电力设备行业.doc

1、请阅读最后一页评级说明和重要声明电力设备行业 给予“看好”评级2007-04-15李勃（8621）电力电子行业深度研究报告快速成长的应用广阔的新兴节能产业行业内重点公司评级公司代码 公司名称 投资评级002123 荣信股份 推荐600268 国电南自 推荐000400 许继电气 谨慎推荐600405 动力源 谨慎推荐600560 金自天正 谨慎推荐行业相对市场表现0.0%50.0%10.0%150.0%20.0%06-04 06-05 06-06 06-07 06-08 06-09 06-10 06-1 06-12 07-01 07-02 07-030100200300400500600万万万

2、万(万万万) 万万万万 万万万万资料来源：Wind 相关研究20061115电力设备行业 2007 年投资策略研究报告20070313荣信股份新股定价分析报告20051231电力设备行业 2006 年投资策略研究报告20060223“国家中长 期科学和技术发展规 划纲要”关于 电网技术部分的 详细解读20051231中国电力自动化设备市场最新研究20060710“干部考核引入 GDP 能耗指标 ”对电力设备公司的影响评价20060424国电南自:关注“ 变频调速“新业务 报告要点 电力电子技术无处不在、天生具有 节能效果预计全球未来将有 95以上的电能要经过电力电子技术的处理后才能使用。电力电

3、子行业涉及三个 领域：电力电子元器件（上游）、电力电子装置（中游）、电力电子技术 在各个行业的应用（下游）。 应 用电力电子技术改造传统设备，节电量将达 500 亿千瓦时，相当于全国总发电量的1/10。 电力电子技术的核心是电力电子元器件电力电子元器件的发展先后经历了整流器时代、逆 变器时 代和变频器时代，以功率 MOSFET 和 IGBT 为代表的功率半导体器件的诞生，标志着传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 CCID 预计电力电子器件的年平均增长速度超过 20%。IGBT 等新型电力电子器件的年平均增长率超过 30%。 电力电子装置种类繁多、行 业应用范围极广电力电子装置主要包括三

4、大类产品：变频器、 电能质量类产 品以及电子电源产品。电力电子技术 无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。电力电子技术在电力行业的应用涉及发电、输电、配 电、用电等各个环节。市场容量巨大，且都处于行业快速成长的初期。 重点关注公司荣信股份、国电南自、许继电气、动力源、金自天正行业研究深度报告行业深度报告1请阅读最后一页评级说明和重要声明 1正文目录一、 电力电子技术的概念 .3二、 电力电子技术的节能效果 .4三、 电力电子元器件的发展 .51、整流器时代 52、逆变器时代 53、变频器时代 5四

5、、 电力电子装置及系统 电力电子技术在各行业的应用 .61、变频器 2000-3000 亿元的市场总容量 72、电子电源 每年 170 亿元以上的市 场需求 93、电力电子技术在电力系统中的 应用 需求巨大、 细分市 场众多 101）发电系统 .112）输电系统 .133）配电系统 .174）用电系统（略） .17五、 行业内重点跟踪公司推介 .17荣信股份（002123） .17国电南自（600268） .18许继电气（000400） .18动力源(600405) 19金自天正（600560） .19行业深度报告2请阅读最后一页评级说明和重要声明 2图表目录图表 1 电力电子行业的市场需求结

6、构 .3图表 2 电力电子元器件技术的发展历程 .5图表 3 2005-2009 中国功率器件（ 电力电子器件）市场规模 .6图表 4 电力电子技术在各个行业的应用例示 .7图表 5 不同类型的变频器市场份额 .7图表 6 变频器行业的市场需求变化及未来增长 .8图表 7 2006 年中国 UPS 市场结构统计（按功率） .10图表 8 引风机变频历年应用情况统计 .12图表 9 电力行业各类设备变频应用情况对比 .12图表 10 DSTATCOM 技术在配电网的应用 17表格 1 2005 年中国电力电子制造业前十家企业（单位：万元） 3表格 2 高压变频传动产品的国内市场总容量情况 .8表

