1、基金项目：国家重点研发计划课题（）第一作者：张凤泉（），男，教授级高级工程师通信作者：石祥聚（），男，博士，工程师；：；收稿日期：电力电器产品能效升级对电工钢产业的影响及需求预测张凤泉，汪水泽，石祥聚（江苏集萃冶金技术研究院有限公司，江苏 张家港 ；北京科技大学 北京材料基因工程高精尖创新中心，北京 ）摘要：电工钢是电力、电器和军事工业不可缺少的重要软磁材料，亦是用量最大的能量转换材料，是节能减排的主力产品，在电能的生成、转换、传输、使用各个环节起到了关键的作用，电工钢磁性能及电力电器能效水平的高低决定了电力电器领域实现“双碳”战略的成败。随着中国及其他国家电力电器能效升级的实施，下游行业对高
2、性能电工钢的需求增加。本文介绍了国内电工钢的生产现状，分析了电力电器产品能效升级对电工钢产品结构及“双碳”战略实施的影响，预测了能效升级对电工钢选材的变化及电工钢产品的需求用量，对常规流程和短流程工艺提出了对电工钢发展的几点看法。关键词：能效升级；电力电器；电工钢产业；薄板坯连铸连轧；变压器；电机中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：，：；长期以来，人类发展模式极度依赖能源和化石燃料等，随着各国 等温室气体大量的排放，导致全球气候恶化和发展的不可持续。中国的碳排放主要来源于能源电力、建筑、工业生产（水泥、钢铁、化工等）、交通运输、农业等领域，其中能源电力所占比例最大，比如火力发电
3、输电等行业；年月第卷 第期电工钢 其次是建筑领域，比如建筑生活使用电力、电器、热力等碳排放。在这一背景下，世界各国纷纷倡导减少排放温室气体，中国也提出碳达峰和碳中和目标，到 年，排放量达到峰值，到 年，排放量达到中和。除了电力结构的清洁转型升级外，通过对建筑的热能电气的节能改造也是十分重要的方面。钢铁产品作为基础材料，广泛应用于各个领域，越来越多的钢铁产品生产企业、用户和汽车、电机、家电、变压器等下游产业开始注重钢铁产品的低碳、低能耗等属性。年月 日，中国钢铁工业协会钢铁行业环境产品声明（）平台正式上线。电工钢作为应用最广泛的软磁材料，是电力装备的关键基础材料，广泛应用于电力、电器等行业，用以
4、制造发电机、变压器、电动机、互感器等器件，在电能的产生、传输与使用方面起到了至关重要的作用，电工钢高磁感低铁损的优异磁性能可以显著降低电机、变压器及电器的损耗。随着电工钢下游行业能效等级不断升级，对电工钢产品提出了更高的要求，对高牌号高性能电工钢的需求快速增加。近年来先后实施了多项能效升级标准，如 家用电冰箱耗电量限定值及能效等级、房间空气调节器能效限定值及能效等级、电动机能效限定值及能效等级 及 电力变压器能效限定值及能效等级 等标准。电力电器产品能效升级将极大地推动我国电工钢产品及技术升级，给电工钢产业高质量发展带来了难得的机遇。电工钢的生产及产能现状 年中国电工钢情况 中国电工钢产能规模
5、及实际产量 年中国电工钢总产能达到 万，总产量 万，同比增长 ，占全球产量的。取向电工钢 万，其中高磁感取向电工钢（）为 万；一般取向电工钢（）为 万。无取向电工钢为 万，其中中低牌号无取向电工钢 万；高牌号高效无取向电工钢 万。年产业运行特点电 工 钢 产 量 双 增 长：取 向 电 工 钢 增 长 ；无取向电工钢增长 。近年电工钢品种结构变化如图所示，年 钢占比增长约，产量占比下降约，中低牌号无取向电工钢占比下降，高牌号高效无取向电工钢占比上升，产品结构向更合理的方向发展，但是中低牌号无取向电工钢占比依然较高，如图示。图近年电工钢品种结构变化新能源汽车用高牌号无取向电工钢产量约 万，同比增
6、长约 （不完全），高端电工钢受能效升级和新能源汽车等新领域发展或需求影响，价格较坚挺或稳定。电工钢出口形势较好，如图示，出口数量“双双”增 幅 明 显，年 取 向 电 工 钢 出 口 达 万，同比增长 ，无取向电工钢出口 万，同比增长 。电工钢第卷图 年取向电工钢进出口数量 年我国各类中小电机用无取向电工钢 万，其中 的薄片规格占比，规格占，规格占，规格占。高牌号无取向电工钢产量扩大，特别是新能源汽车用电工钢产量达 万，同比增长 。取向电工钢 及以上产品产量小，仅占，不能满足市场需求，牌号占，以下牌号占；因此需要增加 以上牌号的产量，加快提高 取向电工钢产量。新建产线情况无取向电工钢产线情况如
