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我国电力电容器行业的发展方向

第一章中国电力电容器行业概述

第一节电力电容器的分类和主要用途

电力电容器是用于电力系统和电工设备的电容器。

特点是大功率、高电压、低频率,所以体积巨大。

1926年电力电容器开始工厂化生产,并正式在电力系统中应用。

随着大电厂和远距离输电系统的建立、新兴科学技术领域的开展,电力电容器的品种和容量得到了迅速的开展。

50年代初,并联电容器的最大单台容量为25~50千乏,到1978年生产出的最大单台容量已达6667千乏,80年代已到达单台容量1万千乏。

目前,电力电容器正朝着更高的容量迈进。

电力电容器种类很多,按其安装方式可分为户内和户外式两种;按其运行的额定电压可分为低压和高压两类;按其相数可分为单相和三相两种,除低压并联电容器外,其余均为单相;按其外壳材料可分为金属外壳、瓷绝缘外壳、胶木筒外壳等;按其用途又可分为以下8种。

〔1〕并联电容器:

原称移相电容器。

主要用来补偿电力系统感性负荷的无功功率,以提高功率因数,改善电压质量,降低线路损耗。

单相并联电容器主要由心子、外壳和出线结构等几局部组成。

用金属箔(作为极板)与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕,由假设干元件、绝缘件和紧固件经过压装而构成电容心子,并浸渍绝缘油。

电容极板的引线经串、并联后引至出线瓷套管下端的出线连接片。

电容器的金属外壳内充以绝缘介质油。

〔2〕串联电容器:

串联于工频高压输、配电线路中,用以补偿线路的分布感抗,提高系统的静、动态稳定性,改善线路的电压质量,加长送电距离和增大输送能力。

其根本结构与并联电容器相似。

〔3〕耦合电容器:

主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。

耦合电容器的高压端接于输电线上,低压端经过耦合线圈接地,使高频载波装置在低电压下与高压线路耦合。

耦合电容器外壳由瓷套和钢板制成的底和盖构成。

外壳内装有薄钢板制成的扩张器,以补偿浸渍剂体积随温度的变化。

〔4〕断路器电容器:

原称均压电容器。

主要用于并联在超高压断路器的断口上起均压作用,使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀、并可改善断路器的灭弧特性,提高分断能力。

常用的断路器电容器的结构与耦合电容器相似。

随着高压陶瓷电容器的开展,已有采用陶瓷电容器作为电容元件,再装入瓷套和钢板制成的外壳中制成的断路器电容器。

〔5〕电热电容器:

用于频率为40~24000赫的电热设备系统中,以提高功率因数、改善回路的电压或频率等特性。

电热电容器因发热量较大,必须保证其散热良好,通常极板采用水冷却。

适用于4000赫以上的电热电容器,其外壳用黄铜板焊接而成。

〔6〕脉冲电容器:

主要起贮能作用,在较长的时间内由功率不大的电源充电,然后在很短的时间内进行振荡或不振荡地放电,可得到很大的冲击功率。

脉冲电容器用途很广,如作为冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等根本(贮能)元件。

〔7〕直流和滤波电容器:

用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。

交流滤波电容器可用以滤去工频电流中的高次谐波分量。

〔8〕标准电容器:

用于工频高压测量介质损耗回路中,作为标准电容或用作测量高电压的电容分压装置。

标准电容器要求电容值准确而稳定,因此常采用气体介质及双屏蔽同轴圆筒形和同心球形极板系统。

第二节中国电力电容器行业开展现状

近年来,国内电力电容器行业的开展极其迅猛。

产品的质量和数量都有了大幅度的提升,相当一局部优势企业已开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。

随着电力工业的快速开展、技术进步以及无功补偿、节能降损管理的加强,电力电容器制造企业遇到了前所未有的开展机遇。

使电力电容器的市场迅速扩大,同时,也引发了许多领域对电力电容器的大量需求。

表:

