*本文参考报告:《2024年中国变压器行业概览:AI数据中心建设如火如荼,电网投资拉动变压器需求》,首发于头豹科创网。
随着数字化转型的步伐加快,人工智能(AI)已成为推动全球经济发展的核心驱动力。然而,AI技术的进步也伴随着显著的能源消耗问题。特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示,AI行业即将面临的最大挑战将从芯片短缺转向电力供应不足。OpenAI的首席执行官萨姆·奥尔特曼和英伟达的创始人兼CEO黄仁勋也持有类似观点,强调如果不能在能源领域取得重大进展,技术进步将会受到严重限制。
目前,尽管全球范围内正积极开发太阳能和风能等可再生能源,但电网的现状使得这些清洁能源难以有效地整合到电网,即便产生了足够的可再生能源,不足的传输线路也可能导致无法有效地输送到需求地点。
因此,面对日益增长的电力需求,加强电力变压器的技术研发与应用显得尤为重要,电力变压器作为电力传输路线上不可缺少的一环,不仅能够通过调整电压等参数,提高电力质量,降低电力波动和干扰,从而保障AI设备和系统的稳定运行,提升运行效率和性能。此外,电力变压器的智能化管理和优化控制可以实现电力系统的能效优化,降低能耗和排放,符合节能减排的环保要求,为AI发展提供可持续的能源支持。
本文,头豹研究院将梳理中国变压器产业行业盈利逻辑,分析市场竞争格局、探讨应用空间、并测算其总体规模。
01
中国变压器行业综述
变压器(Transformer)是一种利用电磁感应原理改变交流电压的装置,是电力系统中的关键组件,由初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)等组成。其主要功能包括电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离和稳压(磁饱和变压器)。
作为输配电的基础设备,变压器广泛应用于工业、农业、交通和城市社区等领域。中国在网运行的变压器约有1,700万台,总容量约110亿千伏安,变压器损耗约占输配电电力损耗的40%,具有显著的节能潜力。
变压器的发展历程从1831年法拉第发现电磁感应现象开始,经历了技术突破、高速发展、产业化成熟和高质量发展等阶段,逐步成为现代电力系统中不可或缺的核心设备。
中国变压器市场规模整体呈现快速上升趋势。在2019-2023年,市场规模由1,806.1亿元增长至2,897.9亿元,年复合增长率为12.6%;预计2023-2028年,市场规模将由2,897.9亿元增长至4,130.5亿元,年复合增长率预计达到7.4%。
除配电/输电变压器保持稳定增长外,电子变压器受益于下游市场2023年全球电子变压器市场规模增长至735.3亿元,同比增长13.5%,预计2026年达932亿元。
主要制造商集中在中国大陆、中国台湾和日本,分别占全球市场份额的49%、18%和13%。电力及新能源、通讯设备和家用电器是主要应用领域,占比分别为27%、15%和14%。未来,新能源汽车、光伏、智能电控等新兴产业将成为市场增长的主要动力。
02
中国变压器产业链分析
变压器行业上游原材料市场高能效等级材料资源紧缺,价格持续上涨。上游原材料尤其是铁芯材料、铜材的价格波动、质量水平对变压器的成本和品质的影响较大;从价值量分析,电子元器件占制造成本的7%左右。中国电子元器件制造主要以中低端产品为主,整体大而不强、龙头企业匮乏、创新能力不足。
全球取向硅钢市场供应高度集中。中国的取向硅钢产能占全球的56%,其次为日本(11%)、美国(7%)和韩国(7%)。俄罗斯和美国的取向硅钢生产企业集中度较高。
南方电网2022-2023年配网设备招标数据显示,配网投资显著增加,尤其是10KV油浸式变压器(适用于农村电网)。
全球电力变压器市场中,亚太、北美和欧洲地区分别占49%、21%和13%,其中中国占亚太市场的36%,美国占北美市场的78%;全球配电变压器市场中,亚太、北美和欧洲地区分别占52%、22%和13%,其中中国占亚太市场的43%,美国占北美市场的80%。
03
中国变压器驱动因素
AI数据中心的核心在于GPU。2023年第三季度,英伟达大约售出50万块A100和H100GPU。同时,基于H100的服务器的交货时间最长可达52周。印证了大型科技公司对数据中心的需求。
AI算力集群需要高密度电力供应,单机柜电力需求从几kW增至几十kW。全面实施AI后,Google电力需求或增加十倍。Google搜索消耗0.3瓦时电力,ChatGPT每次请求消耗2.9瓦时,每天90亿次搜索将每年额外消耗近10太瓦时电力。NVIDIA占AI服务器市场95%,2023年出货10万台AI服务器,每年消耗约7.3太瓦时电力。预计到2026年,AI行业电力需求将增长至少十倍。
在风电行业中,风力发电机产生的电能首先会通过变压器升压,然后输送到变电站,再通过变电站的变压器将电能传输到电网中。
2023年,全国新增风电装机14,187台,容量7,937万千瓦,同比增长59.3%。其中,陆上风电7,219万千瓦,占91%;海上风电718.3万千瓦,占9%。截至2023年底,累计装机超过195,000台,总容量474,600万千瓦,同比增长20%。其中,陆上436,900万千瓦,占92.1%;海上3,770万千瓦,占7.9%。
根据IEA预计,2050年净零排放情景中,风能和太阳能将占到新增装机的近 90%,未来随着新能源转型加速,风电对变压器的需求将持续提升。
此外,我们还在报告中完整分析了中国变压器行业代表企业案例等,可前往文末获取完整版报告。
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