非晶合金是由超急冷凝固,合金凝固時原子來不及有序排列結晶新材料。這種非晶合金具有許多獨特的性能,在軟磁性能方面,具有高飽和磁感應強度(1.54T),磁導率、激磁電流和鐵損等多方面都優(yōu)于其他軟磁,同時還兼具耐腐蝕、小型化等特點,是現(xiàn)代高技術設備或產(chǎn)品中關鍵磁組件。
新基建:對非晶合金需求按起“快捷鍵“
新基建中,5G基站、光伏逆變器、軌道交通變壓器、新能源汽車及充電樁、大數(shù)據(jù)中心變電站以及特高壓控制柜等關鍵配套設備或者元器件對材料要求很高。技術人員在設計時發(fā)現(xiàn),很多關鍵配套設備離不開非晶合金這種材料。
5G關鍵電感要求容量范圍大、超小體積、額定電壓高、高頻特性好等特性。5G基礎建設帶來被動元件需求的增加。5G的高傳輸速度和廣覆蓋將需要搭建更多更復雜的基站,帶來非晶材料制作的電感需求的攀升。5G基站功率放大器需要實現(xiàn)更大的輸出功率和更高的工作頻率,對相關器件成本材料的需求增大。而在介質濾波器和表面聲波濾波器方面,隨著頻率的提升和精度要求的提高,器件設計將轉向新型器件。更多指標顯示,非晶材料符合這樣期間要求。
光伏電網(wǎng)需求的逆變器,現(xiàn)階段逆變器技術水平,轉換效率做到97%到99%,MPPT效率做到98%到99.9%,單機最大功率大概為2.5MW,電路拓撲結構主要目前是以2電平為主少量為3電平,冷卻方式風冷為主,少量為自冷、液冷、功率器件以IGBT為主,MOSFET為輔,現(xiàn)在目前電壓等級在1000伏以內。隨著電力電子技術的發(fā)展,開關頻率會逐步提高,3電平會將會替代傳統(tǒng)的2電平。所以隨著電力電子技術的進步,非晶磁芯應用在大功率光伏逆變器上,其優(yōu)越的性能將能夠得到充分體現(xiàn)。
城市軌道交通動力照明負荷率較低,非運營時間接近于空載,非晶變壓器通過掛網(wǎng)實測,能大大降低供電系統(tǒng)的自損耗。非晶干式變壓器有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢,噪聲滿足規(guī)范要求,不影響推廣應用,尺寸和重量不影響建筑規(guī)模及安裝,壽命比硅鋼變壓器更長,綜合經(jīng)濟效益非??捎^。
根據(jù)城市軌道交通牽引負荷的特點,非晶變壓器作為整流變壓器應用于城市軌道交通,節(jié)能前景較為廣闊。2019年,上海地鐵1-17號線設計使用了“35KV干式非晶合金牽引整流變壓器”,該變壓器可持續(xù)使用30-40年、比原先節(jié)能70%。另外,北京北京地鐵8號線、燕房線實際工程中完成了示范應用。其他城市,如廣州、南京、城都等城市軌道交通均把非晶變壓器作為首選。
目前新能源汽車單車粉芯模壓電感用量平均已經(jīng)超過 1000 只,高端汽車的用量則達到 10000 只/輛,且仍在繼續(xù)增長。非晶和納米晶材料由于其特殊的結構和優(yōu)異的綜合軟磁性能,主要用途是制造各類中高頻變壓器、高性能電感和濾波器、高精度電磁測量和傳感器、以及高性能電磁屏蔽和吸波材料等。電動汽車的電驅動系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及充電系統(tǒng)以及充電樁用到大量的磁性器件,非晶和納米晶合金是目前最為理想的軟磁材料。特斯拉 Modle3 單車非晶等模壓電感用量約為 9200 只,Modle S 和 Modle X 的單車用量均在 10000 只以上。
國家提出,到2020年全國規(guī)劃建設1.2萬個充電站和480萬個充電樁。充電站位于商業(yè)中心、行政中心、居民中心等人員密集地方,充電站的需求對所用變壓器提出了新的要求,所用干變需要更環(huán)保、更安全、更可靠和體積緊湊。非晶立體卷鐵心敞開式干變的低損耗低噪聲、防火防爆、過負荷能力強、體積小、諧波濾除效果好等特點,相比傳統(tǒng)干變更適合新能源汽車充電站的使用要求,具有廣闊的發(fā)展前景。
