新興產業。這些新興產業對電能質量有較高的要求，其發展將有力地帶動電能質量治理相關行業的增長。

　　行業法規政策的制定與執行：近年來我國電力工業快速發展、用電設備日趨復雜、電力用戶對電能質量要求逐步提高，我國在供電、輸配電、用電領域的法規制度在科學性、可操作性及實際執行上尚不足以適應快速變化的電力環境。隨著環保壓力的加大、用電安全和質量日益受到重視，我國電能質量監測與監管機制將逐步完善，并對本行業的穩步健康發展產生積極作用。

　　（2）影響行業供給的主要因素

　　行業技術進步：伴隨著電力工業及下游電力應用市場的不斷發展，包括電力質量治理及其他電力電子設備的應用領域不斷拓展，應用環境日趨復雜，要求設備制造商在產品、技術、工藝等領域持續研發，不斷開發出滿足用戶特定用電需求的電力設備。

　　資金：電能質量治理行業在我國發展時間較短，市場集中度較低，市場參與者多為民營中小企業，資金主要來自于自身積累，融資能力較弱。而行業的特點要求企業必須在生產、研發、質檢等方面進行持續投入，因而資金投入是否充足將對行業供給產生影響。

　　5、行業利潤水平和變動趨勢

　　受益于國家產業政策推動及下游電力用戶對電能質量的不斷重視，電能質量治理設備擁有較為龐大的市場需求，加之電能質量治理裝置及相關電力電子產品較高的技術含量和定制化產品特點，行業整體保持較高的盈利水平，毛利率一般在30%以上。同時，隨著宏觀經濟的持續穩步增長及節能降耗的要求的日趨嚴格，預計行業未來仍將保持較高的盈利能力。由于行業自身的發展和經營環境的變化，預計行業盈利水平將向兩極發展：基本型、通用型產品領域競爭加劇，利潤水平呈下降趨勢；符合市場需求、技術含量高、可靠性強的產品擁有較高技術門檻，盈利能力較強。另外，新企業的進入使得行業競爭更加激烈，將對行業平均盈利水平產生一定程度影響，但具備產品質量、研發創新、品牌、業務經驗、營銷服務網絡等核心競爭優勢的企業將能夠通過新產品推出、技術工藝革新等措施獲取較高水平的利潤。

　　6、下游各主要應用市場

　　近年來我國城市軌道交通發展迅速，運營里程由2011 年的1,713 公里增至2014 年的3,173 公里，年復合增長率達16.67%。《“十三五”規劃綱要》明確提出新增城市軌道交通運營里程約3,000 公里，南京、南昌、成都、呼和浩特等多地發布至2020 年左右的城市軌道交通建設規劃，中期內我國將在該領域進行大規模投資。城市軌道交通供配電系統普遍存在牽引站諧波與無功、中壓系統供電電纜充電電容的容性無功倒送等電能質量問題，因而對電能質量治理設備需求巨大。

2011 年-2014 年我國城市軌道交通總運營里程
單位：公里

　　電能質量治理設備在新能源領域亦有廣泛應用。定速風力發電機受風電出力、風速干擾影響下電壓波動明顯，無功補償是解決風電并網問題的重要技術手段。無功與電壓調節能夠保證光伏電站并網點的電壓水平和電網電壓質量。由于傳統化石能源日趨枯竭及其對自然環境的破壞，國家大力發展可再生能源，近年風電和光伏發電發展迅猛，為電能質量治理行業提供了廣闊的發展空間。

2013-2015 年中國光伏發電年新增裝機容量
單位：萬千瓦

2010-2015 年中國風電年新增裝機容量
單位：萬千瓦

　　由于具有零排放的特點，電動汽車已成為全球汽車工業發展的必然，擁有廣闊的發展前景。發展電動汽車產業的前提是進行大規模的充電站建設，《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》提出，到2015 年左右，在20 個以上示范城市和周邊區域建成由40 萬個充電樁、2000 個充換電站構成的網絡化供電體系，滿足電動汽車大規模商業化示范能源供給需求。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將浪費大量能源，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是必備的電能質量治理裝置。