7、格 3 2004 年中高压变频器领域主要厂家市场份额 .9表格 4 电力电子技术在电力系统各个环节的应用 .11表格 5 300MW 机组应用高 压变频配置情况 .13表格 6 FACTS 设备的典型应用实例 14表格 7 未来规划建设的高压直流输电工程项目 .15表格 8 各类无功补偿装置比较 .16表格 9 国内电力系统领域对 SVC 产品未来五年的需求情况 .16表格 10 电力电子行业重点上市公司评级与估值 .19行业深度报告3请阅读最后一页评级说明和重要声明 3、电力电子技术的概念电能的主要参数是电压、电流和 频率。 电力电子技术是利用 电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术

8、，基本功能包括：整流（交流 变 成直流）、逆 变（直流变成交流）、斩波（直流变成直流）、变频（改变供电频率）、开关和智能控制等。它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的 电能，以适 应千变 万化的用电装置的不同需要。电力电子在国民经济中具有十分重要的地位。 为了合理高效地利用 电能， 现在发达国家电能的 75要经过这种变换或控制后使用， 预计 21 世 纪将达到 95以上。目前我国经过变换或控制后使用的电能仅占 30， 70的电能仍采用 传统的传输方式， 远远达不到应用电力电子技术才能实现的效果。即使如此，按照目前的增长比例推算，到 2010 年我国将有 25560 万千瓦电能需要变换

9、或控制（备注：到 2010 年末，我国电力需求将达到 3.81 亿千瓦时，发电装机总容量将达到 8.52 亿千瓦），可 见电力电子技术在国内发展的潜力是十分巨大的。电力电子技术是连接弱电和强电的桥梁，尽管 电力电子行 业属于输变电设备制造业的子行业，但电力电子技术的 应用不局限于输变电设备制造 业，从市 场需求和产业链的角度，我们将电力电子行业 概括为三个领域，一是 电力电 子元器件（上游），一个是电力电子装置（中游），再就是 电力电子技术在各个行业的 应用（下游）。据国外 资料统计：电力电子元器件、电力电子 应用装置、各行 业应用市场 需求比例是 1：3：57。2003年国际电力电子器件市场

10、为 105 亿美元，支持着 320 亿美元的 电力电子应用装置， 牵动支撑着 6000 亿美元的应用市场。中国 电器工业协会统计 ，2004 年国内电力电子制造业产值和销售收入规模在 20 亿元以上，由于 该数据统计 的口径仅限于电力电子行业中部分国内制造企业，并且主要以元器件企 业为主，因此，我们认为，实际规模远远大于此，假设国内电力电子元器件企 业的销售收入规模 为 20 亿元，那么按照上述比例推断，包括电力元器件、电力电子装置和行业应用在内的全部市 场容量每年至少都在 1000 亿元以上。 图表 1 电力电子行业的市场需求结构2% 5%93%万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万

11、 万 万 万 万 万 万 万 万资料来源：中国电器工业协会（CEEIA）表格 1 2005 年中国电力电子制造业前十家企业（单位：万元）位次 企业名称 2005 年销售 2004 年销 增幅行业深度报告4请阅读最后一页评级说明和重要声明 4收入 售收入1 北京金自天正智能控制股份有限公司 30042 18253 64.6%2 扬州晶来半导体(集团)有限责任公司 21936 20940 4.8%3 天津市环欧半导体材料技术有限公司 14097 7662 84.0%4 西安西电电力整流器有限责任公司 13800 13711 0.7%5 株洲南车时代电气股份有限公司电力电子事业部 13336 131

12、68 1.3%6 九江整流器厂 5027 4894 2.7%7 北京京仪椿树整流器有限责任公司 4605 3646 26.3%8 青岛半导体研究所 2396 1491 60.7%9 河北华整实业有限公司 2079 1633 27.3%10 丹阳可控硅元件厂 2072 1060 95.5%资料来源：中国电器工业协会（CEEIA）、电力电子技术的节能效果电力电子技术天生具有节能的效果。 应用电力电子技术改造 传统设备， 单台节电率平均可达 20左右。如在全国推广，节电量将达 500 亿千瓦时，相当于全国总发电量的 1/10。采用巨型晶体管（GTR）等功率集成器件的交流高效调速装置，可使风机和泵类设

