加速器电源行业市场深度分析及发展规划咨询

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1、加速器电源行业市场深度分析及发展规划咨询一、 电力电子应用领域中国电力电子产业总产值已达500亿元，并继续稳步向上发展。电力电子产业对中国人的生活产生了深远的影响。电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等，同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制、发电与配电等电力、电子领域。电力电子器件根据载流子类型可分为双极型与单极型。双极型包括功率二极管、双极结型晶体管、电力晶体管、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管等，单极型包括功率MOSFET、肖特基势垒功率二极

2、管等。电力电子器件起着关键性作用，关系着高铁动力系统、汽车动力系统、消费及通讯电子系统等领域能否实现自主可控的核心零部件。中国制造2025明确提出将先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、高档数控机床和机器人等列为突破发展的十大重点领域。同时国内企业具备低端领域全面实现国产化能力，同时向中高端进军，以南车、比亚迪为代表的厂商已实现技术突破，成功实现国产化IGBT在高铁和新能源汽车中的应用。美国电力电子器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商，例如TI、Fairchild、Maxim、ADI、ONSemiconductor和Vishay等厂商。欧洲拥有Infineon、ST和NX

3、P三家全球半导体大厂。日本主要有Toshiba、Renesas、Rohm、Matsushita、FujiElectric等。中国台湾拥有富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。中国大陆拥有吉林华微电子、苏州固锝电子、无锡华润华晶微电子、扬州扬杰电子等一批厂商。二、 电力电子行业主要应用领域随着光伏和风电发电占比逐渐提高，电源管理产品，如逆变器、升压降压等，以及相关产业链需求也将同步增长。在新能源汽车领域，同样需要对电压进行变换从而可以驱动电机和为电池充电，对于电源管理产品的需求量更大。控制算法和功率器件性能都在不断优化，电力电子技术在运动控制、工业自动化、智能电网、新能源发电等社会经济多个

4、领域都得到了广泛的应用。电力电子技术的应用中，以变频调速系统最具有代表性。我国碳达峰碳中和目标的确立，标志着以光伏、风电为代表的新能源将成为未来我国能源增长的主要力量。中国光伏行业协会预测十四五我国年均光伏新增70-90GW。根据国家可再生能源中心数据预测，我国光伏市场年均新增装机在中长期内将大幅增加。电能是目前最重要的能源形式之一，几乎所有的电能从产生到消耗都要经过电压、电流、频率等参数的调节，统称为电能的变换。电力电子技术就是一门对电能进行变换和控制的技术，其本质是利用电力电子器件（即功率器件）的开关作用，实现弱电对强电的控制，具有控制灵活、效率高等优点。如今大规模集成电路的广泛应用，为电

5、力电子技术的进一步发展奠定了基础。将集成电路技术中的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，实现了功率器件向高频化方向发展。从电力电子产业链看，目前国内电容、电感磁芯以及继电器的产品能力经过20余年的发展，积累了大量历史数据，有能力为终端厂商提供成熟可控、性能高效的产品。未来电容和磁芯，有望进一步替代日韩公司，国内龙头厂商有望更进一步发展。光风等自然条件多变，导致光伏、风电输出功率不稳定，无法时刻满足并网的功率要求，储能系统则可以解决光伏发电、风力发电系统间歇性和不稳定性的问题。除了保证系统的稳定可靠外，储能系统还是解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。截至20

6、20年底，中国已投运光伏配置储能项目累计装机规模达到8830MW。根据中关村储能产业技术联盟保守预测，十四五期间我国储能系统累计装机年复合增长率有望超60%，2025年储能系统累计装机将达到355GW-559GW。新能源大致可分为太阳能、风能、核能、生物质能、地热能等。碳中和背景下，新能源产业发展已成为全球共识，清洁低碳成为全球能源转型大趋势。根据DNVGL发布的全球能源结构走势，未来新能源发电所占比例将持续增高，其中光伏将逐步成为主要发电方式。在碳中和背景下，全球能源体系重构势在必行。随着各国大力发展新能源产业，光伏和新能源汽车进入快速发展阶段，而光伏、新能源汽车的发展也大幅提升了储能的需求

