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變頻器:“十三五”仍走調速與節能并舉之路

時間:2018-04-12   訪問量:1548

變頻器是工控系統的重要組成設備,安裝在電機前端以實現調速和節能。高壓變頻器后端主要拖動風機、水泵類負載,實際節電效果達30%~60%,未來該行業市場發展將受益于大中型項目改造;低壓變頻器與控制層和執行層設備共同組成自動化控制系統,其未來發展將受益于制造業“裝備升級”。

高壓變頻器可細分為通用和高性能兩種,目前通用領域內資企業占據80%以上的市場份額,競爭激烈導致10年價格大幅下滑;高性能市場仍以外資為主,毛利比通用產品高約50%,未來將成為內資企業的主攻方向。

低壓變頻器下游以制造業工控裝備為主,2009年受金融危機影響增速低于5%,2010年前三季度增長高達30%,預計未來5年可維持15%的平穩增速。

低壓變頻器高端市場外資占據80%以上份額,內資龍頭企業為匯川技術和英威騰。與外資企業相比,內資龍頭正處于從提供單一變頻器產品向提供綜合解決方案轉變的階段,未來市場占有率和盈利能力有望雙雙提升。

變頻器發展——調速節能

變頻技術最先用來對電機進行無級調速,通過控制半導體器件的通斷改變輸出頻率,以實現對后端拖動交流電機的軟啟動、變頻調速及提高運轉精度,并實現過流、過壓、過載保護。

對比過去的機械調速方式,變頻調速的范圍寬,可達到100%~5%;調控精度高,可達到±0.5%;由于它是無極調速,可實現電機的軟啟動和整個生產系統的全自動控制,進而減少對電網的沖擊。

從電壓分類上,一般把針對3kV~10kV高壓環境下運行的電動機而開發的變頻器稱為高壓變頻器,而將輸入電壓不高于690V的稱為低壓變頻器。

目前我國高壓變頻器在電力、冶金、水泥領域應用較多,合計占比超過50%;低壓變頻器應用領域更加廣泛,涉及工業生產、石油煤炭、市政交通等多個行業。高壓變頻下游細分市場組成。

    精度高、范圍寬使變頻成為工業調速之首選

目前在低壓變頻和高性能高壓變頻領域都使用了矢量控制手段。相比V/f控制,矢量控制在調速范圍和控制精度上明顯提升。

我國工業生產自動化水平與發達國家仍有一定差距,“十二五”規劃提出“改造提升制造業”,其中“發展先進裝備”、“促進制造業由大變強”成為指導未來發展的方向。變頻技術因其具有的優異性能將在工業調速和精密控制領域得到進一步推廣。尤其是制造業應用廣泛的低壓變頻技術,未來發展與自動化改造和裝備升級緊密相關。

變頻技術助力節能環保

我國的風機、水泵、空氣壓縮機等主要電機設備為滿足運行中的最高功率要求,輸出功率經常有很大的設計冗余,若使用機械調速能量被大量浪費在閥門和風門擋板上。變頻技術通過電力電子控制完成調速,在后端拖動電機使其轉速變化范圍增大,頻率高時效果更為明顯。風機水泵類負載最適宜安裝變頻器節能,相比低壓變頻,高壓技術在細分行業使用更為廣泛。

有關專家對比了電氣設備中幾種主要節能產品的效果,其中變頻器效率高達30%~60%,使用時只需加裝在電機前端,對原有設備改動較小。

推動我國變頻器行業發展的兩大動力分別為:工業自動化改造和節能環保推廣,而變頻技術也正處于從“調速”到“節能”的轉變過程。

“十二五”規劃提出了制造裝備升級和工業節能環保,確立了未來行業發展仍將走“調速節能并舉”的路徑。細分到產品,預計低壓變頻器以自動化改造和進口替代為主線,國內企業將重點發展控制和驅動技術;高壓變頻器依托國家節能環保政策,下游仍以電力、冶金、水泥等的大型工業設備改造為主,競爭加劇將刺激高性能產品國產化提速。

