專用特種電源市場現狀分析及發展前景

電力電子轉型已成趨勢電力電子學，一種通過周期性改變特定電路結構中電路中功率半導體器件的通斷來改變電能形式的科學技術。具體來說，電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，是利用電力電子器件對電能進行轉換和控制的技術。電力電子技術的應用主要有四大領域，即：工業、交通、電力系統、電子設備電源。工業領域的電力電子技術主要集中在交直流電機、電化學工業、冶金工業等；交通領域的電力電子技術重點是電氣化鐵路、電動汽車、航空、航天、航海等；電力系統領域的電力電子技術側重于高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償等；電子設備電源領域的電力電子技術專注于為信息電子設備以及家用電器節能燈、變頻空調等提供電源。改革傳統產業，發展機電一體化等新興產業。未來，在工業和民用的各種機電設備中，特別是電力電子技術是弱電控制強電的媒介，是機電設備與計算機之間的重要接口，是計算機發揮作用的保障和基礎。高頻電力電子技術和變頻技術的發展，將使機電設備突破工頻傳統，向高頻方向發展。達到最佳工作效率將使機電設備體積縮小數倍或數十倍，實現高速響應，并能適應任何參考信號，實現無噪音、全新的功能和用途。智能電力電子的進步在一定程度上融合了信息處理和電力處理，將微電子技術與電力電子技術融為一體。它的發展可能會導致電子技術的重大變革。電力電子行業發展前景隨著制造業數字化轉型進程的加速推進及中國制造2025戰略的實施，工業企業逐步向智能制造轉型。在碳中和背景下，新能源產業發展已成為全球共識，清潔低碳是能源轉型大趨勢。能源結構切換下，電力電子行業迎來大發展。電力電子智能化的進展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術與電力電子技術一體化，其發展有可能引起電子技術的重大改革。有人甚至提出，電子學的下一項革命將發生在以工業設備和電網為對象的電子技術應用領域，電力電子技術將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。電力電子行業迎來大發展隨著光伏和風電發電占比逐漸提高，電源管理產品，如逆變器、升壓降壓等，以及相關產業鏈需求也將同步增長。在新能源汽車領域，同樣需要對電壓進行變換從而可以驅動電機和為電池充電，對于電源管理產品的需求量更大。隨著光伏發電成本不斷降低和發電效率逐年提升，全球光伏平價時代正式來臨。光伏因其綠色、環保的特點，在全球范圍內持續高速發展，裝機容量不斷增長，技術持續創新。根據國際可再生能源署（IRENA）預測，到2050年，全球光伏滲透率將達到25%，相當于目前的10倍，光伏行業的發展速度和發展空間將大幅提升。據SolarPowerEurope預測，2025年全球光伏市場新增裝機可達346．7GW，2021-2025年年復合增速15%。我國電力電子技術發展趨勢集成化智能化通用化信息化趨勢。（1）電力電子技術集成：有利于減小產品體積和重量，提高產品功率密度和性能，滿足人們對方便、快捷、便攜的要求;（2）電力電子技術智能化：提高產品的自動調節能力，提高效率和功率、調速范圍和性能等，減少人力物力，提高產品服務;（3）電力電子的泛化技術：廣泛應用電力電子技術，提高技術應用范圍，降低生產成本;（4）電力電子技術信息化：現代信息技術逐步應用于電力電子技術，使技術不僅既是能量轉換和傳輸裝置，又是信息傳輸裝置和交換功能。電力電子行業面臨的機遇與挑戰（一）電力電子行業面臨的機遇與傳統的基礎設施建設不同，新基建的重心不再是房地產，而是城際交通、物流、市政基礎設施，以及5G、人工智能、工業互聯網等新型基礎設施建設。新基建有以下幾個方向：1）5G基站建設；2）特高壓；3）城際高速鐵路和城市軌道交通；4）新能源汽車充電樁；5）大數據中心；6）人工智能；7）工業互聯網。以上幾個方向中的特高壓、鐵路和軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心等均為電源產品和電能質量控制設備提供了大量廣泛的應用場景，將帶動市場規模激增。近年來，裝備電氣化獲得了高度關注，美國及歐洲開展了多項裝備電氣化相關研究計劃，并在作戰行動中嘗試采用新型電氣化手段。