國產變頻器,拿到了國內低壓和中高壓市場份額的第一名。但即便如此,網上很多人依然覺得,國產變頻器的性能質量差,一邊是市場銷量非常好,一邊是負面評價滿天飛,真實情況到底是怎樣的?今天就給大家揭秘一下國產變頻器的真實水平。
變頻器到底是什么東西?
變頻器顧名思義,就是通過改變線路的供電頻率,來調整電動機的轉速。變頻器在我們的生活中無處不在,像什么空調、電動汽車、水泵,電梯,地鐵,高鐵,風機,船用螺旋槳等,凡是有電機的地方都可以用變頻器。
比如說污水處理廠會有恒定的水流流入工廠,如果進水量大于出水量,那么工廠人員就需要減少進水量,這時候就可以用變頻器來控制電機的轉速,實現減少進水量的目的。嫌直接手動調變頻器麻煩?沒關系,前面視頻講過的PLC還記得吧,這里加個PLC控制器,就可以直接控制進水量大小。
再比如說我們做的電梯,為什么上、下、停止的時候,都非常的平穩舒適,想要達到這樣的效果,就必須讓電梯緩慢加減速,這時候就需要用變頻器,來調節交流電機的轉速了。同樣,龍門吊的加減速,也需要通過變頻器來調節電機的轉速。
了解完變頻器的原理之后,說一下變頻器的市場格局,變頻器市場根據變頻器電壓等級,可分為低壓、中壓、高壓變頻器。2020年,低壓變頻器市場份額排名,國產匯川技術,以18.8%的份額排名第一,ABB占18.1%,排名第二,西門子占12.4%,排名第三,國產英威騰占7%,排名第四,中達,也就是臺達的子公司,占6.9%,排名第五。
中高壓變頻器市場份額排名,國產合康新能,以11.2%的份額排第一名,法國施耐德占11.1%,排名第二,匯川技術占10.5%,排名第三,西門子占9.4%,排名第四。
市場份額排第一不代表技術水平就是第一,接下來就拿國產龍頭品牌,和進口品牌做個簡單的比較,先挑四個低壓型號,匯川MD500、英威騰的Goodrive350、ABB的ACS880-01,還有西門子的S150,從各品牌型號的參數來看,西門子S150是表現最好的,國產在輸出功率范圍上,比西門子偏弱,比ABB稍強點。匯川的穩速精度,和ABB是同一個水準。國產的輸出頻率范圍比ABB稍小,比西門子稍強點。不過我們常用的低壓變頻器,最大也就400赫茲,這個東西主要是涉及到電機控制算法,在下游各行業種類繁多的應用中,變頻器需要輸出相應的頻率、電流和電壓,最終能夠讓電機輸出,滿足工藝要求的轉矩、轉速和功率。
其實在控制算法上,比如說矢量控制、直接轉矩控制,或類似的技術大家都有,這也不是什么核心機密,國產早就掌握了,所以說在速度、轉矩控制精度和動態響應能力上,各廠商之間的差距很小。但是在不同應用場景下產品的易用性、以及復雜系統中產品的可靠性等方面,不同廠家之間還是有一定差異的。
綜合來看,由于低壓變頻器的硬件結構較為成熟統一,而且國內外品牌采購的核心元器件IGBT和芯片,基本都是同一個廠家,比如說IGBT主流牌子用的都是英飛凌,國產IGBT說來話長,下期視頻細說,所以說國產的性能,是完全能夠滿足絕大部分應用場景的。
接下來再挑四個中高壓的型號,ABB的ACS6000,西門子的GH180,匯川的HD9XS,英威騰的Goodrive5000,從各品牌型號的參數來看,國產的輸出功率范圍,相比西門子和ABB偏弱,西門子在速度控制精度的閉環矢量控制上,要比國產稍好一點。
這組型號可能會有人覺得不夠高端,還不夠有說服力。匯川的高性能多傳變頻器,MD810系列,和ABB的ACS880。通過對比兩者的核心參數可以看出,匯川和ABB在輸出頻率、速度控制精度、轉矩控制精度、轉矩響應時間、過載能力上,基本沒什么差異。不過坦白講,ABB在出現開環控制的工況時,實際的性能表現,要比匯川稍好一點。
綜合來看,在變頻器的兩大核心技術,電力電子和電機控制算法方面,匯川的技術和西門子、ABB基本處于同一水平線。有些朋友可能會質疑,既然你說是同一水平線,那為什么國內大部分高壓用戶,還是會優先選擇西門子和ABB呢?
