1、1浅析电工钢与下游行业的互动发展-首钢电工钢产品如何适应下游产业的转型升级1 电工钢消费行业发展及用钢趋势 .21.1 变压器行业 .31.1.1 行业现状及发展 .31.1.2 行业发展对电工钢的品种质量要求及用钢趋势 .51.2 大电机行业 .61.2.1 行业现状及发展 .61.2.2 行业发展对电工钢的品种质量要求及用钢趋势 .91.3 中小型电机行业 .121.3.1 行业现状及发展 .121.3.2 行业发展对电工钢的品种质量要求及用钢趋势 .141.4 制冷压缩机（家电）行业 .161.4.1 行业现状及发展 .161.4.2 行业发展对电工钢的品种质量要求及用钢趋势 .171.
2、5 微电 机行业（含新能源汽车） .201.5.1 行业现状及发展 .201.5.2 电工钢消费及用钢趋势 .212 我国电工钢产业发展现状 .212.1 产业规模迅速 增加 .222.2 品种质量不断提高 .222.3 生产企业已具规模实力 .242.3.1 武钢电工钢产品开发及应用 .252.3.2 宝钢电工钢产品开发及应用 .262.3.3 太钢电工钢产品开发及应用 .282.3.4 鞍钢电工钢产品开发及应用 .293 分析建议 .303.1 下游行业发展带 来的市场机遇 .303.2 电工钢产品 发展方向 .313.3 首钢电工钢发展还需要关注的几个问题 .322浅析电工钢与下游行业的
3、互动发展 首钢电工钢产品如何适应下游产业的转型升级电工钢产业与下游行业是产业链上相互依存、竞相发展的两个行业。我国变压器、制冷压缩机、大电机和中小型电机以及特殊行业电机电器每年消费电工钢近 540 万吨，占了全部电工钢年消费量的 90以上。因此，上述行业的发展和技术进步对电工钢不断提出的新要求，越来越受到电工钢生产企业的高度重视，促进了电工钢产品质量的不断提高和产品的升级换代。本文重点结合我国电工钢消费行业产业发展趋势，分析下游行业转型升级对电工钢品种质量和产品结构的新需求，研究市场新机遇，为首钢确定电工钢产品开发和市场开拓的切入点提供信息支撑。1 电工钢消费行业发展及用钢趋势电工钢主要用于输
4、变电变压器、配电变压器、大型发电机组、中小型电机、微电机、制冷压缩机、电动汽车用电机等领域。近年来随着我国电力行业及机电产品制造业的快速发展，对电工钢的品种质量及市场需求迅速增加，为我国电工钢产品的发展提供了广阔的市场空间。表 1 电工钢主要应用领域及品种需求31.1 变压器行业1.1.1 行业现状及发展1）行业现状随着我国电力工业的发展，特别是近年来我国电网建设的大规模投资，变压器的需求量与日俱增。根据中国电器工业协会变压器分会统计，我国变压器总销量从 2005 年的 6.31 亿 kVA，迅速扩大到 2011 年的 14.3kVA，增长幅度超过 100%。图1 2005-2011年中国变压
5、器销量（单位：亿KVA）我国变压器产品按电压等级一般可分为特高压（750kV及以上） 、超高压（500kV）变压器、220-110 kV变压器、35kV及以下变压器，我国目前在网运行的变压器中86%都是220kV以下级的（如图2所示） ，随着今后高压输变电的发展，特高压、超高压变压器的比例将会有所增加。图2 我国各电压等级变压器设备占比2) 行业特点我国变压器行业的主要特点是：规模庞大，中小型企业居多，产业集中度低。据变压器部门统计，目前全国有一定规模的变压器企业有l040 家左右，其4中生产750l000KV交流变压器和500kV以上换流变压器的企业仅有4家，分别为特变电工沈变、天威保变、西
6、电西变、特变电工衡变；生产500KV变压器的企业有10家、生产220kV变压器的企业约30家、生产 l 10 kV变压器的企业约l00多家、生产干式变压器的企业约有l00多家、生产配电变压器的企业约有800多家。3）产业发展方向根据国家电网规划，发展特高压是“十二五”电网建设的“重中之重” 。“十二五”期间特高压作为我国智能电网的骨干网架，将进入建设高峰期。到2020年将建成以三华地区为核心，联结我国各大区域电网和主要负荷中心的特高压骨干电网，特高压交流变电站将达60座，新增变电站约37座，总投资将达3000亿元；“十二五”将建成“三纵三横”特高压交流骨干网架和11项特高压直流输电工程，特高压
