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全球介电液市场估值为56.3亿美元,预计到2032年将达到104.6亿美元, 2024-2032年预测期间为7.24% 。
技术进步、能源基础设施的发展以及许多行业对冷却效率的强烈渴望都促进了介电流体市场需求的增加。随着对云服务和数据存储解决方案的需求不断增长,推动大量使用绝缘液的先进冷却系统,全球数据中心市场预计将从2023 年的 3,281 亿美元增至2032 年的 7,922.9 亿美元同样,预测表明电动汽车 (EV) 市场将从 2022 年的 1000 万辆增长到 2030 年的 3400 万辆,这将需要高效的电池和电力电子冷却器,从而显着增加流体需求。
对介电流体的需求也可归因于可再生能源装置,随着对风能和太阳能的大量投资,2023 年至 2028 年间,可再生能源装置预计将增长 50%。此类企业依赖于变压器以及各种其他电气元件,其中介电或绝缘液体对于有效运行至关重要;2023 年至 2028 年,世界变压器市场将以 6.5% 的复合年增长率增长,在此期间总价值最终达到 800 亿美元。这些设备在配电网络中发挥着关键作用,但仍然需要油等绝缘材料,以便它们在正常使用过程中不会过热。
工业自动化是推动介电流体市场增长的另一个因素,因为自动化系统会产生大量热量,因此需要更复杂的冷却方法,例如涉及介电流体的冷却方法。此外,电信基础设施内还需要高效的冷却解决方案,由于其复合年增长率预计在 +5% 左右,因此至少在 2028 年之前该基础设施应该会持续扩张。包括但不限于第五代移动网络在内的各种技术的发展要求更好地管理与相关电子设备相关的散热能力。
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市场动态
驱动因素:数据中心和电动汽车需求强劲增长
介电液市场主要由不断扩大的电动汽车(EV)和数据中心行业主导。据估计,从2016年到2030年,数据中心电力需求将从286太瓦时增长到约321太瓦时,考虑到摩尔定律终结和工业物联网(IoT)的增长,到2030年可能达到658太瓦时。这意味着冷却系统将需要更多的介电流体,因为它们的需求正在迅速增长,以应对美国国内更高的能源消耗,预计尽管未来几年数据中心的电力需求可能会下降,但由于主要是为了满足数据服务需求的激增,但它们的使用仍然不会减少。
另一个对市场产生积极影响的领域是电动汽车在全球范围内的指数级增长;尤其是现在,仅 2023 年销量就超过1400 万台,预计到 2030 年将超过 3400 万台。此外,充电基础设施以及电池生产需求有助于进一步推动介电流体市场的发展。在欧洲的净零工业法案中,其目标是在当地满足每年约 90% 的电池需求,这意味着到 2030 年在欧盟境内生产至少 550 GWh 的产能。
趋势:转向可持续介电液
生态可持续的替代品现已成为介电流体市场的常态。这种转变是由严格的环境准则以及对传统介电液如何影响地球大气的日益关注引起的。据分析师预测,到2028年,全球可生物降解介电流体销售额将以年均5.8%的速度增长,达到32亿美元。这种增长可归因于不同行业寻求环保选择的需求。
可持续电介质最近变得更加流行的原因之一是人们希望减少这些材料产生的温室气体排放。用作电介质的矿物油通常含有大量二氧化碳,因此与其他类型的油相比,例如由植物油制成的可生物降解的油,当其仅在其生产周期内记录的二氧化碳水平时被认为是中性的,因此对全球变暖有很大贡献。曼彻斯特大学进行的一项调查显示,如果我们用植物油替代矿物油,那么排放到大气中的量甚至可以减少百分之九十。
介电流体市场转型背后的另一个驱动力在于我们自身对可再生能源的需求。因此,人们对那些属于可持续电介质或环保液体绝缘体类别的产品越来越感兴趣。它们专为使用替代资源(例如风车农场)的发电系统而设计。此外,消费者对环保产品的意识和要求也越来越高。事实上,根据一项调查结果,全球 66% 的人更愿意购买可持续品牌而不是其他品牌,即使它们的价格高于非可持续品牌。这种态度的变化在汽车行业尤其明显,现在人们希望电动汽车使用绿色能源,其电池和冷却系统使用可生物降解的液体。
