2025年柔性输电行业的特点和发展趋势
思瀚产业研究院 荣信汇科    2025-11-26

柔性交流输电成套装备 指采用大功率电力电子装置和其他静止换流器改善控制性能并提高输送能力的交流输电系统中的核心电能变换装备，公司的柔性交流输电成套装备包括构网型静止同步补偿器、大容量高压有源滤波装置等，具备向电网提供动态无功及电压支撑、抑制发电机组低频振荡、补偿系统谐波电流等功能，从而起到提升系统传输能力、运行稳定性和电能质量等作用。

1、行业基本情况

（1）电力行业的高速发展，推动了电力装备产业的发展

电力作为经济发展中的重要基础性资源，其供应的稳定性和可靠性直接影响到经济建设的各个领域，是社会稳定的重要保障。从产业链来看，电力行业主要可分为发电、输电、配电和用电等多个环节。

近年来随着我国经济持续稳定发展、工业化进程逐步推进，同时电能在工业、建筑、交通等部门替代传统能源的力度将不断加大，电力需求也保持持续增长。

此外，根据中国电力企业联合会发布的《2024-2025 年度全国电力供需形势分析预测报告》显示，2024 年，全国全社会用电量 9.85 万亿千瓦时，同比增长6.8%，增速比上年提高 0.1 个百分点，我国电力需求将持续保持刚性增长。

根据中国电力企业联合会发布的《中国电力行业年度发展报告 2024》预测，2030 年全国全社会用电量达到 13 万亿千瓦时以上，绿氢、抽水蓄能和新型储能的用电需求将显著提高。电力需求的不断增加，将带动电力行业的持续发展，带动电源和电网建设投资的扩大，这必将带动相关电力装备产业的发展。

（2）新能源的大规模应用，对电力装备产业提出了新的要求

根据中国电力企业联合会发布的《中国电力供需分析年度报告 2025》显示截至 2024 年年底，全国全口径发电装机容量 33.5 亿千瓦，同比增长 14.6%。分类型看，水电 4.4 亿千瓦、火电 14.4 亿千瓦、核电 6,083 万千瓦，并网风电 5.2亿千瓦，并网太阳能发电 8.9 亿千瓦。

全国全口径非化石能源发电装机容量 19.5亿千瓦，占总装机容量比重为 58.2%，同比提高 4.3 个百分点。为践行“双碳”目标的实现，预计电力行业将长期保持绿色低碳发展。《中国电力行业年度发展报告 2024》预计，2030 年全国非化石能源发电装机占比接近 70%，带动非化石能源消费比重达到 25%以上。

新能源的大规模应用，对传统电力产业冲击较大，对电力装备产业也提出了更高、更复杂的要求，主要体现在以下几个方面：

①高灵活性与适应性。波动性应对：新能源发电具有间歇性和随机性，电网装备需具备快速调节能力（如动态无功补偿装置、柔性输电装备等），以平衡功率波动。多能互补：需要支持风光储协同运行的装备（如混合储能系统、智能逆变器），实现多能源互补和高效利用。

②高可靠性及稳定性。故障穿越能力：新能源设备需具备低电压/高电压穿越能力，确保电网在极端工况下稳定运行。电网支撑功能：装备需提供惯性响应、调频调压等主动支撑能力（如虚拟同步机技术）。

③智能化与数字化。实时感知与控制：装备需集成传感器和通信模块（如智能电表、广域监测系统），实现数据实时采集和远程控制。AI 与大数据应用：通过人工智能算法优化预测新能源出力（如光伏功率预测模型）、故障诊断和调度决策。

④高比例电力电子化。电力电子设备需求激增：新能源并网依赖变流器、逆变器、直流变压器等电力电子装备，需提升其效率、可靠性和耐压等级。谐波治理：电力电子化设备可能引入谐波污染，需配备有源滤波器（APF）、动态电压调节器等。

⑤电网结构升级。分布式接入能力：配电侧需升级智能环网柜、智能配电变压器等设备，支持分布式能源即插即用。直流电网技术：推动高压直流（HVDC）输电、直流微网装备发展，减少新能源远距离传输损耗。

⑥储能系统集成。储能装备规模化：需发展大容量储能电池（如锂电、液流电池）、储能变流器（PCS）及能量管理系统（EMS），实现削峰填谷和频率调节。梯次利用技术：退役动力电池的储能再利用，需配套检测和重组装备。

