直流输电换流阀哪家强
从1990年第一个真正意义上的高压直流输电工程葛南直流建成至今,国内一共建设了近50个直流输电工程,今天中国已成为全球首屈一指的直流输电强国。直流输电换流阀被誉为直流输电工程的心脏,承担了直流输电工程中最为核心的交直流变换功能。那么在这个领域有哪些主要供应商?各自市场占有率如何?国内供应商的竞争力如何?本文将进行简要探讨。
基于晶闸管技术的常规直流换流阀方面,国内主要供应商有:南京南瑞继保电气有限公司(南瑞继保)、中电普瑞电力工程有限公司(中电普瑞)、西电电气股份有限公司(西电)、许继电气股份有限公司(许继),国外供应商主要有:ABB、西门子、AREVA。
西电与许继借助国家引进国外ABB与西门子换流阀技术的东风,成为国内最早开始晶闸管换流阀生产的国内供应商;而后中电普瑞于2010年前后加入,引进了AREVA的晶闸管换流阀技术;南瑞继保涉足常规直流换流阀是在2015年前后,是国内四家主要供应商中起步最晚的一家,也并未专门引进国外厂商技术,基本依靠自主创新。当然随着国内厂商对国外技术的引进、消化、吸收、再创新,到2016年之后国内建成投运的直流输电工程中基本都采用了完全自主技术的换流阀。
自从换流阀完全自主化后,国外三家厂商参与国内工程的机会已非常稀少,西门子除对存量工程的维护工作已基本退出中国市场,AREVA自从2011年建成国内唯一一个±660kV宁东直流后再未参与国内直流工程。目前海外三家供应商硕果仅存ABB了,它通过与北京四方成立合资公司北京ABB四方承建了昌吉-古泉工程古泉站换流阀,但市场份额相比较我国三峡水电送出建设期间已大大降低。伴随2020年10月13日, ABB(中国)有限公司收购北京ABB四方电力系统有限公司40%股权获得中国反垄断局无条件批准,暨此ABB与北京四方近十年的姻缘告一段落。
目前新建的特高压直流输电工程换流阀基本由国内四家主流供应商南瑞继保、中电普瑞、西电、许继承担。
统计国内已规划建设的全部主流输电工程换流阀,各厂商市场占有率如下:
国外三家换流阀供应商ABB、西门子、AREVA分别占比21%、20%、6%;国内四家换流阀供应商南瑞继保、中电普瑞、西电、许继分别占比8%、12%、12%、21%。可以看出ABB、许继分别拿下国外与国内厂商的冠军。
如果再从国网与南网直流工程方面分别来看,各个厂商又不同。国网直流工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比28%、13%、8%、16%、10%、14%、11%;南网工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比4%、34%、0%、34%、21%、7%、0%。
我们可以发现ABB在国网直流工程中占比最高,西门子在南网直流工程中占比最高,且南网直流输电工程主要采用了西门子、许继与西电三家供应商,合计占比89%。
从上面的分析中我们知道2016年可以认为是传统直流输电换流阀自主化落地的分界线,那么我们就来看看2016年前与后国内外厂商的占比变化。
2016年之前国内建成的直流工程换流阀占比如下:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比34%、37%、10%、10%、6%、3%、0%;国网直流工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比48%、26%、15%、6%、0%、5%、0%;南网工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比0%、62%、0%、19%、19%、0%、0%。
从中我们不难发现2016年之前ABB在国网占据统治地位,西门子在南网几乎是一家独大,这个局面在2016年之后发生了显著变化。
2016年之后国内建成的直流工程换流阀占比:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比8%、0%、0%、35%、20%、21%、16%;国网直流工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比8%、0%、0%、28%、18%、24%、22%;南网工程方面:ABB、西门子、AREVA、许继、西电、中电普瑞、南瑞继保分别占比8%、0%、0%、53%、24%、15%、0%。
传统直流换流阀自主化之后,国外厂商市场占比开始萎缩,国内四家供应商得到长足发展,然而国网与南网在供应商的采用上又略有不同,在国网四家厂商更为平均,南网对许继更为青睐。
与常规直流换流阀不同,国内柔性直流输电从开始就走了一条更为自主化的道路。
在我国准备发展柔性直流输电技术之前,ABB公司已在全球建设了十多个柔性直流输电工程,但基本都采用基于IGBT直接串联的换流阀技术。一方面由于这种方案技术难度极大,另一方面这种方案所采用的压接式IGBT在全球也唯有ABB能够生产,因此从1997年到2010年这十多年间,柔性直流输电技术更像是ABB一家企业独自修炼的独门绝技。
直到2010前后西门子工程师另辟蹊径提出了基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电技术,并在美国的Trans Bay Cable工程率先实现,全球直流输电研究人员们眼前一亮,竞相跟进研究。为何大家对基于MMC的柔直换流阀寄予如此大的热情,奥秘其实就一点,MMC完全绕开了压接式IGBT器件本身直接串联的难题,通过系统控制增加复杂度来解决高电压的问题,对半导体器件要求降到了最低,采用普通工业领域的IGBT模块即可。
就在西门子开展Trans Bay Cable工程前后,国内企业的跟进研发也进展迅速,于是在2010年11月全球第一个基于MMC技术的柔性直流输电工程Trans Bay Cable投运前4个月,亚洲首个柔性直流输电示范工程——上海南汇风电场柔性直流输电工程就投入正式运行,当然南汇风电场项目输电电压只有±30kV,输电功率只有20MW。
如果按照国内第一个真正意义上的柔直工程舟山柔直开始至今,国内共计建设了10个工程,其中当然包含了乌东德混合直流与白鹤滩混合直流。
我们将这些工程统计下来,国内柔直换流阀供应商主要有:南瑞继保、许继、中电普瑞、荣信汇科电气股份有限公司(荣信)、西电、特变电工股份有限公司(特变电工)、北京ABB四方电力系统有限公司(ABB四方)。
总体占比来看,南瑞继保、许继、中电普瑞、荣信、西电、特变电工、ABB四方分别占比30%、22%、16%、16%、8%、4%、4%;国网直流工程方面:南瑞继保、许继、中电普瑞、荣信、西电、特变电工、ABB四方分别占比32%、32%、23%、6%、0%、0%、7%;南网工程方面:南瑞继保、许继、中电普瑞、荣信、西电、特变电工、ABB四方分别占比30%、10%、0%、30%、20%、10%、0%。
我们能够看出南瑞继保在柔性直流换流阀方面占据国内优势地位,海外厂商参与国内柔直工程相比常规直流工程就显得非常少了。