7、。2020年我国总发电量762万亿kWh，其中非化石能源发电量占比339%，风光发电量占比95%。据估算，2030年我国总发电量1128万亿kWh，其中非化石能源发电量占比445%，风光发电量占比208%。2050年我国总发电量1636万亿kWh，其中非化石能源发电量占比885%，风光发电量占比603%。可见，未来我国非化石能源发电量占比将提升，新能源发电占比将持续提高。随着产业的进步40和制造业的转型升级，电力电子技术在电力、环保、装备制造、轨道交通等传统重点领域的应用越来越广泛，以及新能源、航空航天等前沿领域。技术领域将在国民经济发展中发挥越来越重要的作用，行业发展前景广阔。还处于观望阶段

8、、尚未入局的创业者，本文带你了解电力电子行业。三、 电力电子转型已成趋势电力电子学，一种通过周期性改变特定电路结构中电路中功率半导体器件的通断来改变电能形式的科学技术。具体来说，电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是利用电力电子器件对电能进行转换和控制的技术。电力电子技术的应用主要有四大领域，即：工业、交通、电力系统、电子设备电源。工业领域的电力电子技术主要集中在交直流电机、电化学工业、冶金工业等；交通领域的电力电子技术重点是电气化铁路、电动汽车、航空、航天、航海等；电力系统领域的电力电子技术侧重于高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿等；电子设备电源领域的电力电子技术专注于为信息电子设备以

9、及家用电器节能灯、变频空调等提供电源。改革传统产业，发展机电一体化等新兴产业。未来，在工业和民用的各种机电设备中，特别是电力电子技术是弱电控制强电的媒介，是机电设备与计算机之间的重要接口，是计算机发挥作用的保障和基础。高频电力电子技术和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频方向发展。达到最佳工作效率将使机电设备体积缩小数倍或数十倍，实现高速响应，并能适应任何参考信号，实现无噪音、全新的功能和用途。智能电力电子的进步在一定程度上融合了信息处理和电力处理，将微电子技术与电力电子技术融为一体。它的发展可能会导致电子技术的重大变革。四、 精密特种电源行业发展情况精密特种电源市场涉及诸多领域，

10、整体容量较大、单一领域市场规模相对有限，要求电源生产商需具备较强的技术实力、产品定制能力以及快速及时的售后服务，国外生产企业受制于成本、服务响应能力的短板，在航空保障、轨道交通、加速器、特种装备及部分工业领域已退出国内市场，由国内企业占据主导地位；在一些高端特种电源领域，如航空航天、医疗仪器设备、半导体等先进工业装备、前沿研究等领域，国外产品具有先发优势和经验积累，仍占据主导地位。航空保障电源用于飞机的日常测试检修供电，是机场、机库所必备的保障设备。使用地面供电设备替代机载APU，能有效降低机坪噪音、减少污染排放、节省燃油，已成为民航行业节能减排的重要措施和发展趋势。根据中国民航局数据，202

11、1年中国民航客运输量与货邮运输量实现疫情后的反弹，同比增长55%、82%，但较疫情前仍有较大增长空间。同时，2021年中国民航业固定资产投资总额达到1，88044亿元，同比增长1554%，传递出中国民航业复苏的信号。此外，我国飞机保有量稳定增长，截至2021年末，民航全行业运输飞机期末在册数量为4，054架，比上年底增加151架。根据民航行业发展统计公报，中国2020年民用机场为580个，中国民航规划到2025年建成770个民用机场，平均每年新建民用机场38个。同时根据规划，上海浦东、天津、长沙等机场改扩建的重点建设项目将在十四五期间开工，以加快枢纽机场建设和完善非枢纽机场布局。民用航空业的复

12、苏及发展，新建和扩建机场的增加，以及飞机保有量的稳定增长，将有效带动国内航空保障电源的需求增长。我国铁路城轨在过去的10年得到了前所未有的快速发展，全国铁路运营里程数和城市轨道运营里程数直接反映了轨道建设的发展速度。20142015年，铁路运营里程增长较快，2016年以后，由于铁路行业发展已达到阶段高位，铁路投资基本保持稳定，而城市轨道投资额一直保持稳步增长。目前，国内城轨建设向二三线城市蔓延，预计中国城市轨道交通运营行业将会继续保持较大建设规模和较快的发展速度。十四五规划纲要和2035年远景目标纲要多次提及铁路，为轨道交通的未来发展指明了方向。随着铁路客运、货运持续改革，用户对轨道交通装备产

