中国电源产业的发展与分析(一)

中国电源产业的发展与分析(一)“电源”包括电子电源和化学物理电源，本文介绍的主要是电子电源。“电子电源”位于电网（市电）与负载之间，对由电网获取的电能进行变换和控制，向负载（电子计算机、程控交换机、仪器仪表、军工器械等）提供优质电能的供电设备。它涉及的范围有多大，业内人士说法不一，本文对此不作讨论，重点介绍中小功率的电源设备。为了叙述方便，以下简称电源。由于电源产品应用的广泛性，电源市场的统计比较困难。国外有的利用功率器件的生产情况推算电源的产量。在中国销售的功率器件以及电源产品相当一部分从国外进口，而且销售渠道很多，因此国内电源市场的统计更加困难，本文提供的情况仅供参考。1中国电源产业的发展历史中国电源产业的发展可分三个阶段，根据原电子工业部统计的数据和资料3]，可以勾画出大致的发展轮廓。第一阶段为1976年以前，是中国电源产业发展的初期阶段。解放以前，我国的电源产业基本上是空白，仅有制造蓄电池、干电池的小型企业。50年代一大批国有企业的建立，随着电子工业原材料、元器件和整机产业的发展，电源产品从无到有。1959年有二厂一校生产五种规格1600多台电源。经过17年的发展到1976年，已有26个工厂，34个品种，52种规格，33000多台电源。生产单位增长8.7倍，品种规格增长10.4倍，产量增长20.2倍。第一阶段从无到有，虽然增长速度较快，但是电源产业的规模还是很小。第二阶段是1977－1989年，是中国电源产业初步壮大时期。这一阶段是我国改革开放的初期，经济建设步伐逐步加快，电源产业也逐步进入快速增长期。1989年电源生产厂已发展到171家，产品规格340多种，年产电源54万多台。生产企业数量比1976年增长6.6倍，品种增长10倍，产品增长16.4倍。在这一阶段，随着电源产业的快速发展，广大的电源科技工作者急需打破原来的封闭状态，了解外部世界。自70年代中期开始，电源科技人员自发组织技术交流，1978年召开了第一次全国电源技术交流会，1983年成立了中国电源学会，1986年得到原国家科委的批准。第三阶段是1990年至今，是中国电源产业的大发展时期。这一阶段，除原电子工业部系统外，机械工业部、邮电部、国防科工委所属系统等都参与了电源的开发和生产，特别是乡镇企业和民营企业大量涌现，全国电源生产厂有上千家，几乎遍布全国。在这10年之中，大量的国外产品和企业进入我国，并占据了相当份额，加剧了市场竞争。这部分情况，后面详细叙述。上面是中国电源产业发展的三个阶段，电源技术的发展大致也可分为以下几个阶段。50年代是电源整机的创建和仿制时期，主要是仿苏的电子管直流电源、磁饱和交流电源和仿美、仿欧的电子或磁放大式交流稳压电源，并逐渐实现了国产化。这个时期的电源体积大、耗能高、效率低，技术水平相当于国际30～50年代的水平。随着晶闸管、晶体管制造技术和应用技术的发展，电子管直流电源，磁饱和式交流电源逐渐被淘汰，晶闸管电源、晶体管电源、磁放大式交流稳压电源得到迅速发展，占据了电源市场的统治地位。如1976年生产的33000多台电源产品中，电子管直流电源只有2个规格800多台，分别占直流电源品种的4.1％，规格的5.6％，产量的4％。全控功率器件的出现促进了电源技术的进一步发展。GTO可使兆瓦级的逆变电源设计简化，可取代需要强迫换流的晶闸管，目前仍在电源中广泛应用。功率MOSFET的出现，构成了高频电力电子技术，开关频率可达100kHz以上，并可并联大电流输出。IGBT是MOS输入、双极型输出的复合型功率器件，工作频率与GTR相当，其电压定额较高。随着新型功率器件的出现，脉宽调制（PWM）电路、各种各样的零点压、零电流开关或变换的拓扑电路得到广泛应用，使电源产品更加小型化、集成化、智能化，并且提高了效率和可靠性。2中国电源产业的发展现状近10年来中国电源产业无论是电源技术，还是产业的规模，都发展到前所未有的阶段，成为社会各界关注的一个行业。2.1中国电源产业发展的推动力电源是各种用电设备的动力装置，是电子工业的基础产品。经济建设和社会生活各个方面的发展都会促进电源产业的发展，特别是以下几个方面更是起到了推动作用。(1)信息产业的发展近十年来中国的信息产业以其他行业三倍的速度快速发展，“九五”期间，中国对电子工业的投资比重由过去五年的2.2％提高到5.4％，总投资规模达到4293亿元，比过去五年增长近12倍，因此成为电源产业发展的强大推动力。详见表1、表2。