中国无功补偿行业的市场容量测算
本文导读：根据《电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求，风电场的无功补偿装置总和不小于风电装机容量的30~50%，风电场内集中无功补偿的容量不低于风电场无功补偿装置总和的40~60%，或经计算分析得出。
进入新世纪以来，特别是2005年以来，我国风电发展加速，连续四年翻番，风电装机发展速度之快令世人瞩目。截至2009年底，我国风电累计吊装容量达到2580万千瓦，仅次于美国居世界第二位，2009年新增装机容量达到1380万千瓦，居世界首位。
截止2011年，我国已累计风电装机62GW，按《可再生能源发展“十二五”规划》内容，到2015年和2020年累计形成并网风电装机1亿千瓦（100GW）和2亿千瓦（200GW），按此规划目标，2012~2020年新增装机的复合增速将为-2.7%，与几年前形势已不可同日而语。
根据电监会的统计估算，2011年全国风电弃风比例达16.23%。弃风现象在风电大国普遍存在，从全球范围来看，共同的原因主要有三个。
一是由于近年风电发展速度过快，许多地区电网投资建设跟不上风电发展的步伐。近十年，世界风电装机年均增长31.8%，成为全球最具吸引力的新能源技术，电网作为传统产业，投资吸引力远不敌风电。
二是建设工期不匹配。风电项目建设周期短，通常首台机组建设周期仅为6个月，全部建成需要1年左右；电网工程建设周期长，输电线路需要跨地区，协调工作难度大。在我国220千伏输电工程合理工期需要1年左右，750千伏输电工程合理工期需要2年左右，在国外，由于管理体制的差异，建设周期更长。
三是风电出力特性不同于常规电源，一方面风电出力随机性、波动性的特点，造成风功率预测精度较低，风电达到一定规模后，如果不提高系统备用水平，调度运行很难做到不弃风；另一方面风电多具有反调峰特性，即夜晚用电负荷处于低谷时段风电发电出力往往较大，即使常规电源降出力，当风电规模达到一定程度(大于低谷用电负荷)，也难免出现限电弃风。
除了制度方面的障碍之外，由于风电自身的特点，风电在并网环节也存外一些技术问题需要解决，如：感应式发电机无功消耗高；风机出力波动大引起电压波动；电压调节能力弱，不能在规定的范围内调节；电网扰动造成的电压变化可能造成风机解列；风力发电的有效利用低，需要电网增加备用容量等。
无功补偿是解决风电并网问题的重要技术手段之一，对风电场进行无功补偿有助于提高功率因数、稳定输出电压、降低损耗。
根据《风电场接入电力系统技术规定》，当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置。根据《电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求，风电场的无功补偿装置总和不小于风电装机容量的30~50%，风电场内集中无功补偿的容量不低于风电场无功补偿装置总和的40~60%，或经计算分析得出。
早期风电场大多按照发电装机容量的10%配备无功补偿，随着并网要求的提高，近两年新建项目的配置比例已有许多达到30%左右或以上的案例。在设备选择上，SVG的应用比例在逐渐提高。据我们了解，在存量市场上，SVC和SVG的比例约为4：6，在新增需求方面，SVG可能占到八成以上。
在风电领域，由于采取低价中标策略和为了替代SVC，目前应用的SVG单位容量价格已与SVC相当，如采用纯SVG（不并联其他固定电容补偿）一般在240元/kvar，如考虑同容量的电容器装置，则整体装置的造价约150~160元/kvar。
风电场无功补偿市场规模估算
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2011 |
2012E |
2013E |
2014E |
2015E |
| 风电装机容量（GW） |
62.36 |
76.36 |
94.36 |
109.36 |
124.36 |
| 年新增风电装机容量（GW） |
17.63 |
14.00 |
18.00 |
15.00 |
15.00 |
| 配置SVC的比例 |
20.0% |
10.0% |
0.0% |
0.0% |
0.0% |
| 配置SVG的比例 |
80.0% |
90.0% |
100.0% |
100.0% |
100.0% |
| SVC单价（元/KVar) |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
| SVG单价（元/KVar) |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
| 按30%配置情况无功补偿市场容量（百万元） |
835.71 |
667.80 |
864.00 |
720.00 |
720.00 |
| 按50%配置情况无功补偿市场容量（百万元） |
1392.85 |
1113.00 |
1440.00 |
1200.00 |
1200.00 |
2、光伏行业
根据《可再生能源“十二五”发展规划》，到2015年我国太阳能装机将达2100万千瓦（21GW），其中光伏电站装机1000万千瓦（10GW），太阳能热发电装机100万千瓦（1GW），并网和离网的分布式发电系统安装容量达到1000万千瓦（10GW）。到2020年，太阳能发电装机计划达到5000万千瓦。
适用于光伏电站的无功补偿设备目前主要有可投切的并联电容、电抗器、SVC（静止无功补偿装置）和SVG（静止无功发生器）等。并联电容、电抗器是电网中应用最多的一种专用无功补偿装置，它价格不高，易于安装维护。但是由于容量固定，不能实现系统无功的连续调节，一般适用于接入电压等级较低的中小型光伏电站。SVC、SVG均属于动态无功补偿装置。其中，SVC含有较多的无源器件，体积和占地面积都比较大，可进行无功的动态补偿，响应时间约为20～40ms。SVG是目前最为先进的无功补偿装置，它不仅能动态补偿无功，也可动态补偿瞬时有功或者进行相间功率交换，SVG的响应时间一般不大于5ms，并可以从0.1kF开始实现快速连续的精确调节，在调节速度、调节范围和谐波含量等方面比SVC都有明显的优势。SVC、SVG目前在接入电压等级较高的大中型光伏电站中应用广泛。
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2011 |
2012E |
2013E |
2014E |
2015E |
| 光伏装机容量（GW） |
3.00 |
7.00 |
17.00 |
27.00 |
37.00 |
| 年新增光伏装机容量（GW） |
2.20 |
