电力电子元器件行业调研报告Word格式.docx
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—电力电子装置及相关配套件。
二、分类
1、按照器件能够被控制电路信号所控制的程度分类。
表1-1电力电子元器件分类
类别
描述
主要产品
半控型器件
通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断
晶闸管及其大部分派生器件
全控型器件
通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断
绝缘栅双极晶体管(IGBT)
电力场效应晶体管(电力MOSFET)
门极可关断晶闸管(GTO)
电力晶体管(GTR)
不可控器件
不能用控制信号来控制其通断
电力二极管
2、按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质,分为两类:
电流驱动型——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制,如可控硅整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)。
电压驱动型——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制,如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力场效应晶体管(MOSFET)。
3、按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类:
单极型器件——由一种载流子参与导电的器件,如MOSFET。
双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件,如SCR、GTR、GTO。
复合型器件——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件,如IGBT。
1.2行业现状
1.2.1国际
目前国际先进技术水平主要体现在以下几个方面:
一、IGBT-绝缘栅双极晶体管
IGBT是一种N沟道增强型场控复合器件,兼有了电力场效应晶体管和双极性器件的优点,近几年来研制出的高功率沟槽栅结构IGBT模块,是高耐压大电流IGBT器件均采用的结构。
目前国外许多大的厂家都在开发研制新型高压IGBT器件,如瑞士ABB公司采用软穿通原则研制出了高压8000V的IGBT器件;
德国的EUPEC生产的6500V/600A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用;
日本的东芝公司也投入到开发和研制新型高压IGBT器件的行列中。
二、MCT-MOS控制晶闸管
MCT是一种新型MOS(电力场效应晶体管)与晶闸管复合型器件,它采用集成电路工艺,在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件,通过MOS器件的通断来控制晶闸管的开通与关断。
虽然发展时间较短,但是MCT在国外已经发展到了很高的水平。
MCT器件的最大可关断电流已经达到了300A,最高阻断电压为3000V,可关断电流密度为325A/cm2,且已试制出由12个MCT并联组成的模块。
美国西屋公司采用MCT开发的10kW高频串并联谐振DC-DC变流器,已得到了大功率密度(6.1W/cm2)和高可靠的运行。
西安电力电子技术研究所利用国外进口厚外延硅片也试制出9A/300VMCT样品。
三、IGCT-集成门极换流晶闸管
IGCT是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。
它的应用使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展,给电力电子成套装置带来了新的飞跃。
瑞士ABB公司的ACS1000是目前国外高压大容量变频器中比较成熟的产品之一,在ACS1000变频器中,IGCT是主要的功率开关器件。
四、IECT-电子注入增强栅晶体管
