中国电力电子技术产业的发展构想，本文主要内容关键词为：电子技术论文,中国电力论文,产业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F273.1
文献标识码：C
文章编号：1008-7133(2001)04-0020-05
1 引言
电力电子技术作为高新技术、基础技术和节能技术已经渗透到所有经济领域。目前在中国，无论是电力、轧钢、造纸、水泥、煤炭、铁路、船舶、汽车、机床等传统工业的改造中，还是计算机、自动化生产线、航天航空等高新技术的发展中，均离不开现代电力电子技术的支持。因此，重视电力电子技术产业，对加速中国的科学技术和国民经济的发展必将产生积极的影响。中国的电力电子技术产业是一个年轻且具有发展前途的产业，自1956年开始研究半导体材料，1962年正式生产电力电子产品以来，经过多年不断探索，已经掌握了相当水平的电力电子技术，具有了一定的生产规模和生产能力，为国民经济各部门提供了大量工业生产自动化的电源设备和器件，对提高生产效率、产品质量和节约能源等起到了重要作用。由于历史的缘故，中国电力电子产业至今未被单列为一个部门，而是纳入到机械制造业中，其边界模糊，对电力电子技术及其产业的重要性估计不足，导致国内在该领域的水平赶不上国际电力电子技术的迅速发展。本文通过分析，试图使相关部门及人员能够充分认识中国电力电子技术产业化发展的现状，以便更好地把握今后的发展方向，为中国中电电子技术产业的发展提供可资参考的依据。
2 中国电力电子技术产业的发展状况
电力电子技术是节能、机电一体化、工业自动化、改造传统产业的基础技术，是世界各国重点发展的高新技术之一。中国也一直将电力电子技术列为重点发展项目。从“火炬计划”，“星火计划”，“八五科技攻关计划”到“国家重点实验室”，“国家工程研究中心”，都有电力电子技术的存在。特别是1988～1989年间，国家科委组织的电力电子技术的研究和1989～1991年国家自然科学基金会电工学科对电力电子技术的研究，大大地推动了电力电子技术的发展，同时也确定了电力电子技术在经济发展中的地位。其主要内容为：①节能节材最佳技术；②改造传统产业的基础技术；③高新技术以电力电子技术为支撑点；④电力电子技术与微电子技术结合成为大电子的革新。“八五”期间，国家第一次把电力电子技术作为技术攻关项目，投入了一定的人力和资金，使其特征参数不断提高，缩短了与国外的差距；“九五”期间，又将电力电子科技攻关作为立项项目；1997年11月18日《人民日报》刊登国家经贸委提出的160多项国家发展关键技术、重点技术中，就有40多项跟电力电子技术有关，这说明国家正大力发展电力电子技术及其产业，以求推动经济的发展。
2.1 电力电子技求水平与国外相比仍有差距
从60年代初到80年代初，中国依靠自己的科技力量开发生产了5～1000A/500～2500V晶阐管及其派生器件，满足了国内对晶阐管的一般需求，获得了1978年国家科技大会奖；从80年代到90年代，先后从国外引进了十几条晶阐管生产线及其制造技术，掌握了在石英闭管中扩散镓和硅管中扩散磷的技术，使晶阐管的生产合格率和耐压等级合格率大幅度提高。而近期由西安电力电子技术研究所承担的三峡直流输电工程用的大功率晶阐管引进项目，将会使中国的大功率晶阐管生产技术提高到当前国际先进水平。根据国家计委部署，90年代初期组建了北京电力电子新技术研究开发中心；90年代中期，中国又先后建立了4个与电力电子有关的国家工程研究中心[1]，包括：变流技术（株洲）；电力电子（西安）；应用电力电子（杭州）；电器控制与传动系统（天津）。它们的陆续建成，极大地提高了中国电力电子技术的科学研究、开发和应用的水平，为中国电力电子技术产业发展打下了良好的基础。目前国家围绕大型电站工程、超高压直流输电、城市轨道车工程、冶金矿山成套设备、石化工程等方面配套需要，积极研究开发大容量新型电力电子器件，以满足重点工程的需求。中国的电力电子技术产业虽已初具规模，但同发达国家相比，技术水平还存在着较大差距。