相比于燃油、液壓等傳統能源形式，電氣化技術能夠顯著提高能源利用效率、改善維修性能、降低排放和噪聲，因而不僅在民用交通運輸行業具有廣闊的應用空間，在特種裝備及作戰應用中也有巨大的潛在市場空間。以電氣化引發的技術革新將催生出特種裝備電源的需求，相關電氣化裝備的研發生產過程中還需要測試電源的參與。中國向世界作出碳達峰、碳中和的莊嚴承諾，推進建設以碳匯、碳減排、碳交易為主的各地區產業結構、能源結構、交通結構、建筑結構、用地結構以及辦公生活模式的低碳零碳化，高水平建設碳中和城市、低碳零碳產業、零碳園區、零碳鄉村、零碳政府與企業。新能源發電、新能源汽車等領域得到良好的發展契機。其中，光伏逆變器測試、儲能變流器測試、電驅系統測試、電源系統測試、燃料電池測試、交直流充電樁測試、風電場并網測試等領域已經初見規模。未來清潔能源發電以及電氣化將為電源領域提供更廣闊的市場空間。隨著我國經濟結構轉型的深化，國民經濟各行業產業升級步伐加快，專業化、精細化生產趨勢逐漸形成。生產設備逐步從通用設備向專用設備轉變，用電方式開始從粗電到精電的變革，發電方式逐漸從資源消耗型向環境友好型過渡。在此背景下，專業性、高技術性的特種電力電子設備市場需求將保持穩定增長。面對電力電子領域廣闊的市場，此前國外企業占據了較大的市場份額，特別是在精密電源設備領域。其原因一方面是技術難度較大，前期需要投入高額的研發成本，出于對成本和收益的衡量，相關企業在這方面的投入較少；另一方面，國際大廠的產品有著良好的口碑，其性能表現、穩定性和可靠性得到市場認可，加大了國內廠商的入場壁壘。但在當前的大環境下，貿易環境存在極大的不確定性，一旦發生禁運，由于電源產品涉及面較為廣泛，將會對國民經濟產生牽一發而動全身的被動后果，其經濟損失不可估量。因此，國家開始積極推進進程，這給國內相關企業帶來巨大的市場空間。（二）電力電子行業面臨的挑戰我國電力電子設備領域發展起步較晚，長期受到國產電力電子器件較少的嚴重制約，技術發展也主要采用追隨研發的方式，原創性動力不強，研發投入相對較少。電力電子變換和控制技術對人員的技術要求高，人才培養周期長，導致了研發人才隊伍建設落后于行業發展的需求。技術積累不足和專業科技人才的短缺在一定程度上制約了行業的發展速度。原材料中電子元器件的質量與性能影響到電力電子變換和控制設備的品質及可靠性。例如以電源管理芯片、DSP、FPGA為代表的IC芯片和以IGBT、MOSFET為代表的功率器件的生產商主要集中在歐洲、美國和日本，其供應受制于國外廠商的生產能力及各原產國的出口政策，國內企業在采購渠道和議價能力上受到較大制約。在目前的國際貿易形勢及大宗商品價格波動的大背景下，半導體元件的供應存在著產能不足和價格增長的風險。電力電子行業持續高速發展近年來，隨著中國宏觀經濟的持續高速發展，社會生產和人民生活水平的不斷提高，以及社會電氣化程度的逐步提升，電源產業總體上一直保持平穩增長，且應用領域不斷擴展，新能源發電、新能源汽車、智能制造、智能電網、數據中心等新興應用領域為電源產業的發展提供了新的動力，這些行業的發展又對電力電子設備提出了諸如節能、節材、縮體、減重、避免污染、改進環境、牢靠、安全等新的要求，進而推動了電源工業的發展。隨著工業4．0的推進和制造業的轉型升級，電力電子技術日漸廣泛應用于電力、環保、裝備制造、軌道交通等傳統重點領域，以及新能源、航空航天等前沿技術領域，在國民經濟發展中的地位將越發重要，產業發展前景廣闊。儒競科技以電力電子及電機控制技術作為創新基石，以技術創新作為產品創新的驅動力，通過將不同技術領域內研發形成的創新技術逐步應用到不同類別的創新產品中，形成了通過跨領域的技術創新帶動產品創新的新業態，有效實現了電力電子及電機控制領域內變頻節能與智能控制綜合產品的產業化實踐。電力電子器件細分領域概況電力電子器件細分領域多，行業整體增速較緩，大廠傾向于業內并購，通過布局新領域實現增長。國內電力電子器件市場規模大，產業仍處于起步階段。然而供應鏈仍然被國外廠商所壟斷，國內企業相對而言規模較小、技術落后、品類不全，產業仍然處于起步和加速追趕的階段。預計今后幾年在政策的推動、資金的支持以及市場需求等多重因素帶動下，中國電力電子器件行業發展向好。中國電力電子行業現如今總值達500億元，持續穩中向上發展趨勢。電力電子行業對中國人的生活已經產生了深遠的影響。