近日,，工業(yè)和信息化部,、 國家市場監(jiān)管總局,、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《變壓器能效提升計劃（2021-2023年）》,，提出禁止未達到能效標準要求的變壓器接入電網,，自2021年6月起,，新采購變壓器應為高效節(jié)能變壓器,。到2023年,，逐步淘汰不符合國家能效標準要求的變壓器，高效節(jié)能變壓器在網運行比例提高10%,，當年新增高效節(jié)能變壓器占比達到75%以上,。
能效提升計劃的出臺，意味著中國變壓器產業(yè)即將發(fā)生顛覆性改變,。高效節(jié)能變壓器技術革命的到來,，革的是傳統(tǒng)低效高能耗變壓器的命。以立體卷鐵心為代表的高效節(jié)能變壓器迎來攻城略地的黃金發(fā)展期,。
▲截止2020年底在網運行變壓器及市場占比（點擊可查看大圖）
那什么是立體卷鐵心,？相對于傳統(tǒng)疊鐵心，他又有什么優(yōu)勢,？節(jié)能變壓器的未來將走向何方
何為立體卷鐵心變壓器,？
鐵心是變壓器的“心臟”部位，其質量好壞直接影響著整個變壓器的最終質量,。
立體卷鐵心主要由若干不同尺寸的梯形料帶依次連續(xù)卷繞而成,，得到截面為近似半圓形、幾何尺寸完全相同的３個矩形鐵心框,，將３個鐵心框的同一邊兩兩拼接,，拼合后鐵心的３個心柱呈等邊三角形立體排列，鐵心心柱的橫截面接近圓形,，３個鐵心磁路長度一致,，且鐵軛長度均最短,。
▲立體卷鐵心
與傳統(tǒng)的疊鐵心變壓器相比，立體卷鐵心變壓器具有節(jié)能,、節(jié)材,、噪音小、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點,。立體卷鐵心變壓器磁路中無空氣隙,，卷繞更緊密，無廢料加工,，材料利用率接近100%,，可節(jié)省硅鋼片量25%-30%、銅用量5%-8%整個生產制造過程比傳統(tǒng)疊鐵心變壓器減少5-6道工序,。
▲立體卷鐵心vs疊鐵心
立體卷鐵心變壓器是我國自主獨創(chuàng)的新型變壓器產品,，擁有自主知識產權，目前生產技術處于世界領先地位,。目前國內具有領先立體卷鐵心制造技術的廠家有：廣東海鴻電氣,、河北高晶、江西大族等,，生產能力不斷擴大及技術水平也不斷提高,，預計目前全國立體卷鐵心變壓器生產能力在30萬臺左右。
▲圖源：海鴻電氣非晶合金立體卷鐵心油浸式變壓器（左）敞開式立體卷鐵心干式變壓器（右）
此外,，還有近70家企業(yè)能夠外購卷鐵心生產節(jié)能變壓器,。大客戶如國網、南網也已將立體卷心變壓器列入新技術目錄,。近兩年在國網的變壓器招標中,，立體卷鐵心變壓器已達近5萬臺，約占采購總量的8%,。
▲南方電網公司2021年新技術目錄
從年產30萬到年產300萬的市場
升能效,，降能耗是未來5年到15年內實現(xiàn)碳達峰碳中和的主要途徑。
變壓器損耗約占輸配電電力損耗的40%,，以目前全國發(fā)電總量7萬億千瓦時左右計算,，全國配電變壓器電能損耗約2300億千瓦時，相當于三峽全年發(fā)電總量（2020年約1118億千瓦時）的2倍左右,，電能損耗嚴重,。變壓器節(jié)能潛力巨大。
以立體卷鐵心為代表的節(jié)能變壓器有多大的市場需求,？
在國際上許多國家都在力爭實行變壓器一級能效標準的時候,，我國從2012年起，要求使用二級能效以上標準的變壓器,。然截止目前,，全國三級能效及三級能效以下的變壓器大約為1100萬臺左右,，使用時間長，普遍鐵損高,、噪音大,，有的對環(huán)境造成污染，不符合我國即將實行的新變壓器能效標準,。
▲目前主流市場的傳統(tǒng)疊心變壓器
按照配電變壓器使用年限和壽命，若要分期分批對已在網上運行時間較長的三級能效以下的變壓器進行升級換代,，如使用立體卷鐵心變壓器,，每年約需更新變壓器近200萬臺以上，加上每年需新增變壓器近百萬臺,，估計每年需要生產300萬臺左右,。等于當前市場30萬臺產量的10倍。立體卷鐵心變壓器頗具市場潛力,，值得投資,。