大數(shù)據(jù)中心能夠為經(jīng)濟高質量發(fā)展提供堅實的“數(shù)字底座”。綠色數(shù)據(jù)中心更是這個時代的呼喚,建設高等級綠色、節(jié)能環(huán)保的新一代數(shù)據(jù)中心更是我們IT人不懈的追求和目標。數(shù)據(jù)顯示, 機房電費占據(jù)IDC總成本的一半。百度李彥宏在山西陽泉建立數(shù)據(jù)中心,建設團隊選擇采用了非晶合金變壓器;京東的第一個自建數(shù)據(jù)中心在江蘇宿遷總投資30億元, 建設團隊選擇采用了非晶合金變壓器,與普通干式變壓器技術參數(shù)相比較,空載損耗下降65%-70%。
新基建:向非晶合金市場吹響“ 集結號”
21世紀經(jīng)濟報道統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),目前已有13個省市區(qū)發(fā)布了2020年重點項目投資計劃清單,總投資額33.83萬億元,估計很快會超過50萬億。從已披露具體投資計劃的地區(qū)來看,基建投資是各地投資計劃中的重要組成部分,部分地區(qū)基建計劃投資額甚至占到了總投資額的一半以上。2019年6月,我國發(fā)放了5G商用牌照,三大運營商開始建設5G網(wǎng)絡。2019年10月30日,三大運營商宣布5G正式商用。
3月4日,中國信息通信研究院副院長王志勤發(fā)表文章表示,截至今年2月初,三大運營商共在全國開通5G基站約15.6萬個。她表示,今年是我國5G網(wǎng)絡建設的關鍵期,預計今年底全國范圍內將累計開通5G基站超過55萬個,實現(xiàn)地級市室外連續(xù)覆蓋、縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)重點覆蓋、重點場景室內覆蓋。市場分析,2022年~2023年,全球新建5G基站的數(shù)量將達到約288萬座。就拿廣東說,在去年底開通3.7萬座5G基站的基礎上,力爭今年建設6萬座5G基站,廣東省5G用戶數(shù)達2000萬人,100M光纖用戶占比提升到90%以上。
“新基建”政策將帶來對充電樁板塊的加速投資,從而使充電設備需求顯著增加,整個充電樁行業(yè)將因此受益,將給技術領先、運營積累深厚的企業(yè)帶來新的機遇。今年1月份,中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟發(fā)布了《2019-2020年度中國充電基礎設施發(fā)展年報》,截止2019年12月,全國充電基礎設施累計數(shù)量為121.9萬個,其中公共樁51.6萬個,私人樁70.3萬個。充電場站建設數(shù)量達到3.6萬座。預計2020年新增公共充電場站1.2萬座,公共充電場站保有量達4.8萬座。如果按照一輛新能源汽車對應一個充電樁的匹配要求,2020年要達到500萬輛的保有量目標,那么就需要500萬個充電樁。此外,以目前國網(wǎng)充電樁設備的中標價格估算,直流充電樁8萬元/套,交流充電樁約為0.8萬元/套。那么2020年我國充電樁設備市場空間大約為1120億元,市場增長空間依然很大。值得注意的是,“新基建”的利好,充電樁投資前景向好,更多企業(yè)加快布局。日前,寧德時代聯(lián)合百城新能源成立了一家新能科技公司。
大數(shù)據(jù)中心作為七大方向之一,為經(jīng)濟高質量發(fā)展提供堅實的“數(shù)字底座”。隨著5G商用加快,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)將被挖掘,數(shù)據(jù)資源云化推動IDC產(chǎn)業(yè)升級。2020年,IDC市場規(guī)模有望突破2000億。
