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国内水电站发电机组测温产品应用概况
发布日期:2025-04-12 04:07    点击次数:147

电力装机背景

中国截止2024年,水电站已建设46758多座,装机容量为42237万千瓦,同比增长2.0%(其中抽水蓄能电站已建200多个,到2035年还将建设超过 200 个)。火电厂3000多座,装机容量为139099万千瓦,同比增长4.2%。核电站24座装机56台,装机容量为5691万千瓦,同比增长2.4%。风电有4000多个风电场,风机数量超过19万台,装机容量为44144万千瓦,同比增长20.7%。太阳能发电站259万个,装机容量为61048万千瓦,同比增长55.5%。根据国家双碳目标,到2060年碳达峰以后,整个电力预计装机量可再⽣能源占⽐90%(水电占比17%左右),新能源占⽐45%。

二、水电市场情况

随着全球能源需求的不断增长,水力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,越来越特别受到重视。水轮发电机是水电系统中的核心设备,其运行稳定性直接关系到整个发电系统的效率和安全性。测温产品作为保障水轮发电机正常运行的重要组件,市场前景广阔。全球水力发电市场正在稳步增长,预计到2025年,全球水电市场规模将达到1.3万亿美元,测温产品大约占有130亿美元的市场份额。微波激发传感器测温的同时如果能解决振动、应力形变、预紧力传感在线监测,那市场份额会进一步扩大几倍以上。

中国作为全球最大的水电生产国,澜沧江上游、金沙江上游、雅鲁藏布江下游还有众多大型水电站建设,和国内抽水蓄能电站建设、五个核电站的建设以及国家刚出台的大力支持电力大规模设备更换和改造对水轮发电机的需求还将持续增加。随着技术进步和对设备运行效率要求的提高,高精度、智能化的测温产品逐渐成为市场主流。目标客户群体主要包括五大六小发电集团及电网旗下水电站运营公司、水电设备制造商、相关电力安装检修维护服务企业以及设备物资贸易代理公司等。

三、水电站测温产品厂家竞争态势

目前市场上主要的竞争对手包括福禄克(Fluke)、罗斯蒙特(Rosemount)、德国WIKA等国外产品,以及国内外的一些专业测温设备生产商(RTD铂电阻)、砷化镓光纤和荧光光纤传感器、光栅光纤传感器。这些企业产品技术相对成熟,品牌知名度高,但价格相对RTD铂电阻偏高。市场机会在于提供性价比更高的智能测温产品和数字孪生仿真及智能分析后台系统,并结合本地化服务优势缩短供货周期等,满足客户个性化以及定制化需求。

四、测温产品市场情况、市场占有率数据及发展趋势预判

水轮发电机机组上的测温产品主要包括RTD铂电阻、、热电偶、RFID、红外测温、光纤温度传感器、微波激发传感器等。这些产品在监测水轮发电机运行状态、预防设备停机故障等方面发挥着重要作用。以下是各类测温产品的市场情况、市场占有率数据及发展趋势预判。

1.RTD铂电阻

RTD铂电阻测温产品技术成熟,在中低温范围内应用广泛。其竞争优势在于价格相对较低,对于常规水轮发电机的温度监测,如定子绕组、铁芯等部位的温度测量,能够满足基本需求,在对测量精度要求不是极其苛刻的场景下具有较高的性价比。产品缺点在电磁环境下使用,容易导致温度数据跳变后漂移,不太契合当前设备监测分析智能发展需求。进口品牌单支产品价格2500元到5000元不等,国产品牌单支产品价格从100多元到3000元左右不等。根据相关数据统计,铂电阻在水轮发电机机组测温市场的占有率约为50%。RTD电阻测温产品发展趋势预判,技术方面会不断朝着提高测量精度、稳定性和可靠性的方向发展,同时可能会研发出适用于更特殊环境的新型热电阻材料。但市场占有率可能会受到光纤测温产品、红外热成像、微波激发传感器的一定挤压,总体市场份额会慢慢下降。

2.热电偶

利用热电效应测量温度,由两种不同导体或半导体的两端焊接或绞接而成。当两端存在温度梯度时会产生热电势,通过测量热电势大小得知测量端温度。具有线性度好、热稳定性高、抗氧化性能强等特点的 K 型热电偶,适用于氧化性和惰性气氛中测温;精确度高、复现性好、抗氧化性能优异的 S 型热电偶,适用于高温环境下的测温;热电动势大、灵敏度高、耐腐蚀性良好的 E 型热电偶,适用于低温环境下的测温。可用于水轮发电机的推力瓦、导轴承等部位的温度监测。热电偶在水轮发电机机组测温市场的占有率约为40%。随着新测温技术产品或红外成像等产品性价比越来越高,预计市场占有率会逐步下滑。