13、备调速运行的耗电量比传统的节流方式要少 30左右。我国现有风机和水泵 2000 多万台，总耗电量占全国发电量的 30以上，其中 70靠调节挡 板或阀门变流量运行。如有 1/3 改造为调速运行，即可节电 150 亿千瓦时。如果交流电力机车也采用变频调速，可节电近 30 亿千瓦时。用栅极可关断晶闸管（GTO）开 发的直流高效调速方式的载 波调波装置，以取代电阻器，用于城市电车、工矿电机车和电瓶车调速运行，可节电 20左右。沈阳市改造了500 辆无轨电车，年节电 400 多万千瓦时。如将 GTO 载波技术推广到全国，则可节电 1030 亿千瓦时。采用静电感应晶闸管（SITH）或功率 MOS 场效应晶

14、体管（ MOSFET 开发的）、能可靠地工作于 50kHz 的高频镇流器替代工频电感镇流器，可节电 20以上；若用稀土三基色高效荧光灯和电感镇流器则可节电 50。我国照明用电占全国总发电量的 8.0以上，如能改造 2/3，则可节电 130 亿千瓦时。采用 MOSFET 开发的逆变式电焊机，电工频交流和直流弧焊机节电 3040，省材 3/4。改造 1 万台直流弧焊机则可节电 1 亿千瓦时。若使工频电炉高 频化， 则效率将由 50提高到 70以上。采用不对称晶闸管（ASCR）或 MOSFET、SITH，使中频电源高频化，不仅可提高电热转换效率，而且可扩大应用领 域。我国正在运行的 12000 台

15、标准高频电炉（以 100 千瓦为基准），由于高频振荡器仍沿用 电子管，因此，整机效率只有 50左右。若用静电感应晶体管（SIT）代替电子管， 则效率可达 80左右（其中高 频功率转换效率可达 90左右），微观节电 3040，宏 观节电量达 10 亿千瓦时左右。行业深度报告5请阅读最后一页评级说明和重要声明 5全国配电变压器若有 70配装无功补偿自控装置， 则可节电 100 亿千瓦时。若采用双向晶闸管（BSCR）开发大功率交流过零无触点开关，不但可大大降低用电设备的起停冲击能耗，并可延长设备 的使用寿命。、电力电子元器件的发展电力电子技术的核心是电力电子元器件技术。电力电子元器件的 发展先后经历

16、了整流器时代、逆变器时代和变频 器时代，并促 进了电力电子技 术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率 MOSFET 和 IGBT 为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半 导体复合器件，表明 传统电 力电子技术已经进入现代电力电子时代。今后，电力电子元器件技术将由半控型、全控型器件进入全新的智能型时代。其表现是，一方面原有各新型电力电子器件额 定参数不断提高；另一方面电力电子技术与微电子技术进一步结合，使 电力电子器件朝着大容量、智能化方向迅速发展。图表 2 电力电子元器件技术的发展历程资料来源：长江证券研究部整理1、整流器时代大功率的工业用电由工频（50Hz）

17、交流发电机提供，但是大约 20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电 解（有色金属和化工原料需要直流 电解）、 牵引（电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等）和直流传动（轧钢、造纸等）三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工 频交流电转变为 直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大 发展。2、逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机，交流 电机变频调速因 节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流 电逆变为 0100Hz 的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管（GTR）和门极

18、可关断晶闸管（GT0）成为 当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直行业深度报告6请阅读最后一页评级说明和重要声明 6流输出，静止式无功功率动态补偿 等。 这时的电力电子技术 已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低 频范围内。3、变频器时代进入八十年代，大规模和超大 规模集成电路技术的迅猛发 展， 为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技 术的精细加工技术和高压 大电流技术有机结合，出 现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率 M0SFET 的问 世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管（ IGBT）的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。M

19、OSFET 和 IGBT 的相继问世，是 传统的 电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到 1995 年底，功率 M0SFET 和 GTR 在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用 IGBT 代替 GTR 在电力电子领域巳成定论。CCID 研究认为，电力电子器件的年平均 增长速度在 20%附近，2005 年市场容量超过 200 亿元。IGBT 等新型电力电子器件的年平均增长率超过 30%，较一般电力电子器件的年平均增长率高。2005 年中国 IGBT 器件销量达到 1.33 亿只，和 2004 年相比增长 44.0%；销售额达到 23.0 亿元，比 2004 年增长 25.3%。I