特高壓作為“新基建”七大領域之一,表明了經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)提質振興的主攻方向,具有產(chǎn)業(yè)鏈長、帶動力強、經(jīng)濟社會效益顯著等優(yōu)勢,目前全年國網(wǎng)公司特高壓建設項目明確投資規(guī)模1128億元,可帶動社會投資2235億元,整體規(guī)模近5000億元。
新基建:幫非晶合金產(chǎn)業(yè)接上“助推器”
我國非晶合金產(chǎn)業(yè)起步晚,但發(fā)展迅速,如今已成為全球最大的產(chǎn)業(yè)基地。 非晶中國大數(shù)據(jù)中心顯示:截止2019年底,我國配電用寬帶企業(yè)有11家,設計產(chǎn)能35萬噸;納米晶企業(yè)240家,設計產(chǎn)能4.6萬噸。非晶粉末企業(yè)6家 ,塊體非晶企業(yè)11家,其他如母合金等關聯(lián)配套企業(yè)100多家,基本上實現(xiàn)非晶合金產(chǎn)業(yè)全覆蓋。安泰科技是我國非晶先驅企業(yè),有雄厚的技術沉淀;青島云路非晶寬帶、非晶粉末產(chǎn)量全球領先,非晶寬帶M帶材、納米晶超薄帶關鍵技術和指標達到發(fā)到國家技術水平;中科畢普拉斯彎道超車,其納米晶作為無線充電關鍵材料,供應到全球知名3C企業(yè)中;中研非晶、迪維樂普、大有等納米晶全國知名。特變、置信、海鴻、中天伯樂大等非晶變壓器質量得到國網(wǎng)肯定。華為、麥捷、順絡、云路、金川等非晶粉芯器件開始供應5G等新基建中。塊體非晶更是按了“加速鍵”,華為、宜安、臺一、世竟、富馳、海金等實力雄厚。非晶涂層、3D打印,等等,產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷提升。
科研實支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展實力不容小覷。我國非晶合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進步,離不開科技工作者的支持。北京、廣東、江蘇、上海、浙江、山東、河南等地,均有國家或者省市級別非晶產(chǎn)業(yè)研究院或孵化基地,助力賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。東莞松山湖材料實驗室建立時間不長,在非晶合金產(chǎn)業(yè)基礎應用研究取得顯著成就。近年來,國際頂尖期刊不斷發(fā)表我國非晶合金科技成果,顯示出我國在該領域的制高點和話語權。
非晶新材料快速發(fā)展也離不開各地政府的支持和關心。江蘇、山東、廣東、上海、河南、河北等地,均建有或者規(guī)劃“非晶科技園區(qū)” “非晶特色小鎮(zhèn)”,配套發(fā)展要素,疏通制約瓶頸,出臺激勵政策,服務非晶合金高質量發(fā)展。西安5G產(chǎn)業(yè)園,集聚了5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),非晶納米晶企業(yè)直接和下游企業(yè)聯(lián)合攻關,解決實際應用難題,快速對接市場,融入“新基建”。
“新基建”戰(zhàn)鼓擂響。任何一個材料均能在此找到角度和機會,但沒有像非晶合金材料這樣顯示“主賓”身份,給予“主角”位置的。當然“主賓”也好“主角”也罷,被人起哄千萬不要陶醉,關鍵是擺正位置。需要非晶合金相關企業(yè)、科研單位,既要有敏銳市場的嗅覺,也要有持續(xù)創(chuàng)新的警覺,更需要聯(lián)合培育壯大市場自覺,千萬不要給人“起了個大早,趕了個晚集”的感覺。