雙碳戰(zhàn)略下取向硅鋼的價值與市場機遇范文
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摘要：對取向硅鋼在能源、電力產(chǎn)業(yè)鏈中的作用，以及在國家碳達峰、碳中和戰(zhàn)略中的重要價值進行了介紹，隨后分析了隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進，特別是“十四五”期間國家能源變革浪潮給取向硅鋼帶來的市場規(guī)模及結(jié)構(gòu)提升的雙重機遇，同時分析了鋼廠與變壓器廠在新能效標(biāo)準(zhǔn)體系下如何通過高等級取向硅鋼實現(xiàn)發(fā)展利益的共贏。
關(guān)鍵詞：“雙碳”戰(zhàn)略；能源變革；取向硅鋼；市場需求
2020年9月22日，在第75屆聯(lián)大一般性辯論中提出，中國將力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。作為當(dāng)前全球最大的碳排放國，碳目標(biāo)的提出和實現(xiàn)，任務(wù)十分艱巨。這意味著國家所有產(chǎn)業(yè)都需要快速走上綠色低碳發(fā)展的道路，而電力工業(yè)、鋼鐵工業(yè)等能源生產(chǎn)和消費的主體更需要加速加快“雙碳”在行業(yè)層面的策略制定和實施。我國致力打造清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，加快推進能源生產(chǎn)清潔替代和能源消費電能替代，電力傳輸作為能源生產(chǎn)、消費的橋梁和紐帶，對雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)起著舉足輕重的作用。取向硅鋼作為電力裝備的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，在電力生產(chǎn)、電力傳輸及電力消費各環(huán)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。毫無疑問，取向硅鋼的制造和應(yīng)用對我國能源的清潔低碳轉(zhuǎn)型和“零碳”革命將影響深遠。
1取向硅鋼與變壓器損耗的關(guān)系
變壓器是電網(wǎng)輸配電的關(guān)鍵裝備，而取向硅鋼是變壓器的核心材料，其損耗性能是變壓器損耗和效率等關(guān)鍵性能的決定因素。變壓器損耗一般可分為空載損耗和負載損耗，取向硅鋼的鐵損性能與兩者都緊密關(guān)聯(lián)。取向硅鋼鐵損主要由磁滯損耗和渦流損耗構(gòu)成，前者由磁通流經(jīng)取向硅鋼時因為磁阻產(chǎn)生，后者是由于垂直于磁力線平面上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢在取向硅鋼疊片斷面上形成閉合回路產(chǎn)生。先進的薄規(guī)格高等級取向硅鋼通過優(yōu)化抑制劑體系等一貫制工藝控制晶粒尺寸、提升高斯晶核數(shù)的同時降低偏離角，可有效降低磁滯損耗及渦流損耗，繼而大幅降低變壓器鐵損整體損耗。
2取向硅鋼的減排價值
公開資料顯示，我國輸配電損耗占全國發(fā)電量的6．6％左右［1］，而變壓器損耗約占輸配電損耗的40％［2］。按2020年我國全社會用電量約7．5萬億kWh計算，變壓器損耗高達約2000億kWh，相當(dāng)于2020年廣西一年的用電量［3］，對應(yīng)的二氧化碳排放高達1．97億t［4］。由此可見，提升取向硅鋼牌號等級，降低變壓器損耗，對提升能源利用效率、助力國家碳減排潛力巨大。為進一步降低變壓器損耗，國內(nèi)主流鋼廠與變壓器企業(yè)聯(lián)合設(shè)計，已經(jīng)將B18R060、B20R070、B23R070等高等級取向硅鋼應(yīng)用在多個110kV～500kV電力變壓器項目中。相比使用普通取向硅鋼，使用以070級高等級取向硅鋼制造140MVA／110kV電力變壓器按負載率51％測算，全生命周期可節(jié)約1496萬kWh。如果全網(wǎng)變壓器能普遍提升一個牌號取向硅鋼，每年可以節(jié)電870億度，這相當(dāng)于三峽電站約一年的發(fā)電量，二氧化碳減排貢獻高達8670萬t。用高等級取向硅鋼制造出的高能效變壓器，繼而構(gòu)成清潔低碳、安全高效的全球能源互聯(lián)網(wǎng)。這張網(wǎng)，一端連接著能源生產(chǎn)的清潔替代，一端連接著能源消費的清潔替代。未來的能源秩序如果能從石油主導(dǎo)變?yōu)殡娏χ鲗?dǎo)，對于全球最大能源生產(chǎn)和消費國來說，這無疑具有深遠戰(zhàn)略意義。
