二零零二年, 二十一世紀(jì)的第二年，我國迎來了加入WTO的第一個年度，如何快速、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展我國的國民經(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難題 ，也是近年來全世界范圍內(nèi)該行業(yè)中競相關(guān)注的一道熱點(diǎn)，它不僅涉及大功率交流電動機(jī)的各類負(fù)載的調(diào)速和節(jié)能，也與其它一些關(guān)系國計民生的重點(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的發(fā)展過程
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，再從IGBT到IGCT，每一次元器件的飛躍都會帶動變頻器技術(shù)的發(fā)展。八十年代早期，美國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年第一臺低壓變頻器進(jìn)入中國后，上世紀(jì)九十年代初，中國企業(yè)才開始認(rèn)識變頻器的作用并嘗試使用。當(dāng)時的年銷售量僅在3,000-4,000萬元人民幣，而且?guī)缀跞渴菄馄放�。�?jīng)過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，品牌也從單一的國外品牌發(fā)展到了70余個品牌 （其中國產(chǎn)占到40％左右），市場總量也已達(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發(fā)展情況,來預(yù)測高壓變頻器市場的發(fā)展。
大功率高壓變頻器由于其技術(shù)的復(fù)雜性和高昂的采購價格，從八十年代開始，我國某些行業(yè)在必需的前提下，從國外進(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，78年寶山鋼鐵公司在設(shè)計時，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（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，為三臺水輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)變頻啟動送電，據(jù)說同為60,000KW的變頻器在三峽葛洲壩水庫還有一臺。但真正在全國各行業(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，隨著通用變頻器市場的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，企業(yè)用戶越來越需要一種性能優(yōu)越，質(zhì)量可靠，價格合理的高壓變頻調(diào)速裝置。應(yīng)對這種情況，不僅國外產(chǎn)品紛紛搶灘中國市場，國內(nèi)一些企業(yè)也早在93年就開始進(jìn)行這類產(chǎn)品的開發(fā)和研制，經(jīng)過近十年的努力，技術(shù)上逐漸縮短了與國外品牌間的距離，初步形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品業(yè)已進(jìn)入國內(nèi)市場（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�；究赏蟿语L(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等各類負(fù)載。進(jìn)入市場的主要國外產(chǎn)品有：西門子，ABB，羅賓康，AB，東芝，富士，安塞爾多等，國內(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)會統(tǒng)計：1999—2000年全國高壓變頻器的市場銷售額在1.5—1.8億元之間，2001年預(yù)計在2.5億左右。與潛在的巨大市場相比，仍處在啟動和增長期，還需要政府，企業(yè)用戶，制造廠商，行業(yè)各方面共同推動。
二、 市場發(fā)展前景和特點(diǎn)
國民經(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)步也會給人們生活帶來重大的變化。同為電子技術(shù)的電力電子技術(shù)的發(fā)展近幾年來相對落后于通信傳輸電子技術(shù)的發(fā)展，但隨著通信業(yè)市場的逐漸飽和和增長趨緩，未來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)，它將會顯示出巨大的技術(shù)發(fā)展前景和市場直接需求量。特別是隨著我國第十個五年計劃的展開，以及一些如三峽、二灘等大型國家重點(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，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)目中一個成熟的高壓變頻技術(shù)是工程設(shè)計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)來進(jìn)行氣量氣壓的調(diào)節(jié)，而此類壓縮機(jī)是通過高壓交流電機(jī)來進(jìn)行拖動的，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)國家≤電動機(jī)調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)化途徑與對策的研究≥的報告，我國發(fā)電總量的66%消耗在電動機(jī)上，截止到1999年底，我國具有各類風(fēng)機(jī)約780萬臺，水泵4.000萬臺，空壓機(jī)560萬臺，這些裝置又占去了電機(jī)耗電的一半以上。據(jù)統(tǒng)計：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3KV以上高壓電機(jī)的總?cè)萘渴?.44億KW，每年以500-600萬KW的速度在增長，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的價格計算，未來10年的市場總額大致應(yīng)在1500X0.74億KW=1100億，考慮價格等其他因素實(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)然這是在市場穩(wěn)定之后的年平均市場容量。
從目前高壓變頻器的一般使用情況來看，平均節(jié)電可達(dá)30%，因而，無論是在新建項(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，每年有計劃的改造500-600萬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，長期經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。若堅持不懈地十余年的改造，不僅可以大大提高我國這一行業(yè)的技術(shù)水平和發(fā)展，而且每年為國家節(jié)約數(shù)百億元人民幣的用電損耗，有關(guān)專家估計：整體節(jié)能效果可為國家在今后十年內(nèi)減少15-20個30萬KW燃煤發(fā)電機(jī)組的投資，同時減少了大量煤煙的排放。