我国目前电力电容器的主流产品

序号

电力电容器种类

构成的成套装置

主要用途

1

壳式高压并联电容器

组架式〔或柱上、柜式〕高压并联电容器装置,静止型动态无功补偿装置〔静补〕

高压无功补偿。

静补用于负载快速变动场合

2

集合式高压并联电容器

集合式高压并联电容器装置

高压无功补偿〔结构紧凑、占地省〕

3

低压自愈式并联电容器

低压柜式自动无功补偿装置

低压无功补偿

4

交流滤波电容器

交流滤波装置

滤除电网高次谐波,兼有无功补偿功能

5

串联电容器

串联电容补偿装置

输电线路串联补偿

6

直流输电用电容器

交直流滤波装置、换流阀配套件

滤除交直流线路高次谐波,换流阀阻尼均压

近年来国外著名企业来华合资办厂所带来的先进技术和设备,促进了产品技术以及关键工艺装备技术的开展,引进和国产化工作在电力电容器产品领域著有成效。

到目前为止,行业中的一些主导企业的工艺设备、生产线根本上都到达国际先进水平,就目前而言,世界上最先进的元件全自动卷绕机就有20多台来自美国希尔顿公司,并已相继在国内企业投入使用。

行业总体水平的提高,产品品种、规格齐全与扩大,使国内市场的电容器产品已能完全满足我国电力工业及其他领域的要求,少量产品已经实现出口。

据不完全统计,目前全行业约近100个企业〔其中生产自愈式低压并联电容器厂约占70%〕生产能力到达15000万kvar左右。

第三节中国电力电容器行业开展的特点

目前,我国电力电容器行业开展的主要特点如下:

〔一〕电解电容器、陶瓷电容器和有机薄膜电容器三种主要电容器,占到了电容器总产量的90%以上。

其中,陶瓷电容器仍将在世界电容器市场上居主导地位,而片式电容器将主宰陶瓷电容器和钽电容器市场。

小型化、大容量、高电压高频率、搞干扰和阵列化仍将是陶瓷电容器开展的方向。

〔二〕小尺寸、大容量、长寿命、耐高温、低等效串联电阻等仍是铝电解电容器的开展方向。

〔三〕片式产品继续引领钽电容向小型化、大容量、低阻抗、方向开展,功能高分子聚合物钽电容器生产和应用将进一步扩大。

〔四〕塑料膜电容器的市场需求和市场份额将下降,但金属化塑料膜电容器的需求将会增长,面向信息和通信设备的塑料腊电容器的需求将会增长,面向信息和通信设备的塑料膜电容器市场将继续扩大。

高频、满足平安标准,耐高温、小型化、片式化将是该电容器的开展方向。

总之,国内电容器行业整体经济运行状况较为平稳,作为电容器生产大国,成为生产强国将是我们最终努力的方向。

第四节中国电力电容器行业开展的三个重要阶段

我国电力电容器制造业开展是从20世纪50年代开始的,开展至今已经有50多年的历史。

总体说来,我国电力电容器开展历史可分为3个阶段。

第一阶段,20世纪70年代以前,根本上以电容器纸为固体介质,以矿物油或PCB为液体介质。

第二阶段,70-80年代初,聚丙烯膜与电容器纸复合介质电容器取代了全纸电容器,它以十二烷基苯、硅油、二芳基乙烷、异丙基联苯等为液体介质。

这些新介质的采用,使膜纸复合介质电容器的损耗仅为全纸电容器的1/3,约为0.8—1.5W/kvar。

产品发热问题得到改善,单台容量提高近20倍。

同时,由于新液体介质具有良好的吸气性能,使电容器运行及发生故障时外壳膨胀爆破的可能性大为减少,大大提高了电网平安运行的可靠性。

第三阶段,从80年代初开始,全膜电容器逐渐代替膜纸复合介质产品。

它以聚丙烯膜为固体介质,以二芳基乙烷、苄基甲苯或SAS-70为液体介质,电容器的单台容量到达334-1000kvar,电容器损耗降低到0.1-0.2W/kvar,可靠性得到了很大的提高。

我国电力电容器当前生产的主要品种有高、低压并联电容器及成套装置、滤波电容器及成套装置、电热电容器、耦合电容器及电容式电压互感器、试验室用电容器及成套装置等。

其中高、低压并联电容器及成套装置包括自愈式电容器、高压并联电容器、集合式电容器及成套装置。

第五节当前中国电力电容器行业存在的主要问题

近年来,随着城乡电网改造和“西电东送〞等工程的实施,我国电力电容器行业有了长足开展,全行业工业总产值、产量连年来都有大幅度增长,每年都有十多种产品通过国家级鉴定。