這事一來是因為人家的品牌效應,二來就是因為高壓變頻器在礦山提升設備、船舶全回轉吊艙等復雜應用中,技術難度比較高,需要在硬件結構、對應的控制算法上,突破較多技術壁壘,這部分市場規模很小,但是利潤非常高,西門子、施耐德、ABB的競爭優勢還是比較明顯的。
不過國產在某些應用領域也有自己獨到的優勢,就比如說在國家電力投資集團下屬的主力發電廠--大板電廠,600MW亞臨界空冷燃煤汽輪發電機組,就用到了合康新能的高壓變頻器,再比如說核工業西南物理研究院聚變科學所,用合康的高壓變頻器,給8500kW的電機進行變頻調速。再比如說中海油LNG裝置,運行總功率6000kW,其中壓縮機主電機功率4500kW,也用到了合康新能的高壓變頻器。
高壓變頻器回暖,八大重點領域機會分析
1、中高壓通用變頻器市場逆勢增長
2020年上半年,由于疫情影響,大量項目停滯。由于流程型行業大部分位于產業鏈上游,伴隨流動性增加及積極產業政策影響,下半年高壓變頻器市場逐步回暖,主流行業均有不同程度增長。然而,值得注意的是,流程型行業產能過程局面沒有改善,部分行業甚至有產能進一步過剩的趨勢,因此中長期來看,流程型行業項目需求保持謹慎樂觀。
2020年,電力行業作為中高壓通用變頻器應用規模最大的行業,改造項目及垃圾發電需求疊加集中釋放導致電力行業市場同比增長6.7%。冶金、化工行業園區搬遷,升級改造項目持續釋放,石化行業改造項目增多,中高壓通用變頻器市場需求持續提高,市場發展快速,同比增長分別是11. 1%、13. 2%、12. 5%。水工業和石油領域項目仍然持續增加,受疫情影響相對較少,2020 年分別同比增長15.8%、15. 0%。建材行業2020年受疫情影響,增幅相對減緩,同比增長6. 8%。
2、本土品牌競爭加劇
2020年,外資品牌供應商格局相對穩定,本土品牌競爭愈發激烈。主流品牌均尋求數字化轉型。
外資品牌:由于主流行業項目穩定增長,需求持續增長,Schneider Electric(包括利德華福),Siemens 業績繼續保持穩定增長,分別同比增長5. 0%、3. 8%。TMEIC由于在冶金、石化行業銷售業績表現極好,拉動業績大幅度.上升,同比增長率達到14.7%。ABB憑借垃圾發電領域訂單增長,拉動業績同比增長3. 4%。由于海外疫情蔓延,大量外資品牌的海外EPC類項目停滯。
本土品牌:由于競爭愈發激烈,2020年本土品牌的市場表現差異化巨大。匯川憑借良好的行業表現,增長領跑大盤,同比增長率達到40. 7%。廣州智光和英威騰市場表現同樣優異,同比增長分別為16. 0%,14. 3%。傳統品牌合康,榮信表現相對穩定,同比增長為1. 9%,4. 8%。
3、未來3年保持微幅增長
傳統重工業產業結構目前處于“供給側改革”后周期,伴隨產業結構調整及后疫情周期的“需求側改革”推進,傳統流程型行業新建項目需求逐步趨于穩定。改造項目需求,數字化服務需求將成為主流。
此外,2020 年初受新冠疫情影響,企業復工延后,在一定程度上影響中高壓通用變頻器的需求。中自產研預計,未來3年中國中高壓變頻器市場增速有所收窄,將保持微幅增長的增長態勢。
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