7、输电线路总长将达4万公里。 “十二五”期间，特高压电网总投资将达5000亿元。另外在“十二五”期间，国家将再次启动农网改造，进一步增加电网的投资需求。智能电网、特高压输变电网建设、农网改造等带来庞大投资，将给变压器行业带来良好的发展前景。1.1.2 行业发展对电工钢品种质量要求及用钢趋势1.1.2.1 行业发展对电工钢的品种质量要求变压器制造主要采用冷轧取向硅钢片，其对硅钢片的基本要求：一是铁损值；二是磁感；三是表面绝缘涂层；四是尺寸公差。对于不同应用领域，500kV 以上超高压输变电变压器一般采用高磁感取向硅钢（HiB 钢） ；农村电网升级改造用变压器和高速铁路牵引变压器采用普通取向硅钢。变
8、压器行业制造技术主要向两个方向发展：一是向特大型超高压发展，电压等级由 220kV、330kV 和 500kV 将向 750kV、1000kV 发展;二是向节能化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型发展。随着变压器行业的技术进步和发展，对电工钢产品的更新换代也提出了更高的要求。新型高导磁率 HiB 取向硅钢片可以有效地减少空载损耗、降低硅钢片的磁5致伸缩，降低变压器噪音、减少环境污染，已广泛应用于大型变压器制造。目前我国 550KV 以上超高压送电、直流送电、配电变压器节能降耗均采用HiB100-110 以上高磁感取向硅钢材料。我国电网建设未来将需求更多的高压变压器，高磁感 HiB 电工钢将是未来
9、高压变压器用电工钢的消费趋势。同时，随着直流输电的发展，今后对激光刻痕取向硅钢片的需求也会增加。我国的配电变压器按损耗性能分为 S9、S11、S13 等系列，其中 S9 系列产品占据了我国大部分配电变压器市场； S11 系列变压器的空载损耗比 S9 系列低 20%，S13 系列变压器的空载损耗比 S11 系列低 25%；目前国家电网公司已经广泛使用 S11 系列配电变压器，并正在城网改造中逐步推广 S13 系列，未来一段时间 S11、S13 系列油浸式配电变压器将完全取代现有在网运行的 S9 系列，对高礠感取向硅钢的的需求将不断增加。各种不同变压器用电工钢的牌号及单耗情况如表 2 所示。表 2
10、 变压器用电工钢发展方向与需求等 级 输变电变压器牌 号 单 耗500kV 级及以上变压器 30ZH120，30ZH110，27ZH100 容量 250MVA：80t/台；容量 720-840 MVA：240t/台500kV 级以上换流变压器27ZDKH90，27ZDKH90 每台变压器需要 80t 激光刻痕 Hi-B 钢S9 型 10kV 30Q130S11 型 10kV 30ZH120,27ZH100,27Q120,30QG120配电变压器S13 型 10kV 23ZH090,23QG095,27ZH10050-1600kVA 配电变压器每台需要约 75-1600kg 硅钢片在日本、美国、
11、欧洲、韩国等发达国家，随着节能政策的深入推进，采用能源转换效率更高的高磁感取向硅钢制造变压器已成为一种趋势。比如日本的“Top Runner”规则规定，从2006年起要把工业用变压器的铁损降低30。相应的，大部分日本电力公司，在变压器采购中引入了“电力损耗评价制度” ，这使得发达国家在变压器上的电能损耗持续降低。因此发展我国的取向硅钢，特别是高磁感取向硅钢的制造能力，是我国“十二五”期间电力传输业和变压器制造行业的迫切需求。61.1.2.2 电工钢消费现状及预测据变压器分会统计，2010年我国变压器实际消耗取向电工钢75万吨，再加1520万吨二次油片共消耗取向电工钢9095 万吨。预计 201
12、5 年全国发电设备装机容量可达到 12.8 亿 kW，每年新增装机容量为 8000 万 kW， 20102015 年间我国电力消费需求和装机容量还会有一定幅度的增长。 “十二五”期间城市电网、农村电网、交通等以及重点项目建设对电工钢的需求会有所增加，预计后期需求会有所持续增长。1.2 大电机行业1.2.1 行业现状及发展1）行业基本状况“十一五”期间，国家宏观经济持续稳定地增长，为国内发电设备制造业提供了良好的发展机遇，电力装机容量连续跨越6亿、7亿kW、8亿kW、9亿kW大关，年均增长13.22%，满足了经济发展对电力的强劲需求。截止2010年底，我国发电设备容量达到96219万kW，全国新
