二零零二年, 二十一世紀(jì)的第二年，我國(guó)迎來(lái)了加入WTO的第一個(gè)年度，如何快速、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和提高各行業(yè)的技術(shù)、管理水平，是我們面臨的重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高壓大功率變頻器及其相關(guān)衍生產(chǎn)品是電力電子行業(yè)中尚未最后成功地解決的一個(gè)難題 ，也是近年來(lái)全世界范圍內(nèi)該行業(yè)中競(jìng)相關(guān)注的一道熱點(diǎn)，它不僅涉及大功率交流電動(dòng)機(jī)的各類負(fù)載的調(diào)速和節(jié)能，也與其它一些關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步息息相關(guān)。
一、高壓大功率變頻器在我國(guó)的發(fā)展過(guò)程
變頻技術(shù)的發(fā)展始終與電力電子元器件的發(fā)展密不可分，從大功率二極管到可控硅器件，再?gòu)腎GBT到IGCT，每一次元器件的飛躍都會(huì)帶動(dòng)變頻器技術(shù)的發(fā)展。八十年代早期，美國(guó)RCA公司和GE公司推出新的IGBT元器件之后，就在低壓變頻領(lǐng)域產(chǎn)生了一次變革。從日本三墾公司1988年第一臺(tái)低壓變頻器進(jìn)入中國(guó)后，上世紀(jì)九十年代初，中國(guó)企業(yè)才開(kāi)始認(rèn)識(shí)變頻器的作用并嘗試使用。當(dāng)時(shí)的年銷售量?jī)H在3,000-4,000萬(wàn)元人民幣，而且?guī)缀跞渴菄?guó)外品牌。經(jīng)過(guò)近十余年的推廣和使用，低壓變頻器已得到廣大企業(yè)用戶的認(rèn)可并顯示出它有效的節(jié)能效果，品牌也從單一的國(guó)外品牌發(fā)展到了70余個(gè)品牌 （其中國(guó)產(chǎn)占到40％左右），市場(chǎng)總量也已達(dá)到2000年的約40億元人民幣。我們可以借鑒低壓變頻器的市場(chǎng)發(fā)展情況,來(lái)預(yù)測(cè)高壓變頻器市場(chǎng)的發(fā)展。
大功率高壓變頻器由于其技術(shù)的復(fù)雜性和高昂的采購(gòu)價(jià)格，從八十年代開(kāi)始，我國(guó)某些行業(yè)在必需的前提下，從國(guó)外進(jìn)口了少量的該類裝置（含采用GTO器件制造的）比如：冶金系統(tǒng)使用高壓變頻器的歷史較長(zhǎng)，78年寶山鋼鐵公司在設(shè)計(jì)時(shí)，就考慮采用了交-交方式的大功率高壓變頻器；河北遷西潘家口水庫(kù)（為天津供水）88年從歐洲BBC公司（ABB合并前三公司之一）進(jìn)口一套60,000KW的高壓變頻裝置，采用一拖三方式，為三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)變頻啟動(dòng)送電，據(jù)說(shuō)同為60,000KW的變頻器在三峽葛洲壩水庫(kù)還有一臺(tái)。但真正在全國(guó)各行業(yè)中的大功率風(fēng)機(jī)、水泵上使用變頻調(diào)速裝置仍遠(yuǎn)沒(méi)有普及，為了滿足工藝工況和節(jié)能的迫切需要，許多企業(yè)采取了例如：液力藕合，串極調(diào)速等其它調(diào)速方式。同時(shí)，隨著通用變頻器市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，企業(yè)用戶越來(lái)越需要一種性能優(yōu)越，質(zhì)量可靠，價(jià)格合理的高壓變頻調(diào)速裝置。應(yīng)對(duì)這種情況，不僅國(guó)外產(chǎn)品紛紛搶灘中國(guó)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)也早在93年就開(kāi)始進(jìn)行這類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制，經(jīng)過(guò)近十年的努力，技術(shù)上逐漸縮短了與國(guó)外品牌間的距離，初步形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品業(yè)已進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)（產(chǎn)品制造工藝、品牌知名度還有待提高）。