新能源的大规模应用，将驱动电网装备产业向智能化、电力电子化、高可靠性和高灵活性方向升级；新能源与电网装备的深度融合，将成为实现“双碳”目标的关键支撑之一。

（3）电力电子技术的进步，使得变流器已经成为主导新型电力系统发展的关键设备之一

相比于同步发电机主导的传统电力系统，新型电力系统呈现出明显的“双高”特点，电力系统低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征明显，且我国电网呈现交直流送受端强耦合、电压层级复杂的电网形态，送受端电网之间、高低压层级电网之间协调难度大，故障后易引发连锁反应。

中东部地区多条直流集中馈入，本地电源支撑能力弱，电压频率稳定问题严峻，同时形成多个密集通道，电网安全风险突出。随着新能源发电、新型储能、柔性直流输电等电力技术快速发展和推广应用，系统主体多元化、电网形态复杂化、运行方式多样化的特点愈发明显，对电力系统安全、高效、优化运行提出了更大挑战。

在这一大背景下，换流器成为主导新型电力系统的关键设备之一，通过对电能的转换与控制，实现对“源-网-荷-储”全环节的灵活协同调控能力。电力电子技术的进步是推动这一技术转变可行性的核心驱动力，其通过材料创新、拓扑结构优化、控制算法升级等多方面的突破，解决了高电压、大功率、高效率、高可靠性等关键难题。电力电子相关装备在新型电力系统中得到广泛的应用。

随着电力电子技术的不断进步，电网装备的技术水平不断提高。主要体现在以下方面：

①更大功率：采用更高电压 6.5kV、更大电流 5kA 功率器件，可以提高电网装备的功率等级。

②更高效率：采用沟槽栅 IGBT 器件，具有更低的器件损耗，可以提升变流器的运行效率。

③半导体封装技术升级：采用银烧结、双面冷却等技术，可以提升器件散热能力和功率密度。

④拓扑结构优化：多电平变流器，如模块化多电平变流器（MMC），可输出高质量正弦波，减少谐波污染，支撑柔性直流输电工程。

⑤谐振软开关技术：降低开关损耗和电磁干扰，提升设备寿命（如电动汽车充电桩的 LLC 谐振拓扑）。

⑥冗余设计：多并联模块互为备份，确保关键装备在单点故障时仍可运行。

电力电子技术的进步突破了传统技术瓶颈，使高压直流输电、新能源并网、智能配电等高端装备从理论走向工程实践。未来，随着宽禁带半导体成本下降和数字化技术的深度融合，电力电子将继续引领电力装备向更高效率、更高密度、更高智能的方向演进，为新型电力系统提供坚实的技术基础。

（4）新型电力系统发展战略，必将持续推动电力高端装备的发展

根据国家能源局的《新型电力系统发展蓝皮书》“我国电力关键核心技术装备尚存短板，电力系统科技创新驱动效能还需持续提升。我国能源电力领域已形成具有较强国际竞争力的完整产业链、供应链和价值链，电力科技整体水平实现从跟跑向并行、领跑的战略性转变，但个别技术领域同世界能源电力科技强国相比仍有差距，„„大功率柔性输变电装备„„关键元器件等支撑新型电力系统构建的技术、装备、材料亟需攻关突破。”

国家对新型电力系统发展提供了政策层面的持续支持。《新型电力系统发展蓝皮书》以 2030 年、2045 年、2060 年为新型电力系统构建战略目标的重要时间节点，制定新型电力系统“三步走”发展路径，具体如下：

（5）我国电力行业投资出现比较明显的错配，能源送出成为新型电力系统发展的重大瓶颈

我国电源与用电负荷错配日益显现，西北、西南电网发电量远大于用电量。中国自然资源禀赋丰富的区域与负荷中心相距较远，无论是西北的风光煤等自然资源，还是西南的水电，都需要输电通道联通沿海的需求负荷中心。且由于中国电力规划设计是从中央层面协调地方建设，因此很多省份都无法实现自身平衡，需要外来购电支持。全国跨区域送电量与占全社会用电量比例持续攀升，2024年达到 8,416 亿千瓦时，占总电量 8.54%。

西北、西南电网的发电量大于用电量，2023 年比值分别达到 125%、111%，当地无法消纳。西北、西南电网需大规模送电到负荷集中的中部和东部地区，因此形成能源基地距负荷中心距离 800-3,000 千米的能源空间错配格局，必须依靠长距离输电通道外送。

