國家在艦船電力推進(jìn)領(lǐng)域?qū)嵤┝艘幌盗锌蒲许?xiàng)目,國內(nèi)各科研院所及高校如中船重工712所、 海軍工程大學(xué)等均在電力推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。 其中,海軍工程大學(xué)馬偉明院士團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)艦船中壓直流綜合電力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了我國艦船動力從落后到領(lǐng)先國外的跨越;中船重工712所先后成功研制國內(nèi)第一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低壓兆瓦級電力推進(jìn)系統(tǒng)及核心設(shè)備、 國內(nèi)第一套中壓3MW級電力推進(jìn)系統(tǒng)及核心設(shè)備以及10MW船用電力推進(jìn)系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備。
智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)行業(yè)競爭格局分析及投資潛力研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:2016-2018年我國船艦電力推進(jìn)系統(tǒng)專利申請數(shù)為近年來的峰值,2019年上半年申請數(shù)61件,同比上年度有所下降。
2011-2019年我國船艦電力推進(jìn)系統(tǒng)專利申請數(shù)量
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
無論主要的電力電子器件,還是移相變壓器、變頻器、推進(jìn)電機(jī),國內(nèi)廠家都可以研制生產(chǎn)。第3代電力電子器件IGBT(變頻器中的重要器件) 及其應(yīng)用產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化, 2014年國內(nèi)首條203. 2mm(8英寸) IGBT芯片生產(chǎn)線在中國南車株洲研究所正式下線投產(chǎn),性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。 不同功率等級的國產(chǎn)移相變壓器、變頻器和推進(jìn)電機(jī)已在多型船的推進(jìn)裝置上應(yīng)用,性能穩(wěn)定可靠,維護(hù)保養(yǎng)方便,性價(jià)比明顯超過進(jìn)口設(shè)備。
從需求端來看,目前海洋工程船是采用電力推進(jìn)系統(tǒng)較為廣泛。隨著海洋工業(yè)的發(fā)展, 石油和天然氣勘探和開采進(jìn)入更深的水域,船只需準(zhǔn)確地保持在井口上方或靠近固定平臺的位置,因此依賴電力推進(jìn)的動力定位(DP)控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用, 這促進(jìn)了采用電力推進(jìn)的海洋工程船的數(shù)量增長。
艦載高能武器電力需求將與推進(jìn)電力需求不相上下,艦船綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)提供強(qiáng)力牽引。盡管當(dāng)前水面艦船的總功率達(dá)到了數(shù)十兆瓦,但現(xiàn)役的多數(shù)艦船采用傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)方式,約占80%的原動機(jī)(主機(jī))功率用來通過減速齒輪箱帶動螺旋槳推進(jìn)艦船航行,另外約占20%的原動機(jī)(輔機(jī))功率用來發(fā)電,供給全艦的日常用電及艦載設(shè)備用電,僅有小部分的能量用于武器和探測設(shè)備。這種狀況無法滿足未來新概念高能武器的發(fā)展要求,電磁軌道炮、激光武器等高能武器為綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)提供了強(qiáng)力牽引。
艦船發(fā)電能力增長VS電力需求增長
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我國海軍戰(zhàn)略將逐漸向近海防御與遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)型結(jié)合轉(zhuǎn)變。 艦船綜合電力系統(tǒng)是艦船動力平臺的第三次革命,是未來中國海軍發(fā)展的必然趨勢。從動力驅(qū)動系統(tǒng)的角度看,目前我國的常規(guī)潛艇、核潛艇等水下艦艇已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了電力驅(qū)動; 未來將重點(diǎn)突破護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦等大型水面艦艇及其他軍輔船的動力驅(qū)動能力。 隨著新型感應(yīng)推進(jìn)電機(jī)和新型變頻器等核心技術(shù)的突破,電力推進(jìn)子系統(tǒng)的理論分析、樣機(jī)制造、系統(tǒng)集成以及功能試驗(yàn)考核等關(guān)鍵核心技術(shù)的完成,我國全電化艦船技術(shù)能夠趕上世界發(fā)達(dá)國家的研制水平,未來艦船用綜合電力系統(tǒng)將在海軍艦艇領(lǐng)域迎來廣闊的發(fā)展空間。
總體來看,我國船艦電力推進(jìn)系統(tǒng)市場發(fā)展還是處于持續(xù)增長的狀態(tài),軍用領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展,而在民用領(lǐng)域,也開始逐漸有越來越多的船只采用電力推進(jìn)系統(tǒng),2018年市場規(guī)模達(dá)到762.3億元,同比上漲4.3%,預(yù)計(jì)到2019年,行業(yè)規(guī)模將達(dá)到797.6億元。
2014-2019年我國艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)行業(yè)市場規(guī)模
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目前國內(nèi)生產(chǎn)的電力推進(jìn)船舶在發(fā)展初期多采用國外廠商生產(chǎn)的推進(jìn)系統(tǒng),2008-2011年,國外廠商市占率達(dá)到了85%以上。隨著我國相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)水平的不斷提高,國內(nèi)電推系統(tǒng)制造廠商占據(jù)的市場份額越來越大,2018年國外廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品市占率僅為25%,預(yù)計(jì)未來幾年國產(chǎn)化率還會持續(xù)增長。從國內(nèi)競爭格局來看,由于電力推進(jìn)技術(shù)壁壘較高,市場呈現(xiàn)壟斷局面,目前國內(nèi)的電推制造企業(yè)主要有中國動力和湘電股份,其中,中國動力旗下長海電推依托712所的技術(shù)優(yōu)勢,提供電力推進(jìn)整體系統(tǒng)(除原動機(jī)),國內(nèi)的市場份額在60%左右。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)前國內(nèi)市場上,中國動力依托712所的研發(fā)技術(shù)優(yōu)勢,占了絕對的市場領(lǐng)先地位,此外湘電股份也有相當(dāng)不錯(cuò)的市場份額,兩大企業(yè)聯(lián)手占據(jù)了市場前二的位置,且把其他企業(yè)逐漸甩開差距。
2018年我國艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)企業(yè)集中度
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從區(qū)域來看,我國的艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)民用領(lǐng)域應(yīng)用較少,主要應(yīng)用實(shí)例有:國內(nèi)首艘電力推進(jìn)清掃船“世紀(jì)之光”號、首艘電力推進(jìn)游覽船“黃埔”號、首艘千噸級小水面線雙體船“北調(diào)991號水聲測量船”,艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。我國艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)行業(yè)區(qū)域市場規(guī)模分布如下,其中,華東地區(qū)占比86%,華中占比10%,東北地區(qū)占比4%。
2018年中國艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)行業(yè)區(qū)域市場規(guī)模
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