工控变频行业分析报告.docx

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工控变频行业分析报告

2015年工控变频行业分析报告

2015年1月

一、工控变频正迎来变革性的发展机遇

1、工控变频：

网络化时代的绿色制造

（1）工控变频将带来“更绿的”智能制造

杰里米·里夫金在他的名作《第三次工业革命》中说到，“智能技术正替代人类完成大量的工作⋯⋯今后几十年，各行各业数以千万计的工人可能会被智能机器所替代⋯⋯当今世界正在实现由集中型第二次工业革命向扁平式第三次工业革命的转变⋯⋯”。

工控变频设备是电机的“变速器”，如果将工业制造拟作弹琴，那控制算法当是琴谱，驱动装置好比指法，电机则是悠扬之音的发出者-琴筝。

一曲好琴，在曲谱之精妙，指法的灵巧兼琴材之朴华。

实质上，工控变频也是利用网络技术，实现最低的成本和最可靠、最高效的绿色制造。

20世纪末以来，现代社会面对经济增长中面临的能源、环境、交通、人口等资源压力，在科技进步的推动下，新的经济模式“网络化经济”逐步形成，这是一种完全不同于工业化经济的经济模式。

网络化经济时代，社会的核心资源不再仅仅是资本，而更多的是信息与知识。

从最初的互联网，到现今的物联网、三网融合，再到智能电网、工业4.0，实质上都是网络化经济不断深入发展的体现。

（2）工业4.0：

网络化的工业制造

工业4.0是德国政府于2011年提出的一项高科技战略工程，旨在提升制造业的网络化水平。

美国的制造业复兴计划也与此类似。

受益于工厂自动化水平的不断提升和网络互联的愈发便利，工业制造开始致力于提供网络化、协作化的专业集成式服务，与客户的双向互动渐趋增多。

工控变频，即是为未来网络化的工业制造，提供经济、高效、绿色的新一代智能制造装置。

工控变频与网络互联的融合发展，带来的工业机器人+物理互联网的数字化生产方式，将构建出更富弹性、更趋扁平、信息指令双向流动的网络化制造时代。

2、工控变频的三大驱动因素

（1）低碳经济

低碳经济是未来经济发展的唯一选择。

2007年，中国超过美国成为全球第一大二氧化碳排放国。

2011年，中国单位GDP能耗达美国的1.5倍，而人均用电量为美国的1/4。

未来国内经济水平的提升带来居民生活水平的持续改善，人均用电量将进一步增长，国内的能源供应面临着巨大的挑战和制约。

注：

单位为以购买力平价法2005不变价。

资料来源：

世界银行

2013年我国电机总耗电量约3.4万亿千瓦时，占全社会总用电量的64%。

其中，工业领域电机总用电量为2.9万亿千瓦时，约占工业用电的75%。

采用工控变频装置可显著提升电机的节电率，是发展低碳经济的关键环节。

（2）产业升级

工业技术的革新正推动产业制造向纳米、微秒等尖端领域快速拓展，以变频、伺服为代表的精准高效的驱控无疑是工业制造中产品品质致胜的关键。

目前我国产业制造与全球经济的深度融合，正不断倒逼产业加快转型升级的步伐，“品质为王”的竞争策略为工控行业提供了新的发展机遇。

《智能制造装备产业“十二五”发展规划》提出，到2015年，传感器、自动控制系统、工业机器人、伺服和执行部件为代表的智能装置实现突破并达到国际先进水平，产业销售收入超过10000亿元；到2020年产业销售收入超过30000亿元。

预计未来6年智能制造装备产业的年复合增长率有望达30%，新能源汽车、3D打印等新兴产业的发展也将带动工控行业的快速增长。

（3）人口红利消失

近年来中国人口的增速持续下滑，维持在0.5%以下，老龄化速度的加快及新生代占比的下降带来实际有效劳动力供给的持续减少；劳动适龄人口（16-60岁）数量已于2012年达到峰值的9.37亿，迈过了“刘易斯拐点”，开始呈现下降的趋势，改革开放以来制造业享有的近30年的人口红利逐渐趋竭，机器替代人工的风潮愈演愈烈。

