伏升壓變壓器
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其發(fā)電流程是：光伏電站發(fā)出的直流電流經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏?，根?jù)接入電壓的大小，由變壓器進行相應(yīng)的升壓操作，輸送至國家電網(wǎng)，電網(wǎng)端電壓一般為10千伏。用戶端按照民用/商用不同，一般電壓為220伏/380伏，同樣由變壓器從電網(wǎng)端執(zhí)行降壓操作，最終輸送到終端用戶。
變壓器在輸變電過程中起到至關(guān)重要的作用。除了功率傳送和電壓變換作用，變壓器在光伏系統(tǒng)中還有電氣隔離（阻止直流分量和漏電流進入電網(wǎng)）和匹配電壓等作用。通常，每兩個500千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)需配置一臺1,000伏安的變壓器。光伏電站同樣需要設(shè)置用于發(fā)電并網(wǎng)的升壓變壓器和配套變電設(shè)備。光伏升壓變壓器指能將光伏逆變器輸出的低交流電壓提升至較高電壓水平的光伏變壓器。
全球光伏升壓變壓器整體規(guī)模
2023年全球光伏升壓變壓器市場規(guī)模達(dá)到了12.29億美元，預(yù)計2030年將達(dá)到24.07億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為9.05%。
生產(chǎn)端(量)來看，中國和歐洲是兩個重要的生產(chǎn)地區(qū)，2023年分別占有63.77%和15.34%的市場份額，預(yù)計未來幾年，中國地區(qū)將保持最快增速，預(yù)計2030年份額將達(dá)到64.00%。
從產(chǎn)品類型(量)方面來看，干式變壓器占有重要地位，預(yù)計2030年份額將達(dá)到68.37%。同時就應(yīng)用來看，地面電站光伏系統(tǒng)在2023年份額大約是87.73%，未來幾年CAGR大約為10.25%。
目前全球主要廠商包括明陽電氣、伊戈爾、特變電工、Hitachi Energy、Siemens、Prolec GE和正泰電器等，2023年主要廠商份額占比超過78%，預(yù)計未來幾年行業(yè)競爭將更加激烈，尤其在中國市場。
消費層面來說，目前中國地區(qū)是全球最大的消費市場，2023年占有56.31%的市場份額，之后是歐洲和北美，分別占有13.44%和13.39%。預(yù)計未來幾年，歐洲地區(qū)增長最快，2024-2030年期間CAGR大約為12.40%。
新型鐵心在光伏升壓變壓器中的應(yīng)用
極薄硅鋼帶鐵心
能源發(fā)電的輸出功率和電壓往往具有較大的波動范圍。中頻高變壓器能夠很好地適應(yīng)這種寬范圍的輸入變化，確保在不同的發(fā)電條件下都能穩(wěn)定工作并實現(xiàn)有效能量傳輸。同時其良好的濾波特性可以有效過濾光伏發(fā)電產(chǎn)生的高頻諧波，提高電能質(zhì)量，從而提高并網(wǎng)的成功率和效率。
極薄硅鋼帶鐵心在中高頻區(qū)域具有極其優(yōu)越的磁特性，可以根據(jù)電網(wǎng)需求進行快速、精準(zhǔn)的功率分配和調(diào)整，實現(xiàn)實時光伏功率輸出，有效幫助變壓器升壓轉(zhuǎn)換效率。此外，其優(yōu)越的降噪效果和機械性能亦有助于提升變壓器的綜合性能。
非晶合金帶鐵心
非晶合金帶鐵心相較于傳統(tǒng)硅鋼片鐵心，在相同容量下具有更低的空載損耗。而光伏發(fā)電的特殊性，決定了只要接入系統(tǒng)，設(shè)備就會產(chǎn)生空載損耗，因此，光伏新能源項目對變壓器的空載損耗要求更高。同時光伏變壓器大多使用環(huán)境比較惡劣，而非晶合金材料的物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的耐腐蝕性和溫度適應(yīng)性。加之其緊湊小巧的結(jié)構(gòu)，易于安裝在各種特殊環(huán)境中。
立體卷鐵心技術(shù)
相比傳統(tǒng)的疊鐵心，立體卷鐵心技術(shù)可節(jié)省磁材約20%，可以說在節(jié)省空間、節(jié)約成本、降低損耗方面做到了極致。同時，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計還有一個好處，那就是靜音。緊湊、對稱的線圈結(jié)構(gòu)大大降低了變壓器周圍的雜散磁場，可比疊鐵心變壓器降低10dB-25dB，基本達(dá)到靜音狀態(tài)。