如今，国外电力电子技术已发展到了以IGBT为代表的第三代，并向智能电力电子时代发展[2]。而中国的电力电子技术水平，仍停留在传统产品的技术水平上，电力电子产品结构偏向低附加值，工艺相对落后的整流管及其派生器件，其产量占到了器件总产量的85.43%。由于这类产品科技含量低，生产技术相对简单，极易被仿制。而反映当代电力电子技术水平最新发展方向的新技术产品，从生产、制造工艺可靠性、技术等级等方面看，仍处于研制开发阶段[3]（如表1所示），即便有产品也只是少量生产，如模块生产只占到了器件总产量的0.16%[3]。然而从市场来看，随着电力电子技术产品应用领域的逐渐拓展，国内对新型电力电子产品日益增加，而落后的技术水平、低档的产品势必降低中国电力电子产品的竞争力，而没有国际竞争力的产业将是难以在世界上立足的。
表1 电力电子技术的研制水平比较
器件名称国外研制水平 国内研制水平
普通晶闸管SCR 1kA/12kV;6kA/8kV
3kA/5.5kV
可关断晶闸管GTO
2.5kA/9kV;6kA/6kV
2.5kA/45kV
(f=1kHz)
门极换相晶闸管GCT
5kA/6.5kV
无
双极型晶体管GTR 1kA/1.8kV(f=2kHz)
400A/1.2kV
功率MOSFET
200A/60V
35A/1kV
50A/500V(100kHz)
绝缘栅双极型晶体管IGBT 单管：1kA/4.5kV
单管：50A/1kV
模块：1.2kA/3.5kV
模块：500A/1.2kV
智能功率模块IPM 10～1200A;600～1800V 5～75A/600V
2.2 加大了资金的投入，但力度不足
电力电子产业的发展方式与传统产业不同，无论是研发或制造，涉及的高新技术人力资源要求庞大，而所需的资金也上升到近乎天文数字。当前国际市场竞争激烈，科技发展迅速，要在国际市场上维持竞争力，需要长期投资，若在研发方面出现挫折或投资不足，很容易在国际市场剧烈竞争中被淘汰。因而，国外一些发达国家，如美国、日本、韩国均采用高强度的投入来振兴电力电子工业。在美国仅国家科学基金会一家对美国电力电子系统中心的第一个“五年计划”的投资就达6300万美元；在日本对IGBT一个项目就投入16亿美元；而韩国在电力电子工业产值增长了一倍时，对其投资却增长了3倍，随之固定资产也增长了2倍。这种大力的投资，保证了这些国家电力电子工业的高速发展，使他们均成为世界上的电力电子强国。
中国在“六五”期间就提出了要振兴电力电子产业，并且在“八五”重点科技攻关计划中将电力电子技术立项，总投资为5808万元。其中新型器件研制的投资约占60%；应用技术研究的投资约占40%，取得了一批包括新型全控器件样管在内的研制开发成果。目前国家在重点重大项目的投资，也包括了对电力电子技术产业的间接投资，如三峡高压直流输电108亿元；地铁轻轨车建设投资1400亿元；国家城域网改造1200亿元。由于种种原因，国家对电力电子产业的投资并没有明显的增加，1998年全行业56个单位固定资产投资额为4081.3万元，比上年度减少2.18%。其中基本建设投资1085万元，占总投资额的26.58%；技术改造投资2996.3万元，占投资额的73.41%。该比例比上年的32.54%有较大幅度的提高，这个趋势与国家的有关投资政策相符，但仍未能满足电力电子技术产业发展的需求[3]（如表2所示）。
表2 电力电子行业固定资产投资情况统计表
单位：万元
年度
基本建设投资
技术更新改造投资
固定资产投资
1991
1578.2 355.0 5233.2
1992
2974.84971.2 7946.0
1993
4946.57811.8 12758.3
1994
5881.56319.1 12200.3
1995
1530.9
10877.5 12408.4
1996
1271.02099.0 3370.8
1997
2814.01357.7 4172.2
1998
1025.02996.3 4081.3
合计
22082.1
40088.4 62170.5
2.3 产业发展初具规模，但产业集中度不高，产业效益有待提高