IECT是耐压4kV以上的高耐压IGBT系列电力电子器件,同时又是通过采取增强注入的结构以实现低通态电压,使大容量电力电子器件取得飞跃性发展。
由日本东芝开发的IECT,利用了“电子注入增强效应”,使之兼有IGBT和GTO(门极可关断晶闸管)两者的优点:
低的饱和压降,宽的安全工作区(吸收回路容量仅为GTO的1/10左右),低的栅极驱动功率(比GTO低两个数量级)和较高的工作频率。
加之该器件采用了平板压接式电极引出结构,可望有较高的可靠性,目前该器件已经达到4.5kV/1500A的水平。
1.2.2国内
一、技术状况
随着我国特高压直流输电、高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通等技术发展和市场需求的增加,对5英寸及6英寸晶闸管、IGCT、IGBT的需求非常紧迫,而且需求量也非常大。
预计国内每年需要5英寸、6英寸晶闸管、IGCT、IGBT的总量将达到50万只以上。
但目前国内市场所需的高端电力电子器件主要依赖进口,在技术上受制于人,严重影响了电力电子元器件行业的发展。
二、发展趋势
1、技术
我国电力电子元器件今后研制工作的重点是改善MPS(微处理系统)的软方向恢复特性,提高IGBT(绝缘栅双极晶体管)和MCT(MOS控制晶闸管)的开关频率和额定容量,研制智能MOSFET(电力场效应晶体管)和IGBT模块,发展功率集成电路以及其它功率器件。
2、应用
GTO(门极可关断晶闸管)将继续在超高压、大功率领域发挥作用;
功率MOSFET在高频、低压、小功率领域具有竞争优势;
超高压(8000V以上)、大电流普通晶闸管在高压直流电和静止无功功率补偿装置中的作用将会得到延续,而低压普通晶闸管和GTR(电力晶体管)则将逐步被功率MOSFET(600V以下)和IGBT(600V以上)所代替。
三、与国际差距
1、IGBT
国内只有少数企业从事中小功率IGBT的封装,且尚未形成产业规模;
在IGBT芯片的产业化以及大功率IGBT的封装方面,国内更是一片空白。
2、晶闸管
晶闸管是传统的电力电子器件,在许多关键领域具有不可替代的作用,而我国仅有少数几家优势企业掌握了高端器件的制造技术,大部分企业还停留在中低端器件的制造。
3、工艺
电力电子工艺技术精密复杂,我国在低温键合、离子注入、类金金刚石膜等一些新型的关键工艺技术上,还缺乏系统的创新能力。
第二章市场分析
2.1市场规模
2009年行业销售收入约867亿元,同比增长7.1%,随着电网行业大规模的投资,预计2010年行业销售收入增速将维持在15%左右,销售收入约990亿元。
表2-12007-2009年电力电子元器件市场规模
年份
销售收入(亿元)
增长
企业数量(家)
2007
723
---
850
2008
809
11.9%
967
13.8%
2009
867
7.1%
1040
7.5%
2.2进、出口情况
一、出口
目前国内生产的电力电子元器件以晶闸管为主,中低档的产品成熟,并大量出口。
根据国家统计局和中国机电数据网的信息,2007年我国电力电子元器件出口321亿元,同比增长19.3%,占全行业销售收入的44.4%,具体出口情况见下表:
表2-22004-2007年电力电子元器件出口情况
2004
2005
2006
出口额(亿元)
157
194
269
321
增长率
23.6%
38.7%
19.3%
中国电力电子元器件共出口到211个国家和地区,对前15个国家和地区的出口约占总出口额的81%,这15个国家和地区分别是香港、英国、日本、新加坡、德国、菲律宾、美国、加拿大、马拉西亚、意大利、法国、荷兰、泰国、台湾省、印尼,其中香港约占27%,英国约占20%,日本约占12%,其他国家和地区占比都相对较小。
二、进口
目前国内市场所需的高端电力电子元器件主要依赖进口。
以IGBT为例,由于我国只有少数小功率IGBT的封装线,还不具备研发、制造管芯的能力和大功率IGBT的封装能力,全球IGBT主要供应商集中在英飞凌、三菱、ABB、富士等少数几家,进口依赖严重。
2009年国内大功率IGBT市场规模15.65亿元,基本均依靠进口。
2、大功率晶闸管
国内中低档晶闸管产品虽已成熟,但高端器件的制造技术只有少数企业掌握,大部分高端产品依赖进口。
2009年国内大功率晶闸管市场规模14.04亿元,晶闸管及整流模块32.38亿元,其中70%依靠进口,二者进口总额约32.5亿元。
