作者：Shaista Naz，研究分析师——PTR公司

数十年来，电气 变压器 在电力行业，特别是电力传输和分配领域发挥着重要作用。然而，全球绝大多数已安装的变压器（包括配电变压器和电力变压器）均由原始设备制造商（OEM）生产，其生产过程几乎未考虑可持续性问题。这些变压器及其相关的线性商业模式导致了严重的能源浪费、材料浪费和温室气体排放，这些问题显然是不被期望的。

然而在过去十年间，特别是《巴黎协定》签署后，能源行业已发生重大转变，开始采用可持续产业实践，重点聚焦生态设计、脱碳化、高效能及可持续供应链建设。

变压器向可持续性转变

全球变压器市场，特别是欧盟和美国等发达经济体的市场，正从传统变压器向可持续变压器转型。这一转变主要受市场力量、监管机构以及客户对环保技术解决方案需求的激增所驱动——在变压器领域，这些客户主要来自公用事业部门。

多年来，变压器市场的消费者、投资者及其他利益相关方日益关注该行业的环境影响，进而推动可持续变压器需求增长。此类变压器在设计制造过程中采用本质环保的原材料与组件。另一方面，监管机构为变压器行业提供了亟需的推动力，促使行业采用可持续生产实践，摆脱线性商业模式。

配电变压器当前市场

根据PTR Inc.的预测，2022-2027年全球变压器市场收入将以6%的复合年增长率持续扩张。市场增长主要受以下因素驱动：电力需求攀升、电气化率提升、可再生能源在各国发电结构中的渗透率提高。

PTR Inc.评估显示，全球 电力变压器 市场包括日立能源、西门子、通用电气、晓星和中国西电。而全球 配电变压器 市场包括日立能源、西门子能源、施耐德电气、东芝和伊顿。截至2022年，亚太地区在全球变压器市场中占据最高份额，约占总份额的40%，其次是北美（约占30%）、欧洲、中东和非洲以及南美洲。  

图1：全球电力变压器市场的主要参与者。

来源：PTR公司

图2：全球配电变压器市场的主要参与者。

来源：PTR公司

变压器行业的技术发展推动可持续发展

PTR公司观察到全球变压器行业出现了若干促进可持续发展的技术发展，包括非晶金属合金、高温超导变压器和智能变压器。

非晶态金属合金

硅钢片用于制造传统变压器铁芯，但因磁滞损耗和涡流损耗导致能耗较高。正因如此，变压器行业正逐步将铁芯制造材料从硅钢片转向非晶金属合金——后者比传统铁芯效率高出80%，能降低能耗并减少二氧化碳排放。

高温超导变压器

目前正在研究高温超导（HTS）变压器，该技术借助超导材料实现无电阻电力传输，从而降低能量损耗并提升效率。 HTS变压器有望实现体积大幅缩减且效率显著提升，超越传统变压器。尽管该技术已广泛应用，但受限于HTS材料的高昂成本与供应不足，目前尚未被视为可行方案。   

智能变压器

智能变压器利用传感器和数字通信技术，实时监测和控制电压水平。 另一方面，传统变压器本质上是被动的，仅允许电力单向流动，且无法适应快速变化的负荷。随着风力涡轮机、太阳能电池板和电动汽车等分布式能源资源接入电网，传统变压器预计将逐渐淘汰。然而，智能变压器有望使电网更加清洁灵活，从而提升可持续性表现。

促进可持续变压器发展的能源政策与法规

多年来，针对包括电力变压器和配电变压器在内的变压器，已陆续出台并修订了多项政策法规。这些政策法规包括欧盟的生态设计指令、美国能源部配电变压器标准以及废弃电子电气设备法规。

图3：损耗与效率的关系。

联合国

欧盟生态设计指令

根据欧盟委员会的估算，欧盟成员国及英国约2.9%的发电量以变压器损耗的形式被浪费。这些损耗总量达93太瓦时，足以满足丹麦三年间的电力需求。 欧盟生态设计二级法规旨在将能耗浪费较一级标准降低10%。

