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我国公用电网电能质量治理设备的发展及规模分析 输配电及控制设备制造业是国民经济的重要基础产业，其发展与电力系统的发展有着密切的关系。随着电力电子技术的普及应用，使得公用电网的谐波源日益增多，过去几年在国内外曾经发生的大面积停电事件和电力设施损毁给经济社会发展和人民群众生活造成了严重影响，因此国家对供电可靠性和电能质量的要求不断提高，这使得电能质量治理产品以及相应的电力成套设备在公用电网的应用得到快速发展。电网是由发电电源供应电能并由电力用户取用消耗的中间网络环节，按照我国目前的电压等级标准，220kV以上为电力输送环节，没有直接使用的概念。因此所谓公用电网是指220kV及以下的电压等级，如果送电构成公共连接点，也就是说，在连接点有2个及以上用户受用同一电网电源点，电力用户的用电特性有可能造成相互影响，甚至对电网的安全稳定运行构成威胁。针对以往我国在电力谐波方面先污染后治理的状况，公用电网一词在国家电能质量标准电能质量-公用电网谐波中特别采用，用于考核公共连接点处各用户注入系统的谐波超标与否。公用电网用电量在社会总用电量中占比达到69.22%，公用电网具有覆盖面大，电力用户数量多，关系国计民生等特点，由于谐波源的日益增多，人们对谐波及其危害的认识不断提高，公用电网成为了各方关注的公共利益点，公用电网电能质量势必成为关注的焦点。公用电网的电能质量及其治理问题在我国有一个逐渐深化和实施的过程。首先，国家电网公司为了减少电力投资，提高电力效率，保障电网安全稳定运行，推广用户安装无功补偿设备，这一阶段公用电网电能质量主要保证电力用户的电压稳定及电压质量，通过无功补偿设备实现了用户侧就地补偿，减少由于无功占用导致的电网供电能力不足和降低线路损耗。紧接着，国家电网公司针对谐波污染问题导致公用电网无功补偿设备的损坏和电网供电质量的下降，以及出现的数据丢失、用电设备无故损坏、产品质量下降、停电、火灾、线路损失增加等一系列问题，加大了治理谐波污染的力度。因此我国当前的公用电网的电能质量问题主要是谐波问题和无功补偿问题，其中尤以谐波治理为主，在消除谐波污染的同时一方面考虑如何保障无功补偿设备的正常运行，另一方面谐波作为电网中新增的无功占用，在逐渐损坏原有的无功补偿设备的同时，减少了电网实际无功补偿容量，还增加了公用电网的无功占用。为了保障原有的无功补偿设备的补偿效率，必须提高补偿设备的补偿率，即在公用电网中采用动态补偿无功的方法来有效提高补偿设备的利用率，将功率因数稳定长期的保持在较高水平比如0.95。另外目前公用电网中存在的相当数量的冲击性负荷和分散性负荷，在普遍采用的集中补偿方式补偿效果差或不补偿的情况下，采用动态补偿无功的方法可以得到有效解决。因此，目前公用电网电能质量治理的突出问题是既要有效抑制谐波污染又要确保无功补偿和电压稳定。相对应的，我国目前的公用电网电能质量治理设备按照解决的电能质量问题不同，可以分为三类产品，1）解决谐波污染问题的电能质量治理设备-有源电力滤波装置；2）解决无功补偿问题的电能质量治理设备动态无功补偿装置；3）同时解决谐波污染问题和无功补偿问题的电力成套设备动态消谐补偿综合电力成套设备（新增装机容量的电能质量治理不仅需要相应的电能质量控制装置，而且需要配套的电力成套设备一起安装，在这里把集成了电能质量控制装置的电力成套设备称为动态消谐补偿综合电力成套设备）。一、我国公用电网电能质量治理设备市场规模分析 在公用电网的谐波治理方面，主要采用有源电力滤波装置（APF）和动态消谐补偿综合电力成套设备，其使用量与公用电网的装机容量有着一定的对应关系，从2006-2008动态消谐综合设备在新增装机容量中的使用比例分别为0.2%、0.5%和2%，而用于对应原有装机容量的设备改造需求比例分别为0.2%、0.5%和1%，2009年起，鉴于智能电网概念的提出、经济形势的好转和国家对于公用电网电能质量的整体要求提升，预计，新增装机容量对应的动态消谐综合设备使用比例将从2009年的4%增长到2012年的20%，而原有的设备改造规模也会进一步提升，使用比例将从2%提升至2012年的10%左右。图1：公用电网谐波治理设备比例在公用电网的动态无功补偿设备方面，主要采用动态无功补偿装置和动态消谐补偿综合电力成套设备，无功补偿将有更大的市场空间，由于国家对无功补偿有着明确的规定，预计到2012年所有的新增装机容量对应设备都将会安装相应的无功补偿设备，而原有设备改造的比例也将提升到15%，如图2所示；在此市场中，动态无功补偿装置的比例在2012年预计达到10%左右，其中的动态无功补偿设备使用比例如图2所示。