一、 创意方案背景
非晶变压器与传统硅钢变压器相比,具有非常优异的导磁性能,空载损耗下降约80%,运行过程也可实现节能25%-50%,目前广泛应用于全球电网配电领域、新基建等大型用户工程领域,是典型的节能环保产品。
随着国家扶贫政策的推广、国家电网三型两网战略目标的推进、能源互联网对电力电子变压器需求的日益增加,非晶合金变压器损耗低和节能的优惠将日益突出,非晶变压器在传统配电领域使用份额将有望进一步加大。
二、 建设单位简介
2.1企业简介
青岛云路先进材料技术股份有限公司成立于2015年12月,是中国航空发动机集团下属控股单位,占地面积170余亩,员工总数500余人,2019年实现产值7.3亿余元。
公司以先进金属材料为主导产业,已形成非晶合金薄带及制品系列、微米级球形金属粉末及制品、纳米晶超薄带及制品三大系列产品,广泛应用于电力配送、新能源汽车、无线充电、移动通讯、轨道交通等领域。
2.2荣誉资质
企业 | 产品 | 人才 | 平台 |
科改示范企业 | 国家重点新产品1项 | 科技创业领军人才 | 山东省工程研究中心 |
山东省新材料领军企业50强 | 省市科学技术奖励3项 | 万人计划 | 青岛市工程研究中心 |
山东省瞪羚企业 | 山东省制造业单项冠军 | 泰山产业领军人才 | 青岛市院士专家工作站 |
青岛市民营企业100强&年度最具影响力企业 | 青岛市制造业隐形冠军 | 青岛市拔尖人才 | 青岛市重点实验室 |
2.3市场地位
就非晶带材行业领域而言,目前青岛云路为全球非晶带材第一大供应商。2019年,全球市场占有率为50%,中国市场占有率为60%。
2.4财务状况
近三年,公司资产、营业收入稳步提升,资产负债率均不超过60%,可为创意方案的实施提供良好的资金保障。
2.5核心能力
青岛云路先进材料已成为国内磁性材料行业少数打通材料、设备、产品全产业链的产品及综合方案提供商。
材料成分开发及评价能力 | 装备涉及及工艺实现能力 | 产品应用的拓展能力 | |
形成逻辑 | 通过对合金元素与材料微结构的研究,模拟仿真、工程试验验证影响材料性能的成分特征、配比耦合关系等,优化材料成分性能。 | 通过将材料、机械等多学科交叉;热熔体遗传特性、多相流耦合等理论点融合;洁净热熔体提纯等关键技术互通,形成多维度的工艺和装备能力沉淀。 | 通过设置产品未来应用场景的使用条件参数和仿真计算应用模型,进行各类特殊性材料的应用侧分析。 |
突出成果 | 自主研发三大产品体系(100多种型号),国内首推自主研发并量产化的高性能非晶薄带产品。
| 建成连铸超万吨超薄合金带材生产线、连铸气雾化金属粉末生产线、连铸纳米晶生产线。
| 通过稳定的产品质量促进两网非晶变压器的全面国产化;通过应用场景模型分析拓展轨道交通等用户工程领域,已在上海迪士尼等配电设施中应用。 |
2.6团队优势
(1)团队规模
以董事长兼总经理李晓雨(科技部创业创新领军人才、山东省泰山产业领军人才)为技术带头人的90余人研发技术团队。
(2)专家顾问
引进日本三菱、西门子等单位资深技术专家
(3)专业领域
磁性材料、粉末冶金、精密连铸、机械设计、电力电子等
(4)合作机构
中国科学院金属研究所、北京科技大学、大连理工大学、山东大学等
(5)研发中心
开展前瞻性技术创新和产品研发的载体,重点开展以软磁材料为代表的先进功能材料的基础研究-高端装备设计-应用研究。
2.7知识产权保护优势
(1)知识产权布局
围绕磁性材料相关技术突破,共申请国内专利200余项,申请国际专利20余项,已获得授权发明90余项,建立了具有自主知识产权的产业化发展体系。
(2)美国337商业秘密调查案胜诉
赢得国外竞争对手在美国发起的337调查商业秘密案,进一步证明了公司的正向自主研发能力和独立自主知识产权。本案是近十年来全球同类案件中,以原告无条件撤诉而获胜的首例。
三、 创意方案主要内容
3.1实施背景
3.1.1全球电网配电领域
传统非晶变压器与硅钢变压器相比,在噪音、抗突发短路以及碎片化等方面存在一定劣势,导致非晶变压器未能快速替代传统硅钢变压器。随着公司新一代高性能高可靠性非晶闭口立体卷铁心技术的突破,新一代非晶变压器将有效解决传统非晶变压器存在的劣势,符合国家绿色经济发展战略。针对电网配电领域的具体创意方案推广实施背景如下:
(1)配电网及其核心设备配电变压器,在保障输电网安全稳定运行,实现输配电网协调发展、提高电网整体利用效率等方面发挥着举足轻重的作用。
(2)非晶变压器作为各国主推的高效节能型产品,空载损耗低、节能,使得非晶变压器得以广泛推广,占据全球配电变压器市场一定份额。
