电能质量治理市场规模及市场需求情况

中国电器工业协会电力电子分会

一、市场规模情况

传统意义的电能质量治理仅指在供电端安装静态电容器进行无功补偿且并未对电网系统产生的谐波进行有效治理。随着技术进步，利用新型电力电子技术及产品解决电能质量问题使电能质量治理市场发生了革命性变化。电能质量治理设备一方面能够解决节电设备、变频器、整流器等电力电子设备的大量使用以及新能源分布式电源并网所产生的电能质量问题，另一方面为电力电子设备的正常运行提供可靠的保障。目前主要分为动态无功补偿和谐波治理两个细分领域。

1、动态无功补偿市场规模

动态无功补偿主要应用于供电端及用电侧专用高压设备的无功补偿，我国动态无功补偿装置市场规模增长十分迅速，从2006年的4.1 亿元上升到2009年的9.6亿元，增长超过了2.3倍，占无功补偿装置市场规模的比例也从2006年的1.5%上升到2009年的3.7%。动态无功补偿市场中供电段市场规模为6.7亿元，约占市场的70%；用电端市场规模为2.8亿元，约占30%。

目前，我国每kvar无功补偿设备成本在620元左右，未来随着动态无功补偿装置的普及以及设备原材料成本的上升，我国电网无功补偿治理成本将有所上升。随着我国地铁建设和汽车产业等用户侧市场的繁荣以及技术进步带动动态无功补偿逐步替代常规无功补偿装置，到2010年我国动态无功补偿占无功补偿市场的比重将从09年的3.7%大幅攀升到6.0%，到2012年比重将达到13%以上，市场规模达到48.2亿元，比2009年增长5倍，每Kvar治理成本上升到700元左右。到2012年，供电端市场规模将达到30亿元，约占市场的62%；用电端市场规模为18.2亿元，约占38%。

动态无功补偿装置的应用前景十分可观，市场规模高速增长。随着我国西电东送、南北互供和全国联网战略的实施，为提高电网输电能力和系统稳定性会因地制宜地采用动态无功补偿技术；我国电网在不断发展，直流输电工程也在不断增多，在受端电网负荷中心地区也会加大动态无功补偿技术的应用，以防止系统电压崩溃和直流输电出现连续换相失败。

同时，伴随着智能电网的发展和电力市场化，加大动态无功补偿技术的应用可以增加电网电压和无功的调节能力，降低网损、提高电网运行的经济性。当前，用户对电能质量的要求越来越高，采用动态无功补偿装置，可以抑制特殊负荷产生的谐波、负序电流、有功和无功冲击等，提高电网的电能质量。另外，电网的技术改造和进步也需要新型动态无功补偿技术，如替代一些老旧调相机等。

动态无功补偿装置目前广泛应用于石油化工、电力系统、冶金钢铁、电气化铁路、城市建设等行业中，为各种异步电动机、变压器、晶闸管变流器、变频器、感应炉、照明设备、电弧炉、电力机车、提升机、冲压机、吊车、电梯、风力发电机、电梯、电焊机、电阻炉、石英熔炼炉等设备提供高质量、高可靠性的无功补偿及滤波的解决方案。

2、谐波治理市场规模

根据国家能源局公布的数据，2009年度我国电网的平均负荷功率为4.16亿kW。电力网络中使用的大量非线性负荷（如逆变器、整流器、变频器、开关电源、电子振流器等），产生了大量的谐波。通过对一些用电负荷的测试表明，冶金行业的谐波含量约为30%～35%，化工、制药、建材行业谐波含量约为30%左右，民用及办公负荷的谐波含量不低于10%。由此估计全部电力负荷中谐波含量应不低于15%。按2009年全国用电总量计算有6200万kVA以上的谐波功率。这些谐波绝大部分没有得到有效的治理。

若按照目前4%左右的谐波治理比例，则谐波治理量为250万kva，对应的谐波治理设备市场规模为29.96亿元（治理成本按照1200元/kva测算）。据统计，2006 年-2009年，我国谐波治理设备的市场规模从10.61亿元上升到29.96亿元，增长近2.8倍。未来3年谐波治理设备市场仍将持续高速增长，2012年市场规模将达到127.37亿元。2006-2012年的市场规模复合增长率为51%左右。

