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变频器:“十二五”仍走调速与节能并举之路

浏览次数: 日期:2011-02-11

    变频器是工控系统的重要组成设备,安装在电机前端以实现调速和节能。高压变频器后端主要拖动风机、水泵类负载,实际节电效果达30%~60%,未来该行业市场发展将受益于大中型项目改造;低压变频器与控制层和执行层设备共同组成自动化控制系统,其未来发展将受益于制造业装备升级

  高压变频器可细分为通用和高性能两种,目前通用领域内资企业占据80%以上的市场份额,竞争激烈导致10年价格大幅下滑;高性能市场仍以外资为主,毛利比通用产品高约50%,未来将成为内资企业的主攻方向。

  低压变频器下游以制造业工控装备为主,2009年受金融危机影响增速低于5%2010年前三季度增长高达30%,预计未来5年可维持15%的平稳增速。

  低压变频器高端市场外资占据80%以上份额,内资龙头企业为汇川技术和英威腾。与外资企业相比,内资龙头正处于从提供单一变频器产品向提供综合解决方案转变的阶段,未来市场占有率和盈利能力有望双双提升。

  变频器发展——调速节能

  变频技术最先用来对电机进行无级调速,通过控制半导体器件的通断改变输出频率,以实现对后端拖动交流电机的软启动、变频调速及提高运转精度,并实现过流、过压、过载保护。

  对比过去的机械调速方式,变频调速的范围宽,可达到100%~5%;调控精度高,可达到±0.5%;由于它是无极调速,可实现电机的软启动和整个生产系统的全自动控制,进而减少对电网的冲击。

  从电压分类上,一般把针对3kV~10kV高压环境下运行的电动机而开发的变频器称为高压变频器,而将输入电压不高于690V的称为低压变频器。

  目前我国高压变频器在电力、冶金、水泥领域应用较多,合计占比超过50%;低压变频器应用领域更加广泛,涉及工业生产、石油煤炭、市政交通等多个行业。高压变频下游细分市场组成。

    精度高、范围宽使变频成为工业调速之首选

  目前在低压变频和高性能高压变频领域都使用了矢量控制手段。相比V/f控制,矢量控制在调速范围和控制精度上明显提升。

  我国工业生产自动化水平与发达国家仍有一定差距,十二五规划提出改造提升制造业,其中发展先进装备促进制造业由大变强成为指导未来发展的方向。变频技术因其具有的优异性能将在工业调速和精密控制领域得到进一步推广。尤其是制造业应用广泛的低压变频技术,未来发展与自动化改造和装备升级紧密相关。

  变频技术助力节能环保

  我国的风机、水泵、空气压缩机等主要电机设备为满足运行中的最高功率要求,输出功率经常有很大的设计冗余,若使用机械调速能量被大量浪费在阀门和风门挡板上。变频技术通过电力电子控制完成调速,在后端拖动电机使其转速变化范围增大,频率高时效果更为明显。风机水泵类负载最适宜安装变频器节能,相比低压变频,高压技术在细分行业使用更为广泛。

  有关专家对比了电气设备中几种主要节能产品的效果,其中变频器效率高达30%~60%,使用时只需加装在电机前端,对原有设备改动较小。

  推动我国变频器行业发展的两大动力分别为:工业自动化改造和节能环保推广,而变频技术也正处于从调速节能的转变过程。

  十二五规划提出了制造装备升级和工业节能环保,确立了未来行业发展仍将走调速节能并举的路径。细分到产品,预计低压变频器以自动化改造和进口替代为主线,国内企业将重点发展控制和驱动技术;高压变频器依托国家节能环保政策,下游仍以电力、冶金、水泥等的大型工业设备改造为主,竞争加剧将刺激高性能产品国产化提速。

  高压变频——节能环保拉动增速保持30%

  高压变频器主要应用在大型工业设备的电机前端,经过长期的研发和市场开拓,目前内资品牌已占据通用型80%以上的份额。考虑到只需对电机加以改造就能大幅提高节能效率,预测行业在十二五期间将继续维持30%左右的增速。

  每年有1.02亿kW的高压电机处于浪费运行状态节能潜力大

  根据统计,我国每年发电量的66%消耗在电动机上。截至2006年底,全国电动机装机容量约为5.8亿kW,而高压电机约占一半,高压电机中近70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机,其中一半适合调速,即有约1.02亿kW的高压电机处在浪费运行的状态。

  根据对现有高压变频器用户实际使用情况的统计,各行业不同用户使用高压变频器的节电效果都较为理想,虽然不同客户的实际设备运行环境有所差异,但是实际节电效果的区间多在30%~60%之间,尤其后端拖动负载频率变化较大时效果更为明显。

  目前高压变频器主要应用在电力、冶金、水泥、石化和建材行业,未来仍将以上述领域的大型设备改造为主。

  考虑到2010年变频器,尤其是通用型产品价格下降较多,按照720/kW保守估计,在不考虑未来新增高压电机变频调速需求的情况下,细分行业潜在市场约731亿元。

  考虑到2011年是十二五规划实施初年,国家对于工业节能环保技术改造的扶持,将由规划层面落实到具体政策。高压变频器行业2011年增速将呈现上升趋势,大中型项目改造和新项目建设在一段时间内会成为行业发展的主要动力。

  过去十年内资品牌逐步替代外资。我国高压变频技术是从2000年后逐步得到发展的,到2008年国内高压变频市场基本被内资企业占领,市场份额接近80%。较低的价格、稳定的产品质量和更贴近用户的售后服务成为内资企业面对跨国公司的核心竞争优势。