除了內需，具有自主知識產權的立體卷鐵心變壓器還有出口優(yōu)勢,，可利用這種變壓器擴大出口貿易,，用于“一帶一路”沿線國家使用，促進我國變壓器的產品和技術加快走向國際市場,。
變壓器產業(yè)競爭格局
當前,，中國變壓器企業(yè)可以分為四大陣營，而立體卷鐵心變壓器廠家主要集中在第三陣營,。
第一陣營：
由ABB,、AREVA、西門子,、東芝等幾大跨國集團公司組成,，以專利技術、資產和管理等優(yōu)勢,，占據(jù)了20%-30%的市場份額,，且仍在不斷擴大。
第二陣營：
由保變電氣,、特變電工,、西電西變、山東電工等國內大型企業(yè)組成,，背靠央企和地方,，加上不斷提升產品技術水平和等級，占據(jù)了30%—40%的市場份額,，也是電網的主要供應商,。產品多為超高壓,、特高壓變壓器。
第三陣營：
由廣東海鴻,、河北高晶,、順特電氣、山東達馳等民營制造企業(yè)組成,。通過提高生產力和核心技術攻克等提高競爭力,，爭奪市場份額，產品多為中高壓變壓器,。未來也有可能登陸資本市場,，通過融資進一步提高品牌影響力。
第四陣營：
不少民營企業(yè)由于經營機制靈活,，沒有非生產性的負擔,，也形成了一定的市場份額，形成第四陣營,。但因為規(guī)模不大,，核心競爭力較弱。
目前受限于技術,，立體卷鐵心變壓器產品多為220KV以下電壓,，其中，第三陣營民營制造企業(yè)有廣東海鴻,、河北高晶,、江西大族等，相關產品如下：
2015年2月15日,，特變電工衡陽變壓器有限公司與廣東海鴻公司合作研制的世界首臺最高電壓等級,、最大容量的40000千伏安、110千伏三相有載調壓立體卷鐵心電力變壓器一次試驗成功,，實現(xiàn)了立體卷鐵心技術在110千伏電力變壓器領域應用的一次突破,。
擁有核心技術的第三陣營企業(yè)與擁有超高壓、特高壓等技術儲備的第二陣營企業(yè)協(xié)同合作,，為立體卷鐵心技術向更高電壓等級突破提供了可能性,。或許,，未來兩大陣營的合作將會更加緊密,。
變壓器的未來趨勢
能效提升計劃提出在新興領域如可再生能源、軌道交通,、數(shù)據(jù)中心等場合提升使用高效節(jié)能變壓器的比例,。這意味著基于大功率的電力電子變壓器、直流變壓器、電容變壓器,、柔性變壓器,、新能源變壓器等是未來新型高效節(jié)能變壓器的發(fā)展技術方向。
這些技術的快速發(fā)展一方面可以進一步降低變壓器的損耗,，另一方面會改變變壓器功能屬性,，打破以電磁感應理論為基礎的變壓器基本原理，實現(xiàn)很多新的或綜合性功能,。如直流直接變換,、變壓器自帶快速保護功能、輸出特性與負荷的連續(xù)無極調整等等,，甚至會徹底改變變壓器產業(yè)發(fā)展結構,，變壓器制造模式也將發(fā)生顛覆性改變。
除了技術方向,，新興市場也為立體卷鐵心變壓器的發(fā)展帶來更多的可能。當前各行各業(yè)入局的綜合能源服務市場,，更需要依托用戶側,、網絡側、電源側對能源結構改善有一定優(yōu)勢的新型設備才得以展開,。通過這樣設備的布點以及后續(xù)更大規(guī)模的硬件投入,，綜合能源服務才能真正將產業(yè)發(fā)展起來。這也給高效節(jié)能變壓器帶來發(fā)展機遇,。
結語
30?60碳達峰碳中和目標下,，能源結構的變革倒逼電力系統(tǒng)去改變適應高比例的新能源裝機量。與此同時,，是變壓器行業(yè)適應電力系統(tǒng)的變革將發(fā)生顛覆性改變,。更數(shù)字化、更智能化的電網,，要求傳統(tǒng)變壓器升級改造技術,，變壓器產業(yè)已站在高效節(jié)能的革命風口。
需要警惕的是,，當前推廣高性能產品應用的評價機制尚未成熟,。實踐的結果是供貨的總是性能最底線的產品，而不是最合理,、最具性價比優(yōu)勢,、最先進的產品。
在變壓器能效升級的前提下,，變壓器鐵心制造技術是一個永恒的話題,，我們要有二次革命的覺悟和準備。