目前国外有的产品品种,国内企业根本都可生产,并且有一局部产品已到达国际先进水平。

我国参加WTO以来,国外一些企业纷纷以各种形式(合资、代理等)进入我国市场,市场竞争将会越来越剧烈,为此,全行业必须清醒地看到我国电力电容器企业与国际先进企业之间的差距以及存在的问题,努力解决问题,缩短差距。

目前,国内产品与国际先进产品水平的差距,主要是产品外观差;主要技术经济指标———比特性(kg/kvar)差;产品成套性差。

综合来看,行业主要存在五方面的问题:

〔一〕市场秩序混乱。

有些企业以低价和一些不正当的方式获得订单,造成各制造厂利润越来越低,这在很大程度上影响了产品开发和科研的投入。

特别是自愈式低电压并联电容器市场竞争尤为剧烈,伪劣产品充满市场。

我认为,必须要发挥行业协会作用,定期组织行业产品质量抽查,进一步加大力度打击伪劣产品,保护先进、优质的产品。

〔二〕质量尚存问题。

近几年不少企业加大技改力度,积极引进国际先进设备,如美国的全自动绕机、德国油处理真空浸渍系统等,使产品质量有明显提高。

但仍然存在产品渗漏油、外观差、成套产品配套性差、配套件质量不过关等问题,使产品缺乏市场竞争力。

〔三〕科研投入缺乏。

许多企业只顾短、平、快的市场竞争,投入科研的力量很少,乡镇企业及私有企业科研人员更为缺乏,甚至无力搞科研工作。

所以近几年来,企业只是积极开发满足市场需要的产品,而缺乏中长期和根底理论技术的研究,如电容器元件的内熔丝研究、元件耐压值的研究、介质结构的研究和真空浸渍工艺的研究等,影响了产品水平的进一步提高。

〔四〕产品标准化程度差。

电力电容器产品型号、规格多,同一种规格产品在同一企业中又有几种尺寸,由于产品标准化程度差,既增加了工时,提高了生产本钱,也影响了产品质量,这也是与国外同行业企业间的主要差距之一。

〔五〕原材料质量不过关。

目前国内电力电容器生产企业所用的国产原材料(主要是双轴定向聚丙烯薄膜、铝箔等)质量较差,瓷套粗笨、外观差,由此严重影响了电力电容器的产品质量和企业的经济技术指标。

第六节中国电力电容器行业总体开展趋势

随着我国国民经济和电力行业的快速开展,电力电容器行业将面临着以下开展趋势:

〔一〕电力电容器的技术水平将得到进一步提高。

电力电容器是无功补偿装置的核心,近几年制造技术有了很大提高,但与国外先进技术水平还有很大差距,主要是原材料(特别是薄膜介质材料)、工艺装备和管理体制等方面造成的。

要缩小这个差距,如将近2年目标定为主导产品单台容量500kvar、比特性0.15—0.2kg/kvar,就需要我们完善先进的工艺装备,同时要在体制改革上有所突破。