前景展望
光伏升壓變壓器屬于新能源變壓器，在光伏發(fā)電領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。
隨著國內(nèi)新型軟磁材料生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展、制造工藝的不斷成熟，極薄硅鋼帶、非晶合金帶材等高端原料國產(chǎn)化市場日益加大，市場供應(yīng)日趨充足，原材料成本和供應(yīng)鏈安全問題必將得到進一步解決。目前光伏升壓變壓器行業(yè)正處于高端產(chǎn)品競爭激烈、低端產(chǎn)能過剩的階段。技術(shù)創(chuàng)新和普及將進一步促進產(chǎn)品更新迭代，更好的促進行業(yè)內(nèi)的良性發(fā)展。
當(dāng)前我國5G、大數(shù)據(jù)、充電樁、特高壓、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、城際高鐵和軌道交通等七大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的“新基建”已被提升到新的高度，下游行業(yè)快速發(fā)展特別是特高壓對變壓器行業(yè)的有力拉動，將為國內(nèi)變壓器市場帶來前所未有的商機。
近期，三部門出臺政策加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，旨在推動電力系統(tǒng)向清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的方向轉(zhuǎn)型?？梢灶A(yù)見，未來高端智能化綠色變壓器將越來越多地接入新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，以幫助電網(wǎng)輸配效率的全面提升，鐵心作為變壓器效率提升的關(guān)鍵部件，發(fā)展新型綠色、高效高端鐵心技術(shù)將成為迫切需求。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其發(fā)電流程是：光伏電站發(fā)出的直流電流經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏?，根?jù)接入電壓的大小，由變壓器進行相應(yīng)的升壓操作，輸送至國家電網(wǎng)，電網(wǎng)端電壓一般為10千伏。用戶端按照民用/商用不同，一般電壓為220伏/380伏，同樣由變壓器從電網(wǎng)端執(zhí)行降壓操作，最終輸送到終端用戶。
變壓器在輸變電過程中起到至關(guān)重要的作用。除了功率傳送和電壓變換作用，變壓器在光伏系統(tǒng)中還有電氣隔離（阻止直流分量和漏電流進入電網(wǎng)）和匹配電壓等作用。通常，每兩個500千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)需配置一臺1,000伏安的變壓器。光伏電站同樣需要設(shè)置用于發(fā)電并網(wǎng)的升壓變壓器和配套變電設(shè)備。光伏升壓變壓器指能將光伏逆變器輸出的低交流電壓提升至較高電壓水平的光伏變壓器。
全球光伏升壓變壓器整體規(guī)模
2023年全球光伏升壓變壓器市場規(guī)模達(dá)到了12.29億美元，預(yù)計2030年將達(dá)到24.07億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為9.05%。
生產(chǎn)端(量)來看，中國和歐洲是兩個重要的生產(chǎn)地區(qū)，2023年分別占有63.77%和15.34%的市場份額，預(yù)計未來幾年，中國地區(qū)將保持最快增速，預(yù)計2030年份額將達(dá)到64.00%。
從產(chǎn)品類型(量)方面來看，干式變壓器占有重要地位，預(yù)計2030年份額將達(dá)到68.37%。同時就應(yīng)用來看，地面電站光伏系統(tǒng)在2023年份額大約是87.73%，未來幾年CAGR大約為10.25%。