13、品的适用性、安全性、可靠性等提出了更高的要求。铁路运营里程的增加和配套动车所的数量增加将会带动铁路沿线电源产品及动车所地面电源的增长。铁路电气化升级改造催生高可靠、智能化的新型电源产品的需求。带电粒子加速器是利用电磁场加速带电粒子的装置，科学家们在加速器上建立了现代核物理与粒子物理学科。在大型加速器装置上使用的新技术往往又会迅速应用到小型装置上并商品化，在其他科技和国民经济领域，也有着广阔的重要应用。在基础研究大型加速器建设方面，根据建设创新性国家的要求和国家中长期科技发展规划，从十一五开始，将加大国家基础科学设施建设的力度，建设一批包括北京正负电子对撞机二期、上海光源、中国散裂中子源、国家同

14、步辐射实验室以及全超导托卡马克核聚变实验装置在内的基础科学设施，带动了加速器电源在基础研究领域的需求快速增长。根据国家重大科技基础设施建设长期规划，目前有大批正在建设以及未来规划建设的大科学装置，其中包含合肥先进光源（HALF）、南方先进光源（SAPS）、重庆超瞬态实验装置、武汉光源、稳态微聚束极紫外（SSMB-EUV）光源、散裂中子源二期、上海自由电子激光等大型加速器等。根据近年来的发展趋势，粒子加速器的商业化应用同样具有较大的潜力。例如：在医疗领域，可用于生产放射性同位素和重离子及质子治疗；在工业领域，可提供辐照加工、离子注入、无损检测等；在环保领域，可用于燃煤烟气脱硫脱氮、核废料处理等。

15、有的已经形成产业，如无损集装箱检测设备；有的即将形成产业，如燃煤烟气脱硫脱氮设备、质子治疗癌症设备等。重离子和质子治疗癌症的医疗设备已经由中国科学院兰州近代物理研究所和上海应用物理研究所与企业组成联合体，开始产业化工作。在可预见的未来，粒子加速器的研究将仍然是相关学科的核心前沿。加速器电源是控制带电粒子束注入、运行及引出的重要设备，精确控制带电粒子束的需求，也将对加速器电源的供电品质提出更高的要求。另一方面，随着粒子加速器与日常生活的联系日益紧密，加速器技术学科的发展也将日益与其他工程学科趋同，在小型仪器仪表、民用产业领域持续不断地深入其影响力。粒子加速器在更广阔领域的应用也将为相关电源产品带

16、来更大的市场空间。定制特种电源指根据特种装备等领域的客户需求研发设计定型的电源产品，用于各类装备的供电或保障。早期国内相关市场主要被Vicor、Interpoint等国外电源品牌占据，但随着我国电子电力技术和装备现代化进程的加速发展，我国相关产业已取得了长足的进步。尤其是自2018年中美贸易摩擦以来，国家对于自主可控的意识大幅加强。目前，我国特种装备电源行业已逐步实现了由国产品牌元器件全的方向继续推进。随着技术的发展，特种装备系统的型号种类不断增多、性能不断提升，电源模块产品和电源系统需求也呈现个性化、定制化的特征。飞机数量增加及新型机型逐渐投入使用，保障维护所需的航空保障电源需求呈稳定上升趋

17、势。大量新型装备列装，训练、测试所需的定制电源和模块电源也随装备同步增长。现代特种装备电气化、信息化、智能化发展，使特种装备平台出现多电全电等综合电力发展趋势，例如综合电力系统（IPS）已经得到成熟应用。随着用电量变大、用电特性多样化，对其独立电力系统的要求和各环节电源设备的需求越来越高。五、 电力电子行业概况电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术采用功率半导体器件、电磁/电容等功率元件，运用电气、控制、电子信息等理论和技术，将一次能源电能高效率、高质量、高可靠性地变换成交流、直流、脉冲等电能形式，实现电能时空变换（时间分布：恒定、交