国外企业产品品种虽多,但分别交由大企业集团的专业工厂制造,专业化使产品质量提高,也促使技术更新加快。

因此,企业机制的改革是技术进步的根底。

〔二〕产品向高可靠性、无油化和环境适应性方向开展。

合理选择内熔丝、外熔丝和无熔丝结构很重要。

从无油化考虑,自愈式高电压电容器、充气集合式电容器都是可供选择的方案。

这一切均要以平安可靠为根底。

〔三〕大力开展新型滤波、静补和串补装置。

由于电力电子器件的应用,电网中谐波污染愈加严重,开展经济、适用、高效的无源和有源滤波器是十分必要的。

目前,国产静补装置主要应用于冶金企业,在电力系统必须大力开展先进的静补装置,以替代运行费用高的老式调相机组,增加系统的运行稳定性。

串补装置包括固定串补和可控串补,目前主要依赖进口,尽快实现串补装置国产化是提高输电容量和保证系统稳定性的重要措施。

〔四〕直流输电用电力电容器全品种国产化。

我国已成功运行5条超高压直流线路,电力电容器是其中的一项重要设备。

在直流换流站,应用到9种不同类型的电力电容器,其中的并联电容器已实现国产化,交直流滤波电容器还属于小批试运行阶段,主要靠进口。

所以,实现直流输电电容器全品种国产化,特别是交直流滤波电容器国产化,努力到达或接近国外先进水平是当务之急。

〔五〕加速科技研发,促进无功补偿装置技术的应用。

加强各种交流无功补偿装置,交、直流输电用滤波成套装置,冶金等行业用SVC等成套设备的技术交流,抓紧无功补偿装置有关标准的制定和修订,提高无功补偿装置制造的技术水平。

积极开展无功补偿技术的学术交流和讲座,进一步推进低压无功补偿装置的制造和应用水平。

〔六〕除了高压交流滤波和并联电容器、高压直流滤波电容器之外,阀用电容器、交流PLC电容器、直流PLC电容器、中性线电容器、直流断路器用电容器也将有市场需求。

第二章全球电力电容器行业概述

第一节全球电力电容器行业开展历程

随着电力电容器行业的不断开展,全球电力电容器的技术正向着片式化、小型化、复合化、高精度化、高性能化、一致性。

可靠性、零缺陷的方向开展。

1005型的片式阻容元件已经成为移动通信设备用的主流阻容元件;片式钽电容器和片式塑料质电容器最小尺寸均已到达1068,且已经商品化;片式陶瓷电容器、片式负温度系数热敏电阻器〔NTC〕已开始批量生产0603型极小型产品;金属化塑料膜电容器和云母电容器均已商品化生产1608型产品;2mm见方的片式微调电位器也已商品化。

小尺寸、大容量、低等效串电阻〔ESR〕、宽工作温度范围等一直是电容器高性能的重要特征。

第二节全球电力电容器市场竞争格局

2007年,全球电力电容器总销售额大约为160.01亿美元,电力电容器的生产主要集中在日本和中国。

我国已经成为全球仅次于日本的生产大国。

从数量上看,日本、韩国和中国台湾地区将电力电容器制造业转向中国大陆,世界电子信息整机制造业在中国设厂,跨国公司在中国大陆采购,我国已经成为世界上电力电容器生产大国和消费大国。

表:

全球主要电力电容器生产国和地区占销售额的比重

国家

日本

中国大陆

中国台湾

美国

韩国

东南亚

欧洲

其他

占比

26%

24%

12%

8%

7%

7%

6%

10%

图1全球主要电力电容器生产国销售额占比

由上图我们可以看出,日本是全球电容器生产和消费的大国,占世界电容器销售额的比重为26%,排名第一。

我国占24%,排名第二。

世界电容器生产主要集中在日本、中国、美国、韩国和欧洲等地。

第三节全球电力电容器技术现状及其开展方向

随着电力电容器工业的不断开展,电力电容器在技术上不全取得进步,展望全球的电力电容器市场,目前电力电容器的技术现转主要表现在:

〔一〕电容器的单台容量大幅度的提高。

从20世纪80年代末期至今,国产大容量电容器仍然是以单台334kvar产品为主导,近年出现了500kvar的电容器产品,西安ABB合资公司的产品单台容量到达823kvar。

而国外瑞典、美国GE公司、美国COOPER公司等从1998年就已开始批量提供单台1000kvar的电容器了。

〔二〕电容器的体积、质量变小,工作场强有了较大的提高。

国内外电容器比特性大致比例是国外:

合资:

国内=1:

1.5:

2,即同容量的电容器国产的体积、质量要比国外的产品大一倍。

目前我国生产的全膜高压并联电容器的工作场强还较低(45~55MV/m),与国外相比(工作场强60~70MV/m)还有较大差距。

国内此类电容器的单台容量已做到500-700kvar/台,对于集合式和缩小型高压并联电容器的单台容量已做到10000kvar/台,电容器损耗功率已不大于0.5W/kvar,与国际先进水平的差距表现在单位容量电容器的质量和体积均较大,国内电容器为0.2~0.8kg/kvar,而兴旺国家生产同类电容每kvar的质量为0.1~0.2kg/kvar。

