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能源转型如何影响变压器市场?

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能源转型如何影响变压器市场?

发布日期:2024/3/29 14:54:22 点击:228

 变压器是现代化的必要组成部分。据估计,到2030年及以后,每年将有数千亿美元用于包括变压器在内的电网基础设施。
 全球各国政府,特别是发达经济体的政府,正在采取行动减少温室气体(GHG)排放,以减轻气候变化的影响。电力行业是GHG排放量的主要来源,这就是为什么各国都在转向可再生能源,因为可再生能源产生的电力是清洁的。因此,到2026年,可再生能源将占全球发电能力增长的近95%。同样,电动汽车(EV)需求也有望在未来十年内以每年23%的速度增长。
可再生能源和电动汽车的快速推广带来了一些挑战。当前面临的主要挑战之一是现有的网格基础设施是否能够处理这些现代技术。额外的容量要求电网进行升级,走现代化电力发展之路,这增加了对传统电网设备(包括变压器)的需求。
 1、不断演变的气候和能源政策
 多年来,包括欧盟、美国、中东和中亚在内的全球各地围绕气候和能源的政策不断演变。例如,在欧盟,为了使该地区的气候、能源、交通和税收政策与“到2030年将GHG排放量与1990年的水平相比至少减少55%”的目标相一致,欧盟委员会通过了一系列提案。
同样,美国提出了一项联邦可持续发展计划,该计划设定了几个目标,与拜登总统提出的到2030年将GHG排放量在2005年的基础上减少50%—52%的目标相一致。此外,《巴黎协定》中东和中亚约有32个国家承诺将其GHG排放量从21%减少至13%。然而,只有13%的GHG减排是无条件的;而21%的减排取决于外部支持的可用性。
 能源转型和可再生能源的推广。根据国际能源署(IEA)的数据,从2022年到2027年,全球可再生发电能力预计将增加近2400GW。随着可再生能源在各国发电容量组合中所占份额的增加,需要用数字变压器取代传统变压器,因为传统变压器无法在电网中提供所需的安全性、生产率和可靠性。
电动汽车融入电网。在全球范围内,各经济体正在向交通运输部门电气化发展,尤其是发达经济体。为了减轻电动汽车对电网的影响,许多电力公司正在部署智能电网技术,包括比传统技术更高效、更可靠的智能变压器。值得注意的是,全球电动汽车行业近年来取得了巨大的增长。
网格基础设施的升级。随着风能和太阳能迅速融入电网,全球范围内已有数十年历史的电网基础设施需要升级。电力公司正在用最新设备取代过时的电网技术,这不仅提高了效率,还提高了电网运行的可靠性。这反过来又催生了对数字变压器的需求,这些变压器不仅效率更高,而且对气候的影响也更小。
根据英国电网的Stratus项目,智能变压器将安装在东苏塞克斯的街道上。这些智能变压器将提供电力使用和需求的实时数据,这不仅将提高网络的弹性,还将为低碳未来铺平道路。智能变压器配备了最先进的电力电子技术,使变压器能够平衡负载,以有效的方式控制电流,并保护系统免受潜在故障的影响。
 概述根据PTR Inc.的数据,2022年全球变压器市场的年市场收入接近400亿美元(图1)。PTR Inc.估计,2023年全球变压器市场预计将产生416亿美元的收入,同比增长4.73%。此外,全球变压器市场预计将在2027年增长至约520亿美元,复合年增长率(CAGR)为6%。

 由气候目标驱动的变压器法规。发达经济体(尤其是欧盟和美国)已经制定或正在制定多项法规和标准,这些法规和标准的重点是提高变压器的效率。据欧盟委员会估计,欧盟27个成员国和英国产生的所有能源中约有2.9%是通过变压器损耗浪费的。这些变压器损耗总计为93TWh,这有助于了解变压器效率潜在改善的影响程度。在欧盟,生态设计指令Tier 2法规于2021年7月生效,取代了Tier 1法规。与1级法规(2015年)相比,2级法规旨在减少10%的能源浪费。美国能源部(DOE)为不同类别的配电变压器提出了新的能效标准,旨在提高美国电网的弹性,减少公用事业账单,并大幅减少国内二氧化碳排放。如果该项能效标准能在DOE的拟议时间表内通过,预计将于2027年生效。

 电网基础设施投资。根据国际能源署的数据,2021年全球电网投资达到3090亿美元,同比增长6%。这些投资主要是由发达经济体推动的,它们加快了建筑、工业和交通电气化的步伐,并推广间歇性可再生能源。此外,国际能源机构认为,为了实现净零排放,到2030年,这些投资每年平均需要约6000亿美元。
 在欧洲,三分之一的电网基础设施已有40年的历史,不可能在一夜之间彻底改造,因此电网设备正在数字技术的帮助下得到支持。随着电动汽车、热泵和其他行业需求的增加,数字技术正在为电网基础设施与间歇性可再生能源的整合做准备。预计从2020年到2030年,欧洲电网基础设施将投资约6000亿美元,其中2000亿美元将用于电网基础设施的数字化。

 2、支持能源转型的变压器市场新技术趋势
 近年来出现了一系列最新的技术解决方案,包括物联网(IoT)、数字孪生和智能电表技术,这些技术目前已在全球市场上商用。这些技术解决方案与变压器一起使用时,有助于从化石燃料向清洁能源过渡。例如,物联网传感器可以安装在电力变压器上,以收集温度、振动和油位的实时信息。这些数据有助于利用主动维护规划,进而降低电网设备寿命周期内的运营和维护成本。
另一方面,面向变压器的数字孪生解决方案是一项新兴技术。当与变压器一起使用时,数字孪生可以模拟多种操作场景。这些模拟使电力公司能够优化变压器的性能。此外,智能电表还可以收集能耗和需求数据,当与配电变压器配合使用时,有助于将配电区域划分为地理上更易于管理的小块。
 3、原始设备制造商增强数字变压器产品组合
 领先的变压器基础设备制造商(OEM)在其产品和解决方案中采用数字技术,以满足资产健康监测和管理对更高可靠性和实时数据的需求。预计未来的电网设备,尤其是变压器,将配备几个能够进行实时监控的传感器。
例如,日立能源公司推出了下一代变压器数字化TXpert解决方案。该技术使变压器能够收集相关数据,从而有助于降低成本、优化操作、延长寿命和提高设备性能。另一方面,西门子能源公司提供Sensformer,该产品还可以实现变压器的数字化,从而减少停机时间、实现灵活的变压器操作、改善环境保护并降低成本。
 展望未来,能源转型是不可避免的,这将从根本上改变传统电网设备的设计方式,包括电力和配电变压器。未来的全球变压器市场预计将主要由智能变压器驱动,这也是基础设备制造商不断尝试和创新新产品和解决方案以满足不断变化的电网需求的原因。
除了发达经济体之外,未来全球各经济体也将出台更严格的传统电网设备能效标准,包括变压器(配电变压器和电力变压器)。因此,电网基础设施(包括变压器)的投资对实现《巴黎协定》规定的电网中性至关重要。在过去的几年里,全球对电网基础设施的平均投资约为3000亿美元/年,到2030年需要增加到6000亿美元/年才能实现长期气候目标。



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