中國的市場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)與國外差別很大，歸納起來有以下幾點(diǎn)：
1) 行業(yè)性很強(qiáng)。集中在冶金、電力、供水、石油、化工、煤炭等幾個國有行業(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)中大都為國有控股企業(yè)，定購產(chǎn)品涉及動力、計劃、技術(shù)改造等部門，購買決策周期長。
3) 一次性投資購買設(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)相對少。
5) 目前全國各行業(yè)只有少數(shù)高壓電機(jī)使用個別其它調(diào)速方式，市場空白點(diǎn)多。
6) 政府行為和市場的不確定性。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，市場啟動會快一些，反之則慢。另一方面受國際、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響及國內(nèi)用戶（某行業(yè)）整體經(jīng)濟(jì)效益好壞的影響，也會關(guān)系到市場的大小，快慢。因此，在未來市場發(fā)展過程中仍存在著一些不確定的因素。
7) 海外跨國公司知名品牌大舉進(jìn)入我國市場的可能性較大，各方應(yīng)有所準(zhǔn)備。周邊海外市場，比如：韓國、東南亞地區(qū)、中國臺灣、中東地區(qū)等市場也有待開發(fā)。
三、未來的發(fā)展方向
高壓變頻器作為一個節(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、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節(jié)能型的綠色環(huán)保產(chǎn)品，近年來受到政府、行業(yè)各部門的重視和支持，國家經(jīng)貿(mào)委、國家計委、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。政府還通過政策、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，我國是一個以火力（燃煤）發(fā)電為主的能源國家，風(fēng)力發(fā)電幾乎沒有，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。而我國僅僅是剛剛起步，北方某省曾從荷蘭引進(jìn)幾套，效果不錯，但價格昂貴，與電價相比不成比例，因此研發(fā)、生產(chǎn)、制造符合國情的風(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)電的市場及資源在我國新疆、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輸入頻率不穩(wěn)定的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成一個固定頻率的電能（通過發(fā)電機(jī)）輸出，其技術(shù)基于變頻器技術(shù)的平臺。就象一個發(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)，可以開發(fā)不同領(lǐng)域的不同產(chǎn)品，它的未來前景是不可估量的。
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,這樣就會造成在一個區(qū)段內(nèi)(2個所之間)電網(wǎng)的巨大波動和三相電流的極度不對稱,從而影響了整個電網(wǎng)的質(zhì)量 (污染很大)。通過調(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)30～40萬元人民幣之巨。因而不僅我國且在世界一些發(fā)達(dá)國家，在考慮電氣化鐵路進(jìn)入人口稠密地帶和工業(yè)企業(yè)密集地帶時都十分慎重。(我國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)主要原因是考慮對電網(wǎng)的影響。國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，不在同一時間到達(dá)同一電壓共振頻率時，基本上可解決這一問題，當(dāng)然在技術(shù)和工藝上仍有許多問題需要解決。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題。
4．“變頻器”一個全新的節(jié)能環(huán)保理念
我們知道一個國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的動力之一就是能源的供應(yīng)，電力是其中重要的一個環(huán)節(jié)。而近年來由于各項(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的投資價格已漲到8，000～9，000元；核能發(fā)電機(jī)組每KW的價格高在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)了局部電力過剩的情況，但隨著經(jīng)濟(jì)的總體發(fā)展，國家在每一個五年計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，（可等同于一個電源）來進(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不是同一個概念，但投資購買高壓變頻器回報率并不少于投資一個電廠的回報率（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新的意義上的電源，在投資上具有巨大的優(yōu)勢這也就是一個不爭的事實(shí)了。
從另一個角度說，發(fā)電機(jī)組，特別是火力發(fā)電機(jī)組，燃燒后排放出來的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)境組織要求各國簽署京都定議書就是要解決這一問題。相信國際組織今后對各國CO2的排放量和標(biāo)準(zhǔn)會越來越嚴(yán)格，那么鼓勵各行業(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”四個字。
我國高壓變頻器市場所蘊(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)的加入將更加推動市場的迅速發(fā)展，衷心祝愿“高壓大功率變頻器”這一市場的春天早一天來到。
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