高壓變頻——節能環保拉動增速保持30%

高壓變頻器主要應用在大型工業設備的電機前端,經過長期的研發和市場開拓,目前內資品牌已占據通用型80%以上的份額??紤]到只需對電機加以改造就能大幅提高節能效率,預測行業在“十二五”期間將繼續維持30%左右的增速。

每年有1.02億kW的高壓電機處于浪費運行狀態節能潛力大

根據統計,我國每年發電量的66%消耗在電動機上。截至2006年底,全國電動機裝機容量約為5.8億kW,而高壓電機約占一半,高壓電機中近70%拖動的負載是風機、泵類、壓縮機,其中一半適合調速,即有約1.02億kW的高壓電機處在浪費運行的狀態。

根據對現有高壓變頻器用戶實際使用情況的統計,各行業不同用戶使用高壓變頻器的節電效果都較為理想,雖然不同客戶的實際設備運行環境有所差異,但是實際節電效果的區間多在30%~60%之間,尤其后端拖動負載頻率變化較大時效果更為明顯。

目前高壓變頻器主要應用在電力、冶金、水泥、石化和建材行業,未來仍將以上述領域的大型設備改造為主。

考慮到2010年變頻器,尤其是通用型產品價格下降較多,按照720元/kW保守估計,在不考慮未來新增高壓電機變頻調速需求的情況下,細分行業潛在市場約731億元。

考慮到2011年是“十二五”規劃實施初年,國家對于工業節能環保技術改造的扶持,將由規劃層面落實到具體政策。高壓變頻器行業2011年增速將呈現上升趨勢,大中型項目改造和新項目建設在一段時間內會成為行業發展的主要動力。

過去十年內資品牌逐步替代外資。我國高壓變頻技術是從2000年后逐步得到發展的,到2008年國內高壓變頻市場基本被內資企業占領,市場份額接近80%。較低的價格、穩定的產品質量和更貼近用戶的售后服務成為內資企業面對跨國公司的核心競爭優勢。

未來五年高端市場將上演進口替代

2010年高壓變頻器行業呈現兩分的局面:通用變頻器產能釋放充分,產品價格下降明顯,市場參與者普遍面臨盈利能力下滑的現狀;高性能領域繼續“藍?!睉B勢,外資企業占比大,以榮信、合康為首的內資品牌的市場份額在逐步提升,更多的通用型廠家開始涉足高性能產品。

有關專家對未來高壓變頻市場競爭態勢的判斷是:

——隨著2011年下游改造需求增多,通用變頻器市場競爭有望緩和,企業毛利恢復是大概率事件,但較難回到2009年水平;

——市場參與者持續增加,未來產品將更強調定制化和系統解決方案,龍頭企業研發能力強、資金實力雄厚,將進一步提升市場份額;

——高性能變頻器技術門檻高,行業有望復制通用變頻器進口替代的過程。由于目前內資進入的少,產品毛利將在未來一段時間內保持穩定。

與通用變頻器相比,高性能產品運用了矢量控制及能量回饋技術,具備恒轉矩、動態響應快、調速精度高、調速范圍寬、快速制動等特點,產品單價高達千萬元,毛利也明顯高于通用產品。

高壓變頻行業——大中型項目拉動發展

高壓變頻行業主要依賴大中型項目建設與改造,下游需求與宏觀經濟周期關聯度低,受國家和行業政策影響大。電力、冶金等行業能耗高,是“十二五”工業節能的重點,而高壓變頻技術成熟穩定、節能效果明顯、設備安裝簡便,通常在使用后兩年內通過節電可收回成本,具有很高的推廣價值。

工業節能改造將貫穿“十二五”,行業看好??紤]2010年受競爭加劇的影響,設備生產企業盈利能力下滑明顯,預計2011年下游需求在政策引導下持續增加整體利好,尤其是內資龍頭有望進一步提高市場份額。

