1.2.1國內(nèi)外電瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
電瓷是19世紀(jì)工業(yè)革命的產(chǎn)物。在人類掌握了發(fā)電技術(shù)后,將電傳輸?shù)接秒妶鏊碗x不開絕緣介質(zhì),最早應(yīng)用的絕緣介質(zhì)就是電瓷。隨著發(fā)電容量的增大和輸電距離的延長,電壓等級不斷提高,對電瓷的機(jī)械性能和電氣性能的要求也越來越高。至20世紀(jì)中后期,隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,用電需求急劇增長,推動(dòng)了超高壓乃至特高壓輸變技術(shù)的發(fā)展。目前交直流500kV電網(wǎng)已成為我國的主干輸電網(wǎng)(西北地區(qū)為330kV),800kV直流和1000kV交流特高壓輸變電系統(tǒng)正在建設(shè)中。國產(chǎn)盤形懸式絕緣子的額定機(jī)械強(qiáng)度已達(dá)到530kN,無釉電瓷材料試樣的抗彎強(qiáng)度由50~60MPa提高到180MPa以上,有釉強(qiáng)度更是達(dá)到 200MPa以上。
日本的電瓷制造技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。日本礙子株式會(huì)社(NGK)是日本電瓷制造業(yè)的龍頭企業(yè),也是一家全球性跨國公司,擁有一流的電瓷制造技術(shù)和裝備,可生產(chǎn)電壓等級達(dá)1100kV的各種線路和電站電器用瓷絕緣子。該公司的盤形懸式絕緣子生產(chǎn)采用3σ質(zhì)量控制,已有700kN和840kN產(chǎn)品生產(chǎn)和使用的報(bào)導(dǎo);整體成型支柱和空心絕緣子的元件高度達(dá)到2.5m左右,抗彎強(qiáng)度達(dá)到越160kNm,所用瓷材料絕大部分為IEC 60672-3規(guī)定的C130瓷。
2001年9月,歐洲塞拉姆集團(tuán)和美國電瓷產(chǎn)品集團(tuán)成功合并,組成PPC電瓷集團(tuán)。PPC集團(tuán)目前在德國、奧地利、瑞典、斯洛伐克、泰國和中國有六個(gè)工廠,年產(chǎn)合格瓷件約30000噸,產(chǎn)品主要有棒形支柱絕緣子、空心絕緣子和長棒形絕緣子。其最具代表性的產(chǎn)品為長棒形絕緣子,這種產(chǎn)品采用鎢銻合金膠裝,為不可擊穿結(jié)構(gòu),避免了盤形懸式絕緣子的零值擊穿,使用性能優(yōu)良,但制造難度及控制要求較高。在各類產(chǎn)品中,干法成型約占36%。
國際上知名的電瓷制造商還有拉普公司等。
國內(nèi)現(xiàn)有絕緣子與避雷器生產(chǎn)企業(yè)400多家。2006年有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的152家企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值91.45億元,比2005年增長31.85%;銷售收入88.75億元,比2005年增長32.65%;工業(yè)增加值28.79億元,比2005年增加35.77%;出口交貨值9.04億元,比2005年增加42.23%;利潤總額7.79億元,比2005年增加40.27%。全員勞動(dòng)生產(chǎn)率(增加值)8.03萬元/人,比2005年增加34.60%。2006年工業(yè)總產(chǎn)值前5名的企業(yè)是:自貢塞迪維爾鋼化玻璃絕緣子有限公司、南京電氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司、西安西電高壓電瓷有限責(zé)任公司、大連電瓷有限公司、NGK唐山電瓷有限公司。在前五名中,自貢塞迪維爾鋼化玻璃絕緣子有限公司單一生產(chǎn)盤形懸式玻璃絕緣子;南京電氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司主要生產(chǎn)盤形懸式玻璃絕緣子和套管,電瓷產(chǎn)品也占有一定比例;西安西電高壓電瓷有限責(zé)任公司主要生產(chǎn)支柱和空心絕緣子,套管類產(chǎn)品有一定比例;大連電瓷有限公司和NGK唐山電瓷有限公司主要生產(chǎn)盤形懸式瓷絕緣子,屬于國內(nèi)最大的盤形懸式瓷絕緣子供應(yīng)商。唐山高壓電瓷有限公司的支柱瓷絕緣子生產(chǎn)量最大,2007年產(chǎn)量約14萬只瓷絕緣子元件。應(yīng)該注意的是,有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的企業(yè)數(shù)量不足實(shí)際企業(yè)數(shù)量的一半,無統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的主要是復(fù)合絕緣子生產(chǎn)企業(yè),以及近年發(fā)展起來的民營企業(yè)。據(jù)電力新增裝機(jī)容量和歷年絕緣子產(chǎn)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)測算,2007年絕緣子行業(yè)的銷售收入已超過100億元,其中出口約2億美元。
