双碳战略下取向硅钢的价值与市场机遇范文

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摘要：对取向硅钢在能源、电力产业链中的作用，以及在国家碳达峰、碳中和战略中的重要价值进行了介绍，随后分析了随着“双碳”战略的推进，特别是“十四五”期间国家能源变革浪潮给取向硅钢带来的市场规模及结构提升的双重机遇，同时分析了钢厂与变压器厂在新能效标准体系下如何通过高等级取向硅钢实现发展利益的共赢。

关键词：“双碳”战略；能源变革；取向硅钢；市场需求

2020年9月22日，在第75届联大一般性辩论中提出，中国将力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。作为当前全球最大的碳排放国，碳目标的提出和实现，任务十分艰巨。这意味着国家所有产业都需要快速走上绿色低碳发展的道路，而电力工业、钢铁工业等能源生产和消费的主体更需要加速加快“双碳”在行业层面的策略制定和实施。我国致力打造清洁低碳、安全高效的现代能源体系，加快推进能源生产清洁替代和能源消费电能替代，电力传输作为能源生产、消费的桥梁和纽带，对双碳目标的实现起着举足轻重的作用。取向硅钢作为电力装备的关键基础材料，在电力生产、电力传输及电力消费各环节起着至关重要的作用。毫无疑问，取向硅钢的制造和应用对我国能源的清洁低碳转型和“零碳”革命将影响深远。

1取向硅钢与变压器损耗的关系

变压器是电网输配电的关键装备，而取向硅钢是变压器的核心材料，其损耗性能是变压器损耗和效率等关键性能的决定因素。变压器损耗一般可分为空载损耗和负载损耗，取向硅钢的铁损性能与两者都紧密关联。取向硅钢铁损主要由磁滞损耗和涡流损耗构成，前者由磁通流经取向硅钢时因为磁阻产生，后者是由于垂直于磁力线平面上产生的感应电势在取向硅钢叠片断面上形成闭合回路产生。先进的薄规格高等级取向硅钢通过优化抑制剂体系等一贯制工艺控制晶粒尺寸、提升高斯晶核数的同时降低偏离角，可有效降低磁滞损耗及涡流损耗，继而大幅降低变压器铁损整体损耗。

2取向硅钢的减排价值

公开资料显示，我国输配电损耗占全国发电量的6．6％左右［1］，而变压器损耗约占输配电损耗的40％［2］。按2020年我国全社会用电量约7．5万亿kWh计算，变压器损耗高达约2000亿kWh，相当于2020年广西一年的用电量［3］，对应的二氧化碳排放高达1．97亿t［4］。由此可见，提升取向硅钢牌号等级，降低变压器损耗，对提升能源利用效率、助力国家碳减排潜力巨大。为进一步降低变压器损耗，国内主流钢厂与变压器企业联合设计，已经将B18R060、B20R070、B23R070等高等级取向硅钢应用在多个110kV～500kV电力变压器项目中。相比使用普通取向硅钢，使用以070级高等级取向硅钢制造140MVA／110kV电力变压器按负载率51％测算，全生命周期可节约1496万kWh。如果全网变压器能普遍提升一个牌号取向硅钢，每年可以节电870亿度，这相当于三峡电站约一年的发电量，二氧化碳减排贡献高达8670万t。用高等级取向硅钢制造出的高能效变压器，继而构成清洁低碳、安全高效的全球能源互联网。这张网，一端连接着能源生产的清洁替代，一端连接着能源消费的清洁替代。未来的能源秩序如果能从石油主导变为电力主导，对于全球最大能源生产和消费国来说，这无疑具有深远战略意义。

3“十四五”取向硅钢的市场机遇

3．1“十四五”能源结构变化

在“碳中和”发展目标的大背景下，我国电力能源必将加快低碳化结构转型。“十四五”期间，我国发电结构预计仍将以火电为主导，但水电、风电和太阳能等清洁能源装机和发电量占比将呈现明显扩大趋势，见表1。根据全球能源互联网发展合作组织《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》的分析研判［5］，“十四五”期间，水电及储能稳中有升，风力和太阳能为代表的清洁能源装机增长进入快车道。在主要发电方式中，火电集中在西北部的煤电新建2000万kW，集中在中东部的天然气发电新增5400万kW；水电重点开发西南地区，优化开发西北上游黄河水电常规水电装机新增约0．9亿kW，抽蓄新增约0．36亿kW；风电新增2．56亿kW至5．36亿kW，逐步成为第三大电源；太阳能光伏新增3．1亿kW至5．6亿kW。预计到2025年，清洁能源装机总量将占全国电源装机总量的57．5％，较“十三五”末提升14个百分点。而各类能源发电方式区域化集中的特点将带动特高压输电新一轮投资高峰，十四五规划建设新疆－重庆±800kV等8条支流及南昌－浙西等13条交流特高压线路。