18、变、脉冲；空间分布：集中、分散、网络化），是光伏储能、电动汽车、航空航天、轨道交通、科研试验、电力配网、特种装备等领域的关键支撑技术，无论对改造传统产业还是发展高新技术，均有不可或缺的重要作用。电力电子技术和产品是电力能源领域的关键器件和核心支撑，电力能源领域是目前绿色减碳技术中应用最为广泛、发展最为迅速的领域之一，承载着率先实现碳中和与零排放的任务和期望。根据中国电源行业年鉴，我国电力能源的消耗占总能源消耗近55%，其中约70%的电能是通过电力电子设备处理后使用的，据预测未来这一比例将增至90%以上。近年来，我国电力电子技术和产业快速发展，支撑的电源产业和市场规模位居全球第一，年直接产值超过

19、3，300亿元、间接产值超过12万亿元。六、 精密测试电源行业发展情况测试电源伴随着科研和工业领域同步发展，产业发展周期较为悠久，产品技术相对成熟，广泛应用于科研试验、航空航天、医疗设备、通信电子、消费电子、电子元器件等传统行业。由于其应用领域广泛，通常被归为通用电子测量仪器中的电源及电子负载类别，称作通用测试电源。在传统工业领域发展较早的欧美日以及中国台湾地区，积累了一批具备较强先发优势的厂商，包括AMETEK、EA、致茂电子等。随着新能源行业快速发展，开始出现较多对大功率测试电源的需求。由于通用测试电源通常功率较低而无法满足以上测试需求，市场上出现两类解决方案：通过串并联技术将功率较低的通

20、用测试电源扩容以覆盖更高功率；采用大功率变换器方案按照测试电源要求专门研制。后一类大功率测试电源体积较大，主要应用于新能源及其上下游相关配套领域，因此也被称作专用测试电源或大功率测试电源。由于大功率测试电源早期的定制特征，在通用测试电源领域占据主导地位的国外和中国台湾地区厂商，其价格、服务、市场响应速度都不具备竞争优势。国内具备较好的技术基础和定制化能力的电源厂商，如科威尔、艾诺仪器、沃森电源等，通过研发大功率测试电源切入新能源领域，并逐步开发通用测试电源产品，形成对传统测试电源厂商的差异化竞争。随着电力电子技术的进步，设备电气化水平的提升，以及近年来光伏储能、新能源汽车等行业的快速发展，作为

21、电气电子产品或部件在研发生产环节中的必要测试设备，测试电源的需求呈现快速增长。测试电源在新能源发电领域的主要应用是对光伏发电领域的核心部件光伏逆变器进行测试，对储能领域的核心部件储能变流器和储能电池包进行测试，以及对发电机组接入电网做电网适应性测试。例如，光伏模拟器可以输出高精度、高动态特性的直流电，模拟光伏阵列的IV特性曲线，广泛应用于光伏逆变器的研发生产测试，是测试逆变器MPPT效率的重要工具；电池模拟器可以模拟真实储能电池包的输入输出特性，可实现储能变流器充放效率测试；电网模拟源适用于风电、光伏等各种外场环境，可模拟包括电网电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动、闪变、谐波电压在内

22、的各类电网工况，对发电机组电网适应性进行测试和认证。目前，各国对碳排放造成环境问题基本达成共识，低碳发展的理念已成全球趋势。在2021年的两会上，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告，我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，利用光伏等新能源替代传统能源是实现这一目标的关键。随着光伏发电行业持续降本增效，截至2020年底，光伏发电的平均成本为036元/度，基本与全国脱硫燃煤电价平均值持平，经济效益开始显现。光伏发电已经成为具有规模优势和自主知识产权的优势产业。据国家能源据统计，我国光伏发电累计装机容量从2016年的077亿千瓦增长到2021年的306亿千瓦，年复合增长率为317

23、8%。按照十四五规划要求及相关部署，确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右，到2030年该比重达到25%左右。为达到此目标，我国光伏等新能源发电年均装机容量仍将保持高速增长，对测试电源的需求将持续提高，行业规模有望稳定增长。在光储领域，核心部件光伏逆变器功率不断提升。以目前市场占比接近70%的组串式逆变器为例，各大厂商陆续推出更大功率的逆变器产品，以降低产品的单瓦成本。随着高功率化降本的路线逐渐清晰，光伏逆变器产品迭代速度明显加快，将会促使应用于逆变器研发生产环节的测试电源产品迭代升级。此外，微型逆变器凭借安全、高效、灵活的优势，以及近年成本的下降，正迎来全新的发展机遇