7、表所示，取向电工钢新建产线情况如表所示。电力电器能效升级推动了电工钢产品升级，促进低碳绿色发展 电力电器产品能效升级要求电工钢向高磁感、低铁损、薄规格方向发展电工钢作为电力电器的铁心材料，其磁性能是影响电力电器损耗的主要因素。为满足电力电表无取向电工钢产线情况（不完全）序号钢企名称新（扩）建线条设计能力万高牌号产量万备注宝钢 新能源汽车用电工钢首钢 新能源汽车用电工钢沙钢 新能源汽车用电工钢安钢 中低高牌号新钢扩建 高牌号为主浙湘 （一期）中低高牌号金驰 中高牌号宏旺集团 中高牌号合计 表取向电工钢产线情况（不完全）序号钢企名称新建线条设计能力万备注福建新万鑫 在建宽线无锡普天铁心 安徽安庆江
8、苏赢钢 江苏旴眙广东盈嘉新材 广东云浮宏旺集团 湖南娄底合计 第期张凤泉，等：电力电器产品能效升级对电工钢产业的影响及需求预测器产品能效升级需求，电工钢产品必须向高磁感、低铁损、薄规格方向发展，品种结构尽快升级。研究表明，无取向电工钢铁损每降低 ，电机效率约提高 ；磁感应强度提高，效率提高 。随着磁感应强度的升高，转矩也随之增加，这就充分体现了用高效无取向电工钢生产高效电机的优势。在电机转速 左右时，的无取向电工钢材料比 的提高电机效率。此外，取向电工钢正在向更低铁损方向研发，宝钢研发完成的 取向硅钢高速连续激光刻痕技术研发与应用 项目获得 年冶金科学技术奖一等奖，通过该项目可以生产 、等当今
9、世界最顶级的牌号，用于制作顶级的 型变 压 器，最 近 又 开 发 出 薄 规 格 高 端 牌 号 等产品。极薄取向电工钢也已经成为我国电力等重要领域的软磁材料，极薄规格的取向电工钢厚度一般在 以下，与常规厚度（以上）的取向电工钢相比，主要表现在钢带较薄，适用于 以上的较高频率，磁感较高，有利于产品小型化。可用于制作各种电抗器、中频变压器、快速加速器、脉冲电源等产品的铁心，在特高压交直流输配电项目建设、国防建设、航空雷达、大数据中心等领域发挥着重要作用。包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司研发的 厚度产品性能 ，达到国外同类产品先进水平。电力电器产品能效升级，是实现“双碳”战略必要措施能耗巨大的
10、电机系统是国家节能减排的重点领域。年，我国电机保有量约 亿，总耗电量约 万亿，占全社会总用电量的，其中工业领域电机总用电量为 万亿，约占工业用电的，工业领域电机能效每提高，可年节约用电量 亿左右，能效提升即相当一个三峡年发电量（约 亿）。虽然我国电机能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然较低。通过实施高能效限定值及能效等级标准，可从整体上提升电机系统效率，年可实现节电 亿至 亿。另外，我国输配电损耗占全国发电量的 左右，而变压器损耗约占输配电损耗的。按 年我国全社会用电量约 万亿计算，变压器损耗高达约 亿，相当于三峡发电总量的两倍，对应的二氧化碳排放高达 亿。由此可见，提升取向电工钢牌号等级，降
11、低变压器损耗，对提升能源利用效率、助力国家碳减排潜力巨大。电力电器产品能效升级，是以“绿色制造”跨越“绿色门槛”的关键当前，不少发达国家纷纷出台或修订有关能效的法规、标准、标识与认证要求。据统计，目前国际上已有 余个国家和地区研究和制定了能效标准，个国家和地区实施了能效标识制度，以限制不符合能耗、环保标准的产品进口。全球电网都在向节能、环保的方向发展。欧洲 （）标准于 年月强制实施，变压器空载损耗比现行标准降低，美国 标准及日本 标准等也进行了能效升级，能效升级已成为全球趋势。近年来，我国形成了庞大的电力电器生产能力，并迅速跨入世界生产和出口大国行列，已成为全球最大的制造业国家。图为 年我国变