表1几年来计算机市场销售情况（万台）年份1993199419951996199719981999销售量45.071.8115.0210.0350.0420.0500.0增长速度80％59.6％60.2％82.6％66.7％20.0％19.0％表2几年来程控交换机市场（万线）年份19951996199719981999程控交换机11041386265933254023增长率25.54％91.85％25.05％20.99％局用交换机749990172530963700增长率32.18％74.24％79.48％19.51％移动通信，几年来成为发展热点，例如：1987－1997十年间发展1000万户，1998年一年就发展1000万户，1999年发展近2000万户，增长100％。计算机行业的发展直接带动了计算机开关电源和UPS的发展及应用；通信行业的发展带动了通信用高频开关电源及相关电源的发展，仅通信用高频开关电源每年销售额就有30亿元以上，1999年仅移动通信就配套电源15亿元。最近几年各种信息网络大发展，如国际互联网、通信网、广播电视网、金融信息网，就连铁路、民航售票也形成网络，被人称为网络时代。各种网络的正常运行，必须要有可靠的电源系统作保障。例如1997年4月24日上午11时，香港最大的两家银行汇丰和恒生由于UPS电源发生故障，导致中枢电脑系统停顿，两家银行800多台自动柜员机停机两小时，两家银行的电话理财服务暂停，两家银行的柜台电脑不能操作。网络经济的发展，进一步带动了电源市场的发展。（2）传统工业的改造国民经济经过20多年的快速发展，许多传统工业系统要进行改造，设备需要更新换代，大量先进的电子技术和设备被采用，这不仅对供电质量提出了更高的要求，而且要求电源产品小型化、智能化、高效率、高可靠、无人值守等，一些老的配套电源产品已不符合要求，将逐渐被淘汰。例如最近几年国家投资几千亿元进行电网改造，一些老的晶闸管电力操作电源逐渐被新的开关电源所取代；铁路要全面提速，要电气化，国家也投巨资进行铁路系统的改造，铁路通信、信号系统等要配套大量的电源产品；通信系统原来配套的相控电源，逐渐被高频开关电源所取代，最近几年，每年的更新数量达几亿元。（3）节约能源随着经济的发展和科学技术的进步，节约能源、保护环境已被社会各界所重视。电源是节约能源的重要环节，经过电力电子和电源技术处理之后的电力供应，节能效果明显。例如，家用电器的待机损耗，人们往往不重视，耗电相当惊人。据美国统计，在美国这种损耗每年有35～54亿美元，德国环保机构调查，在德国这种损耗每年有23亿美元，超过柏林全年用电总和。采用新的节能芯片之后，可把(5～10)W的待机损耗降低到(1～2)W，甚至(0.1～0.5)W。电子镇流器是个很小的产品，不但中国的内地很多单位研究，香港、台湾，甚至一些国外机构都在研究，由于它应用范围广阔，一旦好的产品推出之后，就会产生很大的节能效果和经济效益。变频调速也得到广泛应用，近年来变频空调发展很快，变频空调不仅能带来舒适的生活环境，而且节电30％以上。节约电力，就减少了不可再生的一次能源（如煤炭、石油）的消耗，而且减少了大气污染。电源产品的小型化还可以节约大量的铜、铁等原材料。所以，电力电子变频技术的发展是一个国家技术进步的重要标志。有的专家预言：人类未来的福祉将经由能源电子技术的突破而实现。2．2中国电源产业的规模（1）中国电源市场有多大①开关电源开关电源最大的应用场所是在通信领域，首先分析通信电源2]。近十年来通信事业快速发展，通信电源也同步增长。1991年国内通信电源投资额为人民币0.8亿元，到1995年增加到10亿元，到1998年增加到30亿元，1999年全国通信电源市场容量为35亿元以上。从1991年到1999年通信电源增长43倍多。国内通信电源的主要客户群有：中国电信、移动公司、中国联通、广电、专网（包括电力网、铁道网、军事网、石油网等）。程控交换机市场经过几年的发展之后趋于平稳，移动通信已成为发展热点。1999年移动公司新增用户约2千万，新建移动基站约2万个，配套电源约15亿元；固定网相控电源改造在1998、1999、2000年处于高峰期，1999年容量约6～8亿元；新建交换、传输等网络的配套电源约5～7亿元；迅速崛起的中国联通1999年新增容量约400万户，新建移动基站4千个，配套电源约3～5亿元。此外广电、专网以及新成立的网通公司也占据了通信电源投资市场的一定份额。预计2000年通信电源市场格局与1999年基本相似，移动基站配套电源将成为市场重点。