表1 我国无功补偿市场规模情况

图1 2006-2012年我国无功补偿设备市场规模情况

2006年-2012年谐波治理设备的市场需求情况如下表2：

谐波治理设备可分为无源滤波器和有源滤波器。在应用的行业领域中无源滤波装置仍占主导地位，但有源滤波是未来发展的方向。目前地铁行业谐波治理已经主要采用有源滤波装置，对电能质量要求较高的汽车制造、纺织、烟草、油田、电信、精密电子、水处理等行业、以及医院、大型场馆、商务写字楼、大型酒店等公共建筑逐渐的已经有一定规模的应用。未来如石油、化工、冶金、风电场等行业将有巨大的开拓前景。

随着科学技术的发展，功率电子元件的成本下降，有源滤波装置对于无源产品具有的技术优势，有源滤波装置一定会在谐波治理上占主导地位的。

按照每安培1700元有源滤波治理成本计算，预计2010年我国有源滤波装置（含混和滤波装置）市场规模为2.69亿元。预计2012年，我国有源滤波治理市场将达到12亿元以上（约占谐波治理市场的10%），预计到2015年达到32亿元，年均增长率64%以上。

我国主要行业谐波治理设备的市场规模容量如下表3：

二、用户侧需求市场的主要应用前景

由于我国对传统的电能质量产品市场理解较为狭隘，通常在分析市场时将需求侧主要局限于钢铁、石化等重工业行业。事实上根据发达国家的经验，随着工业化程度的加深及科学技术的进步，工业节能成为能源利用的首要任务，这使得更多的行业对电能质量提出了需求。伴随着大量电力电子等节能设备的广泛运用，作为非线性负荷设备在节能的同时也产生了大量谐波污染，因此更多的行业如地铁、机场、体育场馆、办公楼宇等对电能质量治理提出了新需求。同时，智能电网的建设、新能源并网发电的要求和电动汽车充电等新消费的需求更为本行业带来了发展机遇，电能质量产品可以在整个智能电网系统中从发电、输电到用电得到广泛持续地运用，可以说电能质量产品面临的市场容量是永不饱和的。

表2 我国谐波治理市场需求情况

图2 2006-2012年我国谐波治理设备市场规模情况

1、节能减排要求将促使市场快速扩展

2010年4月28日，在国务院常务会议上，温家宝总理指出“十一五”前四年，全国单位GDP能耗累计下降14.38%，与“十一五”降低20%左右的目标有较大差距。会议中，温总理提出了八条措施力促“十一五”节能减排目标达成，包括加强重点用能单位节能管理、抓好建筑、交通、公共机构等重点领域节能减排。

根据EMCA协会的统计，2009年我国节能服务产业产值达到588亿元，同比增速40.9%。预计10年内节能服务产业总产值有望达到800亿元，未来预计年增长率约30%～40%。而电能质量设备作为在工业节能领域和未来的建筑节能领域中不可缺少的工具，其广泛运用一方面可以提高电能使用效率，直接起到节能减排的作用，另一方面也对因节能设备大量运用所导致的谐波污染进行治理，保障了电网运行的安全和环保，因此未来几年随着政府对节能环保要求的进一步提高而迎来快速增长时期。

2、城市轨道交通带动有源滤波产品进一步推广

表3 2010年我国谐波治理主要应用领域需求分析

图3 2006-2010年我国节能服务产业市场规模情况

随着我国城市化建设步伐不断加快，中心城市不断向周边辐射，城市轨道交通建设的紧迫性也在增加。轨道交通已经成为各个城市优化公共交通、提升城市可持续发展能力的重要基础设施建设项目。迄今为止，已有10个城市开通了31条城市轨道交通线，运营里程达到835.5公里。2009年，国务院又批复了22个城市的地铁建设规划，总投资达8820.03亿元。目前，中国已成为世界最大的城市轨道交通建设市场。

