2025-2037 年全球气体绝缘变电站 (GIS) 市场规模、预测和趋势亮点
气体绝缘变电站市场规模预计将从 338.5 亿美元增至 1127.8 亿美元，2025 年至 2037 年预测期内的复合年增长率将超过 9.7%。到 2025 年，气体绝缘变电站的行业规模预计将达到 364.8 亿美元。
气体绝缘变电站通常比空气绝缘变电站更可靠、更高效。每公顷土地价值的增加预计也将为市场提供利润丰厚的增长机会，因为与市场同类产品相比，气体绝缘变电站占用空间。该变电站比典型发电厂占用的空间最多减少 90%，这一因素预计将在未来几年推动气体绝缘变电站市场的增长。
行业参与者致力于市场产品的研究、开发和部署，以抢占 HVDC 和 HVAC 系统中非 SF6 替代品的份额。自2023年起，非SF6气体绝缘开关设备的最高电压限制为450 kV。根据规划的技术，高压 GIS 容量预计在未来几年内将达到 550 kV。预期的技术进步水平将允许逐步淘汰多个 SF6 系统，但不会完全消除其使用，因为 765 kV 系统没有计划的替代方案。美国也未能幸免于能源和电力领域的技术创新，该行业的基础设施投资从 2021 年的 251 亿美元和 2022 年的 267 亿美元猛增至 2023 年的 291 亿美元，两年内增长了 20%。
2023 年，美国气体绝缘开关设备市场规模为 67 亿美元，占国内电力基础设施总支出的 23%，占全球气体绝缘变电站市场的 28%。高压设备部分占了大部分支出，额定电压 >75 kV 的价值达 48 亿美元。其中，21 亿美元用于开发非 SF6 系统。根据美国 EPA 2022 年 9 月报告，不含 SF6 的设备拥有成本低于 SF6 设备总体成本的 100%。真空和清洁空气技术的运维和报废成本被认为低于基于 SF6 的设备。
预计，不含 SF6 的系统（包括 145 kV GIS）的生命周期成本为每公吨温室气体减少 0 美元（以公吨二氧化碳当量计算），不含 SF6 设备的资本成本为每吨温室气体 33 美元。对于 145 kV GIS，海上减法或风力涡轮机资本成本比清洁空气技术高出约 70,000 美元。这减少了 85 公斤 SF6，成本为 33 美元/吨 CO2e，相当于 2,100 吨 CO2e。安装 100 台非 SF6 涡轮机可避免 252,000 吨二氧化碳排放，从而推动对可持续市场替代方案的投资。
气体绝缘变电站市场：增长动力和挑战
增长动力
- 全球电力需求不断增长：国家基础设施咨询委员会 (NIAC) 的变压器交付时间在过去几年中呈指数级增长，从 2021 年的平均 50 周达到 2024 年的 120 周。大型变压器，包括变电站电源和发电机升压变压器，运行次数从 80 到210 周。在全球电气化不断发展的推动下，对变压器的需求加剧了供应链转型，从而为包括数据中心在内的大负载最终用户建设可再生能源发电。这进一步导致住宅和商业客户的电价急剧上涨。生产者价格指数 (PPI) 从 2020 年 3 月的 251.800 升至 2024 年 12 月的 426.800，表明自 COVID-19 大流行以来电力和特种变压器制造成本增加了 80%。
美国国家可再生能源实验室 (NREL) 最近的一份报告发现，到 2050 年底，美国的配电变压器需求可能会比 2021 年的水平高出 160% 至 280%，复合年增长率为 5.3%。国家实验室管理 7 个区域输电运营商/独立系统运营商 (ISO) 电网互连队列和 44 个非 ISO 平衡区域，代表美国发电能力的 95%。为了了解互连队列的庞大规模和背景，美国公共电力协会 (APPA) 披露，到 2023 年，美国公用事业规模的总装机容量为 1,277 吉瓦，而待定的互连队列将在预测时间内使装机容量基数增加一倍。 - 日益关注可再生能源：各国政府正在努力降低碳足迹并鼓励使用风能和太阳能等可再生能源。对于波罗的海的风电场集群，西门子能源于 2021 年获得了一份合同，为其提供两个陆上高压直流 (HVDC) 系统。该项目将采用气体绝缘开关设备技术，预计2029年完工，保证可靠、有效的电力传输。
加州空气资源委员会 (CARB) 对限制气体绝缘系统温室气体排放的法规进行了标准化，旨在逐步消除 SF6 GIS 的购买。规则修正案中的逐步淘汰条款于2022年1月1日纳入。第一阶段的修订限制于2025年1月1日开始，最后阶段预计于2033年1月开始。初始阶段淘汰专门针对较低电压容量的设备（小于35 kV），最后阶段适用于较高电压的设备。根据 CARB 禁令，到 2033 年 1 月将禁止购买 245 kV。据估计，拟议法规将使气体绝缘开关设备六氟化硫副产品产生的每吨 CO2e 成本效益降低 33 美元。
挑战
- 先进的现代基础设施短缺且成本高昂：随着重点转向降低与气体绝缘变电站系统相关的温室气体，由于基于 SF6 的设备的存在，供需之间的差距正在扩大。改造涉及高昂的资本成本，并被证明是一个市场障碍。
气体绝缘变电站市场：主要见解
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基准年 |
2024年 |
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预测年份 |
2025-2037 |
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复合年增长率 |
9.7% |
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基准年市场规模（2024 年） |
338.5亿美元 |
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预测年度市场规模（2037 年） |
1127.8亿美元 |
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区域范围 |
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气体绝缘变电站分段
电压类型（中、高、超高）