20、GBT 为代表的新型功率器件对于技术要求较高，国内企 业基本上没有生产能力，中国市场需求的新型电力电子半导体器件基本依靠进口。 现阶段国内 IGBT 为代表的新型功率器件市场主要被欧美、日本企业所垄断。Semikron 、EUPEC、三菱、Sanken、飞兆、富士、IR、东芝、IXYS、ST 是国内 IGBT 市场中销售额位于前 10 位的企业。图表 3 2005-2009 中国功率器件（ 电力电子器件）市场规模资料来源：CCID、电力电子装置及系统电力电子技术在各行业的应用电力电子装置主要包括三大类产品：变频器（也称“变频调速”）、电能质量类产品（含无功补偿 SVC、高压直流输电 HVDC、

21、柔性交流输电 FACTS 等），以及电子电源产品。电力电子装置朝着高性能化、智能化、全数字控制、系统化和绿色华（无谐波公害）发展。电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。未来应用热点是变频调速、电力系统电 力电子化、汽 车电子、信息、办公自动化、家 电用电力电子，牵引用（电力机车、城市轨道交通车）电力电子、新能源（太阳能、风能、燃料 电行业深度报告7请阅读最后一页评级说明和重要声明 7池）逆变装置等（如下图所示）。图表 4 电力电子技术在各个行业的应用例示资料来源：长江证券研究部整理我们

22、主要分析电力电子技术重点应用的几个领域，包括 变频 器、 电子电源、电力系统应用等三大方面。1、变频器2000-3000 亿元的市场总容量变频器被称为“现代工业的维生素”，集微电子、 电力电子和控制技术于一体，通 过将固定频率的交流电源转换成电压可调、频率可调的交流电 ，实现对交流电机的无级调速。在节约电能，改善生产工艺、提高生产自动化水平等方面，具有突出的作用。变频器的种类可以按照电压、功率和 负载类型来划分。以 电压为标 准，通常把低于690V 的定为低压变频器市场 ，譬如 220V 和 380V；高于这个等级的为中高压变频器市场，常见的电压等级有 1,140V、2,300V、3,000/

23、3,300V、4,160V、6,000/6,300/6,600V和 10,000V。以功率为换分标准， 变频器通常划分为= 110KW 四个功率段；如果以负载类型为标准，则划分为三类：一是提升负载，主要使用行业为电梯和起重，此类变频器需要适应频繁的起停和正反 转、大启动转矩，由于是与人直接相关的作业， 对可靠性有着非常高的要求。这些特点决定了提升负载是技术门槛最高的一个类别。二是机械 负载，它是 变频 器市场最大的一块，占据市场的近一半。除了冶金（轧 机等）和造纸采用较大功率 变频器之外，主要运用于配套较小功率变频器的 OEM 市 场，如纺织机械、包装机械等。机械负载对精度有较高的要求，同提升

24、负载一样，多采用矢量型变频器。三是风机水泵类负载，这是最为常见的运用类型，负载较为简单 ，技 术要求不高。因此，也可以把这块市场看作变频器的低端市场。行业深度报告8请阅读最后一页评级说明和重要声明 8图表 5 不同类型的变频器市场份额资料来源：中国工控网变频器的市场很大，在电力、机械、交通、 纺织与化纤、建材、建筑、石油、化工、医 疗、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行 业以及公用工程(中央空调、供水、水处理、电梯等)中，变频器都在发挥着重要作用。2004 年，工控网 统计 数据显示，中国 变频器市场规模（供应商端销售额，不含税） 为 66.3 亿元人民币、 48.4 万台、810 万 KW

25、。工控网预计未来几年行业增长如下：图表 6 变频器行业的市场需求变化及未来增长0204060801001202003 2004 2005 2006 2007 2008 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 资料来源：中国工控网由于统计口径和统计方法的不同，中国机械研究院对高压变频 器（6KV-10KV）市场需求的预测相对比较乐观，不含 软启动装置， 对 2005 年变频 器（含中低压和高压）市场规模的分析结论与中国工控网大体一致， 约为 70 亿元。表格 2 高压变频传动产品的国内市场总容量情况主要产品 市场总价值 （亿元） 200