隨著工業4．0的推進和制造業的轉型升級，電力電子技術日漸廣泛應用于電力、環保、裝備制造、軌道交通等傳統重點領域，以及新能源、航空航天等前沿技術領域，在國民經濟發展中的地位將越發重要，產業發展前景廣闊。具體地說，電力電子技術就是應用于電力領域的電子技術，使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術應用四大領域，分別為：工業、交通運輸、電力系統、電子裝置電源。工業領域電力電子技術著重于交直流電機、電化學工業、冶金工業等;交通運輸領域電力電子技術著重于電氣化鐵道、電動汽車、航空、航天、航海等;電力系統領域電力電子技術著重于高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償等;電子裝置電源領域電力電子技術著重于為信息電子裝置提供動力等，以及家用電器節能燈、變頻空調等。從應用領域來看，電力電子技術具備廣闊的發展前景，在政策與市場的共同驅動下，電力電子產業有望迎來新的發展契機。目前在電子電力行業，有部分專用的電子電力產品仍為進口，而中國擁有良好的電動汽車產業前景，其電池產業為世界領先地位，但其電子電力產業仍然處于起步階段。目前，我國將加快推動電力電子中長期交易、現貨市場和輔助服務市場建設發展，促進電力行業高質量發展，支撐新型電力系統建設，服務能源綠色低碳轉型，并將對加快推動發用電計劃改革、售電側體制改革等電力體制其他改革發揮重要作用。預測中國電力電子技術的采用周期，有專家分別計算了碳化硅及氮化鎵器件的投資回報期以及基于該投資回報期的每種應用的市場份額，考慮了各種促使行業延緩或加速發展的因素，比如市場保守程度，電力電子產品設計周期，生產能力擴大時機，以及其他行業發展驅動的影響等。目前在半導體行業有一部分發展緩慢，包括消費者部分的發展較為緩慢，但在電子電力產業方面目前發展的十分迅速。整體而言，半導體行業在未來10年的發展將十分迅猛，在電動汽車、通訊行業、高性能計算機、物聯網、人工智能等行業未來都將對芯片有著高度需求。電力電子行業概況電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術采用功率半導體器件、電磁/電容等功率元件，運用電氣、控制、電子信息等理論和技術，將一次能源電能高效率、高質量、高可靠性地變換成交流、直流、脈沖等電能形式，實現電能時空變換（時間分布：恒定、交變、脈沖；空間分布：集中、分散、網絡化），是光伏儲能、電動汽車、航空航天、軌道交通、科研試驗、電力配網、特種裝備等領域的關鍵支撐技術，無論對改造傳統產業還是發展高新技術，均有不可或缺的重要作用。電力電子技術和產品是電力能源領域的關鍵器件和核心支撐，電力能源領域是目前綠色減碳技術中應用最為廣泛、發展最為迅速的領域之一，承載著率先實現碳中和與零排放的任務和期望。根據中國電源行業年鑒，我國電力能源的消耗占總能源消耗近55%，其中約70%的電能是通過電力電子設備處理后使用的，據預測未來這一比例將增至90%以上。近年來，我國電力電子技術和產業快速發展，支撐的電源產業和市場規模位居全球第一，年直接產值超過3，300億元、間接產值超過1．2萬億元。電力電子轉型進程電力電子除了對傳統的硅基器件的依賴，電力電子市場的發展將更多集中到碳化硅及氮化鎵的技術創新上。迄今為止電源制造業已成為非常重要的基礎工業，并廣泛應用于各個行業部門，其發展趨勢為繼續向高頻、高效、高密度化、低壓、大電流化和多樣化發展，而封裝構造、外形尺寸都趨向國際標準化，以適應全球一體化市場的采購需求。隨著制造業數字化轉型進程的加速推進及中國制造2025戰略的實施，工業企業逐步向智能制造轉型。在碳中和背景下，新能源產業發展已成為全球共識，清潔低碳是能源轉型大趨勢。能源結構切換下，電力電子行業迎來大發展。目前，電力電子技術正逐漸向模塊化、集成化、智能化、數字化、綠色化方向發展。具體來說，電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，是利用電力電子器件對電能進行轉換和控制的技術。電力電子技術就是一門對電能進行變換和控制的技術，其本質是利用電力電子器件（即功率器件）的開關作用，實現弱電對強電的控制，具有控制靈活、效率高等優點。