全球“电气化和智能化“浪潮引发了以变压器为核心设备的电力设备需求的爆发,在博世互联世界大会闭幕会上,马斯克表示,到2025年,AI和电动汽车的增长可能会给电力变压器供应带来压力。

马斯克指出:“在AI运行过程中,你需要更多电力,需要降压变压器;如果没有足够的能源与变压器,你就无法运行。”他认为一年内将由芯片短缺变为变压器短缺,随后两年内出现电力短缺,未来最关键的指标将是每单位能量的有用计算。

实际上,近年来受能源转型影响和人工智能产业的飞速发展,全球苦变压器短缺之苦久矣,过去两年配电变压器价格已多次上涨。

海内外市场需求迅猛增长,国内外多家上市企业宣布扩产计划,2023年伊顿收购江苏瑞安电器,华鹏、华晨、伊戈尔也公告大额资金投入扩产。

龙头企业日立能源在这一趋势中也不例外。“未来几年内全球员工数量预计将增长超过20%。自2020年以来,公司已在制造和工厂扩建方面投入了30亿美元,重点在于扩大产能,尤其是在研发和制造领域的布局。

在中国市场,扩产步伐同样明显从,西安的电容器厂去年迁至新址,且今年再度扩建;重庆的变压器厂也在去年完成搬迁,扩建工作也在同步进行;江苏宿迁的新厂房将于近期建成,而厦门高压GIS的扩产计划也在有条不紊地推进中。日立能源正通过在全球范围内的投入和扩展,积极应对市场需求的旺盛增长。”

日立能源全球执行副总裁、大中华区总裁赵永占对能源杂志在内的记者表示:“我过去在变压器行业也做过很多年,这次回来,我没想到变压器还可以火爆成这样!”

然而,要在变压器市场的激烈竞争中脱颖而出,单靠扩产远远不够。

需求从何而来

实现能源转型需要在电源侧实施清洁替代,在能源消费侧实施电气化改造,同时在电网侧进行技术设施投资和升级改造,打造新型电力系统。

根据国际可再生能源署(IRENA)的数据,为实现能源转型目标,到2030年和2050年,可再生能源的发电占比需分别达到57%和86%;与此同时,全球电气化率在2030年和2050年需要分别提升至29%和49%。

变压器在电力系统中至关重要,它如同一个调度员,精准地调节不同电压等级的电能流动,确保电力能够顺利输送到各个角落,同时维持整个系统的平稳运行。

赵永占表示:国务院今年6月份发布的《中国能源转型》白皮书就提到去年中国全社会终端用能电气化率达到28%,这个比例还是比较低的,将来这个比例还要大幅地增加,达到碳中和,有些机构预测要做到70%,这对高端智能电器设备的需求巨大。

根据中商产业研究院的报告显示,2022年我国变压器产量约为19.48亿千伏安,同比增长5.1%。2023年变压器产量约为20.75亿千伏安,预计2024年产量将超21亿千伏安。

中国变压器制造的机遇也来源于欧美电网投资不足与新能源并网需求的错配。过去几年,欧美发达国家虽然大力推动可再生能源的发展,但电网投资的增速明显滞后于新能源项目的扩展。

根据国际能源署(IEA)的统计,截至2023年,全球新能源并网需求接近3TW,而其中500GW的项目已签署并网协议或处于最后阶段。然而,欧美国家超高压电网建设周期较长,通常需要5至13年,远超新能源项目3年的建设周期,导致大量可再生能源项目积压,无法及时并网。为应对这一挑战,欧盟已推出《欧盟电网行动计划》,计划到2030年投资5840亿欧元用于电网升级,为变压器出口繁荣创造了有利条件。

另一方面,欧美电网老化问题严重,设备更换需求迫在眉睫。发达国家电网基础设施多数已服役超过20年,部分变压器甚至已经接近或超过设计寿命。根据Brattle的估算,2030年和2040年将成为电网设备升级的两个投资高峰期。

此外,Wood Mackenzie的报告指出,受历史性产能出清与行业整合的影响,目前美国本土变压器的产能已经大幅缩减,仅能满足约20%的国内需求。与此同时,2022年第一季度至2023年第三季度期间,美国电力变压器和发电升压器的平均交付周期大幅延长,截至2023年第三季度,交付周期已超过100周,增幅超过30%。

国内方面,我国大电网特高压和配电网的升级改造也在如火如荼地进行中,2024年3月,国家发改委和能源局发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》,推动配电网升级改造,解决分布式光伏配电网容量告急难题,变压器投建至关重要。