3.光纤温度传感器

1)光纤光栅温度传感器是一种新型温度测量传感器,具有抗干扰能力强、精度高等特点。优点是组串式光纤传感器,可以一根光纤连续多个设备点位进行测温、测振甚至测应力应变。缺点是不能长时间在高温环境下运行,容易导致光栅退敏性,使用寿命急剧减少。如果机组不是大改造更换或新建机组,光栅光纤测温系统在水轮发电机机组设备上安装不具备条件、实施比较困难,不容易成功。在国内水电站因多种原因目前还没有大规模普及应用,市场占有率大概不到1%。

2)砷化镓光纤接触点式传感器目前在水轮发电机定子铁芯、线棒、压指、汇流环、电机输出母线软连接以及转子的集电环、磁极线圈、磁极引线、阻尼条的测温应用有其良好的靠电磁干扰性能和测温数据稳定性和部分可更换性等特点,在国内该水电站技术已得到应用,由于单支成本较高,普遍客户尚未广泛接受。在发电机转子温度监测的应用场景中,部分客户指出,后续对转子部分进行检修和维护存在一定的不便。随着市场竞争的加剧,产品价格正逐步下降,预计市场占有率将逐步提升。

3)荧光光纤传感器在2010年前后在国内的水电站发电机定子线棒和定子铁芯及近来开始在发电机转子集电环、磁极线圈、阻尼条有所应用,但是因其光纤长度目前只能在不超过20米左右的条件下使用,会导致测温主机太过分散不利于业主方后期的维护管理,以及目前荧光光纤测温在转子上还采用的光滑环供电和温度数据传输(同时也在向光学自供能技术发展),按照300r/min其光滑环使用寿命只有1年多时间就需要更换,这样给业主方带来设备维护上的麻烦。

随着光纤技术的不断发展,其在水轮发电机机组测温市场的应用会逐渐扩大。光纤温度传感器在水轮发电机机组测温市场的占有率预估约为不到5%。光纤测温产品是近年来发展迅速的新兴技术,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可分布式测量等独特优势。在水轮发电机内部复杂的电磁环境和恶劣的运行条件下,光纤测温产品能够准确、实时地获取温度信息,并且可以实现对关键部位的多点分布测量,便于全面掌握设备的温度分布情况。其竞争优势在于能够适应复杂恶劣环境,为水轮发电机的安全运行提供更精准、全面的温度监测数据,在对监测精度和可靠性要求极高的大型、关键水轮发电机组中应用前景广阔。

4.微波激发传感器

微瓦级空间电磁场驱动的常温半导体微波激发技术是一种新型的无线能量传输和信息传递技术。这种技术利用微弱的电磁波直接驱动工作在常温下的半导体器件,实现无源无线传感和通信。微波激发传感器晶体管内部存在一个三能级系统,通过输入一定频率的泵浦能量,可以将电子从低能级激发到高能级,进而在外界信息的作用下,电子跃迁并发射不同频率的电磁波,从而带出传感信息。这种技术的特点是功耗极低,可以在没有电路工作能量损耗的情况下工作,因此即使是微瓦级的电磁波也足以驱动传感器晶体管。

该技术在众多领域展现出潜在应用价值,例如在物联网领域,它能够解决传感与传输的最后100米问题。目前我们这种技术处于国际领先水平,并且已经在进行航空航天军工、舰船、电力能源等行业应用相关的研究和开发。随着技术的进一步发展和完善,预计将在未来的无线通信和传感领域发挥重要作用。

5.其他测温产品

其他测温产品包括红外测温仪、超声波测温仪、RFID无线传感器在发电机集电环、碳刷系统具有非接触测量、快速响应、易于安装等优点。RFID温度数据发送和接收响应速度跟不上,因滑环设备油雾影响及光线照明等原因容易导致测量精度相对较低,在水轮发电机机组测温市场占比较小,市场占有率合计约不到5%。

6.测温产品发展趋势预判

1)测温精度和稳定性需求提升

随着科技的不断进步,尤其是在航空航天、军工、舰船、核电、冶金化工以及能源领域,对温度测量设备的精确度和稳定性提出了更为严苛的要求。可以预见,那些具备更高测量精确度和稳定性的产品将会在市场中更受欢迎。因此我们企业必须持续进行技术创新,以迎合市场对于高精度和高稳定性产品的需求。

2)智能化、网络化趋势

物联网、大数据等技术的发展推动了测温产品的智能化、网络化。这类产品可以实现远程监控、三维仿真温度数字孪生、系统自动报警、AI故障自动学习及分析预测等功能,提高运行效率。我们公司需要抓住这一趋势,开发出更多智能化、网络化的测温产品,以满足市场需求。

3)绿色环保

随着环保意识的提升使得绿色环保成为未来测温产品的发展方向。具有节能、环保特点的产品将逐渐取代传统产品。企业需要注重产品的环保性能,开发出更多符合环保要求的测温产品。

4)市场集中度提高

测温产品市场预来会竞争加剧,市场份额将逐渐向具有品牌优势、技术实力和市场渠道的企业集中。这些企业将引领行业发展,推动市场格局优化。企业需要不断提升自身竞争力,以适应市场发展趋势。



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