電力電子技術應用四大領域，分別為：工業、交通運輸、電力系統、電子裝置電源。電力電子主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件（通常指電流為數十至數千安，電壓為數百伏以上）。電力電子技術的應用主要有四大領域，即：工業、交通、電力系統、電子設備電源。工業領域的電力電子技術主要集中在交直流電機、電化學工業、冶金工業等;交通領域的電力電子技術重點是電氣化鐵路、電動汽車、航空、航天、航海等;電力系統領域的電力電子技術側重于高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償等;電子設備電源領域的電力電子技術專注于為信息電子設備以及家用電器節能燈、變頻空調等提供電源。精密特種電源行業發展情況精密特種電源市場涉及諸多領域，整體容量較大、單一領域市場規模相對有限，要求電源生產商需具備較強的技術實力、產品定制能力以及快速及時的售后服務，國外生產企業受制于成本、服務響應能力的短板，在航空保障、軌道交通、加速器、特種裝備及部分工業領域已退出國內市場，由國內企業占據主導地位；在一些高端特種電源領域，如航空航天、醫療儀器設備、半導體等先進工業裝備、前沿研究等領域，國外產品具有先發優勢和經驗積累，仍占據主導地位。航空保障電源用于飛機的日常測試檢修供電，是機場、機庫所必備的保障設備。使用地面供電設備替代機載APU，能有效降低機坪噪音、減少污染排放、節省燃油，已成為民航行業節能減排的重要措施和發展趨勢。根據中國民航局數據，2021年中國民航客運輸量與貨郵運輸量實現疫情后的反彈，同比增長5．5%、8．2%，但較疫情前仍有較大增長空間。同時，2021年中國民航業固定資產投資總額達到1，880．44億元，同比增長15．54%，傳遞出中國民航業復蘇的信號。此外，我國飛機保有量穩定增長，截至2021年末，民航全行業運輸飛機期末在冊數量為4，054架，比上年底增加151架。根據民航行業發展統計公報，中國2020年民用機場為580個，中國民航規劃到2025年建成770個民用機場，平均每年新建民用機場38個。同時根據規劃，上海浦東、天津、長沙等機場改擴建的重點建設項目將在十四五期間開工，以加快樞紐機場建設和完善非樞紐機場布局。民用航空業的復蘇及發展，新建和擴建機場的增加，以及飛機保有量的穩定增長，將有效帶動國內航空保障電源的需求增長。我國鐵路城軌在過去的10年得到了前所未有的快速發展，全國鐵路運營里程數和城市軌道運營里程數直接反映了軌道建設的發展速度。2014~2015年，鐵路運營里程增長較快，2016年以后，由于鐵路行業發展已達到階段高位，鐵路投資基本保持穩定，而城市軌道投資額一直保持穩步增長。目前，國內城軌建設向二三線城市蔓延，預計中國城市軌道交通運營行業將會繼續保持較大建設規模和較快的發展速度。十四五規劃綱要和2035年遠景目標綱要多次提及鐵路，為軌道交通的未來發展指明了方向。隨著鐵路客運、貨運持續改革，用戶對軌道交通裝備產品的適用性、安全性、可靠性等提出了更高的要求。鐵路運營里程的增加和配套動車所的數量增加將會帶動鐵路沿線電源產品及動車所地面電源的增長。鐵路電氣化升級改造催生高可靠、智能化的新型電源產品的需求。帶電粒子加速器是利用電磁場加速帶電粒子的裝置，科學家們在加速器上建立了現代核物理與粒子物理學科。在大型加速器裝置上使用的新技術往往又會迅速應用到小型裝置上并商品化，在其他科技和國民經濟領域，也有著廣闊的重要應用。在基礎研究大型加速器建設方面，根據建設創新性國家的要求和國家中長期科技發展規劃，從十一五開始，將加大國家基礎科學設施建設的力度，建設一批包括北京正負電子對撞機二期、上海光源、中國散裂中子源、國家同步輻射實驗室以及全超導托卡馬克核聚變實驗裝置在內的基礎科學設施，帶動了加速器電源在基礎研究領域的需求快速增長。根據國家重大科技基礎設施建設長期規劃，目前有大批正在建設以及未來規劃建設的大科學裝置，其中包含合肥先進光源（HALF）、南方先進光源（SAPS）、重慶超瞬態實驗裝置、武漢光源、穩態微聚束極紫外（SSMB-EUV）光源、散裂中子源二期、上海自由電子激光等大型加速器等。根據近年來的發展趨勢，粒子加速器的商業化應用同樣具有較大的潛力。例如：在醫療領域，可用于生產放射性同位素和重離子及質子治療；在工業領域，可提供輻照加工、離子注入、無