24、，未来将新增大量微型逆变器的测试需求。专用测试装备广泛地应用于新能源汽车领域，是新能源汽车行业的电驱动系统、电源系统、动力电池和充电桩研发和生产环节必不可少的测试设备。例如，电池模拟器可准确模拟电池的不同参数，来测试电驱动系统的效率、堵转、超速、馈电、过载等性能，亦可用于替代真实电池满足对直流充电桩测试；电机模拟器可同时模拟电机及电池包，具备电机动态数学模型，精确模拟永磁同步电机电动及发电状态，单台设备完成电机控制器的老化及下线测试；电网模拟源模拟电压变化、谐波、闪变等特殊工况，用于充电桩的电网适应性测试。全球范围内，新能源汽车仍处于起步阶段，呈现出渗透率较低，增速较高，增长潜力巨大的特点。从

25、市场规模来看，我国已经成为全球最大的新能源汽车市场，2021年新能源汽车产销突破350万辆，实现同比16倍的大幅增长。根据2030年前碳达峰行动方案的要求，到2030年新能源汽车的渗透率要达到40%，我国新能源汽车市场的发展潜力充足。随着国内电动汽车的蓬勃发展，我国政府同步推进新能源汽车及充电设施产业发展。2016-2021年间，我国公共充电桩数量由1413万个增长至11470万个，复合增长率达5201%。后续随着我国新能源汽车的持续增长，将会进一步拉动充电基础设施建设需求的快速增长，我国充电基础设施规模有望迎来新一轮高增长，市场前景广阔。新能源汽车整车及部件测试环节众多，对测试电源的需求也将

26、稳定增长。随着新技术和新材料的发展，新能源汽车的电驱动系统和电源系统朝着高电压、高功率密度、高度集成化的方向发展，以提高电机效率延迟里程、减轻汽车重量、缩短充电时间。高压化对汽车电子各环节都将带来新挑战，新能源汽车要实现以上功能，除了需要提高电机、电池性能外，PTC、空调、OBC、高压线束等部件都需要重新适配，此外还面临更高电压带来的安全、热管理、成本等多方面挑战。因此，在相应的研发生产环节，也将催生出对测试电源产品新的需求。同时，随着整车带电量和续航里程提升，充电便利性成为制约电动车使用体验提升的一大因素，高压快充能够有效解决电动车里程焦虑、快速充电问题，已成为未来补能技术演进新趋势，相应的

27、高压大功率超充网络正处于加速布局阶段。较大的快充需求有望驱动充电桩向高功率升级换代，进而带动测试电源的需求增加。测试电源是各类制造业的基础测试设备之一，市场空间十分广阔。随着消费电子、通讯电子、半导体等下游行业的迅速发展，测试电源行业迎来了新的挑战和机遇。当前，我国正在由制造业大国向制造业强国转型，对半导体等先进制造圆测试、芯片供电及老化测试、分立器件的导通测试等关键测试环节均需要测试电源参与，因而测试电源的自主可控尤为关键。在当前国际形势下，研发生产环节关键设备的国产化来越受到国家和企业的重视，随着国内电力电子技术的快速发展，目前国内企业在测试电源领域已有充分的技术积累。从产品指标上看，国产

28、测试电源在电压精度、电流精度以及动态响应时间等方面已达到进口品牌水平，为后续逐步替代进口产品创造了可能。同时，新能源产业的快速发展带来了新的测试需求，国产厂商展现了性价比和快速服务响应上的优势。以新能源领域为突破口，建立品牌认知和产品口碑，有助于国产厂商辐射更广阔的市场应用领域，把握的机会。七、 我国电力电子技术发展趋势集成化智能化通用化信息化趋势。（1）电力电子技术集成：有利于减小产品体积和重量，提高产品功率密度和性能，满足人们对方便、快捷、便携的要求;（2）电力电子技术智能化：提高产品的自动调节能力，提高效率和功率、调速范围和性能等，减少人力物力，提高产品服务;（3）电力电子的泛化技术：广泛应用电力电子技术，提高技术应用范围，降低生产成本;（4）电力电子技术信息化：现代信息技术逐步应用于电力电子技术，使技术不仅既是能量转换和传输装置，又是信息传输装置和交换功能。