長期來看,通用變頻器市場將被“完全競爭化”,而高性能領域仍處于進口替代初期,企業若能參與市場競爭將享受超額收益。目前高性能變頻器行業門檻主要是技術和累積的穩定運行經驗,未來下游需求將對企業營銷能力和客戶關系提出較高要求。

正在從通用市場逐步向高性能領域開拓的企業,其產品結構的轉型,將為其帶來盈利能力和利潤總額的提升,并尋找到新的增長點。

依據以上標準,合康變頻、智光電氣等具有技術和市場資源優勢的業內龍頭企業,有望成功搶占新興產品市場。

    低壓變頻——依托裝備升級繼續進口替代

“十二五”規劃提出要“改造升級制造業”,其中包括“發展先進裝備制造業”,而提升自動化水平將成為重點。

受下游使用條件的影響,低壓變頻技術強調調節精確和范圍,在工業自動化領域與前端PLC控制和后端伺服電機等聯系緊密,共同組成工業自動化控制系統。

與高壓變頻類似,低壓變頻也分為高端市場、中端市場和低端市場,上市公司中匯川技術、英威騰等主要參與高端市場競爭,而自動化水平升級從技術層面更強調變頻技術在精細領域應用,因此將主要討論高端市場。

制造業裝備升級是個漸近與長期的過程

低壓變頻器與PLC、伺服電機等共同組成工業自動化控制系統,下游涉及制造業多個子行業,與高壓變頻器主要受國家政策影響不同,低壓變頻下游需求與整體工業發展水平相關,未來裝備升級將是逐步和長期的過程,預計行業能在一段時間內保持15%左右的穩定增長。

從細分行業看,電梯、注塑機和軌道交通用低壓變頻設備增速有望超過行業平均,成為發展重點。

從產品到解決方案從進口到逐步國產

低壓變頻行業高端市場仍以外資產品為主,占據超過80%的份額,目前參與競爭的內資企業數量少、份額低、集中生產變頻器而缺少了控制層和執行層的核心產品,未來發展趨勢會向著提供綜合解決方案的高盈利模式轉變,進口替代在一段時間內會成為行業龍頭保持高增速的主要原因。

我國低壓變頻市場集中度低,各主要生產廠商優勢領域相對分散,如英威騰主要集中在起重、拉絲和煤炭領域,而匯川技術則依靠電梯和注塑機市場。由于產品價格優勢明顯,今后仍將繼續搶占外資的份額,內資企業短期內不存在激烈競爭關系,因此有望延續高毛利、高增長的趨勢。主要低壓變頻器生產商優勢領域。

以英威騰和匯川為代表的內資變頻器生產企業開始涉足PLC和伺服等產品,未來發展將以提供客戶定制的解決方案為目標。目前兩家公司的發展模式各不相同,將面臨銷售渠道整合和控制層執行技術產品化的挑戰。

   內資龍頭殊途同歸

下游裝備升級拉動,行業整體穩定增長。自動化改造和制造業升級是行業發展主動力,未來將呈現逐步推廣的局面,低壓變頻器整體增速預計將維持在15%左右。

但行業增速放緩并不影響內資企業加速進口替代,以英威騰和匯川技術為代表的生產企業通過價格優勢加速擴張,在細分領域獲得了競爭優勢。今后必將有更多的生產商參與到低壓變頻器高端領域,龍頭企業只有通過整合產品優勢并最終提供高附加值的綜合解決方案才能維持企業的發展。

在發展路徑上,兩家龍頭企業有所差異,但最終都將成為綜合的產品解決方案提供商。英威騰將繼續研發包括控制層和執行層在內的產品,并完成與變頻器的整合,以保證原有銷售渠道在產品儲備完成后,能夠迅速啟動市場;匯川技術也面臨著現有產品整合的問題,同時在產能充分釋放后,進行市場間橫向擴張將成為其下一個主攻方向。


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