图2：公用电网无功补偿设备需求比例在“十二五”期间，甚至更长的时间内，我们可以期待电力需求以10左右的速度稳步增长。2008年我国共新增发电装机容量7943万千瓦，全国发电装机容量达79272万千瓦，同比增长10.34%。全国发电量增长5.18%，用电量增长5.23%。我们判断未来几年对电力的需求将稳定增长，年增长率在10左右。电力系统的发展已成为国民经济发展中的重要组成部分。目前，电子、电气设备愈来愈多，设备功能也愈加完善，同时对电能质量的要求也愈来愈高。有源电力滤波装置的市场规模测算依据主要为装机容量和产生谐波电流之间的对应关系。考虑目前公用电网非线性负荷应用普遍，按照电流平均谐波畸变率为15%左右，换算成与装机容量的对应关系，即为每1000KW的公用电网装机容量，采用100A的有源滤波装置解决波形的畸变问题；据估算，在每年新增装机容量中，考虑到企业的需求，06-08年，可参与治理谐波的需求百分比为0.2%，0.5%和2%，需用动态消谐补偿综合电力成套设备，再加总原有装机容量中需谐波治理改造的设备比例，可以计算出，在06-08年，谐波治理设备的市场需求规模分别为：1.79亿元，4.48亿元和12.52亿元，可以看出，此市场的成长空间很大，未来几年中国电能质量谐波治理设备市场仍将保持高速的增长，并有广阔的市场发展空间。谐波治理设备市场需求规模如图3所示。图3：谐波治理设备市场需求规模计算依据：历年统计年鉴，装机容量以年增长率10%计。近年来，国内无功补偿市场发展极其迅猛，产品的质量和数量都有了大幅度的提升，相当一部分优势企业已经开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。随着电力工业的快速发展和技术进步，以及节能降损管理的加强等，引发了许多领域对无功补偿的需求。无功补偿主要是通过提高功率因数，降低线路和输变电设备的损耗、改善受端电压质量以及提高输送功率。市场需求量与年新增发电装机容量有密切关系，公认的比例关系为0.4：1，即发电装机每增加1kW，需安装无功补偿容量0.4 kvar 。依照此比例计算，各种无功补偿装置的市场需求量很大，同样以接入公用电网的接入量计算，新增装机容量部分采用动态消谐补偿综合电力成套设备，原有装机容量采用通常的动态无功补偿装置，采用比例为5%10%，依此计算，2006年-2008年市场对无功补偿装置的需求量可以达到240亿元左右，如图4所示；其中动态无功补偿装置的需求量三年分别达到1.07亿元，2.35亿元，4.88亿元。可以看出动态无功补偿设备的成长空间巨大，成长前景看好。动态无功补偿设备市场需求规模如图4所示。 图4：无功补偿设备市场需求规模计算依据：历年统计年鉴，装机容量以年增长率10%计。综上所述，对于未来3年的中国电能质量治理产品市场，持以积极的乐观态度。虽然中国2009年的经济会受到诸多因素的压力，但是整体的经济环境还是向好的方向发展，中国电能质量治理设备市场的外部环境将进一步成熟。预计到2012年，仅以动态消谐补偿综合电力成套设备市场需求规模来看，我国销售额将达到505亿元。从2006年到2012年的市场规模复合增长率为115%左右。分阶段看，2006年到2009年，是国内电力滤波器和无功补偿装置的大力发展阶段，但受到金融危机的影响，国内对电网建设的投资增速减缓，因此国内谐波治理设备和无功补偿装置市场增速减缓。随着国内经济的逐步复苏，国内对电网建设的投资将逐步增长，未来3年谐波治理设备和动态无功补偿装置市场将保持高速而平稳的增长。二、2008年我国公用电网电能质量设备市场重点企业分析及介绍 随着公用电网覆盖规模的发展，各类电子电器的不断接入，公用电网的电能质量受到各方的关注，电能质量优化产品的市场也在随之扩张，多数电力成套设备生产厂家都看到电能质量治理产品的利好商机，但生产谐波治理设备和无功补偿装置尤其是进行有源滤波和动态无功补偿生产，有较高的技术壁垒，并不是所有企业都能达成。中国国内的电能质量设备企业大多是近几年才发展起来的企业，部分企业虽然成立时间早，但是一直倾力于传统的电力成套设备市场，其电能质量设备的生产和销售大多是近几年才开始进行。目前，有源电力滤波装置的知名生产商在10家左右，市场销售量比较大的公司有苏州和顺电气、西安赛博电气、北京时代集团、温州现代集团等。可以进行无功补偿装置生产的企业有2000余家，其中进行动态无功补偿的企业有50余家。在电能质量治理产品市场，生产厂家