2023年我国特高压建设迎来高潮,国家电网总部输变电项目招标(只含主要招标批次)中,变压器中标总金额154亿元,同比增长28%,连续三年高增;我国人工智能大模型的爆发导致的算力需求激增以及充电状基础设施的大规模投建也为变压器市场添了一把烈火。

开拓新场景

随着全球新能源投资规模和装机容量大幅提升,变压器龙头企业开始开拓新的应用场景,市场规模不断扩大。

根据GMI统计,23年全球变压器市场规模为588亿美元,并预计2032年全球变压器市场规模为1095亿美元。

“中东现在也在搞新能源,建了很多光伏,有很多机会。另外,咱们国家有很多的风机厂商,做海上风电、陆上风电的走出去了。大家知道光伏组件中国世界占有率80%,他们在国外就成立了很多项目,但是这些项目都需要有电力系统来做支撑,其中变压器非常重要,日立能源跟风光企业一道开拓海外市场。”日立能源中国区高级副总裁、变压器业务单元大中华区负责人张建华对记者表示。

记者获悉,随着越来越多客户提出新的需求,日立能源已将业务拓展至制氢、储能、数据中心、船舶和半导体等领域。例如,公司早在十年前就与万国数据中心签订框架协议并确定长期合作伙伴关系,后来又陆续斩获京东方、中金数据的变压器大单。

海上风电也是变压器企业的兵家必争之地,不过海上风电场景环境恶劣,运维成本极高,对变压器技术积淀和质量提出了巨大挑战。

成立于 1994 年的上海日立能源电力变压器有限公司已有30年历史, 这家工厂目前也是技术能力非常全面的一家工厂,从干变的领域来看,有Resibloc®(缠绕式)、VCC(真空浇注式)、VPI(真空浸漆干式变压器)。同时拥有三种技术的干式变压器厂,在全球也不多。

随着海上风电逐步向深海和远海发展,为实现长距离电力传输,业主对变压器电压等级的要求也越来越高,因此,风机变压器电压等级正从35 kV提升至66 kV,未来在风机端的电压甚至可能进一步提高到110 kV,以满足更高效的输电需求。

记者了解到,目前国内极少数供应商能够同时提供干式和油浸式变压器方案供客户选择。除了日立能源上海工厂已经具备66 kV海上风电变压器的生产能力外,中山工厂也推出了66 kV的油浸式变压器,未来将继续在这一方向上加大投入,进一步满足市场需求。

更为关键的是,风电走向深远海需要漂浮式风机技术和柔性直流输电技术的支持,日立能源已有成熟技术储备和项目案例,全球首个柔性直流电网 - 张北柔性直流工程、首座深远海漂浮式风电平台“海油观澜号”的变压器均由日立能源供应。

高质量还不够

对变压器企业来说,未来参与全球竞争还要在数字化和低碳化方面下功夫。

数字化不仅指产品的数字化,还包括工厂生产的数字化和自动化,并通过数字化平台管理工厂的日常运营,在完成自身数字化升级改造的同时,日立能源也针对行业推出了数字化变压器解决方案,已被万国数据等多方应用。

在绿色低碳化产品和服务供给以及低碳运营上,公司通过购买绿证实现了100%绿电;2022年日立能源为国家电网提供了采用天然酯油的环保变压器并助力无锡零碳变电站建设完成。

张建华对记者表示:“行业内的其他合作伙伴正在纷纷加大研发力度,推动环保变压器电压等级从220kV提升至750kV,日立能源重庆工厂目前正在研发750kV天然酯油变压器,具备百分之百可降解特性,全生命周期内的减碳效果显著,为未来双碳目标贡献力量。”

在产品生命周期结束后(通常为25至30年),日立能源为客户提供了一整套拆解方案,以实现资源的循环再利用。公司强调,循环使用材料是实现环保的关键,因此他们制定了一系列产品标准,确保在生命周期结束后,依然能够为客户提供可持续发展的解决方案。

供应链管理能力是现代企业的核心竞争力之一,作为致力于履行社会责任的企业,日立能源不仅自身朝着这一方向努力,还将推动整个产业链的可持续发展。

“另一个需要长期投入的重点在于如何通过产业链上游来影响供应商,我们在追求低碳环保的同时,不仅要求产品和工厂使用绿色能源并实现低碳生产,还将逐步将这些标准延伸到供应商管理中,这意味着未来选择供应商时,将增加一个新的评估维度——可持续发展能力。这是我们未来需要重点推进的工作。”前述负责人说。

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