目前，大功率高壓變頻器的使用范圍基本上覆蓋了我國(guó)各主要行業(yè)，如：電力、市政供水、冶金、石油、化工、采礦、煤炭、造紙、建材等。產(chǎn)品電壓等級(jí)包括3KV、6KV和10KV以及油田專用潛油電泵使用的1,600V-2,400V產(chǎn)品�；究赏蟿�(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等各類負(fù)載。進(jìn)入市場(chǎng)的主要國(guó)外產(chǎn)品有：西門子，ABB，羅賓康，AB，東芝，富士，安塞爾多等，國(guó)內(nèi)品牌有：先行，凱奇，利德華福，天寵，佳靈等。據(jù)有關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)：1999—2000年全國(guó)高壓變頻器的市場(chǎng)銷售額在1.5—1.8億元之間，2001年預(yù)計(jì)在2.5億左右。與潛在的巨大市場(chǎng)相比，仍處在啟動(dòng)和增長(zhǎng)期，還需要政府，企業(yè)用戶，制造廠商，行業(yè)各方面共同推動(dòng)。
二、 市場(chǎng)發(fā)展前景和特點(diǎn)
國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和其它行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步迫切要求交流變頻技術(shù)的快速提升，反之交流變頻技術(shù)的不斷進(jìn)步也會(huì)給人們生活帶來(lái)重大的變化。同為電子技術(shù)的電力電子技術(shù)的發(fā)展近幾年來(lái)相對(duì)落后于通信傳輸電子技術(shù)的發(fā)展，但隨著通信業(yè)市場(chǎng)的逐漸飽和和增長(zhǎng)趨緩，未來(lái)幾年里以電力電子技術(shù)的相關(guān)瓶頸突破為契機(jī)，特別是結(jié)合了傳統(tǒng)的電力技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)和現(xiàn)代的通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)，它將會(huì)顯示出巨大的技術(shù)發(fā)展前景和市場(chǎng)直接需求量。特別是隨著我國(guó)第十個(gè)五年計(jì)劃的展開(kāi)，以及一些如三峽、二灘等大型國(guó)家重點(diǎn)工程在這一期間的完工或部分完工，以及西氣東送、南水北調(diào)等大型項(xiàng)目的展開(kāi)，新技術(shù)新產(chǎn)品必將在這些工程中得到應(yīng)用。而在這些項(xiàng)目中一個(gè)成熟的高壓變頻技術(shù)是工程設(shè)計(jì)人員必然要考慮采用的。以西氣東送為例，不僅在近5,000公里的主要管道可考慮用壓縮機(jī)調(diào)節(jié)氣壓的范圍，而且下游用氣的各大中小城市的分支管網(wǎng)也要考慮用壓縮機(jī)來(lái)進(jìn)行氣量氣壓的調(diào)節(jié)，而此類壓縮機(jī)是通過(guò)高壓交流電機(jī)來(lái)進(jìn)行拖動(dòng)的，用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恰恰可以調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)而調(diào)節(jié)氣量管網(wǎng)的壓力，進(jìn)而不僅可以大大改善整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的工況，而且節(jié)省能源。同樣在南水北調(diào)的工程上，高壓變頻器也可以發(fā)揮出更重要的作用。