  未来五年高端市场将上演进口替代

  2010年高压变频器行业呈现两分的局面:通用变频器产能释放充分,产品价格下降明显,市场参与者普遍面临盈利能力下滑的现状;高性能领域继续蓝海态势,外资企业占比大,以荣信、合康为首的内资品牌的市场份额在逐步提升,更多的通用型厂家开始涉足高性能产品。

  有关专家对未来高压变频市场竞争态势的判断是:

  ——随着2011年下游改造需求增多,通用变频器市场竞争有望缓和,企业毛利恢复是大概率事件,但较难回到2009年水平;

  ——市场参与者持续增加,未来产品将更强调定制化和系统解决方案,龙头企业研发能力强、资金实力雄厚,将进一步提升市场份额;

  ——高性能变频器技术门槛高,行业有望复制通用变频器进口替代的过程。由于目前内资进入的少,产品毛利将在未来一段时间内保持稳定。

  与通用变频器相比,高性能产品运用了矢量控制及能量回馈技术,具备恒转矩、动态响应快、调速精度高、调速范围宽、快速制动等特点,产品单价高达千万元,毛利也明显高于通用产品。

  高压变频行业——大中型项目拉动发展

  高压变频行业主要依赖大中型项目建设与改造,下游需求与宏观经济周期关联度低,受国家和行业政策影响大。电力、冶金等行业能耗高,是十二五工业节能的重点,而高压变频技术成熟稳定、节能效果明显、设备安装简便,通常在使用后两年内通过节电可收回成本,具有很高的推广价值。

  工业节能改造将贯穿十二五,行业看好。考虑2010年受竞争加剧的影响,设备生产企业盈利能力下滑明显,预计2011年下游需求在政策引导下持续增加整体利好,尤其是内资龙头有望进一步提高市场份额。

  长期来看,通用变频器市场将被完全竞争化,而高性能领域仍处于进口替代初期,企业若能参与市场竞争将享受超额收益。目前高性能变频器行业门槛主要是技术和累积的稳定运行经验,未来下游需求将对企业营销能力和客户关系提出较高要求。

  正在从通用市场逐步向高性能领域开拓的企业,其产品结构的转型,将为其带来盈利能力和利润总额的提升,并寻找到新的增长点。

  依据以上标准,合康变频、智光电气等具有技术和市场资源优势的业内龙头企业,有望成功抢占新兴产品市场。

    低压变频——依托装备升级继续进口替代

  十二五规划提出要改造升级制造业,其中包括发展先进装备制造业,而提升自动化水平将成为重点。

  受下游使用条件的影响,低压变频技术强调调节精确和范围,在工业自动化领域与前端PLC控制和后端伺服电机等联系紧密,共同组成工业自动化控制系统。

  与高压变频类似,低压变频也分为高端市场、中端市场和低端市场,上市公司中汇川技术、英威腾等主要参与高端市场竞争,而自动化水平升级从技术层面更强调变频技术在精细领域应用,因此将主要讨论高端市场。

  制造业装备升级是个渐近与长期的过程

  低压变频器与PLC、伺服电机等共同组成工业自动化控制系统,下游涉及制造业多个子行业,与高压变频器主要受国家政策影响不同,低压变频下游需求与整体工业发展水平相关,未来装备升级将是逐步和长期的过程,预计行业能在一段时间内保持15%左右的稳定增长。

  从细分行业看,电梯、注塑机和轨道交通用低压变频设备增速有望超过行业平均,成为发展重点。

  从产品到解决方案从进口到逐步国产

  低压变频行业高端市场仍以外资产品为主,占据超过80%的份额,目前参与竞争的内资企业数量少、份额低、集中生产变频器而缺少了控制层和执行层的核心产品,未来发展趋势会向着提供综合解决方案的高盈利模式转变,进口替代在一段时间内会成为行业龙头保持高增速的主要原因。

  我国低压变频市场集中度低,各主要生产厂商优势领域相对分散,如英威腾主要集中在起重、拉丝和煤炭领域,而汇川技术则依靠电梯和注塑机市场。由于产品价格优势明显,今后仍将继续抢占外资的份额,内资企业短期内不存在激烈竞争关系,因此有望延续高毛利、高增长的趋势。主要低压变频器生产商优势领域。

  以英威腾和汇川为代表的内资变频器生产企业开始涉足PLC和伺服等产品,未来发展将以提供客户定制的解决方案为目标。目前两家公司的发展模式各不相同,将面临销售渠道整合和控制层执行技术产品化的挑战。

   内资龙头殊途同归

  下游装备升级拉动,行业整体稳定增长。自动化改造和制造业升级是行业发展主动力,未来将呈现逐步推广的局面,低压变频器整体增速预计将维持在15%左右。

  但行业增速放缓并不影响内资企业加速进口替代,以英威腾和汇川技术为代表的生产企业通过价格优势加速扩张,在细分领域获得了竞争优势。今后必将有更多的生产商参与到低压变频器高端领域,龙头企业只有通过整合产品优势并最终提供高附加值的综合解决方案才能维持企业的发展。

  在发展路径上,两家龙头企业有所差异,但最终都将成为综合的产品解决方案提供商。英威腾将继续研发包括控制层和执行层在内的产品,并完成与变频器的整合,以保证原有销售渠道在产品储备完成后,能够迅速启动市场;汇川技术也面临着现有产品整合的问题,同时在产能充分释放后,进行市场间横向扩张将成为其下一个主攻方向。

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