26、5 年情况（亿元）高压变频调速装置 1000 50其中：（1）通用型高压变频器，主要应用于冶金、 电力、煤炭、矿山、石油、化工等各领 域的风机、 泵类传动 控制，已基本实现替代进口 300 20（2）牵引型高压变频器，主要用于 矿 井提升机牵引变频、 轧机变频传动、船舶传动、造 纸机传动 以及高速机车主传动等，基本上是进口产品。700 30高压电机软启动装置 1000 40其中：（1）普通软启动装置，主要用于各种低容量、小启动转矩电机的软启动控制，国 产化率正在提高。 300 20行业深度报告9请阅读最后一页评级说明和重要声明 9（2）高压大功率电机软启动装置，主要用于各种高 压大功率、大启动

27、转矩电机的软启动控制，主要依赖进口。 700 20中低压变频调速装置 1000 20合计 3000 110资料来源：中国机械研究院不管怎样，中国的变频器市场 目前正处于一个高速增长的 时期，是一个不争的事 实。在过去的几年内中国变频器市场保持着 1215的增长率（高压变频今后增长速度最快，预计超过 50%），这个速度已经远远超过了近几年的 GDP 增长水平，而且至少在未来的 5 年内保持着 10以上的增长率。考 虑到大约 46的价格下降，中国市场上变频器安装容量(功率 )的增长实际上在 20左右。按照这样的发展速度和中国市场的需求计算，至少在 10 年以后市场才能饱和并逐渐 成熟。目前，国内生

28、产厂家逐年增多、发展速度较快，尤其是沿海开放省市如广东、山东、上海、江苏等，较知名的厂家有安圣、森兰、惠丰等。另外，国外知名厂家纷纷来华合资、投资建厂，以降低成本，更优的价格供应国内市场，并已挤占相当的市场份额，如ABB、日立、台达等。国内企 业与国外大公司在技术上相比，还有较大差距。国 产变频器的档次低，主要是低压(400V)小容量(315kW 以内) 产品。而对功能先进(含矢量控制、直接转矩控制)、高电压(3000V 以上) 、大容量 (1000kW 以上)变频器，国内还处于研制阶段，未见成熟产品，尤其是高压大容量型，目前国内尚属空白。而且，核心部件受制于人，国产机所需半导体功率器件的生

29、产几乎是空白，不得不依靠进口。表格 3 2004 年中高压变频器领域主要厂家市场份额排名 厂商 销售额(亿元） 份额 1 西门子 4.20 49.4%2 罗宾康 1.40 16.5%3 利德华福 0.95 11.2%4 ABB 0.40 4.7%5 罗克韦尔 0.45 5.3%其他 1.10 12.9%资料来源：中国工控网2、电子电源每年 170 亿元以上的市场需求电源包括电子电源和化学物理电源，与 电力电子技术应用相关的是 电子电源。 电子电源就是对公用电网或某种电能进行变换和控制，向各种用电负载提供优质电能的供电设备。1）开关电源程控交换站，计算机、电视、医疗设备、航天、航海 舰艇及家电上

30、，都广泛应用开关电源，开关电源最大的应用领域是在通信行 业，美国开关 电源中用于通信方面的占开关电源总量的 35。这些开关电 源都采用高频化技术，使其体积重量大大减小，能耗和材料也大为降低。通信开关电源大概每年至少 50 亿元的市场规模，其中，DC/DC 变换器模块电源约占25%，AC/DC 整流器约占 75%。由于中国的通信事业投资比较集中，通信电源在开关电源总额中所占比例较大，根据 业内人士推算（按通信电源占比 50计算），全国开行业深度报告10请阅读最后一页评级说明和重要声明 10关电源总额就达 100 亿元以上， 这里不包括各种家用电器和 电子仪器内部的开关电源。目前全球开关电源市场超