3．1“十四五”能源結(jié)構(gòu)變化
在“碳中和”發(fā)展目標(biāo)的大背景下，我國電力能源必將加快低碳化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。“十四五”期間，我國發(fā)電結(jié)構(gòu)預(yù)計仍將以火電為主導(dǎo)，但水電、風(fēng)電和太陽能等清潔能源裝機和發(fā)電量占比將呈現(xiàn)明顯擴大趨勢，見表1。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織《中國2030年能源電力發(fā)展規(guī)劃研究及2060年展望》的分析研判［5］，“十四五”期間，水電及儲能穩(wěn)中有升，風(fēng)力和太陽能為代表的清潔能源裝機增長進入快車道。在主要發(fā)電方式中，火電集中在西北部的煤電新建2000萬kW，集中在中東部的天然氣發(fā)電新增5400萬kW；水電重點開發(fā)西南地區(qū)，優(yōu)化開發(fā)西北上游黃河水電常規(guī)水電裝機新增約0．9億kW，抽蓄新增約0．36億kW；風(fēng)電新增2．56億kW至5．36億kW，逐步成為第三大電源；太陽能光伏新增3．1億kW至5．6億kW。預(yù)計到2025年，清潔能源裝機總量將占全國電源裝機總量的57．5％，較“十三五”末提升14個百分點。而各類能源發(fā)電方式區(qū)域化集中的特點將帶動特高壓輸電新一輪投資高峰，十四五規(guī)劃建設(shè)新疆－重慶±800kV等8條支流及南昌－浙西等13條交流特高壓線路。
3．2取向硅鋼市場容量計算方法
變壓器是取向硅鋼近乎惟一的下游行業(yè)，中國境內(nèi)變壓器廠的用材總量即為取向硅鋼的國內(nèi)總表觀需求。根據(jù)中國電器工業(yè)協(xié)會變壓器分會的數(shù)據(jù)，我國變壓器企業(yè)多達2000～3000家，其中相當(dāng)一部分屬于規(guī)模以下企業(yè)，加之目前硅鋼與變壓器供應(yīng)鏈中間環(huán)節(jié)的鐵心行業(yè)日益發(fā)展，目前的統(tǒng)計途徑或方法均無法保證變壓器kVA產(chǎn)量絕對無遺漏或無重疊。因此，對取向硅鋼未來市場容量的測算常采用分段計算和系數(shù)計算兩種方式，系數(shù)計算又分GDP法和電源計算法。無論哪一種計算，都很難做到絕對無偏差，兩種方式各有利弊：分段計算是對發(fā)電、輸電及用電環(huán)節(jié)單獨計算后求和，這種方法邏輯嚴(yán)謹?shù)菀桩a(chǎn)生重復(fù)或遺漏計算；后者通過相對精準(zhǔn)的GDP或電源端計算后通過系數(shù)折算全網(wǎng)，這種方法規(guī)避了重復(fù)和遺漏計算，但需要依靠經(jīng)驗值作為系數(shù)。本文側(cè)重以電源系數(shù)法開展測算。
3．3取向硅鋼“十四五”需求增量
各能源方式的發(fā)電端變壓器由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計習(xí)慣、安全等級乃至資本運作特點不同，對于發(fā)電機組與配套變壓器的容量關(guān)系要求也各有不同。一般情況下，核電的容量比值最高，新能源比值最低。根據(jù)對各發(fā)電方式，“十四五”規(guī)劃相對于“十三五”實績發(fā)電裝機相對凈增減及容量系數(shù)，計算電源端變壓器所用取向硅鋼量變化，如表2所示。從發(fā)電機組到用電終端，需要經(jīng)歷發(fā)電、傳輸、配電，按我國五級電壓全網(wǎng)口徑測算，從電源到全網(wǎng)折算系數(shù)約為13（“十三五”實績?yōu)?2．8），且由于干網(wǎng)建設(shè)趨于完善呈現(xiàn)下降趨勢。按此測算，“十四五”相對于“十三五”取向硅鋼年均凈增需求保守測算為20萬～30萬t。此外，變壓器一般設(shè)計壽命為30年，我國存量變壓器一直處于不斷迭代的過程中。根據(jù)近年變壓器產(chǎn)量，按相對符合國情的迭代率保守測算，“十四五”期間存量變壓器迭代所帶動的取向硅鋼需求約8．4萬t／a（隨著GB20052－2020新國標(biāo)的實施，存量變壓器的迭代率預(yù)計會加速），具體如表3所示。