根据国家能源局数据，自 2017 年至 2024 年，我国电源投资增速较快，但电网投资规模整体较为稳定，两者之间出现比较明显的错配。

2024 年 6 月 4 日，国家能源局印发《关于做好新能源消纳工作保障新能源高质量发展的通知》，明确要求提升电力系统对新能源的消纳能力，推动新能源配套电网项目建设。《2025 年国务院政府工作报告》要求，加快建设“沙戈荒”新能源基地，发展海上风电，统筹就地消纳和外送通道建设。2025 年 2 月，国家能源局印发《2025 年能源工作指导意见》，要求强化新型电力系统建设与“两重”“两新”政策有效衔接，深化电力保供能力建设思路举措、统筹新能源发展和消纳体系建设等重点问题研究。

在能源区域不平衡这一大背景下，我国迎来了新的一轮电网建设高峰，本轮电网建设以特高压直流，尤其是特高压柔性直流建设为主要特征。在电力系统运行中，柔性直流技术通过解决送端与受端电网的核心痛点，目前已经在远距离输电、新能源并网消纳、电网互联、无源网络供电等多种场景下展现出显著的技术价值，应用前景十分广阔。

2、行业发展态势与未来发展趋势

（1）柔性直流输电技术将得到更广泛的应用，这必将推动相关柔直输电装备的快速发展

20 世纪 70 年代发展起来的常规直流输电，采用的是半控型电力电子器件晶闸管，一旦开通，通过门极无法控制关断，具有易发生换相失败、需要吸收大量无功功率（约为输送有功功率的 40%-60%）等固有缺陷。由于风电和光伏等可再生能源的发电具有间歇性和波动性，而且大量分布式能源的接入要求电网具备更高的灵活性和适应性；传统输电技术已无法全面满足新型电力系统的构建要求，为适应新能源的大量并网，新型电力系统需要采用先进的输电技术，以提高电网的智能化、灵活性和可靠性。

柔性直流输电是继常规直流输电后的一种新型直流输电方式，柔性直流输电系统主要由换流阀、换流变压器、换流站控制保护系统、直流输电线缆等构成。传统火力发电站、新能源电站等电源发出的交流电，经送端换流站转换成直流电，直流电通过输电线路（架空线/电缆）传输至受端换流站，受端换流站将直流转换成稳定的交流后供用户使用。换流站一般占整个直流工程造价的 40%-60%，其主要设备包含柔性直流换流阀、阀控制保护系统、阀水冷系统、启动电阻、换流变压器、桥臂电抗器和换流站控制保护系统等。

柔性直流输电采用先进的大功率全控型电力电子器件（主要以IGBT为主），可以非常快速和灵活地控制其开通和关断，可以形象地比喻为电网中灵活可控的“智能阀门”，精准地控制电流的大小和方向，灵活调节与之相连的交流电网电压，具有响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，不仅避免了常规直流换相失败问题，同时在自身没有无功需求的情况下还可以发出无功功率支撑电网稳定性，适用于远距离大容量输电、海上风电送出和区域电网互联等多场景。柔性直流输电已成为国际公认的构建全球以新能源为主体的新型电力系统的关键核心技术。

①柔性直流送出是解决能源大容量、远距离输送问题的最优解

特高压柔性直流输电，显著提升了电压等级，具备显著的长距离、大容量、低损耗和节约土地资源的优势。于送端电网而言，其首要任务是保障大规模新能源安全稳定外送，解决频率调节难题。常直特高压通常以“风光火打捆”送出为主，而柔直特高压可以根据系统需要主动提供系统所需的电压和频率支撑，进一步提升新能源系统接入比例。

以张北柔直工程为例，通过构建稳定的直流输电网络，有效抑制次同步振荡，降低新能源外送的安全风险，成为首个实现“风光储”多能互补的柔直工程。于受端电网而言，柔直输电技术可以有效降低多直流同时换相失败风险，通过解决暂态电压支撑、频率调节及提升多直流等效短路比等关键问题，增强电网安全稳定性。

换相失败是远距离常规直流输电常见故障之一，柔直技术可完全规避。常规直流输电的换相换流器使用的是晶闸管元件，只能控制开通，而关断则需要借助电网提供反向电压完成。如果交流系统发生故障，使得逆变侧换流母线电压下降，就会导致换相失败。有些换相失败可以自动恢复，但是如果发生两次或多次连续换相失败，换流阀就会闭锁，中断直流系统的输电通道。

同时，多馈入直流系统中，单一故障在严重的情况下可能会出现多个逆变站同时发生换相失败，甚至导致电网崩溃。而柔直技术因采用 IGBT 元件，开通、关断均灵活可控，不依赖受端电网，从原理上完全规避换相失败的问题。随着受端电网新能源占比日益增大，叠加直流落点愈发密集，柔直技术应用的必要性日益提升。

