高电压等级变压器用电磁线向节能降耗型方向发展分析

高电压等级变压器用电磁线向节能降耗型方向发展分析

高电压等级变压器用电磁线向节能降耗型方向发展在双碳目标下，为了实现低碳环保、落实环境保护和资源节约的要求，我国在进行电网建设的同时，对变压器节能降耗的要求也越来越高。电磁线作为变压器的心脏，必须适应变压器的发展需求，因此也向着降低变压器线圈损耗、缩小线圈体积的方向发展。绕组导线处在交变漏磁场中，根据楞次定律，在闭合回路中产生感应电流（一般称为涡流），从而在导线中产生涡流损耗。单根导线在均匀磁场中产生的涡流损耗与导线沿绕组辐向的厚度平方成正比。所以，电磁线厚度越大则变压器线圈的涡流损耗越大，线圈温升也越高。电流具有集肤效应，即在交流电或变交电磁场下电流主要集中在导体表面移动，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部电流较小。因此，在相同导电截面积下，多根小规格截面积电磁线并绕可以通过更大电流强度。综上，变压器使用超薄厚度和小规格截面积的电磁线将成为发展趋势。随着电力行业的发展，变压器的容量越来越大，由电磁线绕制的线圈的体积也相应越来越大。由一根多根数换位导线代替多根导线并绕，可以简化变压器制造厂的绕制工艺。同时，多根数换位导线更加紧密，可以缩小变压器体积，达到降低变压器制造成本的目的。此外，多根数换位导线还可以增强线圈本身的机械强度，提高变压器抗突发短路的能力。变压器的电压等级越高，电磁线所需要的绝缘强度就越高。在使用目前绝缘材料的情况下，电磁线的绝缘越来越厚，电磁线的外形尺寸也越大，变压器的体积也随之增大，从而增加变压器的制造成本。因此，在不减弱电磁线性能的前提下，通过对现有绝缘材料进行改性或研发新的高强度绝缘材料，减小电磁线绝缘厚度将成为电磁线的未来发展趋势之一。电磁线行业未来发展趋势我国电磁线行业已步入成熟期，行业竞争较为充分。在下游行业需求拉动下，我国电磁线用量整体上呈现不断增长的发展趋势，但由于产能过剩和产品同质化严重，市场竞争较为激烈。目前我国电磁线生产企业众多，规模相差很大，年产一千多吨至年产十万吨不等。由于通用电磁线生产技术和工艺比较成熟，除几家大规模企业外，其余企业产品同质化比较严重，使得电磁线行业竞争较为激烈。扁线从属于电磁线行业，扁线能够提升电机性能，尤其在新能源车领域，电机作为核心零部件，扁线能提高电机效率、减少损耗，且帮助电机更好的散热。从性能上来看，传统电机采用圆形导线，而扁线电机采用扁平的矩形导线。电机功率与铜含量成正相关，圆线槽满率一般约40%，而扁线可提升至70%，因为圆线之间存在空隙，而扁线则更为紧密。相同空间内，扁线电机可多充填20-30%导线，输出功率也有望提升20-30%，整车动力性能更好。若要达到相同功率密度，扁线电机体积更紧凑；从经济上来看扁线电机体积小、重量轻，且端部短，可节约铜材。在耗材方面，扁线电机能降低8-12%有效材料成本。此外，电机效率提升可降低损耗，进一步降低扁线电机综合成本。因此扁线渗透率持续上升，带动电磁线走向新能源，电磁线应用场景延伸至新能源车、风光储等领域。从原材料来看，铜相比铝具有电阻率低、延展性好、强度高等优点，是制作电磁线的首选材料，但同期铜价往往是铝价三倍甚至以上，下游成本压力较大。目前铝价约1．82万/吨，而铜线价格约5．85万/吨。从密度上看，铝是铜的1/3，相同体积的铝和铜，采用铝线重量更轻，且成本比铜低得多。铝线的特点使其更适用于能耗、功率要求较低，对价格敏感的家电、低压或干式变压器、小型工业电机等领域。由于具备成本优势，以及不断改善的性能，铝基电磁线在家电、变压器等领域的渗透率有望逐步上升。中国电磁线产业发展预测电磁线是制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线，又称绕组线。