挑战:消费者日益关注的生态问题
对于介电流体市场,最大的挑战莫过于对传统介电流体的生态影响的担忧。其中许多物质,如硅油和矿物油,不能被生物体分解。因此,对我们的环境构成了巨大的威胁。事实上,加利福尼亚大学进行的研究表明,在所有变压器油或其他含有介电液体的电气设备中,在其使用寿命内,多达 50% 可能会泄漏到周围地区。对于在高压应用中用作电介质的含氟化合物来说,这些环境问题变得尤其成问题,因为它们具有非常强的全球变暖潜势 (GWP)。就每个分子而言,某些碳氟化合物的温室气体效力可能比二氧化碳强 23500 倍。因此,制造商面临着越来越大的压力,要求停止使用对环境有害的物质,例如这种对气候变化有重大贡献的物质。
人们担心电介质造成污染的另一个原因是它们会污染地面和水资源。电器的电介质泄漏会渗入土壤,影响地下储备,从而危及人类的生命并破坏周围的生态系统。 EPA 甚至指出,美国大约 1/5 (20%) 的污染场地与排放的绝缘液体有关。为了消除人们对绿色环保的担忧,介电液市场上的许多公司现在投资于创造可持续的替代形式的绝缘液,这些绝缘液会随着时间的推移自然降解,而不会损害周围的任何其他东西。例如,一些制造商使用以植物油为基础的产品;这些不仅容易生物降解,而且与当今常用的矿物油相比成本更低。事实上,根据曼彻斯特大学的研究——“使用植物油基绝缘液体可以减少高达 80% 的环境影响”
然而,可持续发展和采用本身就存在困难;主要是因为环保选择在生产阶段往往比传统选择更昂贵,因此在价格最重要的市场中缺乏竞争力。事实上,根据 NEMA 调查,60% 的受访者认为成本是在电介质应用中使用可再生能源的最大障碍。
细分分析
按类型
,占据超过55.35%的市场收入份额,成为介电流体市场的首选。它之所以经常被用作传热流体,是因为在设计紧凑、耗散大量热能的用电设备中,与传统矿物油相比,它具有非凡的能力,可将环境影响减少 80%。除此之外,PAO 在更严格的环境中保持稳定,这解释了为什么它们更适合用于军用计算机系统或任何其他在非常高的温度和电压下运行的设备。
当谈到变压器、电容器等绝缘体时,就不能不提到PAO所具有的良好介电性能;包括但不限于具有通常在 2.1 – 2.4 之间的低介电常数以及高介电强度,这使得它们非常适合此应用。它还具有自我修复能力,确保即使随着时间的推移与不同类型的材料接触,也始终具有可靠的性能,从而也延长了该设备的使用寿命。 PAO是没有环双键的硫氮原子蜡质烃;因此,它们在高压和高温条件下表现出更高的稳定性,因为氧化不易发生。
PAO 见证了全球介电流体市场的强劲需求,因为它比其他绝缘油更环保。例如,全氟化碳液体因其高全球变暖潜值 (GWP) 而受到批评,而 PAO 通过生物降解性和更少的碳足迹提供了更环保的选择。近年来,通过添加 MgO 纳米粒子,PAO 基纳米流体的介电和热性能得到了改善。根据 2023 年《涂料》杂志上发表的一篇文章,PAO/MgO 纳米流体比纯 PAO 表现出更高的介电强度、体积电阻率和相对介电常数。随着我们对高效和可持续绝缘体日益增长的需求,技术将不断进步;因此,预计对 PAO 等流体的需求将持续增长,从而使其永远在该行业领域保持主导地位。
按申请
2023年变压器领域的市场份额将超过 。变压器之所以成为介电流体市场的主要应用,是因为它们在热管理和电绝缘方面的重要性。这些流体需要消散高电负载下产生的大量热量。例如,含有 Al2O3 纳米颗粒的变压器油在 25°C 时的导热率为 25.5 W/mK,这提高了其在系统内有效调节热量的能力。此外,此类油通常具有大于 28 kV RMS 的介电击穿电压,可确保免受非常强的电场影响并防止任何形式的放电。