柔直技术可以显著提升多馈入有效短路比，便于构建多端直流输电系统。饶宏等《乌东德特高压多端直流工程受端采用柔性直流对多直流集中馈入问题的改善作用》（2017）研究指出，若采用常规直流，受端电网多直流等效短路比将降至 2 左右，运行风险显著增加；当应用柔性直流技术后，不仅成功扭转等效短路

比下降趋势，更促使已有的常规直流多馈入有效短路比实现整体提升，有效增强了受端电网对多直流输电的承载能力与运行稳定性。

综上，鉴于柔直输电技术优点突出，国家电网在《“十四五”特高压规划》中提出柔直输电技术被列为解决新能源消纳难题的核心手段。“十四五”及“十五五”国内特高压规划主要围绕着清洁能源大基地的外送消纳，新能源的波动性+受端电网面临“强直弱交”的问题，柔性直流输电开始成为常规的特高压输电方式，预计中国柔性直流输电行业市场规模将得到快速发展。

②深远海海上风电的发展，将带动相关柔直输电装备的快速发展

全球海上风电发展呈现出快速增长的趋势，特别是在中国、欧洲和亚洲的部分国家，海上风电已经成为能源转型和应对气候变化的重要途径。《海上风电回顾与展望2024》显示，截至2023年年底，全球海上风电累计装机容量达到75.2GW，2023 年全球海上风电新增容量达 10.8GW，同比增长 24%，其中近六成由中国市场贡献，我国 2023 年新增并网装机容量 6.3GW，同比增长 25%，维持全球海上风电新增装机容量和累计装机容量第一的地位，占比为 58%。

据预测，到 2030年，国内海上风电总装机将达 200GW，涉及总投资约 2.6 万亿元，可带动产业链总产值超 20 万亿元。随着近海开发的风电场逐渐饱和，离岸大于 100km 的深远海域具有更广阔的海域资源与更庞大的风能储量，全球 80%的海上风能资源位于深远海。

柔直输电技术无充电功率限制，可为风电场并网提供稳定的交流电压和频率支撑，已在全球海风送出领域实现广泛应用。海风作为一种 100%新能源构成的送端电源系统，没有常规电源支撑，柔直技术的发展可破解交流送出容量、距离受限、孤岛系统难题，成为目前百万千瓦、百公里级海风并网消纳的最优手段。

与交流输电技术相比，柔性直流输电技术避免了电缆容性充电电流的影响，使输电距离不受限制，增大了电能的传输容量，并且提高了经济等效距离。研究表明，当离岸距离小于 73km 时，交流输电方式具备一定优势；而一旦超过这一距离，柔性直流输电技术的技术经济性便开始凸显。

当送出容量越大，柔性直流输电相比交流输电在成本控制上的优势也越明显。柔性直流输电技术作为目前成熟应用于远海风电送出的主流技术，将成为未来海上风电的主要送出方式。由于海上平台空间狭小，且受盐雾的影响，深远海海上风电送出成套装置有特殊要求，需要针对性地进行技术研究和产品开发，这将推动相关装备的发展。

③柔性直流输电技术用于区域电网互联，也将带动柔性直流输电装备的发展

未来电力系统将接入大比例风电、光电等间歇性可再生能源，为保障电网安全稳定运行需要统筹区域间电力的输送和当地分布式可再生能源智能网络互补，跨区域电力交换容量将大幅提高。采用大容量柔性直流的异步联网互联工程，可优化电网能源配置，并且有效化解交直流功率转移引起的电网安全稳定问题、简化复杂故障下电网安全稳定控制策略、避免大面积停电风险，大幅度提高电网主网架的安全供电可靠性。

以粤港澳大湾区柔性直流背靠背工程为例，工程将大湾区电网一分为二，形成两个“背靠背”的独立智能电网。工程采用柔性直流背靠背技术，柔直背靠背有效化解了广东电网短路电流超标、交直流交互影响、大面积停电风险突出三大问题，消除了广东电网 9 回直流同时换相失败风险，将广东电网东西交换能力提高了 600 万 kW，供电能力提升了 80%。

国家发改委和国家能源局在《“十四五”现代能源体系规划》中明确提出要完善区域电网主网架结构，推动电网之间柔性可控互联，构建规模合理、分层分区、安全可靠的电力系统，并稳步推广柔性直流输电。随着未来电网的互联，将进一步加快柔直背靠背工程建设，将带动柔性直流输电装备的进一步发展。

（2）柔性交流输电装备可以有效提高交流电网质量，促进新型电力系统建设

柔性交流输电系统是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。柔性交流输电技术已经形成了 20 多种产品，部分产品已经商业化并取得良好的成效，主要代表产品包括构网型静止同步补偿器、有源滤波器、宽频振荡抑制装备、统一潮流控制器、可控串联补偿器、故障电流限制器等。