统计资料表明，目前电力电子企业约300多家，经营范围从硅元件及装置等单品种到众多电力电子器件，成套设备及相关的配套产品，为中国国民经济的发展做出了重大的贡献。但由于企业之间缺乏以市场为纽带的联结体制，产业间缺乏统一的管理与规划，行业分割，行业间的技术协作不紧密，造成规模经济要求较高的电力电子技术产业分散分布，产业内重复投资、重复建设的问题较为突出，加剧了产业结构的趋同，减缓了生产的集中过程。以1998年调查的58个单位分布为例：华东地区20个；中南地区7个；东北地区7个；华北地区15个；西北地区6个；西南地区3个[3]。从企业规模来看，国内电力电子企业约240多家规模较小，许多是小作坊式的生产模式，与工业先进国家电力电子产品集中在少数几家大公司中进行规模生产，形成了鲜明的反差。由于厂点严重分散，形不成规模，也就根本谈不上规模经济。如1998年工业总产值排在前十位的企业中，亿元产值以上的只有一家（珠海金电电源工业公司，11039万元）;5000万元～1亿元之间的只有两家（扬州晶来电子有限公司，埠新市晶体管有限责任公司）；其余7家均在5000万元以下[3]。由于产业缺乏应有的核心层企业的产业集中度，又未形成以大企业为核心的分工协作的分散度，因此导致资源的浪费，产业丧失规模经济效益，许多企业经济效益低下，甚至亏损（见表3所示）。
表3 电力电子产业经济效益评估指标
表中数据显示，产业盈利能力的3项指标利润增长率、销售利润率、资产利润率，自1996年～1998年3年均为负值。这表明电力电子产业从总体上来讲效益连年下滑，呈亏损之态，亏损额也大幅度增加。虽然产品销售率指标完成情况基本接近国家标准值，但达到国家标准值的单位，1997年只有60.7%；1998年有50.9%，有近1/3以上的单位销售不畅。而销售利润的增长率，则连年下降并为负值，表明中国电力电子产品竞争能力较差。另外，集中体现企业经营业绩和管理水平，评价企业盈利能力核心指标总资产贡献率平均值在3%左右，远远低于国家标准值10.7%，并且达到国家标准值的企业平均只有23%，还有近21%的贡献率为负值。此外反映产业营运能力的企业开工率指标，虽然没有总的统计数据，但从近年来电力电子行业几种主要材料的消耗连年大幅度下降的情况，以及实地调查结果看，至少有5%的电力电子企业处于开工不足甚至停产状态。
3 电力电子产业的发展构想
根据中国电力电子技术产业的实际情况和特点，提出其发展的总体思路为：密切跟踪国外R&D及产业前沿发展动态，注重有效引进与自主开发相结合；以市场为导向，以电力电子技术商品化、市场化、产业化为目标，优先发展先进、适用、注重效益的电力电子技术；以应用来促进器件的发展，加强投资力度，打破行业垄断，协同攻关，实施在专业化分工协作基础上的大公司、大集团和大市场的产业组织战略；在提高效益的基础上不断进行技术创新和管理创新，争取在较短的时间内使中国电力电子产业成为具有国际竞争力的产业。
3.1 注重有效引进与自主开发相结合，发展适用技术
现代电力电子技术，无论从器件发展还是从应用装置来看，都呈现出水平高，发展速度快，应用领域广泛等特点，基本上是10年一代新产品。技术更新速度如此之快，加之发达国家对于关键技术、产品的转让及出口设置的种种障碍，对基础相对薄弱的中国来说无疑是一种挑战。为此，中国在电力电子产业的发展中，应采取灵活多变的技术引进方式，在大规模引进国外先进技术的过程中，通过消化吸收与改进，迅速提高自身的技术与产品出口能力。结合中国的国情，以外资直接投资的方式引入先进技术，打破国外垄断企业对中国电力电子产业部分领域的寡头垄断；利用中外合资的形式，引入国外先进技术，让国外寡头企业以FDI方式进入电力电子产业市场，而不是简单地出售产品和转让生产设备给中国；用5～10年时间，完成技术转移和技术扩散，但要限制国外寡头企业在境内设立电力电子独资企业，以防止让渡了市场而未达到技术转移的目的。在电力电子技术发展到一定程度时，从技术引进向自主开发过渡。