(3)我国电力需求不断增加,输变电系统中的主要设备变压器对能效等级的要求不断提高。未来,随着国家电网对节能型变压器的不断推广,非晶变压器的市场空间将不断增加。
3.1.2新基建等用户工程领域
非晶变压器在新基建领域有着广阔的应用前景,且已在北上广等城市投入使用,但在山东应用仍属空白。以青岛一号线为例,单条线路动力变装机总容量129500kva,单条线路牵引变装机容量预计154000kva,若均切换非晶合金干式变压器,年节约电费约300万余元,有利于大幅度降低综合运营成本,且具有良好的环保效益。针对新基建等用户工程领域的具体创意方案推广实施背景如下:
(1)地铁、高铁等城市轨道交通领域,非晶变压器能大大降低供电系统自损耗,且噪声满足规范要求,寿命更长,综合经济效益可观。2009年,上海地铁首先使用干式非晶变压器,可持续使用30-40年、节能70%。
(2)新能源汽车领域,充电站位于商业中心、居民中心等人员密集区域,对所用变压器提出新要求。非晶干式变压器的低损耗低噪声、防火防爆、体积小等特点,相比传统干变更适合新能源汽车充电站的使用要求。
(3)大数据中心领域,机房电费占据总成本的一半。京东的第一个自建数据中心在江苏宿迁总投资30亿元,建设团队采用了非晶合金变压器,与普通干式变压器技术参数相比较,空载损耗下降65%-70%,节能效果显著。
3.2总体设计及实施路径
3.2.1总体设计
通过开展基础理论研究、产品性能提升、市场推广应用、智能化生产线建设,打造山东省最大的高效节能型非晶变压器核心制品产业园,连同公司现有的非晶带材生产基础,将成为国内最大的非晶变压器全产业链生产基地。
3.2.2实施路径
(1)开展智能化生产线建设项目,释放产能、提高效率、降低成本。
(2)开展材料稳定性、变压器结构稳定性及运行稳定性研究。
(3)试验数据追踪、材料体系及工艺体系优化、结构降噪及结构优化。
(4)电网配电领域全面推广新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心变压器、轨道交通等新基建领域推广非晶干式变压器。
3.3重点项目
3.3.1建设内容及规模
项目1
新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心研发及智能生产线建设项目,基于前期在新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心研制工作所取得的关键技术突破,进一步优化产品性能、规划启动智能生产线建设。在现有的一代非晶平面铁心的技术基础上,加大MES系统投入,开发生产非晶立体卷铁心;项目实施后,将达到10000吨非晶立体卷铁心的年生产能力,主要应用于配电变压器领域。
项目2
轨道交通等新基建领域用万吨级非晶干式变压器研发及产业化及应用示范项目,研发一款试用于轨道交通领域用新型低成本、低噪音非晶合金材料;基于上述材料,设计出一款低噪音非晶干式变压器;打破传统非晶变压器“小作坊”的生产模式,实现刷胶自动化、过程立体化的万吨级非晶干式变压器生产线;实现非晶干式变压器在青岛地铁新建线全线使用非晶干式变压器。
3.3.2项目选址及占地面积
(1)项目于山东省青岛市即墨区蓝村镇城西工业园内建设,地理位置优越。项目建设地水电供应及运输条件良好,项目选址适宜。
(2)本项目拟投入的万吨级非晶立体卷铁心生产线及万吨级非晶干式变压器生产线排布在拟新建厂房中,总建筑面积预计为18558平方米。
3.4计划实施周期
周期 | 进展情况 |
2019.01-2019.12 | 新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心关键技术攻关及中试智能产线建设 |
2020.01-2020.06 | 新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心工艺优化、中试智能产线调试;干式变压器稳定运行试验大数据统计、分析,为全面应用推广提供基础数据支撑 |
2020.07-2020.12 | 非晶干式变压器铁心实现每月产量400吨。
|
2021.01-2021.06 | 研发干变用低噪音材料。新一代高性能高可靠性非晶立体卷铁心在山东推广试用。 |
2021.06-2021.12 | 非晶干变在青岛地铁推广试用。 |
2021.01-2022.12 | 产线建设,实现两款高效节能变压器的全面推广。 |