2.3市场竞争
2.3.1业内企业性质
一、从企业数量看
截至2007年,外商和港澳台投资企业、私营企业二种性质的企业数量相当,二者之和占全行业企业数量的89.55%。
具体情况如下:
外商和港澳台投资企业:
386家,占行业企业总数量的45.4%;
私营企业:
374家,占44.0%;
集体企业:
27家,占3.2%;
股份合作企业:
股份制企业:
11家,占1.3%;
国有企业:
25家,占2.9%。
二、从销售收入看
外商和港澳台投资企业主导电力电子元器件行业。
2007年全行业销售收入723亿元,其中外商和港澳台投资企业销售收入465.39亿元,占行业销售总收入的64.4%,其他性质的企业占比相对较少。
2.3.2市场集中度
根据国家统计局、中国机电数据网的信息,2006年电力电子元器件制造业市场集中度较高,具体情况如下:
行业前两名企业销售收入占整个行业销售收入的13.48%;
行业前四名企业占21.53%;
行业前八名企业占30.80%;
行业前十六名企业占39.24%;
行业前三十二名企业占50.44%。
2.3.3竞争格局
一、企业数量地区分布
我国电力电子元器件制造业主要集中在华东地区,该地区企业数量占整个行业企业数量的56.82%,具体分布如下表:
表2-32007年电力电子元器件制造业企业地区分布情况
地区
华东
华南
华北
东北
华中
西北
西南
占比
56.82%
25.88%
6.35%
3.65%
3.18%
2.24%
1.88%
二、企业数量省市分布
我国电力电子元器件制造业企业主要集中在广东、浙江、江苏三省,这三省所占比率高达58%左右,企业分布数量排名前十的省份如下表:
表2-42007年电力电子元器件制造业企业省市分布情况
排名
省/市
1
浙江省
23.76%
6
福建省
4.0%
2
广东省
21.65%
7
辽宁省
3
江苏省
13.06%
8
北京市
2.35%
4
山东省
9.06%
9
天津市
5
上海市
8.82%
10
河北省
1.65%
三、销售收入省市分布
从各省市的销售收入来看,产业比较集中,主要集中在广东、山东、浙江、上海四个地区,占整个行业销售收入的78%左右,前十名省市之和约占整个行业销售收入的95%,具体分布情况见下表:
表2-52007年电力电子元器件制造业销售前10名省市
省市
销售收入
(亿元)
217
30.01%
24
3.32%
118
16.32%
21
2.90%
131
18.12%
陕西省
1.38%
101
13.97%
1.24%
48
6.64%
湖北省
0.97%
第三章国家政策及行业影响因素
3.1行业准入政策
目前我国对电力电子元器件制造业并未出台明确的准入制度,进入该行业的政策门槛较低。
政府部门和行业协会对电力电子设备制造业的管理主要限于宏观管理、标准制定、质量监管和认证,行业内企业的业务和生产经营则完全市场化。
中国电器工业协会电力电子分会是该行业自律组织。
国家发改委为本行业规划管理主管部门,主要负责产业政策的制定,提出产业发展和产业技术进步的战略、规划、政策、重点领域和相关建设项目,指导行业发展。
国家技术质量监督检验检疫总局及各级地方机构负责质量监督和维护消费者权益。
3.2行业影响因素
3.2.1电网建设
随着中国经济的进一步增长和工业化的逐步深入,2008~2020年中国各行业需电量保持较高的增长率,预计到2010年将达到28190亿千瓦时左右,到2015年将达到35833亿千瓦时左右,而在2020年将达到44347亿千瓦时左右。
用电量的增加,将带动输配电设备行业的发展。
3.2.2关于组织实施2010新型电力电子器件产业化专项通知
2010年3月国家发展改革委办公厅发布了《关于组织实施2010年新型电力电子器件产业化专项的通知》,该通知明确了要大力推进新型电力电子器件产业发展,努力掌握自主知识产权的芯片和器件的设计、制造技术。
专项的重点为:
1、芯片和器件的设计开发及产业化
支持金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、超快恢复二极管(FRD)等量大面广的新型电力电子芯片和器件的产业化,重点解决芯片设计、制造和封装技术,包括结构设计、可靠性设计,以及光刻、刻蚀、表面钝化、背面研磨、背面金属化、测试等工艺技术,提高产品档次。