4.00 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
| 配置SVC的比例 |
20.0% |
10.0% |
0.0% |
0.0% |
0.0% |
| 配置SVG的比例 |
80.0% |
90.0% |
100.0% |
100.0% |
100.0% |
| SVC单价（元/KVar) |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
| SVG单价（元/KVar) |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
| 按30%配置情况无功补偿市场容量（百万元） |
104.28 |
190.8 |
480 |
480 |
480 |
| 按50%配置情况无功补偿市场容量（百万元） |
173.8 |
318 |
800 |
800 |
800 |
3、电网行业
发电厂机组产生电力，为减少电力传输过程中的电能损耗，需要进行升压处理后以特高压或者超高压进行远距离传输，到达城市或者用户侧时，通过变电站进行多级降压，最终降至日常使用的220V电压。
国家电网公司为了保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规制定了《电力系统无功补偿配置技术原则》，该原则要求无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。因此，电网系统中各级变电站是无功补偿装置的一个重要应用领域。
根据《电力系统无功补偿配置技术原则》对不同电压等级无功补偿的配置原则：
| 不同电压等级电网的无功补偿原则 |
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| 补偿位置 |
补偿原则 |
| 500（330）KV电压等级变电站 |
容性无功补偿容量按照主变压器容量的10%～20%配置 |
| 220KV变电站 |
容性无功补偿容量按照主变压器容量的15%～25%配置 |
| 35KV～110KV变电站 |
容性无功补偿容量按照主变压器容量的15%～30%配置 |
| 10KV及其他电压等级配电网 |
容性无功补偿容量按照主变压器容量的20%～40%配置 |
目前应用于电网领域的无功补偿装置以投切电容器为主，其优势在于价格低廉，但与SVC/SVG相比，在快速反应与滤波等性能方面相差很大。目前，SVC和SVG均在输配电网中有应用，SVC相比于SVG，价格具有优势，但SVG反应速度更快、占地面积小、节能、不会随着电压跌落而影响无功的输出，因此性能好又好于SVC。目前SVG应用于电网的比例更小，未来随着使用量的增大，也会促进价格的下降，SVG的价格会逐渐接近SVC，从而在性价比上优于SVC。我们假设除投切电容外，未来应用以SVG为主，并依此进行推算。
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2011 |
2012E |
2013E |
2014E |
2015E |
| 全国110kv及以上变电容量（亿千伏安） |
31.00 |
34.89 |
39.27 |
44.20 |
49.75 |
| 新增110Kv及以上变电容量（亿千伏安） |
2.10 |
3.89 |
4.38 |
4.93 |
5.55 |
| 新增变电容量(亿千伏安） |
3.50 |
6.49 |
7.30 |
8.22 |
9.25 |
| 无功补偿类型-投切电容占比 |
99.50% |
99.00% |
98.00% |
96.00% |
93.00% |
| 无功补偿类型-SVG占比 |
0.50% |
1.00% |
2.00% |
4.00% |
7.00% |
| 投切电容单价（元/Kvar） |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
| SVG单价（元/Kvar） |
380 |
360 |
330 |
300 |
250 |
| 配置比例为20%时市场容量 |
22.23 |
43.20 |
52.57 |
67.06 |
83.99 |
| 配置比例为40%时市场容量 |
44.45 |
86.40 |
105.14 |
134.12 |
167.97 |
4、工业领域
输配电企业对于用户侧的功率因数有较高要求，一般而言，电力用户应根据其负荷特点，合理配置无功补偿装置，并达到以下要求：100kVA及以上高压供电的电力用户，变压器高压侧功率因数不低于0.95；其他电力用户，功率因数不低于0.90。电力用户的无功补偿装置应根据其负荷变化及时投切或安装无功功率(或无功电流)和电压控制的自动控制装置，并应有防止向系统反送无功功率的措施。
目前，我国工业用电量占全社会用电总量的75%左右，是主要的用电领域，复杂的生产环境要求和电力电子装置使用的增多，加大了无功补偿的需求。此外，工业企业加装无功补偿装置也具有很好的经济效益，一般可达到10~30%的节能效果，设备费用一般回收期在3年左右。
我们通过用电量的数据对工业领域无功补偿的市场容量进行推算：2011年，我国全社会用电量为46928亿千瓦时，其中工业用电34633亿千瓦时，占比74%。以平均全年工作4500小时计算，工业领域负载功率为7.6962亿千瓦，考虑变压器的冗余配置，再除以0.8的系数，则全工业领域的总变电容量为9.62亿千伏安。一般工业领域的无功补偿配置比例在20~40%，目前以SVC的应用为主，今后当SVG价格接近SVC后，会逐渐替代其在工业领域的部分应用。假设总变电容量年均增长7%，每年技改比例为5%，则以此计算得到。
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2011 |
2012E |
2013E |
2014E |
2015E |
| 工业领域总变电容量（亿KVA) |
9.62 |
10.29 |
11.01 |
11.78 |
12.61 |
| 新增及技改变电容量（亿KVA) |
1.15 |
1.24 |
1.32 |
1.41 |
1.51 |
| 无功补偿装置单价（元/Kvar) |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
| 按20%比例配置无功补偿市场容量（亿元） |
34.63 |
37.06 |
39.65 |
42.43 |
45.40 |
| 按40%比例配置无功补偿市场容量（亿元） |
69.26 |
74.11 |
79.30 |
84.85 |
90.79 |