变压器中介电流体的另一个主要用途是湿度控制。变压器油应保持较低的水分含量,以避免发生介电击穿。当冷却发生时,溶解的水会被释放,从而损害流体的绝缘强度。因此,为了提高这些设备的可靠性和使用寿命,水分控制变得很重要,因为它们可能会因高温和潮湿引起的退化而发生故障,建议在维护阶段定期进行油液分析,以便识别污染物尽早采取纠正措施,同时仍保持最佳性能水平。
介电流体市场中环境和安全原因也推动了介电流体在变压器中的广泛使用。根据可能规定不易燃液体的规定,室内液体变压器必须使用防火室。这一发展导致采用低易燃性的可生物降解替代品,例如植物油或合成酯,从而使人们更安全,同时仍然保护环境。介电液已通过纳米技术得到增强,从而使其能够处理更大的电压并促进变压器内更有效的电力传输。这些因素使得变压器应用在介电流体行业的需求量方面占据了大部分份额。
由最终用户
根据最终用户的情况,电气和电子行业将主导介电流体市场,到 2023 年将占据超过 22.96% 的市场份额。变压器等产生大量热量的组件对它们的需求最大。例如,添加了 Al2O3 纳米颗粒的介电流体在 25°C 时的导热率为 25.5 W/mK,可确保有效消散热能。
电介质发挥的另一重要作用是湿度控制。变压器油专门用于保持水分含量足够低,不会导致介电击穿;即使湿度仅增加 1%,其强度也会降低多达15%。此外,环境法规也促进了对此类液体的需求。许多国家要求在室内使用不易燃或可生物降解的液体绝缘材料,而其他国家则出于安全考虑而完全禁止使用它们。合成酯与天然油一起提供了安全的替代品,从而降低了环境污染风险。环境问题加上清洁燃料需求的增加促使各国政府大力投资可再生能源技术,从而创造新的市场。
此外,纳米技术所取得的突破显着提高了目前市场上各种类型电绝缘液体的性能水平。因此,使它们能够有效地处理比以前意识到的更高的电压额定功率。例如,在此类材料中引入纳米流体可以将其介电强度值提高40%甚至更高。这清楚地表明,通过使用电介质可以在多大程度上确保对流经现代系统的电能的控制。
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区域分析
截至 2023 年,亚太地区控制着介电流体市场32.92%这种主导地位是由国防工业、航天局项目、电气和电子企业、发电厂以及其他被视为高科技领域等最突出的最终用途领域的突破和发展推动的。中国和印度都增加了国防预算,因此导致军事电子设备和通信系统的消耗增加,其中介电流体用作冷却剂或绝缘体。卫星和航天器电子部件也需要先进的介电液,因为印度空间研究组织 (ISRO) 的任务广泛,而中国国家航天局 (CNSA) 由于其太空探索的雄心而需要更先进的介电液。
电子制造业高度集中在亚太地区介电流体市场,中国、日本和韩国等国家产量占全球产量的60%以上。由于这种相对于其他产品的优越性,它对电容器和变压器中的介电流体产生了巨大的需求。从2023年到2028年,消费电子市场预计该领域的复合年增长率约为7.5%,这意味着这些年的消费需求将会更高。目前,可再生能源行业正在迅速扩大其发电能力,不仅在中国各省,而且在整个东南亚国家。据报道,到 2030 年,他们每年安装约 21 吉瓦 (GW) 的装机容量。
此外,在政府激励措施和不断增长的消费者需求的推动下,亚太电动汽车市场也在快速增长,预计2023年至2028年复合年增长率为29.6% 在电池制造方面处于世界领先地位,这也创造了电池冷却系统对介电液市场的需求,其中大部分发生在主导全球锂离子电池市场的中国。数字表明了这一点——全球超过 40% 的输电线路使用中国制造的绝缘油或填充有中国制造的绝缘油的变压器(Quantitative Insights)。但这不仅仅是规模的问题——中国拥有地球上最大的工业基地和发展最快的技术之一。这就是为什么亚太国家每年大力投资先进介电液的研发,每年花费超过 5 亿美元;考虑到内部需求和外部需求,预计该地区的产量每十二个月增加约四分之一。因此,所有这些不同方面都有助于使亚太地区成为全球配电行业的重要参与者。
全球介电液市场的顶级参与者
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