2、功率模块产业化
围绕电机节能、冶金、新能源、输变电、汽车电子、轨道交通等领域对功率模块的实际需求,支持采用自主技术芯片和器件的功率模块产业化,主要包括:
大功率模块、智能功率模块(IPM)和用户专用功率模块(ASPM)等,重点解决散热关键技术、电磁兼容(EMC)技术和智能功率模块的驱动及保护技术等。
3、电力电子应用装置示范
支持采用自主技术芯片、器件和功率模块的应用装置产业化和示范应用,包括变频装置、逆变装置、感应加热装置、无功补偿、有源滤波、通信(网络)电源等。
4、配套材料产业化
支持配套材料产业化,重点支持陶瓷覆铜板、铝碳化硅基板等新型电力电子器件生产所需专用材料。
第四章民营企业投资该行业的分析
4.1典型民营企业分析
一、中国德力西控股集团有限公司简介
1、简要:
中国德力西控股集团有限公司是一个集资本营运、品牌营运、产业营运为一体的大型集团,注册资本20亿元,现有员工20000余人,2009年实现销售收入173亿元,位居中国民营企业500强前列。
2、产业及产品:
主要产业有电气制造、LED光电、能源矿业、股权投资、综合物流等。
以下为德力西集团35大产品系列:
风机系列、控制器系列、电容器系列、互感器系列、电磁铁系列、接触器系列、断路器系列、燃气表系列、继电器系列、熔断器系列、变频器系列、电阻器系列、避雷器系列、硅整流系列、防爆电器系列、电线电缆系列、接线端子系列、电缆附件系列、仪器仪表系列、隔离开关系列、主令电器系列、配电照明箱系列、跌落式熔断器系列、智能压力变送器系列、热电偶系列、电缆桥架系列、电涌保护器SPD系列、软起动器系列、光电开关系列、温度计系列、双电源自动切换开关系列、换气扇系列、调压器系列、不间断电源系列、镇流器系列。
3、下属企业:
拥有温州、上海、杭州三地的德力西电气制造基地,下属企业70多家,协作企业1000多家,在国内外设有销售网点1600多家。
二、发展历程
1984-1990年:
德力西的前身是“乐清县求精开关厂”,由胡成中偕其弟胡成国等人于1984年7月创建,当时仅有股东3人,资本5万元,员工8人,产品为单一的热继电器。
1990-1994年:
于1990年创办了乐清德力西电子元件厂,1992年,引进外资创建了“中外合资温州德力西电器有限公司”。
1994-1998年:
1994年5月,组建了浙江德力西集团公司,成为浙江省第一个省级股份合作制电器企业集团。
1998-2008年:
1998年在上海注册成立了上海德力西集团有限公司,与西安高压电器研究所联合,生产高压电器和成套设备,随后又并购了多家国企。
2003年,德力西与北京物美、河北新奥、安徽南翔集团结盟,成立北京德美奥翔投资有限公司,打造“中国物流航母”。
2009年1月,成立中国德力西控股集团有限公司,将德力西集团名下的私募基金,部分全资、控股、参股的股权类资产和其他形式资产转入控股集团,从而成为一个集资本营运、品牌营运、产业营运为一体的民营大型集团。
三、企业分析
1、涉及产业广泛:
产业覆盖电气制造、LED光电、能源矿业、PE投资、综合物流等。
2、科研:
德力西不仅成立了博士后科研工作站,还拥有全国同行业生产企业首家国家企业技术中心。
3、与国际企业合作:
与世界500强施耐德电气公司战略合作,成立了德力西电气有限公司,不仅成功融合了中西方先进的管理理念,销售、利润大幅增长,还实现高端突破,建成了德力西电气宁波工业园。
4.2该行业基本技术、厂房及设备情况
一、基本技术情况
1、晶闸管是传统的电力电子器件,而我国仅有少数几家企业掌握了高端器件的制造技术,大部分企业还停留在中低端器件的制造。
2、国内只有少数企业从事中小功率IGBT的封装,且尚未形成产业规模,在大功率IGBT的封装方面,国内更是一片空白。
3、电力电子工艺技术精密复杂,我国在低温键合、离子注入、类金金刚石膜等一些新型的关键工艺技术上,还缺乏系统的创新能力。
二、厂房和设备情况
电力电子元器件行业主要难点在于技术研究,技术突破,而生产设备主要是一些焊接、组装设备,我公司现有厂房可以利用,需重新购置全套设备。
4.3原材料及人才获取情况
一、原材料
1、有机硅
国内有机硅单体的自给率水平低,2009年国内有机硅单体总需求量为96万吨左右,而进口依存度高达50%以上。
2、多晶硅