预计到 2037 年底，高压细分市场将占据最大的气体绝缘变电站市场份额。到 2024 年，高压直流行业整体价值约为 123 亿美元，互连价值到 2020 年将超过 70 亿美元，复合年增长率为 5.5%。到 2022 年，高压直流输电容量约为 400 吉瓦，其中亚太地区占高压直流输电容量的 50%，日立能源、通用电气 (GE) 和西门子能源是全球领先的高压直流输电制造商。
不同传输距离的陆上和海上高压直流输电项目
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高压直流输电项目 |
国家/地区 |
电压 |
距离 |
类型 |
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新英格兰海岸 |
美国 |
+320/525 kV |
195 英里（170 海里） |
海上、MMC（Equinor，2021 年） |
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北海航线 |
挪威-英国 |
挪威-英国 |
450 英里 |
海上、MMC（NorthSeaLink，2021 年） |
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SOO 绿色 |
美国 |
+525 kV |
350 英里 |
陆上、地下、正在开发中（SOOgreen，2021 年） |
来源：美国能源部
安装（室内、室外）
预计户外部分将在预测期内占据最大的气体绝缘变电站市场份额。户外气体绝缘变电站可在长距离高压和中压传输中提供可靠的运行。 2024 年 11 月，西门子在美国中压市场推出了首款不含氟化气体的 GIS 系统，名为 NXPLUS C 24 - 蓝色，二氧化碳排放量更低。这符合公司支持电网脱碳的目标，并通过防电弧设计确保极端天气条件下的人员安全。
我们对全球气体绝缘变电站市场的深入分析包括以下细分市场
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电压类型 |
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安装 |
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应用 |
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最终用户 |
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定制此报告气体绝缘变电站行业 - 区域概要
亚太地区市场统计数据
预计到 2037 年底，亚太地区气体绝缘变电站市场将占据最大的收入份额，达到 42%。中国、印度、日本、韩国和东南亚等国家的快速工业化增加了该地区对汽油发动机的需求。燃气发动机在满足这一需求方面发挥着至关重要的作用，特别是在发电、燃气发电厂（包括越来越多地在该地区部署以提供高效可靠电力的联合循环发电厂）方面。此外，天然气储量、支持性举措和环境政策、可再生能源转型和基础设施发展相结合，为燃气发动机在全球机械驱动、发电、热电联产等众多应用中的采用和扩展创造了有利的环境。
中国气体绝缘变电站 (GIS) 市场是主要份额持有者，在全球原材料出口中发挥着至关重要的作用。西部地区有多个水电站，西北地区有风力资源。主要终端用户位于东南地区，需要大功率、长距离输电，目前我国已运行数十条±800kV、±1100kV、±500kV高压直流输电系统。这些输电线路提供超过1000吉瓦的电力，将西北农村地区与东南部经济地区连接起来。中国是保定天威保变电气有限公司等多家大型电力变压器（LPT）制造商的所在地。2020年，美国在电力/配电/特种变压器进口方面花费了30亿美元，其中中国占7%，其次是韩国。美国能源部发现，在美国进口价值 1.08 亿美元的绝缘铜绕组电线中，11% 来自中国和越南。
北美市场预测
北美气体绝缘变电站市场的增长轨迹归功于加拿大的核心制造能力。美国变压器油进口总量的 6% 来自加拿大，加拿大是最大的 LPT 生产国之一。加拿大的 LPT 比美国国内开发的同类产品便宜 10%。此外，该地区对可再生能源的需求不断增长，加上老化电网的改造，是该地区气体绝缘变电站市场扩张的一个重要因素。
美国国内制造业潜力巨大。目前，完全替代 SF6 所需的技术正在开发中，预计到 2027 年，国内制造商将部署高达 550 kV 的系统。 认识到对环境可持续性的日益关注将削弱现有的 SF6 设备，这一点至关重要。日立、GE 和西门子公司在美国拥有最全面的产品供应。日立提供生产线互操作性，允许客户将 SF6 产能转换为非 SF6。美国能源部的目标是到 2030 年底部署 30 吉瓦的海上风电，到 2050 年部署 86 吉瓦。
主导气体绝缘变电站市场的公司
- 通用电气公司
- 公司概览
- 业务战略
- 主要产品
- 财务业绩
- 关键绩效指标
- 风险分析
- 近期发展
- 区域业务
- SWOT 分析
- 东芝公司
- 日立有限公司
- 西门子股份公司
- ABB 有限公司
- 江森自控国际有限公司
- 霍尼韦尔国际公司
- Energate, Inc
- 横河电机公司
- 施耐德电气
主要参与者已经确定了提供符合政府和可持续发展要求的产品的需求。他们加大了投资和战略合作伙伴关系，从 SF6 系统转向无 SF6 系统。通过提高创新替代品的生产能力、产品发布、并购和地域扩张来促进淘汰。气体绝缘变电站 (GIS) 市场的一些知名企业包括：
In the News
- 2024 年 8 月，GE Vernova 宣布推出电网解决方案业务，该业务将为法国 RTE 制造、交付和调试世界上第一个st 246 千伏无 SF6 气体绝缘变电站 (GIS)。 Grid Solutions 将部署支持 RTE 替代六氟化硫的解决方案。
- 2024 年 8 月，Hitachi Energy 推出了一项新技术，旨在解决六氟化硫或 SF6 的排放问题。该设备可用于气体绝缘开关设备、罐式断路器或带电罐式断路器。
作者致谢: Dhruv Bhatia
- Report ID: 4044
- Published Date: Jul 25, 2024
- Report Format: PDF, PPT