3．2取向硅钢市场容量计算方法

变压器是取向硅钢近乎惟一的下游行业，中国境内变压器厂的用材总量即为取向硅钢的国内总表观需求。根据中国电器工业协会变压器分会的数据，我国变压器企业多达2000～3000家，其中相当一部分属于规模以下企业，加之目前硅钢与变压器供应链中间环节的铁心行业日益发展，目前的统计途径或方法均无法保证变压器kVA产量绝对无遗漏或无重叠。因此，对取向硅钢未来市场容量的测算常采用分段计算和系数计算两种方式，系数计算又分GDP法和电源计算法。无论哪一种计算，都很难做到绝对无偏差，两种方式各有利弊：分段计算是对发电、输电及用电环节单独计算后求和，这种方法逻辑严谨但容易产生重复或遗漏计算；后者通过相对精准的GDP或电源端计算后通过系数折算全网，这种方法规避了重复和遗漏计算，但需要依靠经验值作为系数。本文侧重以电源系数法开展测算。

3．3取向硅钢“十四五”需求增量

各能源方式的发电端变压器由于技术标准、设计习惯、安全等级乃至资本运作特点不同，对于发电机组与配套变压器的容量关系要求也各有不同。一般情况下，核电的容量比值最高，新能源比值最低。根据对各发电方式，“十四五”规划相对于“十三五”实绩发电装机相对净增减及容量系数，计算电源端变压器所用取向硅钢量变化，如表2所示。从发电机组到用电终端，需要经历发电、传输、配电，按我国五级电压全网口径测算，从电源到全网折算系数约为13（“十三五”实绩为12．8），且由于干网建设趋于完善呈现下降趋势。按此测算，“十四五”相对于“十三五”取向硅钢年均净增需求保守测算为20万～30万t。此外，变压器一般设计寿命为30年，我国存量变压器一直处于不断迭代的过程中。根据近年变压器产量，按相对符合国情的迭代率保守测算，“十四五”期间存量变压器迭代所带动的取向硅钢需求约8．4万t／a（随着GB20052－2020新国标的实施，存量变压器的迭代率预计会加速），具体如表3所示。

3．4取向硅钢结构升级

国家强制标准GB20052－2020《电力变压器能效限定值及能效等级》已于6月1日正式实施。与原标准相比，35kV～500kV电力变压器空载损耗下降20％～45％，负载损耗下降5％～10％。选材研究表明，用材主体将提升2个牌号，新1级能效电力变压器将采用075及以上等级。与新国标相匹配的工信部等三部委印发的《变压器能效提升计划（2021－2023年）》明确指出：当年新增高效节能变压器占比达到75％以上，到2023年，高效节能变压器在网运行比例提高10％。按目前行业的主流设计，节能型配变和电力变的起步牌号将提升至085级、090级。不仅在中国，全球电网都在逐步向清洁、环保、安全、节能的方向发展。欧洲ECO－Design（T2）标准将于2021年7月强制实施，其空载损耗比现行标准降低10％，日本Top－Runner标准、美国DOE标准等也都在不断的升级，变压器能效提升已成为全球趋势。这些标准必将全面推动全球高效节能变压器的应用，并带动取向硅钢用材向低损耗、低噪音、高磁感方向转化。从技术模拟及营销实践判断，B23R075、B23R070、B20R070以上牌号在新一轮能效标准体系中将扮演越来越重要的主力牌号角色。

4取向硅钢与变压器产业的共赢模式

取向硅钢、铜基电磁线、变压器油是变压器厂的三大核心主材。铜基电磁线虽然期货套保、现货带料加工双轨并行，但重大项目一般都采用套期保值方式确保成本可控。变压器油方面，由于我国新疆某油田环烷基成分不容易产生气体的特性，在国内变压器油领域具有突出的品质优势，导致这一品种偏供方市场特点。因此，取向硅钢成为变压器厂三大主材中供需关系最为市场化、技术降本空间最大的物料。在国内外新能效标准体系全面升级的当下，这一合作生态对于供需双方来说意味着更大的共赢机会。为此，钢厂应通过EVI模式计算更为合理的牌号组矩，并辅以更为稳健的价格政策，鼓励变压器厂选择更高等级牌号，继而通过最佳铜铁比实现综合成本最优。对于变压器厂普遍关心的薄规格加工工艺，钢厂应基于材料特性提供专业化的剪切及叠装技术支持。与此同时，变压器厂应敢于打破常规，以更开放的设计思路尝试高等级取向硅钢的项目化应用。目前，已有国内钢厂与变压器厂合作使用0．18mm取向硅钢制造110kV电力变压器，这是全球范围内电力变压器用取向硅钢最高牌号、最薄规格的成功应用案例。

5结论

作为变压器核心材料，取向硅钢的高等级应用，关系着电力能源使用效率，对节能减排起到重要的支撑作用。“十四五”期间，在国家“双碳”战略的政策牵引下，能源战略深刻变革将为取向硅钢带来市场规模及结构性的双重机遇。根据测算，年均需求规模较“十三五”提升约20万～30万t／a，存量迭代将进一步扩大需求增量。与此同时，中国及全球变压器能效标准的升级，将带动取向硅钢需求牌号等级整体提升。通过高等级取向硅钢的产业链合作，变压器厂与钢厂可以寻找到在新能效标准下实现共赢的利益契合点，双方可以在实现企业发展的同时，共同为国家“双碳”战略做出贡献。

作者：徐劲松 单位：宝山钢铁股份有限公司