在产业技术选择过程中，不单纯以技术发展水平做标准，而以实际国情有重点地选择产业的技术，不排斥传统技术，也不盲目追求新技术。对于已经熟练掌握的电力电子第一代产品技术，根据国内及国际市场仍存在大量的需求，而发达国家已经逐步放弃生产的情况，立足国情，抓住时机继续生产和经营，积累产业发展资金和不断提高工艺水平，为深入发展打下坚实的基础。当然，在充分发挥生产经营优势的同时，还必须在高附加值的新兴电力电子技术领域寻找适合发展的关键技术，只有这样，才不至于使我们同发达国家的差距越拉越大。中国发展新兴技术还存在一种潜在优势，那就是我们比发达国家更有可能从落后技术中转产。中国是一个新兴的发展中国家，尽管在老技术方面有一些投资，但投资相对较小，包袱不大，可以马上转入最新技术的开发和利用。借鉴别人的经验，跨过他们已经走过的道路，在最新领域的研究取得成果的基础上尽快产业化，可大大缩短与先进国家的差距，在某些方面甚至可以超过他们。
3.2 加强基础研究，建立“产、学、研”一体的研发机制
在引进国外先进技术的基础上，加以消化吸收和应用开发，最终将其转化为自己的技术，不失为一种产业发展捷径。但中国不能一味地跟在发达国家后面做研究，而应对电力电子技术的基础研究给予足够的重视。我们认为，现阶段加强基础研究有如下有利之处：
(1)可以提高中国的电力电子技术整体理论水平。因为理论研究的限制条件相对于产业化要少一些，加强基础研究，可以逐步缩小中国与发达国家在理论水平方面的差距；
(2)可以为中国的产业发展奠定技术基础。如果没有技术来源，产业发展会无从搞起，因此基础研究可以带来新的技术，满足产业化对技术要素的需求，提供一些适合国情的技术，从而缓和因利用国外技术受制于人的被动局面；
(3)可以使中国在国际技术转移和进出口贸易中处于有利地位。重视基础研究可以提高中国的整体电力电子技术水平，增强这一产业的国际竞争力。发达国家对于技术水平较低的国家，在技术转让时对关键技术进行保密，加强基础研究和R&D活动，可缩小同发达国家技术差距，甚至使其产生中国在这方面也有近似研究的印象，使他们对技术保密的警惕性降低。另一方面，当需要某种新型电力电子技术进口时，也会因为中国有一定研究基础而获得与对方讨价还价的资本。
在电力电子技术产业的研发中，必须重视各部门协同攻关。电力电子技术是一门应用性很强且多种学科交叉的科学，涉及到电力、控制、电子等多项学科的内容。而中国目前这一行业仍处于一种行业分割、孤立研究的状态，尤其是将微电子和电力电子分在两大部门，人为地破坏了这两大学科的联系，不利于电力电子产业化发展。中国电力电子技术产业发展最大的障碍就在于电力电子与微电子的分家，另外，在中国要发展电力电子技术，就必须先发展其应用市场，而这又离不开多学科多部门的通力协作攻关。因此，当务之急是在政府宏观指导下，打破行业间的垄断，实现电力电子企业与微电子企业的联合，使之成为紧密相关的综合体；组织两大行业互相影响与渗透，协同攻关，完成电力电子技术产业发展的研发环节。
在研发组织工作中，充分体现“有中国特色”，牢牢坚持和把握“产、学、研”相结合的方法，走共同发展的道路，也是研发中应注意的问题。要有效解决中国电力电子技术产业发展过程中的科研成果转化机制问题，就要在产品开发的过程中，成立一些“产、学、研”的联合体，由企业提供市场需求信息，由企业技术人员配合高校和研究院所的专家来共同开发适销对路的新产品。
3.3 增加资金投入，使有限资源得以合理利用
现代电力电子技术的发展需要大量的资本投入，而资金短缺一直是困扰着中国电力电子产业化发展的一个重要因素。为此，必须建立良好的电力电子投融资体系，通过风险投资公司的介入，支持电力电子产业的发展。作为一种投资方式，风险投资高效率的原因在于风险投资本身所包含的金融创新、制度创新、管理创新，这种制度创新有效地激发了创业家和风险资本家的人力资源，有效地减少了信息不对称，提供了技术创新所需要的管理体制，从而确保了资本的效益和效率。发展风险投资对于推进电力电子技术产业的发展无疑有着非常积极的作用。可以考虑由国家或电力电子行业或大企业联合作为基金发起人，组建电力电子产业投资基金。其投资基金的主要目的在于为电力电子技术产业化发展提供有效资本支持，从而促进电力电子产业发展。