欧盟生态设计法规适用于英国及欧盟境内所有在售或在用变压器。值得注意的是，针对变压器损耗的欧盟生态设计二级法规已于2021年^7月1日正式生效，取代原一级法规。

美国配电变压器新能效标准

美国能源部（DOE）已针对多类配电变压器提出新的能效标准，旨在增强电网韧性、降低公用事业账单并大幅减少二氧化碳排放。 根据配电变压器的新能效标准，预计未来生产的变压器将几乎全部采用非晶合金铁芯——相较于晶粒取向电工钢制变压器，这种材料能效更高。若美国能源部在提案期限内通过该标准，新规将于2027年起正式实施。

废弃电气电子设备（WEEE）条例

欧盟实施的《废弃电子电气设备指令》（WEEE）着重于电子电气废弃物的回收利用。电子电气废弃物由多种复杂物质构成，其中包含对环境有害的物质。因此，若废弃的电子电气设备未得到妥善管理，极可能对环境和人类造成负面影响。 另一方面，现代电气电子设备含有稀土金属等宝贵资源。通过完善的废弃物管理体系，这些稀土金属及其他宝贵资源可被回收再利用。

值得注意的是，当电气电子设备达到使用寿命终点时，其收集、处理与回收方式可为循环经济作出贡献。

图4：2012-2020年投放市场、收集、处理、回收、再利用及再循环的电子电气废物。

来源：欧洲统计局

原始设备制造商在推动可持续产品中的作用

全球变压器原始设备制造商（OEM），尤其在发达经济体中，正积极推行可持续工业实践。例如，他们正转向使用环保原材料，并对变压器技术进行必要改进以提升能效、降低能耗。PTR公司观察到，这些制造商已设定碳减排目标，并致力于完善全生命周期管理方案——从生产过程中的废料回收到变压器解决方案及产品的报废处理。 日立能源、西门子能源和施耐德电气作为主要变压器制造商，正积极推出可持续的变压器解决方案与产品。

日立能源

日立能源推出EconiQ电力与配电变压器，通过生命周期评估实现变压器环境影响的透明化，进而提升可持续性表现。这些变压器将助力实现脱碳目标、保障人身安全、保护生态系统，并推动自然资源的负责任使用。

据日立能源宣称，采用EconiQ变压器可在产品生命周期内实现二氧化碳当量排放量降低23%。预计在整个生命周期中，其对周边生态系统的影响也将减少15%，而发生重大泄漏时对周边生态系统的影响将完全消除。

西门子能源

同样，领先的变压器制造商西门子能源也在生产可持续的变压器解决方案和产品。西门子能源已设定目标，要求所有电力变压器工厂在2023年前实现100%使用绿色电力。值得注意的是，在该目标公布时，其电力供应中已有近80%来自可再生能源。

此外，西门子能源正在其工厂网络中实施一系列可持续发展举措，重点在于减少二氧化碳排放、保护周边环境以及降低材料消耗和废弃物产生。

施耐德电气

另一家变压器制造商施耐德电气也正积极推行可持续工业实践。在"可持续发展影响计划"框架下，该公司已设定11项全球性目标，计划于2025年前实现，同时由各区域及国家团队推进数百项本地化目标。施耐德电气推出的EcoStruxure平台是其物联网架构的核心。 该平台赋能三大核心能力：连接与智能、智能运营的互操作性，以及云端互联数字服务的基础设施。值得注意的是，EcoStruxure平台已实现整个价值链碳足迹绝对值降低25%。

展望未来

据PTR公司预测，2022-2027年全球变压器市场收入将以6%的复合年增长率持续扩张。综合考量整体市场增长预期及当前监管环境，可持续变压器市场未来数年亦将稳步增长。 为满足可持续变压器需求，变压器原始设备制造商正整合节能技术、采用环保材料，并为变压器配套提供能源管理解决方案。

PTR公司认为，随着可持续发展理念在全球各地的推进，可持续变压器市场未来将进一步发展。 预计未来采用可持续产业实践、推出可持续变压器解决方案与产品的变压器OEM厂商，其市场份额将超越提供传统解决方案的同类企业。

此外，发达经济体的法规预计将趋于严格，而发展中经济体或将出台类似欧盟生态设计指令、美国能源部新能效标准及《废弃电子电气设备指令》的政策措施。

关于作者

沙伊斯特·纳兹是PTR公司的电网分析师。她目前负责电力与配电变压器市场业务，主要分析不同地区的市场趋势与创新动态。她拥有德布勒森大学工程管理硕士学位。

联系方式：

哈桑·扎希尔 - 首席商务官

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