目前全球主要廠商包括明陽電氣、伊戈爾、特變電工、Hitachi Energy、Siemens、Prolec GE和正泰電器等，2023年主要廠商份額占比超過78%，預(yù)計未來幾年行業(yè)競爭將更加激烈，尤其在中國市場。
消費層面來說，目前中國地區(qū)是全球最大的消費市場，2023年占有56.31%的市場份額，之后是歐洲和北美，分別占有13.44%和13.39%。預(yù)計未來幾年，歐洲地區(qū)增長最快，2024-2030年期間CAGR大約為12.40%。
新型鐵心在光伏升壓變壓器中的應(yīng)用
極薄硅鋼帶鐵心
能源發(fā)電的輸出功率和電壓往往具有較大的波動范圍。中頻高變壓器能夠很好地適應(yīng)這種寬范圍的輸入變化，確保在不同的發(fā)電條件下都能穩(wěn)定工作并實現(xiàn)有效能量傳輸。同時其良好的濾波特性可以有效過濾光伏發(fā)電產(chǎn)生的高頻諧波，提高電能質(zhì)量，從而提高并網(wǎng)的成功率和效率。
極薄硅鋼帶鐵心在中高頻區(qū)域具有極其優(yōu)越的磁特性，可以根據(jù)電網(wǎng)需求進行快速、精準(zhǔn)的功率分配和調(diào)整，實現(xiàn)實時光伏功率輸出，有效幫助變壓器升壓轉(zhuǎn)換效率。此外，其優(yōu)越的降噪效果和機械性能亦有助于提升變壓器的綜合性能。
非晶合金帶鐵心
非晶合金帶鐵心相較于傳統(tǒng)硅鋼片鐵心，在相同容量下具有更低的空載損耗。而光伏發(fā)電的特殊性，決定了只要接入系統(tǒng)，設(shè)備就會產(chǎn)生空載損耗，因此，光伏新能源項目對變壓器的空載損耗要求更高。同時光伏變壓器大多使用環(huán)境比較惡劣，而非晶合金材料的物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的耐腐蝕性和溫度適應(yīng)性。加之其緊湊小巧的結(jié)構(gòu)，易于安裝在各種特殊環(huán)境中。
立體卷鐵心技術(shù)
相比傳統(tǒng)的疊鐵心，立體卷鐵心技術(shù)可節(jié)省磁材約20%，可以說在節(jié)省空間、節(jié)約成本、降低損耗方面做到了極致。同時，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計還有一個好處，那就是靜音。緊湊、對稱的線圈結(jié)構(gòu)大大降低了變壓器周圍的雜散磁場，可比疊鐵心變壓器降低10dB-25dB，基本達(dá)到靜音狀態(tài)。
前景展望
光伏升壓變壓器屬于新能源變壓器，在光伏發(fā)電領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。
隨著國內(nèi)新型軟磁材料生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展、制造工藝的不斷成熟，極薄硅鋼帶、非晶合金帶材等高端原料國產(chǎn)化市場日益加大，市場供應(yīng)日趨充足，原材料成本和供應(yīng)鏈安全問題必將得到進一步解決。目前光伏升壓變壓器行業(yè)正處于高端產(chǎn)品競爭激烈、低端產(chǎn)能過剩的階段。技術(shù)創(chuàng)新和普及將進一步促進產(chǎn)品更新迭代，更好的促進行業(yè)內(nèi)的良性發(fā)展。
當(dāng)前我國5G、大數(shù)據(jù)、充電樁、特高壓、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、城際高鐵和軌道交通等七大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的“新基建”已被提升到新的高度，下游行業(yè)快速發(fā)展特別是特高壓對變壓器行業(yè)的有力拉動，將為國內(nèi)變壓器市場帶來前所未有的商機。
近期，三部門出臺政策加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，旨在推動電力系統(tǒng)向清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的方向轉(zhuǎn)型?？梢灶A(yù)見，未來高端智能化綠色變壓器將越來越多地接入新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，以幫助電網(wǎng)輸配效率的全面提升，鐵心作為變壓器效率提升的關(guān)鍵部件，發(fā)展新型綠色、高效高端鐵心技術(shù)將成為迫切需求。