31、过 120 亿美元，年增 长率约 4%6%，由于应用广泛，市场分散，全球供应商数量超过 1,000 家。大致格局是，中国台湾企 业主导 AC/DC 电源市场，欧洲企业主导 DC/DC 转换器市场。若以 应用划分，电盛兰达为代表的日本企业在工业电源市场占据领先。2)不间断电源(UPS) 不间断电源（UPS）是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。UPS 优 点在于持续不间断、稳定；另外还起着交流、直流互相转换的作用。从功能上讲，UPS 可以在市电出现异常时，有效地净化市电，还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电，使工作人员从容应对。现代 UPS 普

32、遍了采用脉宽调制技术和功率 M0SFET、IGBT 等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对 UPS 的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。目前在线式 UPS 的最大容量已可作到 600kVA。超小型 UPS 发展也很迅速，已经有 0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA 等多种规格的产品。 根据信息产业部计算机与微电子发展研究中心（CCID）统计（1998 年以前数据）和赛迪顾问市场调查（2000 年以后数据）显示， 1998 年到 2003 年， UPS 年均销售 86.1 万台，年均销售额约 22.43 亿元人民 币。 赛迪顾

33、问统计 2006 年 UPS 电源市场需求规模约为 26 亿元，市场需求结构情况如下 图：图表 7 2006 年中国 UPS 市场结构统计（按功率）资料来源：CCID综上所述，仅开关电源、UPS 每年的市场规模大约为 130 亿元。电源种类还有许多，如变频电源、电解电镀电源、焊接电源、感应加热电源、充电电源、霓虹灯和照明电源等。种类繁多，分布广泛。若把它们都计算在内，保守估 计， 电子电源的市场规模将在 170 亿元以上。3、电力电子技术在电力系统中的应用需求巨大、细分市场众多电力系统是电力电子技术应用的最重要和最有潜力的市场领域之一。其典型应用有高压直流输电 HVDC、灵活交流输电系统 FA

34、CTS（包括静止电压补偿器、静止相位 补行业深度报告11请阅读最后一页评级说明和重要声明 11偿器、功率流控制器等）、有源电力滤波器（APF）、蓄能电站用交流励磁系统等。 进入21 世纪，我国电力建设规模更 为巨大，在大 规模进行电力建 设的同时，还要大力推进以科技进步为中心的节能、节电 、提高效益的 电力技术改造工作。从用电角度来说，利用电力电子技术进行节能技术改造，提高用 电效率；从发 、输配电角度来说，必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。目前，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程都得到了广泛而重要的应用，如表 4 所示。与其它应用领域相比，上述这些应用要求 电

35、力电子装置具有更高的 电压、更大的功率容量和更高的可靠性。表格 4 电力电子技术在电力系统各个环节的应用应用分类 应用装置举例发电 发电机交直流励磁装置、水力和风 力发电机的变速恒频励磁、 发电厂风机水泵的变频调速、太阳能 发电 控制系统输电 高压直流输电系统、灵活交流 输电 系统（包括静止无功补偿装置）配电 直流供电系统、电 能质量保证设备用电 牵引、 调 速装置、各种大功率 电源资料来源：长江证券研究部整理1）发电系统电力电子技术在发电环节的应用以改善发电机组等多种设备的运行特性为主，包括：大型发电机的静止励磁控制装置励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调

36、节作用的电气调控装置。励磁系 统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电 源的主体是励磁机或励磁变压 器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、 灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用，是当电力系 统正常工作的情况下， 维持同步 发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有 结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯 性环节，因而

37、具有其特有的快速性调节，给先进的控制 规律提供了充分发挥作用并 产生良好控制效果的有利条件。目前中国水电励磁装置从制造厂家来看，首先是有多家外国制造商，如广州抽水蓄能电站引进阿尔斯通的励磁装置，隔河岩 电站引进加拿大通用 电气公司的励磁装置， 马迹塘、五强溪电站引进奥地利伊林公司励磁装置，三峡水 电 站采用西门子的盛磁装置等等；也有引进技术的合作生产企业,如李家峡电站部分机组由东方电机厂与ABB合作完成；还有拥有自主知识产权的国营和民营科技企业，如国电公司南京自动化研究所、国电公司电力科学院、河北工业大学电工厂、华中理工大学等10多个单位都开发了数字式调节器。从水电励磁装置的技 术状况来分，不