预计2010年中国电子级多晶硅年需求量将达到约2000吨,而中国多晶硅的自主供货存在着严重的缺口,95%以上多晶硅材料需要进口。
二、人才获取
我国电力电子元器件制造业企业主要集中在广东、浙江、江苏、山东等省,代表企业有上海国基电子、东莞三星、浙江乐清市德力西集团、浙江温州市天正集团等企业,辽宁地区生产电力电子器件的企业规模相对较小,主要有辽宁华海先进电力电子有限公司、阜新晶体管有限责任公司等企业。
4.4进入该行业的有利因素、不利因素
一、有利因素
1、我国对电力电子元器件制造业并未出台明确的准入制度,且受政策鼓励,进入该行业的政策门槛较低;
2、市场规模较大,预计2010年行业销售收入约990亿元;
3、在电力需求的强力拉动下,电力装备需求旺盛。
二、不利因素
1、外资企业主导行业市场,2007年外商和港澳台投资企业销售收入约占全行业销售总收入的64.4%,企业数量占行业企业总数量的45.4%;
2、国内仅有少数几家企业掌握了晶闸管高端器件的制造技术,大部分企业还停留在中低端器件的制造;
国内只有少数企业从事中小功率IGBT的封装,在大功率IGBT的封装方面,国内是一片空白,技术较难获取;
3、原材料方面,电子级有机硅和多晶硅进口依赖严重;
4、国内在低温键合、离子注入、类金金刚石膜等一些新型的关键工艺技术上,还缺乏系统的创新能力。
附表国内外主要企业简介
№
单位名称
企业简介
企业性质
天正集团有限公司
2009年186亿元
电器产品
房地产
现有员工7100余人,总资产35亿元,STS360变电站综合自动化系统被上海市科委认定为具有该领域国际先进水平,断路器、接触器、继电器、电能表等产品系“国家免检产品”。
民企
中国德力西控股集团有限公司
2009年173亿元
电气制造、LED光电、能源矿业、PE投资、综合物流
是一个集资本营运、品牌营运、产业营运为一体的大型集团,注册资本20亿元,现有员工20000余人。
德力西的电气制造,拥有温州、杭州、上海三大生产基地,下属企业70多家。
许继集团有限公司
2008年81亿元
输变电设备
配电网自动化设备
控制保护设备等
是国家电力装备行业大型骨干和主导企业,涵盖电力装备、民用机电、电子商务、环保工程、金融资产管理等五大领域,现有员工4813人,各类专业技术人员占员工总数的63%。
国企
长城电器集团有限公司
2009年约75亿
工业电器元件
智能控制开关产品
软启动及方案等
是一家以工业电器为主导,并涉及房地产、投资、能源、物流等领域的大型企业,创建于1988年,厂房面积15万平方米,现有员工约1万人,拥有8家控股公司,60余家成员企业。
民营
国基电子(上海)有限公司
2007年约73亿元
计算机、网络通讯、消费电子等关键零组件与系统产品
系富士康集团旗下专业生产宽带网络通讯产品与电源产品的全资子公司,产品包括无线电、调制解调器、交换器等网络通讯产品与电源产品,现有员工约5000人。
台资
东莞三星电机有限公司
2007年约40亿元
光电子核心部件及电脑外围产品
是韩国三星集团于1992年在中国设立的首家分公司,员工3000余人,是世界上著名的电子产品核心部件供应商。
外资
广东泰科电子有限公司
2008年17.8亿元
电气、电子元件
是泰科电子集团在中国的全资子公司之一,成立于1995年9月,总投资额为4500万美元,现有员工3500余人。
美资
莫莱克斯(大连)有限公司
2009年约12亿元
生产IT产品用高精电子连接器
隶属于美国莫莱克斯——全球第二大IT用电子连接器制造商,莫莱克斯(大连)有限公司投资总额为15300万美元,现有员工5500余人。
欧姆龙电子部件(深圳)有限公司
2009年约11亿元
继电器、开关、传感器、连接器等机电元器件
于2001年3月成立,注册资本2700万美元,投资总额6750万美元,公司占地面积13.5万平方米,员工人数约4500人。
日资
和林电子(深圳)有限公司
2009年约10亿元
各种类型的电子配线及各类连接器
是日本SMK株式会社(SMK株式会社成立于1925年,于1978年在日本上市)下属子公司之一,成立于1996年7月,产品远销香港、新加坡、美国、德国、西班牙等国家和地区。
11
英特尔公司
IntelCorporation
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