3、2015年工控行业有望迎来提速拐点

（1）工控行业具有很强的周期性

依循控制信号的流向，工控领域可分为控制层、驱动层和执行层，其中PLC、DCS、工控机属于控制层，变频器、伺服驱动器属于驱动层，伺服电机及直驱电机则属于执行层。

智能制造时代的工控变频，是以智能自愈的数字控制算法为核心，灵活高效的驱动装置为枢纽，集约节能的执行电机为引擎。

工控产品的上游为各类配件行业，主要包括电子元器件和金属材料件。

下游涉及工业各个领域，与国家经济周期紧密相关，具有很强的周期性。

其下游可分为OEM（设备制造业）和EU（项目型市场）两大类，OEM市场包括纺织机械、起重设备、电梯、机床等设备制造行业；EU市场包括化工、冶金、石油、市政、石化、电力、建材等行业。

（2）三阵春风袭来，吹动新一轮成长周期

①上游原材料成本持续下降

自2011年初以来，全球大宗原材料的价格开始步入下行轨道，截至14年底，布伦特原油/纽卡斯尔动力煤/LME铜/LME铝的价格相对11年高点已分别下降49%/53%/38%/34%，考虑到全球经济的弱势复苏态势，预计原材料价格将维持低位到16年之后。

我们注意到，国内机械工业的出厂价格PPI自2000年以来维持±5%以内的窄幅波动，总体呈缓慢下降趋势，而国内制造业原材料的成本占比近80%，PPIRM（工业企业原料、燃料、动力购进价格指数）的波动对工业企业的单位利润影响显著。

2012年中期PPIRM指数的回落，对应着制造业单位利润区间上行周期的开始，14年下半年以来原材料价格的快速下跌，正进一步助长工业制造业的回升势头。

上游原材料成本的持续下降助推工控行业走出2012年的行业低点，并对行业未来新一轮的增长周期构成有力的支撑。

②下游市场需求现回暖端倪

伴随着加息预期，美国经济增长正逐步恢复活力，2014年第三季度的GDP同比增长达2.7%，同期欧盟27国的GDP增速达3.5%，环比增长0.8个百分点。

2015年上半年美联储加息的预期，以及一些新兴市场经济体波动的加剧，可能引发人民币汇率的下行周期。

人民币的贬值有望提振出口，海外欧美市场的复苏也正为国内制造业带来新的需求增量。

中国步入“换挡”收官年

近两年我国经济总体处于稳步调整状态，表现为GDP增速的缓慢下行、全社会用电量增速及PMI的平稳维持，经济增长的源动力正由过往的粗放型资源供给，逐步让渡到新兴产业的价值创造中来，用电领域新的增长极智能制造日渐成形。

2014年12月5日的政治局会议指出，“2015年是全面完成“十二五”规划的收官之年，是全面深化改革的关键之年，也是全面推进依法治国的开局之年。

”中国新一届政府提出的转变经济发展模式、“经济新常态”的路线，已先后经历了2013年的“运筹”，2014年的“酝酿”——各项改革政策的顶层设计已届完成，2015年国内有望迎来改革政策密集推行带来的“换挡”收官年。

以铁塔公司、南北车的合并为标志，预计2015年国家及各省地方国企改革方案的出台将加快各行业企业兼并重组的进程，行业集中度的提升有利于龙头企业向高端领域的进军，以工控行业为引领的智能制造有望迎来可观的市场需求增量。

同时国内各项价格制度的放开有望进一步减轻企业的负担，诸如市场化售电带来的企业用电成本降低。

我们认为，制度架构的市场化调整有望为经济带来崭新的格局，为中国经济及工控行业的“提速”提供澎湃动力。

③工信部即将实施专项行动

2014年12月22日，工信部部长苗圩提出，2015年要以智能制造为突破口，大力推动工业化和信息化两化深度融合，研究论证实施国家级智能制造重大工程，实施智能制造试点示范专项行动；要组织实施关键岗位机器人替代工程；大力发展工业互联网，研究出台互联网与工业融合创新指导意见。