柔性交流输电技术可以在不改变电网网络结构的情况下，提高电网的功率输送能力以及潮流和电压的可控性，给交流输电系统带来技术的飞跃，使其能够适应未来以新能源为主体的电力能源结构。同时，现代工业生产过程中所使用的各种先进设备对供电质量的要求越来越高，而大量基于电力电子器件的现代化设备引发了大量谐波、电压波动等电能质量问题。柔性交流输电技术在电能质量问题治理方面，发挥着巨大的作用，成为解决配电网和工业用户电能质量诸多挑战的重要手段。

随着国家“双碳”战略的实施，风电、光伏等清洁能源占一次能源的消费比例将进一步提升，对传统交流输电网络的改造与技术升级将成为必然选择，这为柔性交流输电装备带来良好的发展机遇与广阔的市场空间。根据 QYResearch 的报告，2024 年全球柔性交流输电系统（FACTS）市场规模大约为 16.05 亿美元，预计 2031 年将达到 23.85 亿美元，2024 年-2031 年期间年复合增长率（CAGR）为 5.82%。柔性交流输电产业将持续保持快速稳定增长。

（3）随着各行业节能降碳要求的提高和电力电子技术的进步，大功率变流器也将迎来快速发展

①电能替代纳入国家战略，电能占终端能源消费比重将持续增加

为实现节能降碳目标，推进电能替代其他能源（如煤炭、石油、天然气等）是重要的战略方向之一，电气化是实现碳中和目标的重要手段。当前，我们正在大规模推进清洁能源的开发，包括风能、光能、水能和储能等各种形式，最终的能源形式可能以电能为主。再电气化是实现碳中和的必然选择，再电气化助力技术产业优化升级。

2016 年 8 月，国家发改委、国家能源局等八部门联合发布了《关于推进电能替代的指导意见》，正式将电能替代纳入国家战略。2022 年初，国家电网表示，“十四五”期间（2021 年至 2025 年）国家电网计划投入 3,500 亿美元（约合 2.23 万亿元人民币），推进电网转型升级。《中国电力行业年度发展报告 2024》预计，深入实施可再生能源消费替代，全面推进终端能源消费电气化进程。预计

2030 年，全国电能占终端能源消费比重有望达到 35%。目前，全球工业、建筑、交通等领域电气化率分别是 26%、32%和 1%，再电气化将推动工业生产结构优化升级、工艺流程再造和产业链供应链重构，形成以清洁电力生产消费为基础的新型技术和产业体系。预计到 2060 年，全球电力需求增速将达到能源消费增速的 3 倍以上，工业、建筑、交通等领域的电气化率将分别提升至 50%、70%和45%以上。

②电力电子技术的进步是大功率变流器广泛应用的基础

随着电力电子技术的不断进步，电子器件可为变流器带来更低的损耗，支持更高的开关频率，同时使设备体积缩小、效率提升。而基于 AI 算法的预测性维护，减少设备停机能耗，结合数字孪生技术优化电力电子系统运行参数，提升整体能效 3%-8%。因此，电力电子技术的进步是大功率变流器广泛应用的基础。

③随着电气化和节能降碳工作的推进，必将带动大功率变流器的广泛应用

大功率变流器是一种能够处理高功率电能的电气设备，通常采用电力电子元件实现，如绝缘栅双极型晶体管（IGBT），主要用于将直流电（DC）转换为交流电（AC）或反之，通常用于电力系统、工业应用和可再生能源领域。大功率变流器的主要特点包括高电压、大电流和高功率处理能力。大功率变流器（高压变频器）在节能降碳方面具有显著潜力，广泛应用于各行各业。主要体现在：

A.提高能源转换效率。变频调速技术可以大幅度降低能耗：工业电机占全球电力消耗的 40%以上，传统电机在恒定转速下运行导致能源浪费。大功率变流器通过动态调节电机转速匹配负载需求，可降低能耗 20%-50%（如水泥厂风机改造后节电 30%）；提高新能源并网效率：光伏逆变器与风电变流器的转换效率已超 98%，相比传统机械调节减少发电侧能量损耗。

B.优化终端用能结构。交通电气化：电动汽车电机控制器（如碳化硅逆变器）将电能转化效率提升至 90%以上，较燃油车能效提高 3 倍。工业电加热替代：电磁感应加热设备较燃煤锅炉节能 40%，且减少分散燃烧污染。

随着全社会电能替代战略的不断推进，“双碳”目标的逐步实现，具备高效节能功能的大功率变流器市场将持续增长。