國內(nèi)電瓷行業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)上有優(yōu)勢的企業(yè)是西安西電高壓電瓷有限責(zé)任公司、南京電氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司、大連電瓷有限公司、撫順傳奇套管有限公司、蘇州電瓷廠有限責(zé)任公司、唐山高壓電瓷有限公司等。西安西電高壓電瓷有限責(zé)任公司在國內(nèi)率先用等靜壓干法生產(chǎn)500kV瓷套,技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先水平,大連電瓷有限公司生產(chǎn)的530(550)kN級以下懸式瓷絕緣子代表了國內(nèi)先進(jìn)水平。
通過技術(shù)改造和引進(jìn)國外關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備,國內(nèi)電瓷制造技術(shù)整體水平與國外的差距在不斷縮小。等靜壓干法成形技術(shù)已被越來越多的電瓷生產(chǎn)企業(yè)所采用,逐步成為生產(chǎn)500kV及以上大尺寸電瓷產(chǎn)品的主流方法。電瓷行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備──窯爐的技術(shù)水平也已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平,通過采用輕質(zhì)化窯體結(jié)構(gòu)、等溫高速燒嘴和較為完善的自控系統(tǒng),改用天然氣作為焙燒燃料,提高了電瓷產(chǎn)品的燒成質(zhì)量,能耗顯著降低。
表1為典型絕緣子產(chǎn)品的國內(nèi)外技術(shù)水平對比。
表1 典型產(chǎn)品分類國內(nèi)外情況匯總對比
序號 |
產(chǎn)品類別 |
主要技術(shù)指標(biāo) |
國內(nèi) |
國外 |
1 |
瓷盤形懸式 |
額定破壞負(fù)荷 kN |
530 |
840 |
年劣化率 < % |
0.02 |
0.01 |
已用電壓等級 kV |
750 |
1200 |
2 |
瓷長棒形 |
額定破壞負(fù)荷 kN |
160 |
300 |
已用電壓等級 kV |
- |
500 |
3 |
玻璃盤形懸式 |
額定破壞負(fù)荷 kN |
400 |
530 |
已用電壓等級 kV |
500 |
1150 |
4 |
復(fù)合棒形懸式 |
額定破壞負(fù)荷 kN |
530 |
300 |
已用電壓等級 kV |
750 |
1000 |
材料起痕等級 >kV |
4.5 |
3.5 |
5 |
復(fù)合線路柱式 |
額定破壞負(fù)荷 kNm |
10 |
10 |
已用電壓等級 kV |
110 |
110 |
材料起痕等級 >kV |
4.5 |
3.5 |
6 |
油紙電容式套管 |
介質(zhì)損耗 tgδ<% |
0.7 |
0.5 |
已用電壓等級 kV |
750 |
1200 |
7 |
膠浸紙電容式套管 |
介質(zhì)損耗 tgδ<% |
0.5 |
0.5 |
已用電壓等級 kV |
500 |
500 |
8 |
瓷支柱 |
額定破壞負(fù)荷 kNm |
140 |
160 |
已用電壓等級 kV |
750 |
1150 |
9 |
復(fù)合支柱 |
額定破壞負(fù)荷 kNm |
100 |
100 |
已用電壓等級 kV |
500 |
500 |
10 |
瓷空心 |
額定破壞負(fù)荷 kNm |
120 |
130 |
整體單元件高度 m |
2.5 |
2.8 |
已用電壓等級 kV |
750 |
1150 |
11 |
復(fù)合空心 |
額定破壞負(fù)荷 kNm |
100 |
100 |
整體單元件高度 m |
8 |
8 |
已用電壓等級 kV |
500 |
500 |
1.2.2 電瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢
電力是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本保障。我國電力工業(yè)正處在一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期,近年來每年新增裝機(jī)容量均在1億千瓦以上。以西電東送南北互供為特征的遠(yuǎn)距離大容量送電是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容,因此,發(fā)展特高壓輸變電工程是我國電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
電瓷作為輸變電工程的關(guān)鍵配套產(chǎn)品,首先應(yīng)滿足我國超高壓特高壓輸變電工程建設(shè)的需求,大力發(fā)展500kV及以上線路和電站用各種電瓷產(chǎn)品是電瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。與此同時(shí),行業(yè)節(jié)能降耗、加快技術(shù)進(jìn)步、提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量也是保障電瓷產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要前提。
近十年來,我國電瓷產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢:
(1)國企改制,遷建技改
在“十五”期間,主要骨干企業(yè)中撫順電瓷制造公司、大連電瓷有限公司、蘇州電瓷廠有限公司、唐山高壓電瓷有限公司、南京電氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司等都相繼完成企業(yè)改制,由國企轉(zhuǎn)化為股份制企業(yè)。企業(yè)改制、現(xiàn)代企業(yè)制度的建立為電瓷行業(yè)的發(fā)展帶來了新的活力,在市場需求旺盛的帶動(dòng)下,改制后的企業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)穩(wěn)定,產(chǎn)銷兩旺,經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。
隨著企業(yè)改制,企業(yè)的融資渠道拓寬,融資能力得到進(jìn)一步強(qiáng)化,從而促成了大連電瓷廠和蘇州電瓷廠的遷建和技術(shù)改造,遷建后企業(yè)的工藝技術(shù)路線更加科學(xué)合理,裝備先進(jìn),產(chǎn)能提高,發(fā)展后勁明顯增強(qiáng)。
(2)民營企業(yè)快速發(fā)展,外資企業(yè)強(qiáng)勢介入
近十年來,在市場需求旺盛的帶動(dòng)下,民營資本進(jìn)入電瓷行業(yè)的速度加快,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),新建或轉(zhuǎn)產(chǎn)的規(guī)模以上民營企業(yè)就達(dá)50家以上,主要集中在棒形支柱瓷絕緣子、空心瓷絕緣子、懸式瓷絕緣子等方面,并逐步成為市場的生力軍。
與此同時(shí),外資企業(yè)利用其強(qiáng)大的技術(shù)和資金優(yōu)勢,強(qiáng)勢介入我國絕緣子行業(yè),如NGK唐山電瓷有限公司、NKG(蘇州)電瓷有限公司、PPC無錫絕緣子公司、天津迪艾夫絕緣子有限公司、自貢塞迪維爾鋼化玻璃絕緣子有限公司等。
(3)自主研發(fā)能力增強(qiáng),部分高技術(shù)含量產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化
在過去十年中,我國電瓷行業(yè)通過技術(shù)改造,加強(qiáng)了對超高壓和特高壓電瓷產(chǎn)品特別是依賴進(jìn)口的高技術(shù)難度產(chǎn)品的研究開發(fā),如400kN直流懸式瓷絕緣子、400kN、530kN盤形懸式瓷絕緣子和玻璃絕緣子、160kN長棒形懸式瓷絕緣子、80kNm直流棒形支柱絕緣子、750kV棒形支柱瓷絕緣子等。用等靜壓技術(shù)干法成形棒形支柱瓷絕緣子和空心絕緣子、整體注射成形技術(shù)生產(chǎn)棒形懸式復(fù)合絕緣子等技術(shù)難度較大的產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn),使我國500kV主干電網(wǎng)建設(shè)所需的各種絕緣子基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,750kV交流、800kV直流和1000kV交流特高壓試驗(yàn)線也基本采用自主研發(fā)的電瓷產(chǎn)品,較好地滿足了我國電力工業(yè)高速發(fā)展的需求。
盡管我國電瓷產(chǎn)業(yè)總體上呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭,但仍然存在以下不足:
(1)部分企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況欠佳。究其原因,除了各企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、本身的管理水平外,長期困擾絕緣子行業(yè)的市場無序競爭、低價(jià)競銷、資金回籠困難等也是重要原因。
(2)部分高檔次產(chǎn)品研發(fā)滯后,生產(chǎn)能力不足。330kV及以上斷路器瓷套的進(jìn)口量仍占總使用量的1/3以上。
(3)能源單耗較高。目前我國電瓷行業(yè)的能源單耗水平為:線路瓷絕緣子:1.09噸標(biāo)煤/噸合格瓷;電站電器用瓷絕緣子:1.59噸標(biāo)煤/噸合格瓷,與世界先進(jìn)水平比,高出20%~30%,仍有較大的節(jié)能空間。
電瓷產(chǎn)業(yè)在過去10年中雖然取得了長足發(fā)展,但與國外先進(jìn)水平比,在產(chǎn)品的檔次和制備工藝技術(shù)上還有一定的差距。為了提高我國電瓷產(chǎn)品在國際市場上的競爭力,促進(jìn)行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展,今后的研究與開發(fā)重點(diǎn)主要是:
(1) 電瓷生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)技術(shù),即用新工藝新技術(shù)進(jìn)一步降低電瓷的生產(chǎn)能耗,提高產(chǎn)品合格率。
(2) 電瓷用原料的純化和微細(xì)化加工技術(shù)以及原輔材料的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
(3) 高技術(shù)含量大尺寸絕緣子產(chǎn)品的特殊成形、燒結(jié)和精密加工技術(shù)研究,如注射成形、等靜壓成形、高速等溫?zé)Y(jié)、激光加工技術(shù)等在電瓷行業(yè)中的應(yīng)用。
(4) 電瓷的基礎(chǔ)技術(shù)研究,包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模擬仿真、燒結(jié)機(jī)理、檢測分析技術(shù)等。
1.3國內(nèi)絕緣子市場需求預(yù)測
絕緣子是輸變電設(shè)備的重要組成部分,其主要用戶是電力工業(yè),年新增發(fā)電裝機(jī)容量是絕緣子需求量預(yù)測的重要依據(jù)。目前國際上對絕緣子的需求保持平穩(wěn)增長態(tài)勢,基本按與全球經(jīng)濟(jì)增長速度的一定比例增長。相對而言,發(fā)達(dá)國家的需求增長緩慢,發(fā)展中國家的需求增長較快。我國作為世界上最大的發(fā)展中國家,國民經(jīng)濟(jì)高速增長,預(yù)計(jì)2000~2020年平均增長速度為7.2%,規(guī)劃到2010年我國發(fā)電裝機(jī)容量將由從本世紀(jì)初的3億千瓦左右增加到6.8~7.0億千瓦,平均年增4000萬千瓦以上。實(shí)際上近三年來年新增發(fā)電裝機(jī)容量均在1億千瓦左右,到2007年底,已基本完成到2010年的規(guī)劃目標(biāo)。
如果按照年新增發(fā)電裝機(jī)容量8000萬千瓦計(jì)算,高壓絕緣子市場需求量也將從本世紀(jì)初的年均10萬噸左右增長到年均55~60萬噸。預(yù)計(jì)2010年以后我國絕緣子的需求量將從目前的高速增長轉(zhuǎn)化為以與國民經(jīng)濟(jì)增長速度相吻合的穩(wěn)定增長,年均增長6%左右,到2020年達(dá)到90萬噸左右。
表2為我國絕緣子避雷器行業(yè)對2010年和2020年絕緣子市場需求總量的預(yù)測數(shù)據(jù)。由表2可以推算估計(jì)瓷絕緣子的國內(nèi)需求量,2010年約為22~25萬噸,2020年約為36~40萬噸,占絕緣子總需求量的40~45%。
表2 絕緣子市場需求總量預(yù)測
序號 |
名 稱 |
單位 |
2010年
需求量 |
2020年
需求量 |
備 注 |
1 |
線路絕緣子 |
萬噸 |
33.2~40.6 |
66 |
其中復(fù)合絕緣子約為45%,玻璃絕緣子35%,瓷絕緣子20% |
|
其中:懸式絕緣子 |
萬噸 |
23.4~29.8 |
47 |
2 |
電站電器絕緣子 |
萬噸 |
14.4~17.0 |
26 |
其中復(fù)合絕緣子約為10% |
2.1 |
110kV及以上空心絕緣子 |
萬只 |
30.0~36.6 |
60 |
其中50%為SF6空心絕緣子 |
2.2 |
110 kV及以上棒形絕緣子 |
萬只 |
50.4~57.6 |
96 |
|
2.3 |
110 kV及以上電容式套管 |
萬只 |
3.8~5.0 |
7.5 |
|
3 |
高壓絕緣子合計(jì) |
萬噸 |
47.8~57.6 |
88 |
其中復(fù)合絕緣子約為30% |