38、 论是原装 进口，还是中国制造，都有与世界水平同步的高端数字化产品,也有老、小水 电站至今 还沿用着的模拟分立器件产品、磁放大器及磁场变 阻器等励磁装置。机 组状况不同 ,其励磁装置的技术水平也参差不齐。但是,从国内外生 产厂家在中国水电站运行的各种励磁装置来年，虽然各有千秋，但技术特点还是基本相同的。行业深度报告12请阅读最后一页评级说明和重要声明 12水力、风力发电机的变速恒 频励磁水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水 头的变 化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组)，机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的 转速随风速而变化。 为了获得最

39、大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁 电流的频率，使其与 转子转速叠加后保持定子 频率即输出频率恒定。此项应用的技术 核心是变频电源。发电厂风机、水泵的变频调 速发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频 器， 实施风机水泵的变频调 速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内不超过20个生产厂家，利德 华福目前是高压变频行业的国内企业龙头，主要面 临跨国公司的 竞争， 竞争对手包括ABB、西门子、 Rockwell等。统

40、计数据显示：从2001年开始， 电力行业的高压变频应用主要集中在引 风机系统；在该专业设备的应用超过电力行业总体应用的42，占有很高的比重。而且，呈现逐年递增的势态。高压变频在引风 机上的应用开始向300MW以上机组，大功率、超大功率的产品应用方面发展。图表 8 引风机变频历年应用情况统计资料来源：利德华福网站透过近几年电力行业高压变频应用情况的统计分析，可以看出：在电力行业有诸多设备具有变频应用前景和空间。可 进行变频改造的设备有16 类之多，但是其中广泛推广、被众多用户所接受的还主要集中在引风机和凝结泵两类设备上。行业深度报告13请阅读最后一页评级说明和重要声明 13图表 9 电力行业各类

41、设备变频应用情况对比资料来源：利德华福网站业内人士分析，高压变频在电 力行业的应用，具有 鲜明的应 用技术特征。在产品本身技术成熟的同时，其应用空间 和前景有赖于系统成套应用技 术的成熟和发展。高 压大功率产品在引风机上的应用， 则得益于变频调速技术在引 风系统中的应用和完整解决方案等方面的成熟和被广泛认可。而在其它 专业设备的 应用方面，可以 应用大功率产品却没有被广泛推广应用的原因， 还主要是集中在系统 成套应用技术的整体解决、系统安全性等方面，而不在是因 为高压变频技术本身。也正是在专业设备应用方面的技术门槛，才使得众多用户和 设备提供商望而却步。下表是一台300MW 机组进行变频节能应

42、用的典型配置情况。表格 5 300MW 机组应用高压变频配置情况序号 设备名称 功率等级 运行方式 所占厂用电率 1 引风机 2000kW/6kV 2 台 1.33%2 一次风机 1400kW/6kV 2 台 0.93%3 排粉机 710kW/6kV 3 台 0.71%4 给水泵 3350kW/6kV 2 用 1 备 2.23%5 凝结泵 1120kW/6kV 1 用 1 备 0.37%6 循环泵 1800kW/6kV 2 台 1.20%7 灰浆泵 560kW/6kV 3 台 0.56%合计 变频可应用容量 20230kW/6kV 14 台 7.34%资料来源：利德华福网站太阳能发电控制系统开

43、发利用无穷尽的洁净新能源太阳能，是 调整未来能源 结构的一项重要战略措施。光伏控制器和逆变器是光伏 发电系统中的关键部件，大功率太阳能发电，无论是独立系统还是并网系统，通常需要将不 稳定的直流电转换为标 准的交流电，所以具有最大功率跟踪功能的控制器和逆变器成为系统的核心。合肥阳光电源生产的光伏控制器和逆变器以最优的性价比占领了国内市场份额的70，此项业务每年实现行业深度报告14请阅读最后一页评级说明和重要声明 147000多万元的销售收入，我们 推算现阶段整个市场需求规 模每年1亿元多，但增 长会相当快。2）输电系统柔性交流输电技术（FACTS）柔性的交流输电技术是上世纪八十年代后期出现的新技