12、压器出口数量及 出口额，出口数量从 年的 亿台，到图 年我国变压器出口数量及金额（数据来源中国海关）电工钢第卷 年的 亿台，出口额从 年的 亿美元，到 年上升到 亿美元。年受到疫情影响，出口额略有降低，从 年，我国出口额整体呈现逐渐增加的趋势。图为 年至 年我国工业电动机出口额（不完全统计，、年数据未列入），年均出口额 亿美元，年以来工业电机出口额基本稳定在均值 亿美元左右。图 年我国工业电动机制造行业出口额（数据来源中国海关）此外，家电行业也是电工钢主要下游产业之一，特别是白色家电行业，白色家电主要指可以部分替代人们家务劳动和提高物质生活水平的产品，如洗衣机、部分厨房电器、空调、电冰箱等。图
13、为 年中国家电（白电）产品出口额，根据中国机电产品进出口商会的统计，我国拥有各类小家电生产企业约有 多家，家电产值占全球市场的 ，中国家电（白电）产品出口额逐渐升高，年出口额达到了 亿美元，相比 年出口额增长了 ，家电出口额占全球出口额的近三分之一，出口量全球第一，我国已成为全球最大的家电制造业国家。图 年中国家电（白电）产品出口额（数据来源中国机电产品进出口商会）因此，电力电器产品能效限定值及能效等级标准实施，是以“绿色制造”跨越“绿色门槛”的关键，是突破国外技术贸易壁垒的主要途径，同时也加大推动电工钢产业产品的结构升级。电力电器产品能效升级对电工钢的选材变化及需求预测 电力变压器能效等级对
14、取向电工钢选材的变化变压器行业是取向电工钢的主要下游市场，需求约占取向电工钢总量的。工业化发展的加快及用电量的上升促进变压器需求量的增长。未来随着我国特高压输变电项目的执行，预计电力变压器市场将呈现出阶段性的增长趋势。随着国家电力变压器能效新标准 电力变压器能效限定值及能效等级 的实施，同时，年 月，三部门联合印发 变压器能效提升计划（年），目标要求：到 年，高效节能变压器在网运行比例提高，当年新增高效节能变压器占比达到 以上。取向电工钢牌号随变压器能效升级的选材变化，如表所示。随着国家电网公司立体卷铁心配变工作力度的加大，新标准下取向电工钢选材比原能效标准提高个牌号，按行业的主流设计，节能型
15、配变和电力变的起始取向电工钢牌号将提升至 牌号、牌号，高等级取向电工钢（牌号）需求也将逐步增大。电动机能效升级对无取向电工钢的选材变化在新实施的国家标准 电动机能效限定值及能效等级 中，将国际标准 效第期张凤泉，等：电力电器产品能效升级对电工钢产业的影响及需求预测表取向电工钢牌号随变压器能效升级的变化产品能效级能效级能效级原新原新原新电力变压器 率列为中国三相异步电动机最高的一级能效等级指标；能效为二级能效指标；能效定为三相异步电动机能效限定值，即三级能效。这表明 以下能效等级的标准工业电机将强制停产，能效的电机逐步被淘汰。大型发电设备及电动机对机组效率要求较高（通常要达到 以上），因此对电工
16、钢的磁性能要求严格，均采用高牌号无取向电工钢，主要使用牌号包括 、等，随着水电、风电等清洁能源的发电装机所占比例的升高，将进一步增加高牌号无取向电工钢的用量需求。预计未来大型发电机及电动机对 、以上高牌号无取向电工钢的需求会进一步增加。预测大型发电机用高牌号无取向硅钢将按照的增长率持续增加。中小电机主要应用于风机、泵类、轧钢机、压缩机等需要电动机作为动力源的装置中，覆盖工业、农业、国防、新能源汽车等领域，其中工业领域中小电机对无取向电工钢需求量占总需求量的。中 小 电 机 中，能 效 电 机 主 要 使 用 及 等中低牌号无取向电工钢，将逐渐被淘汰，能效电机主要使用 、和 等 中 高 牌 号 无 取 向 电 工钢，能效电机将逐渐成为主流电机产品。目前高牌号无取向电工钢约占，预测高牌号无取向电工钢占比将由 增长至 年的、年的 和 年的（数据来源未来智库等）。按照有关方面的统计，近几年 电机产量占比约为 。从使用电工钢牌号看，除少数 中 小 电 机 外，大 多 数 电 动 机 或 电 机 对 以上的牌号（如 、）将会逐步减少使用，新标准一级能效电机使用的最高牌号：，市场主流的电工钢牌号预计