13、增电力生产能力继续保持较大规模，新增发电设备容量9127万kW，连续5年超过9000万kW。在产业结构方面，截至到2009年底，我国电力总装机容量达8.74亿千瓦，其中水电1.97亿千瓦(22.54%)，火电6.52亿千瓦(74.60%)；2009年全国新增装机容量8970万千瓦，发电设备制造总量11994万千瓦，其中水电2212万千瓦，火电8359万千瓦，核电165万千瓦，风电1075万千瓦。我国电机行业产业结构见图3所示。图3 我国电机行业产业结构72）大电机制造企业我国大电机行业生产的主要产品有：水轮发电机组、汽轮发电机、燃气轮发电机、风力发电机、一般和专用大、中型发电机、大型电动机等。
14、我国大型发电设备的生产厂商有20 家左右，但在产能和技术能力上足以和世界级大公司抗衡的却只有三家大公司，即：东方电机有限公司（东方电气） 、上海电机厂有限公司（上海电气） 、哈尔滨电机厂有限责任公司（哈尔滨电气集团公司） 。目前全行业大型电动机年生产能力超过50万kW 的企业有15家，上电的生产能力超过500万kW。湘电、沈电、南阳电机、佳电等企业大电机的年生产能力均超过200万kW。在大型火电、核电、燃机的制造方面，东电、上电和哈电实力相当，都具备制造1000MW机组的能力。大型水电机组，以哈尔滨电机和东方电机为主，均具备生产700MW 级巨型水轮发电机组的能力。此外，由世界最著名的水轮机制
15、造厂VOIT和电机制造厂SIMENS合资的上海希科（VOITSIMENS）也具备了生产大型甚至巨型水轮发电机组的实力；天津阿尔斯通、GE亚洲等在水轮发电机制造方面也具备较强的实力。我国风电机组整机成套装配制造企业超过70 家，主要生产企业有华锐、金风、东汽等十家左右，还有许多企业准备进入风电装备制造业。3）行业发展规划“十二五”期间，大电机行业发展目标如下：大力发展百万千瓦及以上超临界/超超临界火电设备；大力发展百万千瓦及以上先进压水堆核电设备和高温气冷堆核电设备；大力发展高效燃气轮机以及热、电、冷联产发电设备，整体煤气化联合循环发电设备；大力发展百万千瓦及以上核电、火电辅机配套的大中型电动机
16、；大力发展 70 万千瓦以上大型混流水电机组、30 万干瓦级大型抽水蓄能水电机组、7.5 万干瓦级大型贯流水电机组；大力发展 3MW 以上大型风电设备。到 2015 年，我国电力需求量将达到 56956 亿千瓦时，发电设备装机容量将达到 131000 万千瓦。 “十二五”期间，平均每年需新增发电设备装机 6800 万千瓦，其中，水电 1050 万千瓦；火电 3500 万千瓦；核电 550 万千瓦；风电：1000 万千瓦；太阳能和其他发电：700 万千瓦。每年需要生产水轮机和水轮发电机各 1050 万千瓦，汽轮发电机和燃气轮发电机共 4050 万千瓦，风电发电机 1000 万千瓦，太阳能和其他发
17、电设备 750 万千瓦。 “十二五” 、 “十三五”8期间我国发电设备装机容量见表 3。十二五期间，我国将加大电力工业结构的调整力度，电源结构由过度依赖煤电向提高非化石能源比重转变，不断提高清洁能源比重。如果按照非化石能源消费量占总能源耗量的15%估算，非化石能源消费量年均增速至少要达到8%以上，新增清洁能源发电装机容量将达到3亿千瓦以上。到2020 年我国清洁能源发电装机总容量将达到5.2 亿千瓦。按2020 年全国发电总装机容量16.5 亿千瓦估算，清洁能源比重将达到30%以上，火电控制在65%以下。发电设备制造行业根据电力工业发展需求的变化，对国内发电设备市场进行预测如表3、表4。表3
18、2010-2020 年发电量和装机容量预测注：括号内数字为未计入网并网的发电装机总容量表4 2010-2020 年发电设备装机分项预测表 单位：万千瓦91.2.2 行业发展对电工钢的品种质量要求及用钢趋势1.2.2.1 行业发展对电工钢的品种质量要求大型发电机组制造对高牌号无取向电工钢的性能质量要求：大型发电机中，硅钢片的选用是根据设计效率、磁路结构、制造工艺等因素确定的，基本上都是使用无取向电工钢，只有设计电磁负荷特别高的1000MW常规火电机组采用了取向电工钢。大型发电机组体积巨大，定子的叠压工艺复杂，不可能进行退火处理，因此，必须选用已经退过火的全工艺型电工钢。大多数都是使用0.5mm的