从投资方向上，应该把握重点项目，把握对国民经济有重大意义的项目来投资，而不能盲目地分散投资，尽可能使有限的资源得以合理利用。如将带动电力电子技术发展的IGBT模块作为重点开发项目，特别是国家的科技项目产业化资金和其他扶持电力电子产业的资金，不要再平均性地分散使用，应集中给一两家确实有开发能力和生产能力的企业。在给予资金支持时，要求企业制定产业发展目标，提供企业自有产业发展资金到位的凭证以及银行贷款支持的承诺，要成立专门的评审机构或委托资质合格的咨询机构，审查接受产业化支持资金的企业。当然，电力电子产业的投融资体系的建立是系统工程，它需要与电力电子产业政策、金融体制的改革、企业产权和公司治理结构的改革、产业的管理和创业家素质的提高等有机地结合起来，才能获得进一步完善。
3.4 加强生产要素的重新整合，促进规模经济的发展
为了解决中国电力电子技术产业集中度偏低，规模经济性差的问题，可通过企业的兼并、控股等组织创新形式，以有效利用资产，实现生产要素优化配置。中国目前的电力电子产业生产组织，有些是原部委下属的生产企业，缺少技术研究和开发能力，在市场竞争的迫使下只得重新组建研发队伍，如铁道部下属的永济电机厂；有些是部委下属的研究院所；不擅长生产制造，转制后在市场机制下逼着去从事生产经营活动，如西安电力电子研究所；冶金部自动化研究院的器件分厂；铁道部株洲所，两者资源配置效率都不高。实行股份制后，可以通过产权交易市场促使厂所合并，形成互补效应和合力优势。同样，具有核心能力的研究院所也可兼并现有电力电子生产企业，加速产业化能力的形成。
根据中国电力电子产业发展的实际，可以在专业化分工协作的基础上，组建具有一定规模效益的大公司、大集团。可供选择的方式为：
(1)已形成一定规模的装置企业后向一体化开发、研究、生产器件和模块，以装置、工程的高额利润弥补器件生产的低利润和器件开发的高风险。这类企业集团形成的产业链中的后向产品—模块和器件起初专用性较强，具有与该集团的装置产品紧密结合的技术内在化特征，所完成的产品构成一个系统，有较高的附加值。技术成熟和企业成长后可形成系列化产品，创品牌效应。铁道部永济电机厂器件分厂的发展就属于这类模式。如果资金和条件成熟，这类企业集团的核心层也可以参股或控股现有具有实力的器件研究所和生产厂家，以形成合力优势。
(2)现有大型企业进入电力电子产业领域，形成具有高技术、高势能、高投资、大市场、现代化管理的企业集团。在市场经济条件下，电力电子企业很难游离于前后向产业链中的关联环节而独立存在，尤其是器件生产更是如此，而中国的情形恰恰相反，因此典型的电力电子企业在市场中竞争力不强。中国近几年成长起来的大型电器企业、军工企业、石化企业、冶金企业、通信产品制造企业大部分是电力电子技术产品的需方，这些大型企业延长产业链和进入电力电子技术领域的资本积累及市场机制已经具备，进入的主要障碍是技术壁垒和市场过渡竞争。因此，要让这些企业了解电力电子技术未来的广阔市场，其派生产品的丰厚利润，对国家经济和技术整体发展的基础作用。现有电力电子业内人士应该主动宣传产业前景，寻求大型企业的资本和先进管理方法与产业内技术的结合。要主动寻找结合点和结合对象，在国内形成几艘航空母舰式的多元化大型企业集团，以便与国外跨国公司输入的产品竞争。
(3)产业内的重组方案。从中国电力电子产业资源分布实际出发，可在产业内实现重组方案。如可以专业研究力量雄厚的西安电力电子技术研究所为中心，联合电力电子行业传统的几大企业建立一个北方的电力电子大型集团，带动北方电力电子技术产业的发展；在南方，可以形成南方的电力电子专业化协作的龙头企业，带动南方的电力电子技术产业发展。当然这种重组由于各企业分属于不同的部门，要打破部门的分割和某些行业（如铁道、石油等）的垄断，将会遇到很大的困难，但是经过努力克服这些困难，对于中国电力电子产业的发展将是一个极大的促进。
收稿日期：2001-04-30
标签：电力电子技术论文; 电力电子与电力传动论文; 电力电子论文; 电力论文; 投资论文;