44、术，近年来在世界上发展迅速。柔性交流输电技术（FACTS ）是指电力电子技术与现代控制技 术结合，以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的 连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低 输电损 耗。 传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态 潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速柔性 连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了柔性交流 输电这项新技术的 发展和应用。到目前，FACTS控制器已有数十种，按其

45、安装位置可分为发电型、输电型和供电型3大类，已应用的FACTS控制器有静止无功 补偿器(SVC)、静止调相机(STATCOM) 、静止快速励磁器(PSS)、串联补偿器(SSSC)、统一潮流控制器（ UPFC）、晶闸管控制串联电容器(TCSC) 、晶闸管控制申联电抗器(TCSR)和可转换静止补偿器(CSC)等。表格 6 FACTS 设备的典型应用实例资料来源：长江证券研究部整理近年来，柔性交流输电技术已 经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用（如表6）。但FACTS 技术的应用还局限于个别 工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技 术问题，例如：多个FAC

46、TS 装置控制系统的协调配合问题，FACTS装置与已有的常 规控制、继电保护的衔接问题，FACTS 控制纳人现有的电网调度控制系统间题等等。随着 电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低，在不久的将来会比常规的输配电方案更具竞争力。设备名称 单机参数 投运年份 制造单位1MVA 1986 WH、EPRI10MVA 1988 GE80MVA 1991 三菱50MVA 1992 东芝、日立100MVA 1996 WH、EPRISTATCOM20MVA 1999 河南电业局、清华大学250KV、500MVA 1992 SIMENSTCSC250KV、26

47、7MVA 1993 GE、EPRI138KV 系统SSSC：160MVAUPFCSTATCOM：160MVA1998 WH、EPRI345KV 系统SSSC：180MVACSCSTATCOM：200MVA2002 NYPC、EPRI行业深度报告15请阅读最后一页评级说明和重要声明 15 高压直流输电技术（HVDC）高压直流输电是将发电厂发出的交流电通过换流阀变成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端再变成交流电，注入受端交流 电网。自1954 年世界上第1 条高压直流输电(HVDC) 联络线投入商业运行以来, HVDC作为一项日趋成熟的技术得到了广泛应用。直流 输电在技术 方面有许多优点：(1

48、) 不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互 联； (2) 限制短路电流；(3) 没有电容充电电流；(4) 节省线路走廊等等。按照输电功能，HVDC可分为 3大类，即：远距离直流输电、背靠背直流输电和直流电缆输电 ，主要 应用于以长距离大容量 输电为目的的大区电网互联。直流输电最核心的技术集中于换流站设备，换流站实现了直流 输电工程中直流和交流相互能量转换，除在交流场 具有交流变电站相同的设备 外， 还有以下特有设备：换流阀、控制保护系统、换流变压器、交流滤波器和无功补偿设备、直流滤波器、平波电抗器以及直流场设备，而换流 阀是换流站中的核心设备，其主要功能是进行交直流转换，从最初的汞弧阀发展到

49、现 在的电控和光控晶闸管阀， 换 流阀单位容量在不断的增大。高电压直流输电在我国已有葛洲坝上海，天生 桥广州，三峡常州等多个远距离高电压直流输电线路。目前已 经建成的高压直流输电工程 换流站采用的换流阀主要是 ABB 及SIEMENS 公司的产品，国内具 备制造换流阀能力的厂家只有许继集团与西安西电电力整流器有限责任公司，但关 键的部件仍然需要从 ABB 或SIEMENS 进口。未来数年，直流输电项目将驶 入快车道，年均有 12 项工程开工。根据国家西电东送和大区联网的战略规划，2020 年前将建设20 多条超高 压或特高压直流输电线路和若干背靠背联网工程。截至 2015 年前，已 纳入规划且投运工期已明朗的高 压直流输电工程项目有10 项（如下表）。表格 7 未来规划建设的高压直流输电工程项目序号 项目名称所需换流阀单元数量合同金额（亿元） 规划投运日期 目前（预计）进展1 贵广二回500kV 直流输电工程 4 4 2007 年 在建2 高岭背靠背直流输电工程 4 4 2008 年已招标3 灵宝背靠背直流输电扩