據(jù)國(guó)家≤電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)化途徑與對(duì)策的研究≥的報(bào)告，我國(guó)發(fā)電總量的66%消耗在電動(dòng)機(jī)上，截止到1999年底，我國(guó)具有各類風(fēng)機(jī)約780萬(wàn)臺(tái)，水泵4.000萬(wàn)臺(tái)，空壓機(jī)560萬(wàn)臺(tái)，這些裝置又占去了電機(jī)耗電的一半以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)：低壓電機(jī)（690V以下）的數(shù)量是高壓的幾十倍，但所消耗的電能僅為高壓的八分之一左右。截止到1999年底，我國(guó)3KV以上高壓電機(jī)的總?cè)萘渴?.44億KW，每年以500-600萬(wàn)KW的速度在增長(zhǎng)，我們不妨設(shè)想一下，如果這其中的三分之一電機(jī)（35％）需要調(diào)速，今后十年，2.10億KW X 35％=0.74億KW，若按照我們目前平均1500元/KW的價(jià)格計(jì)算，未來(lái)10年的市場(chǎng)總額大致應(yīng)在1500X0.74億KW=1100億，考慮價(jià)格等其他因素實(shí)際總額在800-900億之間。年平均數(shù)應(yīng)在80—90億元之間，當(dāng)然這是在市場(chǎng)穩(wěn)定之后的年平均市場(chǎng)容量。
從目前高壓變頻器的一般使用情況來(lái)看，平均節(jié)電可達(dá)30%，因而，無(wú)論是在新建項(xiàng)目中，還是在技改項(xiàng)目中，高壓變頻系統(tǒng)的投入和使用，是非常有效的節(jié)能手段，若在政府有關(guān)部門和相關(guān)行業(yè)的支持下，每年有計(jì)劃的改造500-600萬(wàn)KW的低效風(fēng)機(jī)、水泵，平均年投入70-80億元人民幣， 當(dāng)年即可產(chǎn)生直接節(jié)電效益約為50-60億元，占投資額的70%，而該類設(shè)備的使用期限至少為15年，長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。若堅(jiān)持不懈地十余年的改造，不僅可以大大提高我國(guó)這一行業(yè)的技術(shù)水平和發(fā)展，而且每年為國(guó)家節(jié)約數(shù)百億元人民幣的用電損耗，有關(guān)專家估計(jì)：整體節(jié)能效果可為國(guó)家在今后十年內(nèi)減少15-20個(gè)30萬(wàn)KW燃煤發(fā)電機(jī)組的投資，同時(shí)減少了大量煤煙的排放。
中國(guó)的市場(chǎng)有著其極其的特殊性，高壓變頻器的使用環(huán)境、用戶特點(diǎn)與國(guó)外差別很大，歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)：
1) 行業(yè)性很強(qiáng)。集中在冶金、電力、供水、石油、化工、煤炭等幾個(gè)國(guó)有行業(yè)。
其中：工業(yè)用電中石油、煤炭等能源行業(yè)耗電占22.34%；化工占14.73%；冶金占14.18%；機(jī)械建材10.96% ；供水10.53%等等。
2) 上述行業(yè)中大都為國(guó)有控股企業(yè)，定購(gòu)產(chǎn)品涉及動(dòng)力、計(jì)劃、技術(shù)改造等部門，購(gòu)買決策周期長(zhǎng)。
3) 一次性投資購(gòu)買設(shè)備金額較大，若能采用賣方信貸、租賃、節(jié)能效益還款等方式促銷，會(huì)使用戶更快接收。
4) 各類負(fù)載工況差異大，使用經(jīng)驗(yàn)相對(duì)少。
5) 目前全國(guó)各行業(yè)只有少數(shù)高壓電機(jī)使用個(gè)別其它調(diào)速方式，市場(chǎng)空白點(diǎn)多。
6) 政府行為和市場(chǎng)的不確定性。高壓變頻器屬投資類設(shè)備，主要用于節(jié)能和改善生產(chǎn)工藝工況。用戶是否購(gòu)買此類設(shè)備與政府的政策關(guān)聯(lián)度很大。如政府推廣力度較大，市場(chǎng)啟動(dòng)會(huì)快一些，反之則慢。另一方面受國(guó)際、國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響及國(guó)內(nèi)用戶（某行業(yè)）整體經(jīng)濟(jì)效益好壞的影響，也會(huì)關(guān)系到市場(chǎng)的大小，快慢。因此，在未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中仍存在著一些不確定的因素。