电磁线广泛应用于电力、机电、电气设备、家用电器、电子、通讯和交通等领域，直接服务对象是变压器、电抗器、继电器、电机电器等产品。与欧美发达国家相比，我国电磁线行业起步较晚，但成长迅速，经过50多年的发展，我国电磁线行业现已形成了百万吨以上的生产能力，成为世界电磁线生产、销售、使用第一大国和出口基地。根据中国电器工业协会电线电缆分会数据，2020年国内电磁线产量176万吨，2020年中国电磁线需求量达到约180万吨。2021年中国电磁线产量为180万吨，同比增长2．3%。目前，全国从事电磁线生产的企业多达上千家，其中具有一定规模的厂家约200家，年生产能力在5万吨以上的企业不超过10家。从竞争格局来看，2020年电磁线市场CR6仅为25．8%，长尾效应显著。根据《十四五规划和2035远景目标纲要》等政策规划，国家层面将推进电线电缆行业的技术升级和智慧化改造。我国电线电缆行业未来的发展方向有：智慧能源系统建设加快、特高压建设规模扩大、农村电网建设力度加大和国际能源电力合作逐步推进。十四五期间，我国主要省份也提出了电线电缆行业的发展方向。其中，辽宁、上海等地均提出了要加大力度对农村电网改造，推进乡村智能电网建设。其他省份的规划中也指出要提升电力的基础设施保障水平，加强电网的升级改造。电磁线作为电线电缆行业的一部分，随着国家十四五规划对电线电缆行业发展方向的明确，电磁线行业也将迎来一系列政策利好，市场需求将进一步扩大。电磁线业务市场情况经过30多年的快速发展，我国电磁线市场已趋于成熟。根据中国电器工业协会电线电缆分会数据，2000年我国电磁线需求量仅约36．7万吨，2020年增加至184万吨，其中，2007年以前，电磁线行业发展迅猛，市场需求量保持了10%以上的年均复合增长率，而在2008年之后，受金融危机等多因素影响，市场需求量增速有所放缓。2008年至2020年，市场需求量年均复合增长率为4．11%。电磁线行业未来发展前景电磁线（magnetwire），又称绕组线，是用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线。电磁线通常分为漆包线、绕包线、漆包绕包线和无机绝缘线。电磁线是电力设备、家用电器、工业电机和交通设备等产品的重要构件，被誉为电机、电器工业产品的心脏。电磁线作为工业行业的重要基础性原材料之一，在新兴下游产业涌现和传统下游产业转型升级的过程中，获得了广阔的应用空间，需求也呈现更加多样化趋势，为此，电磁线的产品结构调整不可避免，与之配合的原材料（包括铜和绝缘漆）、工艺技术、机器装备及检测手段也相应持续发展和升级。进入二十一世纪后，我国不断鼓励并推进以电力设备、工业电机等为代表的基础设施建设，电磁线行业作为工业产品的基础产业，其生产规模在短时间内快速扩张。目前我国的电磁线的年生产能力超过百万吨，约占全球电磁线生产总量的50%，部分产品的工艺技术水平已处于全球领先地位。经过长时间的发展，我国电磁线行业生产能力逐渐提升。电磁线行业内生产企业较多，电磁线的生产技术和工艺流程基本成熟，这些企业的生产规模从年产一千多吨至年产十万吨不等。目前我国已形成了百万吨以上的产能总量，为全球电磁线生产、销售的第一大国和出口国。全球电磁线行业发展状况自1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象后，磁和电相互转化的原理被广泛应用。电磁线是完成电磁转化的核心构件，被广泛应用于发电机、电动机和变压器等电器设备中。随着全球对电气应用的不断升级，针对电磁线的产业变革也逐步受到人们的重视。电磁线技术不断研发创新，电磁线种类持续增加，从而为电力应用带来了更多发展可能性。美国于1875年最先获取了绝缘漆和纤维技术专利。在随后的一个世纪，各国都在为电磁线的技术更新作出贡献。