19、冷轧无取向电工钢，只有极少数使用0.35mm冷轧取向电工钢。大型电机受设计高效率影响，一般情况下使用的硅钢片的牌号越高，其效率相对就高。但实际使用硅钢片牌号的高低，在满足设计性能要求的前提下，主要取决干用户的要求和材料的性能价格比。从目前的使用情况看，600MW 和300MW 汽轮发电机组基本上采用50W310和50W290的硅钢片，以国产为主。600MW-1000MW机组采用50W270、35Q175、35Q155等硅钢片，以进口为主。大型电动机对硅钢片的要求相对低一些，一般使用W310、W360或W470产品，在可逆机上，需使用W290等更高一些的牌号。大型水轮发电机组对硅钢片的使用要求则
20、更高些，大型水力发电机组基本上都使用50W270的产品，新的大型水力发电机组将采用50W250及以上牌号。风力发电机组主要采用50W270-50W600之间的硅钢片，以50W350-50W470为主。大电机对电工钢牌号要求见表5。目前国内600MW-1000MW的大型发电机组主要选用进口电工钢产品，这与有些发电机组用户在机组订货就指定使用进口电工钢有关，有些甚至指定生产厂家和电工钢牌号，如德国的M270-50A，新日铁50H270。还有一部分整体外购的定子，这些使用的肯定也是进口电工钢。除磁性能要满足要求外，大型发电机定子铁芯的制造工艺包括冲片、去毛刺、涂漆、质量检查、叠片及装压等过程。根据工
21、艺过程的一些特殊要求，对硅钢片的质量也有相应的要求。具体要求在以下几方面：1）尺寸要求大型电机对定子硅钢片尺寸公差要求很高，因为300MW 汽轮发电机定子铁心叠压长度为5100mm，600MW为6731mm，1000MW为8150mm。三峡700MW机组定子铁心直径则达19310mm，叠压长度为3130mm。如此长度的定子尺寸，使定子硅钢10片的叠压工艺变得更为复杂。而多达万张以上的叠压厚度，要求硅钢片的纵向及横向厚度差均要尽可能小。可以说，同板差是最初国内大电机制造厂家不愿意使用国产硅钢片的主要原因。目前，国内一些主要生产厂在这个方面与国际先进水平相比仍存在一定差距，定子冲片叠装时必须插片方
22、能压紧。而进口优质产品可以达到5m的同板差，叠压起来更简单，一般不会由于压紧问题产生电磁震动。此外，由于冲片面积很大，所以不平度也要求尽可能小。2）表面质量要求对硅钢片表面质量的要求没有特殊性，满足国家(或国际)标准即可，但不能有锈蚀、孔洞及过多的补焊点。3）绝缘涂层要求对于表面绝缘涂层，无论是无机的还是半有机或有机涂层，除了满足绝缘性能以外，应厚度均匀、附着力强、耐蚀性好。由于大型机组的定子冲片在制造厂家均要涂绝缘漆，因此对硅钢片本身绝缘膜的厚度也没有特殊要求。4) 特殊性能参数要求大电机的磁路复杂，随着电磁计算要求的不断提高，计算时需要硅钢片的磁化曲线、损耗曲线参数。另外，由于机组确实太大
23、，温度影响已不可忽略，设计计算时需要考虑硅钢片的热传导系数和热膨胀系数。大型电机用钢情况及未来需求趋势：随着电机容量的增加，大电机对无取向硅钢片的应用朝着高牌号的方向发展。现常规火电最大单机容量达1300MW，水电已超过700MW，将向1000MW迈进，而核电即将达到15001600MW；电机效率也将超过99%。这样，就需要更低损耗，更高磁感的硅钢片。在一些大单机容量的水电上，已开始使用W250的硅钢片，1000MW常规火电甚至使用Q155或Q145牌号的电工钢。大电机对电工钢的基本要求和用钢趋势见表5。表 5 大电机对电工钢的要求用钢趋势机组类型 牌号 工艺 厚度 mm硅钢片尺寸 mm 牌号 涂层大型火电机组 W290 W3101000MW 机组：35Q175、35Q155、50W270（M270-50A）大型水电机组 W270，W250全工艺型硅钢片0.5（少量0.35mm冷轧取向硅钢）700800900 700 MW 机组：W250水溶性预涂层和二次涂层的应用将进一步扩展，并成为大型