众所周知，城市轨道交通承担着相当重要的客运任务，也是时时在运行的客运工具。轨道交通安全性、可靠性是最为重要的，因此谐波治理十分重要，目前谐波治理设备是地铁的标准配置设备，尤其是有源滤波产品已经成为主力。如上海地铁供电系统已经采用有源滤波，对改善电网质量起到了较大的作用，北京新建的地铁线路按计划也将开始全部采用有源滤波，其它一些城市的地铁供电系统也准备进行谐波治理。随着我国城市轨道交通建设进入爆发式增长阶段，有源滤波市场迅速膨胀，这必将带动有源滤波产品的进一步推广。

3、电动汽车行业的发展将引发新的市场需求

作为新能源汽车产业之一的电动汽车采用蓄电池或其他二次电能存储装置并只以电机提供驱动力，具有零排放、动力系统结构简单、效率较高等特点，大力推广电动汽车研究、生产和使用，是目前全球汽车行业发展的必然趋势。2007年国家发改委制定了《电动汽车准入规则》，国家四部委2009年2月联合发文决定在全国13个城市试点示范运行，科技部又提出了“十城千辆”的《补贴政策》，可见我国在未来几年中将大力发展电动汽车行业。国家科技部预测，到2015年我国电动汽车保有量将达到266万辆，2020年将达到1698万辆。

发展电动汽车产业的前提是进行大规模的充电站建设，而大功率整流充电装置是为电动汽车提供动能的主要设备。由于整流装置在使用过程中会发生高次谐波，如不加装谐波治理装置则会浪费大量能源，因此在进行电动汽车充电站基础建设时，有源滤波和混合滤波器是必备的装置之一。目前国家电网、南方电网、中海油、中石油等都相继在13个试点城市启动了电动汽车充电站建设计划，这为有源滤波和混合滤波产品的应用带来无限商机。

4、智能电网的建设将对市场提出更高要求

智能电网是现代化输电和配电系统的总称，目标是为了实现更多的利用分布式能源、促进电力提供商之间的竞争、建立电网自动化监测系统、提高电力供应质量、增强电力用户的互动最终达到节约能源的目标。根据规划，我国智能电网建设将分三步走：2009-2010年为规划试点阶段；2011-2015年为全面建设阶段；2016-2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。

在智能电网建设过程中，电能质量产品如无功补偿、电力滤波装置作为智能电网建设的重要元器件之一，必将得到充分应用。合理有效的无功补偿可以为电力用户和供电系统带来巨大的收益，输配电线路、变压器设施上的有功损耗可降低35%-50%，设备带载能力可增加20%-30%。理论研究表明，每投入1Kvar低压电容器每天可以节约2.16kwh的电能。

在智能电网运行过程中，电能质量产品在电网系统发、输、变、配、用各个环节中更是不可或缺。众所周知，智能电网的基础是分布式供电，核心是智能化的元器件和信息化的控制系统。当智能电网建成后，核心理念就是试图通过双向的信息传递和分时电价，改变电力用户的用电行为，以“削峰填谷”，降低系统对电源容量的需求；更多形式的能源如家庭太阳能板、小型风电和电动汽车都将与智能电网链接，普通家庭和小型商业用户可以把他们富余的电能通过智能电网卖给邻居或是电网的其他用电方，从而提高电能使用效率，达到节约能源的目的。可以预见的是，为实现不同能源的转换和输送，大量的变频设备以及控制设备等非线性负荷将遍布整个电网系统，而要实现各个环节的设备在如此复杂的电网中进行安全运转，谐波治理及无功补偿将是重要的前提之一。因此智能电网的建设和运行将对电能质量治理提出新的挑战，更多新需求及新产品也将应运而生。

参考资料：

1、《电力电子行业“十二五”发展规划》

2、2006-2009年荣信股份企业年报

3、2006-2009年国家统计局国民经济和社会发展统计公报

4、《我国公用电网电能质量治理设备的发展及规模分析》，周伟松，2009年12月

5、《2009年我国节能服务产业发展报告》，中国节能协会节能服务产业委员会，2010年2月