我们认为在工业4.0的春风渐暖下，2015年工信部智能制造专项行动的施行，将有力带动工控产业的革新步伐，变频、伺服和工业机器人领域有望迎来变革性的发展机遇。

二、未来三年千亿变频市场空间

制造业下游需求的渐次回暖，高端智造领域占比的提升以及节能政策的推广施行，将带动未来三年我国中低压/高压变频器市场的年均复合增速在10%/15%以上，2017年市场规模有望达300/110亿元，三年市场空间超千亿。

变频器是电机的“变速器”，以变频技术为核心而衍生出的各种电力电子变体，广泛应用于智能电网的各个环节，诸如发电侧的光伏逆变器、风电变流器、UPS，输电侧的SVC、SVG、换流阀，用电侧工控领域的变频器、储能领域的双向变流器、新能源汽车领域的电机控制器、直流充电机等。

1、变频市场年均复合增速有望超10%

据中自传媒研究部的数据，2013年我国中低压变频器的行业市场规模近214亿元，同比增长6%；高压变频器近70亿元，同比增长9%。

目前我国变频器的配置率不足10%，存有较大的发展空间。

变频驱动简称VFD（VariableFrequencyDrive），即改变电的频率来控制电机。

在公用电网中，交流电的频率为恒定的50/60Hz，区别于传统的直流电机/耦合机调速，用户端可通过变频器改变交流电的频率，达到调节交流电机转速/转矩的目的。

（1）节能和精艺是变频器的不变诉求

变频器是工业节能的利器。

目前全球发出的电能有约2/3通过电机转换为机械能，其中大部分应用于驱动风机、泵和压缩机。

在传统的定频工作模式中，多数电机维持恒速运转，使用风门/阀门来控制液体/气体的流量，造成了能源的不必要消耗。

变频器的引入，使得电动机及其拖动负载在无需改动的情况下，即可依照生产工艺的要求即时调整转速输出，从而有效降低电机功耗。

据工控网数据，变频器的节电水平在30%~60%。

根据国家发改委能源研究所发布的《中国电机系统变频调速改造的节能潜力分析》显示，“十二五”期间，我国将继续实施电机系统节能改造工程，将电机系统运行效率提高2%-3%，达到年节电800亿KWh的效果，对应年节电效益480亿元。

2014年9月，国家发改委、环保部及能源局下发关于《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知，要求因厂制宜采用电机变频等成熟适用的节能改造技术，力争2015年前完成改造机组容量1.5亿千瓦，“十三五”期间完成3.5亿千瓦；2014年11月，发改委、工信部印发《重大节能技术与装备产业化工程实施方案》，明确在电机系统领域，将重点推广高压变频器等，加快现有电机系统节能改造；实施能效领跑者计划，使高效节能产品与装备市场占有率从目前的10%左右提高到2017年的45%以上，产值超过7500亿元，实现年节能能力1500万吨标准煤。

变频节能的市场空间广阔。

据统计，2013年我国电机保有量约21亿千瓦，其中交流电机占比近90%，按70%可改造比例计的机组容量达13亿千瓦，目前已配置的比例尚不足10%。

我们就变频改造的节能效果进行初步测算，在配置率20%情况下，按年均运行4000小时、节电率20%计，年节约电量可达3000亿千瓦时，对应年节电效益达1800亿元。

变频器是产业升级的良器。

变频驱动能实现对电机转速的精确控制，具备调速范围广、精度高的优良特性，可明显改善工艺控制水平，提高生产效率。

变频器未来的发展方向是系统化和网络化，其中采用交-交变换的矩阵变频器和采用柔性PWM技术的绿色变频器正日益成为业界研究的重点。

变频器早期采用的是V/F（Voltage/Frequency）压频控制模式，依据磁通一定时，输出电压和频率成正比的规律，通过改变交流电的频率来调节交流电机的输入电压，从而实现对交流电机转速的控制。

后期受益于产业升级的加速，凭借在控制精度、调速范围及低频力矩等方面的优异特性，矢量变频器开始越来越多的应用在传统的V/F变频器无法满足的高端场合，如电梯、起重机、吊车、拉丝、数控机床、轧钢、电动汽车电机驱动等领域。

依照输入电网电压等级的不同，变频器可分为低压（110V、220V、380V等）、中压（690V、1140V、2300V等）和高压