7) 海外跨國(guó)公司知名品牌大舉進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的可能性較大，各方應(yīng)有所準(zhǔn)備。周邊海外市場(chǎng)，比如：韓國(guó)、東南亞地區(qū)、中國(guó)臺(tái)灣、中東地區(qū)等市場(chǎng)也有待開(kāi)發(fā)。
三、未來(lái)的發(fā)展方向
高壓變頻器作為一個(gè)節(jié)約資源型的產(chǎn)品在二十一世紀(jì)必將更加符合人類對(duì)生產(chǎn)和環(huán)保的要求，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的不斷改進(jìn)，概念的深入，市場(chǎng)的拓展，它將顯示出更大的發(fā)展空間和展示出巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義，迎接目前所面臨的巨大挑戰(zhàn)。
1．政府的支持
大功率變頻器作為一個(gè)節(jié)能型的綠色環(huán)保產(chǎn)品，近年來(lái)受到政府、行業(yè)各部門的重視和支持，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家計(jì)委、科技部、北京市等先后都在政策上、資金上、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向上給予了各種優(yōu)惠政策。政府的許多要員和這方面的專家也都親自擬文或參加了這方面的許多工作和活動(dòng)。政府還通過(guò)政策、法規(guī)、稅收、貸款環(huán)保等宏觀調(diào)控能力，積極地鼓勵(lì)各類企業(yè)推進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造。
2． 新能源的采用
眾所周知，我國(guó)是一個(gè)以火力（燃煤）發(fā)電為主的能源國(guó)家，風(fēng)力發(fā)電幾乎沒(méi)有，而風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是非常成熟的一種技術(shù)，特別是西北歐一些國(guó)家，風(fēng)力發(fā)電量已占到總發(fā)電量的3%～4%，經(jīng)濟(jì)效益十分客觀。而我國(guó)僅僅是剛剛起步，北方某省曾從荷蘭引進(jìn)幾套，效果不錯(cuò)，但價(jià)格昂貴，與電價(jià)相比不成比例，因此研發(fā)、生產(chǎn)、制造符合國(guó)情的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備必將是今后要走的一條道路，而風(fēng)力發(fā)電的市場(chǎng)及資源在我國(guó)新疆、內(nèi)蒙、東三�。ù�、秋、冬三季）和華南沿海一線有著巨大潛力。而電機(jī)變頻調(diào)速的逆向工作原理就是將一個(gè)輸入頻率不穩(wěn)定的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成一個(gè)固定頻率的電能（通過(guò)發(fā)電機(jī)）輸出，其技術(shù)基于變頻器技術(shù)的平臺(tái)。就象一個(gè)發(fā)電機(jī)它既可以應(yīng)用于汽車、輪船，也可以應(yīng)用于飛機(jī)，同樣變頻技術(shù)原理和技術(shù)，可以開(kāi)發(fā)不同領(lǐng)域的不同產(chǎn)品，它的未來(lái)前景是不可估量的。
3．牽引變電站和機(jī)車變頻