3．4取向硅鋼結(jié)構(gòu)升級
國家強制標(biāo)準(zhǔn)GB20052－2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》已于6月1日正式實施。與原標(biāo)準(zhǔn)相比，35kV～500kV電力變壓器空載損耗下降20％～45％，負載損耗下降5％～10％。選材研究表明，用材主體將提升2個牌號，新1級能效電力變壓器將采用075及以上等級。與新國標(biāo)相匹配的工信部等三部委印發(fā)的《變壓器能效提升計劃（2021－2023年）》明確指出：當(dāng)年新增高效節(jié)能變壓器占比達到75％以上，到2023年，高效節(jié)能變壓器在網(wǎng)運行比例提高10％。按目前行業(yè)的主流設(shè)計，節(jié)能型配變和電力變的起步牌號將提升至085級、090級。不僅在中國，全球電網(wǎng)都在逐步向清潔、環(huán)保、安全、節(jié)能的方向發(fā)展。歐洲ECO－Design（T2）標(biāo)準(zhǔn)將于2021年7月強制實施，其空載損耗比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)降低10％，日本Top－Runner標(biāo)準(zhǔn)、美國DOE標(biāo)準(zhǔn)等也都在不斷的升級，變壓器能效提升已成為全球趨勢。這些標(biāo)準(zhǔn)必將全面推動全球高效節(jié)能變壓器的應(yīng)用，并帶動取向硅鋼用材向低損耗、低噪音、高磁感方向轉(zhuǎn)化。從技術(shù)模擬及營銷實踐判斷，B23R075、B23R070、B20R070以上牌號在新一輪能效標(biāo)準(zhǔn)體系中將扮演越來越重要的主力牌號角色。
4取向硅鋼與變壓器產(chǎn)業(yè)的共贏模式
取向硅鋼、銅基電磁線、變壓器油是變壓器廠的三大核心主材。銅基電磁線雖然期貨套保、現(xiàn)貨帶料加工雙軌并行，但重大項目一般都采用套期保值方式確保成本可控。變壓器油方面，由于我國新疆某油田環(huán)烷基成分不容易產(chǎn)生氣體的特性，在國內(nèi)變壓器油領(lǐng)域具有突出的品質(zhì)優(yōu)勢，導(dǎo)致這一品種偏供方市場特點。因此，取向硅鋼成為變壓器廠三大主材中供需關(guān)系最為市場化、技術(shù)降本空間最大的物料。在國內(nèi)外新能效標(biāo)準(zhǔn)體系全面升級的當(dāng)下，這一合作生態(tài)對于供需雙方來說意味著更大的共贏機會。為此，鋼廠應(yīng)通過EVI模式計算更為合理的牌號組矩，并輔以更為穩(wěn)健的價格政策，鼓勵變壓器廠選擇更高等級牌號，繼而通過最佳銅鐵比實現(xiàn)綜合成本最優(yōu)。對于變壓器廠普遍關(guān)心的薄規(guī)格加工工藝，鋼廠應(yīng)基于材料特性提供專業(yè)化的剪切及疊裝技術(shù)支持。與此同時，變壓器廠應(yīng)敢于打破常規(guī)，以更開放的設(shè)計思路嘗試高等級取向硅鋼的項目化應(yīng)用。目前，已有國內(nèi)鋼廠與變壓器廠合作使用0．18mm取向硅鋼制造110kV電力變壓器，這是全球范圍內(nèi)電力變壓器用取向硅鋼最高牌號、最薄規(guī)格的成功應(yīng)用案例。
5結(jié)論
作為變壓器核心材料，取向硅鋼的高等級應(yīng)用，關(guān)系著電力能源使用效率，對節(jié)能減排起到重要的支撐作用。“十四五”期間，在國家“雙碳”戰(zhàn)略的政策牽引下，能源戰(zhàn)略深刻變革將為取向硅鋼帶來市場規(guī)模及結(jié)構(gòu)性的雙重機遇。根據(jù)測算，年均需求規(guī)模較“十三五”提升約20萬～30萬t／a，存量迭代將進一步擴大需求增量。與此同時，中國及全球變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)的升級，將帶動取向硅鋼需求牌號等級整體提升。通過高等級取向硅鋼的產(chǎn)業(yè)鏈合作，變壓器廠與鋼廠可以尋找到在新能效標(biāo)準(zhǔn)下實現(xiàn)共贏的利益契合點，雙方可以在實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展的同時，共同為國家“雙碳”戰(zhàn)略做出貢獻。
作者：徐勁松 單位：寶山鋼鐵股份有限公司