〔三〕广泛采用在345kV及以下主负荷侧补偿。

国外广泛采用在345kV及以下主负荷侧补偿,国内以在66kV及以下三次侧补偿为主。

在主负荷侧补偿的优点是直接补偿、效果好,并可使主变压器结构简化、造价降低、提高输送功率。

随着电力电容器行业的不断成熟,其技术将向着以下趋势开展:

〔一〕 并联电容器应开展高电压、单台大容量产品,开发充气式产品。

〔二〕 开展无功补偿装置的技术研究,随着电力技术的开展,电力电容器行业不再是单一的电力电容器供给商,而是以无功补偿成套装置供给客户。

〔三〕开发±800kV特高压直流输电用电力电容器和百万伏级电容式电压互感器。

〔四〕 加速开发超高压(±500kV)直流输电用直流滤波电容器。

第四节主要国家或地区分析

一、欧洲

2007年,欧洲电力电容器占全球销售额的比重为6%。

依托其强大的经济实力,欧洲在电力电容器行业一直在全球处于领先地位。

二、美国

美国也是世界上的电容器生产大国,2007年美国电力电容器占全球销售额的比重为8%。

在技术上,美国电力容器行业也在全球处于领先地位。

美国的库伯公司以及通用电器在全球电力电容器市场中占据着重要的地位。

三、日本

日本是全球电力电容器的主要生产国,2007年,其电力电容器的产量在世界排名第一位,占全部产量的26%。

在电力电容器的技术方面,日本也处于领先地位。

2002年,日本电阻器片式化率就达98%,陶瓷电容器片式化率达80%,钽电容器片式化率2001年就已达99%。

电感器片式化率日本1998年已达52%以上,2002年已达70%。

而信号电路用的电感器片式化率已达80%以上;开关片式化率达20%以上。

1999年日本陶瓷滤波器片式化率达19%,而蜂窝移动通信设备中使用的片式陶瓷滤波器已占71%,温度补偿晶体振荡器片式化率已超过90%。

改革开放以来,日本就将电容器制造业转向中国内地,比方日本的很多电容器公司已经转到无锡,原材料从中国采购。

四、印度

印度是电力电容器的生产和消费大国,也是我国的出口大国。

我国的电力电容器主要出口到印度、东南亚等国家。

在电容器的生产技术方面,印度也是处于领先地位,依托其强大的电子工业。

电容器行业在印度电子元器件行业中占有很大的比重。

第三章中国电力电容器行业消费与需求分析

第一节中国电力电容器市场容量分析

近年来,我国电力电容器行业的开展及其迅猛。

产品的质量和数量都有了大幅度的提高,相当一局部有些企业已开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。

随着电力工业的快速开展、技术进步以及无功补偿、节能降耗管理的加强,电力电容器制造企业遇到了前所未有的开展机遇使电力电容器的市场迅速扩大,同时也大大增加了我国电力电容器市场容量。

无功补偿。

对电力系统进行无功补偿是电力电容器最主要的用途,需求量约占整个电容器市场的80%,容量达8000万kvar以上。

其主要作用是提高功率因数、降低线路和输变电设备的损耗、改善受端电压质量以及提高输送功率。

谐波滤波。

一方面,随着电气化铁道、冶金等非线形电力负荷的迅速增加,以及整流、变频、家用电器等电力电子设备的广泛应用,电力系统中谐波含量大幅度增加;另一方面,电力用户对电能质量的要求也不断提高。

所以,电力系统对谐波滤波装置的需求逐年增加,但由于目前虽有谐波控制标准,尚无严格的谐波管理规定,近年滤波电容器增加的幅度还不是很大,市场容量大约为100万kvar。

串联电容器。

在输电线路上安装串联电容器,以容抗补偿线路的感抗,可以提高输送功率、提高电网稳定性和提高线路受端电压、改善电压质量。

我国近几年开始重视串联补偿的应用,在220kV和多条500kV输电线路上安装了串联电容器,发挥了预期的技术效用和经济效益。

目前我国串联电容器的市场容量大约为100万kvar。

但这类电容器主要还依靠进口。

直流输电用电力电容器。

近年来,我国直流输电线路开展很快,天广、嵊泗、贵广Ⅰ回、三常、三广、灵宝、三沪等直流工程相继投运,贵广Ⅱ回、高岭工程正在建设中。

大致每年新建一项直流工程。

而一项±500kV的直流工程需要电容器800万kvar左右,包括:

交流滤波和并联电容器、交流PLC电容器、换流阀阻尼和均压电容器、直流滤波电容器、直流PLC电容器、中性线电容器、直流断路器用电容器等7种用途的电容器产品。

第二节中国电力电容器消费量分析

一、消费总量分析

随着我国电力工业的迅速开展,作为输变电的主要设备,电力电容器得到了迅速的开展,其消费量在2007年到达了10200万kvar。

比2006年的9500万kvar增加了7.37%。

通过对2004-2007年四年间我国电力电容器的消费量的分析,我们发现,电力电容器行业在这几年得到了快速的开展。

图22004-2007年我国电力电容器行业消费量单位:

万kvar

二、各电压等级产品消费量分析

根据电力电容器的电压等级,我们将电力电容器分为低压、高压和特高压三个等级,目前,我国电力电容器的消费量主要集中在低压等级电容器,其消费量占电力电容器总消费量的40%左右,高压等级电容器占消费总量的比重近几年呈现上升趋势。

随着我国电力工业的不断开展,对高压和特高压电力电容器的消费量将会保持着上升的趋势。

第三节中国电力电容器消费结构分析

一、行业消费结构

电力电容器制造行业的下游消费行业为电力行业,由于目前的电力体制改革,实行“厂网别离〞,电力行业可分为发电厂和电网两大局部。

这两局部与电力电容器制造行业的开展都有密切的关系。

图3我国电力行业历年投资情况

从上图中我们可以看出,我国电电力行业的总投资呈现上升趋势,其中对电源的投资在近两年有所下降,对电网的投资保持这快速的增长趋势。

对电力投资的增长给电力电容器行业创造了巨大的市场空间。

图42007年我国电力电容器行业消费结构图

根据统计数据显示,2007年我国消费的电力电容器中,90%的用于电力行业,其中的65%用于电源投资行业,35%用于电网投资行业。

二、产品消费结构

根据电容器的电解质的不同,我们将其分为陶瓷电容器、钽电容器、铝电解电容器、薄膜电容器和其他电解质电容器。

2007年我国消费的电容器中,陶瓷电容器和铝电解电容器所占比重最高,分别到达75.76%和17.32%。

这两种电解质电容器共占全部电容器消费总量的93.08%。

未来随著电子产品轻薄短小及SMT设备普及下,电子元件亦朝高功能及微型化开展,未来多层陶瓷电容器更具开展潜力。

图52007年各种电力电容器消费结构图

三、地区消费结构

从下表中我们可以看出,2007年广东省的电力电容器的工业销售总产值为5012394千元,其市场份额为30.29%。

在全国排名第一位。

其电力电容器的企业个数也是最多的,到达67个。

其次是江苏省,2007年的工业生产总值为2511815千元,占全国市场总额的15.84%。

山东省以工业销售总产值2236985千元在全国排名第三位。

表:

2007年我国电力电容器行业分地区消费情况

序号

省份

工业销售总产值〔千元〕

市场份额(%)

企业个数

1

广东省

5012394

67

2

江苏省

2511815

38

3

山东省

2236985

19

4

浙江省

1372270

40

5

上海市

1362591

25

6

安徽省

1042840

17

7

四川省

952611

15

8

辽宁省

680188

17

9

广西

596900

3

10

河南省

249865

6

图62007年我国电力电容器行业各地区市场份额图

从上面的各地区电力电容器行业的市场份额图中我们可以看出,广东、江苏和山东三个省份的市场份额总和为58.37%,占全国市场总额的一半以上。

而排在前五名的省份的市场份额总和为73.99%。

说明我国电力电容器行业的销售区域市场集中度较高,主要集中在华南和华东等沿海地区。

这与这些地方的经济开展水平呈正相关的关系。

第四节中国电力电容器消费的特点

随着电力电容器行业在我国的逐渐成熟,我国对电力电容器的消费也逐渐成熟起来,行业消费结构不断升级。

综合来看,我国电力电容器行业的消费存在着以下特点:

〔一〕电容器产品的消费结构升级,对性能好,技

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