火車電力機(jī)車移動(dòng)變頻技術(shù)和牽引變電所的三一單相變換技術(shù)在全世界范圍內(nèi)都是一個(gè)制約電氣機(jī)車發(fā)展的重要原因。以牽引變電站舉例，供電部門供給電力機(jī)車的是三相（25kv）交流電,而電力機(jī)車是單相取電,這樣就會(huì)造成在一個(gè)區(qū)段內(nèi)(2個(gè)所之間)電網(wǎng)的巨大波動(dòng)和三相電流的極度不對(duì)稱,從而影響了整個(gè)電網(wǎng)的質(zhì)量 (污染很大)。通過(guò)調(diào)研北京鐵路局豐西電務(wù)段，為此支付供電部門交納的電網(wǎng)罰款,每月就達(dá)30～40萬(wàn)元人民幣之巨。因而不僅我國(guó)且在世界一些發(fā)達(dá)國(guó)家，在考慮電氣化鐵路進(jìn)入人口稠密地帶和工業(yè)企業(yè)密集地帶時(shí)都十分慎重。(我國(guó)以前一般主要在山區(qū)地帶建設(shè)電氣化鐵路,如:成昆、寶成、豐沙線等)主要原因是考慮對(duì)電網(wǎng)的影響。國(guó)外目前采用的是一種三相變兩相均衡輸出的一種叫斯克達(dá)的變壓器，只要在逆向行駛的兩列機(jī)車，不在同一時(shí)間到達(dá)同一電壓共振頻率時(shí)，基本上可解決這一問(wèn)題，當(dāng)然在技術(shù)和工藝上仍有許多問(wèn)題需要解決。利用高壓變頻技術(shù)之一的多電平串聯(lián)技術(shù)，三相高壓交流輸入，單相輸出為機(jī)車供電，（只需單個(gè)功率轉(zhuǎn)換柜）在解決變頻器高電壓大功率的前提下（27.5KV，10,000KW以上），可有效地解決這一問(wèn)題。
4．“變頻器”一個(gè)全新的節(jié)能環(huán)保理念
我們知道一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力之一就是能源的供應(yīng)，電力是其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而近年來(lái)由于各項(xiàng)成本的不斷提高，電力的供應(yīng)——電源，其中火力發(fā)電機(jī)組每KW的投資價(jià)格已經(jīng)漲到5，000～6，000元人民幣；水利發(fā)電機(jī)組每KW的投資價(jià)格已漲到8，000～9，000元；核能發(fā)電機(jī)組每KW的價(jià)格高在10，000元～12，000元之間。盡管目前某些地區(qū)由于結(jié)構(gòu)性的調(diào)整出現(xiàn)了局部電力過(guò)剩的情況，但隨著經(jīng)濟(jì)的總體發(fā)展，國(guó)家在每一個(gè)五年計(jì)劃中仍將投入巨資進(jìn)行電廠的建設(shè)。而變頻器作為調(diào)速節(jié)能的一個(gè)重要產(chǎn)品不是從電力產(chǎn)生的角度，而是可從節(jié)約電力的角度，（可等同于一個(gè)電源）來(lái)進(jìn)行投入產(chǎn)出的分析。高壓變頻裝置產(chǎn)品目前平均售價(jià)1，500元/KW，平均回收期為2.5年，設(shè)備使用壽命20年，盡管這里的KW不是同一個(gè)概念，但投資購(gòu)買高壓變頻器回報(bào)率并不少于投資一個(gè)電廠的回報(bào)率（電廠回收期一般在10年，使用壽命30年）甚至更多。因此高壓變頻器作為一個(gè)新的意義上的電源，在投資上具有巨大的優(yōu)勢(shì)這也就是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)了。
從另一個(gè)角度說(shuō)，發(fā)電機(jī)組，特別是火力發(fā)電機(jī)組，燃燒后排放出來(lái)的CO2是產(chǎn)生大氣污染，特別是全球溫室效應(yīng)的主要原因之一。世界環(huán)境組織要求各國(guó)簽署京都定議書(shū)就是要解決這一問(wèn)題。相信國(guó)際組織今后對(duì)各國(guó)CO2的排放量和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，那么鼓勵(lì)各行業(yè)在高壓電機(jī)上采用節(jié)能產(chǎn)品，從而整體上減少火力發(fā)電廠的建設(shè)，減少CO2的排放，減少不可再生資源的浪費(fèi)，就是人類最終要追求的目標(biāo)，因此，在大功率變頻器前面應(yīng)加上“綠色產(chǎn)品”四個(gè)字。
我國(guó)高壓變頻器市場(chǎng)所蘊(yùn)涵的巨大潛力，必將吸引更多的制造企業(yè)進(jìn)入這一領(lǐng)域，而更多優(yōu)秀企業(yè)的加入將更加推動(dòng)市場(chǎng)的迅速發(fā)展，衷心祝愿“高壓大功率變頻器”這一市場(chǎng)的春天早一天來(lái)到。
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