美国通用公司先后研制了醋酸纤维漆包线、油性漆包线、缩醛漆包线、聚酯漆包线等，美国道奇公司发明了自粘性漆包线和复合漆包线，美国杜邦公司制成了丙烯酸漆包线、聚酯亚胺漆包线、聚酰亚胺漆包线和聚酰胺酰亚胺漆包线；日本在1939年开发了玻璃漆包线，并在1954年制成了硅酮漆包线；德国在1940年制成了聚氨酯漆包线；我国上海电缆研究所分别在1966年和1970年制成聚酰亚胺漆包线和聚酰胺酰亚胺漆包线。电磁线行业在此期间得到快速的发展，电磁线的性能在各国技术的创新下得到了大幅提升，电磁线的应用领域不断扩大。全球电磁线行业在技术研究的引导下，北美、日本和西欧逐渐成为三大传统生产和研发基地。进入二十一世纪后，电磁线及其下游产品的制造基地逐渐向亚洲、美洲中南部和东欧等地区转移。目前电磁线行业已成为电力、机电、交通运输、通讯等多个行业相配套的基础产业，全球电磁线产品的需求大幅上升。中国电磁线市场供需现状电磁线又称绕组线，是一种具有绝缘层的导电金属电线，是用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线。电磁线由导体和绝缘层两部分组成，裸线经退火软化后，再经过多次涂漆、烘焙而成，普遍具备机械性能、化学性能、电性能和热性能四大性能。电磁线的工作原理是利用法拉第的电磁感应效应，通过电流产生磁场，或切割磁力线产生感应电流，实现电能和磁场能的相互转换，是家用电器、电力设备、工业电机、汽车电机、电动工具、仪器仪表等产品的重要构件。电磁线起源于美国，美国GE公司在1902年制成醋酸纤维漆包线，随后不断开发新的绝缘材料，先后制成了油性漆包线、缩醛漆包线、聚酯漆包线等，丰富了电磁线的种类，使得电磁线适用范围更加广泛。1939年，日本开发了玻璃漆包线，以及德国在1940年制成了聚氨酯漆包线，进一步扩大了单层漆包线的品类。此后，美国道奇公司制成了复合漆包线，使电磁线性能有了较大提升。国内较早制成电磁线的是上海电缆研究所，在1966年制成聚酰亚胺漆包线，聚酰胺酰亚胺漆包线。电磁线行业竞争格局从行业市场竞争格局来看，我国电磁线生产企业众多，由于通用电磁线生产技术、工艺比较成熟，除几家较大规模的企业外，其余企业产品同质化比较严重，2020年CR5集中度仅为26%。具体来看，国内电磁线行业龙头为精达股份，2021年电磁线销售量24．3万吨，2020年市场份额为11．35%。长城科技、冠城大通2020年市占率分别为7．02%、3．96%。目前仅有精达、长城等电磁线龙头企业有量产扁线的能力。2021年，精达股份、金杯电工、冠城大通扁线销量分别为6000、4255、4465吨（精达为新能源汽车扁线，扁线总销量1．05万吨）。扁线生产壁垒高于普通电磁线，行业集中度有望大幅提升。企业扩产方面，自2020年以来，电磁线头部企业纷纷宣布扩产扁线产能，其中精达股份、长城科技、金杯电工规划产能较大。精达股份预计在2022年实现扁线产能4．5万吨，长城科技规划4．5万吨新能源汽车用扁线，金杯电工预计2025年实现新能源车扁线5万吨。精达股份扁线扩产速度领先于其它企业，扩产规模大且速度快，有望快速积累客户、解决方案，成为扁线领域龙头企业。中国电磁线行业发展历程电磁线作为现代工业基础性产品，在电力设备、工业电机、家用电器、汽车电机、电动工具、仪器仪表等国民经济诸多领域中都有广泛应用，下游行业的各项支持政策均对电磁线行业有着促进作用。电磁线产业链的上游领域主要包括导体、绝缘材料和润滑材料等；下游应用领域广泛，在电力设备、家用电器、工业电机、电动工具、汽车电机、仪器仪表等行业有广泛的应用市场。我国电磁线行业成长迅速，已成为世界电磁线生产、销售、使用第一大国和出口基地。经过30多年的快速发展，我国电磁线市场已经趋于成熟。目前，我国在电磁线产量上已成为世界第一生产大国，具有年产百万吨以上的生产能力，约占全球生产总量的50%。根据中国电器工业协会