变压器是一种常见的用于电能相互转换的电气设备。正常运行时， 变压器部件产生损耗，损耗产生的过程中会有额外的热量生成，存在一定的安全隐患。实际应用中通常使用变压器油来散发热量，达到保护变压器和提供安全性的目的。
变压器油可以散热和电气绝缘， 在变压器发生故障时还起到消弧的作用。因此，选择合适的变压器油保证设备的安全性及散发工作中产生的额外热量，降低设备的故障率，保障供电的安全性是应用中需考虑的重点内容。此外，绝缘油品的选择除了关注安全性能、冷却性能，也必须关注环境性能，综合考虑技术性能、安全性能、经济性、环保性，应用合适的绝缘油是目前电网工程的重中之重。
与传统的矿物油和硅油变压器油相比，合成酯作为变压器油具有许多的优势，如生物降解、防火安全、环境污染及换油周期等。基于这些因素的考量，某些高环保要求及维保困难的设备变压器，如海上风电变压器、高铁列车牵引变压器、水坝变压器等， 常选用合成酯型变压器油作为变压器绝缘介质，以求在保持高效绝缘性能和防火性能的同时，降低对环境的污染和维保压力。对于合成酯这类高性能变压器油，其国内外市场需求正持续增长，有着广阔光明的市场前景。
合成酯型变压器油的特点和优势
变压器油基础油一般为 API II ～ IV 类油，按照基础油不同的种类可以分为矿物油变压器油、硅油型变压器油、天然酯型变压器油和合成酯型变压器油四大类 [1]。矿物型变压器油因其低廉的使用成本和维护成本， 是目前国内外市场上主要使用的变压器油类型，在变压器油市场上具有较高的占比。2013年，壳牌公司发布了以天然气制油（GTL）技术合成的Shell Diala S4 ZX-I 异构石蜡基变压器油。该油以储量丰富的天然气作为基础油原料，通过费托合成技术制得，相比传统的矿物油具有高闪点、高导热性的特点。该类变压器油的出现，使得矿物油变压器油的生产成本大幅下降，而矿物油导热差、安全性低的缺点得到了一定改善，正逐渐占据其他类型矿物变压器油的市场份额。
合成酯型变压器油是一种新型的变压器油，具有一些独特的优势， 有较大的应用潜力。市面上的合成酯型变压器油多采用多元醇酯基础油， 通过合成、调配，其性能远超矿物油， 多用于高端变压器中。合成酯为化学物质提取物，为多元醇与天然或合成的羧基酸化合物构成，具有高燃点、易降解、良好耐湿性、优秀的阻燃性等优点，并且生物相容性极佳，特别适用于对环保要求较高的场合。
合成酯型变压器油由于高极性而易吸收水分，但在高水分存在的状态下仍能保持较高的击穿电压，耐湿性能极佳。另外，合成酯型变压器油的氧化安定性更优，可延长变压器油的换油周期、降低运行维护成本。
对于矿物油型变压器油或硅油型变压器油，其最大的劣势在于低下的生物降解能力。矿物油和硅油在自然界中无法被分解，当发生泄漏时会对环境造成严重的污染。同时，该类变压器油较差的生物相容性也对人及动植物的健康具有极大的威胁。合成酯型变压器油则具有优良的生物降解性，在微生物存在的环境中15天可达到70%以上的降解率，降解
产物无毒害。结合合成酯优良的生物第六相容性，保证了该型变压器油在自然环境中无毒害，无污染，适合用于环境敏感型工况。与结构性能相似的天然酯型变压器油相比，合成酯型变压器油也有着独特的优势。天然酯型变压器油来源于动植物油脂，经一系列提取、精制和改性工艺得到。由于天然酯型变压器油的来源复杂，油中常有不饱和脂肪酸酯存在，这类脂肪酸酯中含有较多的不饱和碳 - 碳双键和碳- 碳三键，导致变压器油化学稳定性较差。这一性质的最直观表现即是天然酯型变压器油较短的换油周期。为了改善油品的抗氧化性能，需要在油中添加抗氧剂，而抗氧剂的存在又会降低天然酯的绝缘能力。而合成酯型变压器油则拥有较稳定的化学结构，在使用周期内不易发生变质和绝缘能力下降，因此市面上的合成酯型变压器油的换油周期普遍长于天然酯型变压器油，可以极大降低维保成本。同时，抗氧化能力较强的合成酯型变压器油可以减少抗氧剂的添加，保持良好的电气绝缘性能。可见，合成酯型变压器油更适合对绝缘性能要求严格而维保成本高的变压器的绝缘，这也是目前合成酯型变压器油的主要应用方向。
合成酯型变压器油国内外市场分析
国际市场情况
随着经济全球化的程度逐步加深和各国第二、第三产业的迅速发展， 各国对电力的需求急速增加，从而带动电力基础设施投资和电网建设。据报道，过去十年间全球电力需求年均增长约2.8%；预计未来十年内，全球电力需求年均增长约3.3%。全球电力需求将保持持续增长的趋势。从区域细分来看，亚太地区是电力变压器需求增长最快的市场，中国、印度等发展中国家对大型输配电基础设施的建设正在加速；欧洲各国在未来一段时间将对老化的基础设施进行更新升级，也对电力变压器存在大量的需求。除了各国的电力建设外，国家间的大型电力输送项目的建设也将推进国际电力变压器市场需求的提升。相关研究显示，目前92%以上的变压器油市场份额被矿物型变压器油占据。环保型变压器油的市场份额仍然较低，2020年仅达到国际变压器油的市场份额的5%。矿物型变压器油将在较长的一段时间内仍然占市场主导地位。各类环保型变压器油虽然具有独特的竞争优势，有一定市场份额的增长，但占据市场份额仍较小。
目前，国际市场对合成酯型变压器油的需求处于低位，由区域市场分析来看，欧洲的电力设施老旧，多使用干式或矿物油油浸式变压器，当前对合成酯型变压器油的需求很小。广大发展中国家有着庞大的电力建设需求，对变压器的需求也与日俱增，变压器油也随之获得了较大的市场需求。但是发展中国家的电力建设对建设成本和使用成本都较为敏感，导致其选用的变压器多为干式，部分为矿物油油浸式，使用合成酯型变压器油的油浸式变压器极少。据相关资料，英国M&I公司产MIDEL7131型合成酯型变压器油在印度市场价格为21元人民币每公斤，且低于中国国内采购价格，而印度市场2020年全年进口量仅600余吨，低于我国每年约8000吨的进口量。从各发展中国家经济发展情况来看，酯型变压器油及其配套的油浸式变压器由于高使用成本，在大多数发展中国家的应用机会较少，而较为发达的欧美国家是该类变压器油及配套变压器的主要消费者，在相当长的一段时间内，大部分发展中国家对合成酯型变压器油的采购需求仍处于低位。从实际应用来看，合成酯型变压器油与矿物油、天然酯在黏度、抗氧化能力和材料相容性都存在差异，需对变压器材料进行相容性试验，并按照合成酯型变压器油的特性设计油浸式变压器内部结构，才能保证在装油、测试和运行中无异常，导致合成酯的应用技术门槛较高，应用成本也相较传统的矿物油型油浸变压器或干式变压器更高。综上所述，从变压器和变压器油的采购、使用成本来看，合成酯型变压器油的高价格和对变压器结构的特殊要求使得在亚非拉的不发达地区推广阻力较大，需求仍将集中在几个世界主要经济体。
随着各类国际气候会议的召开， 大部分发达国家及主要发展中国家制定了本国碳排放目标，均计划在2050—2060 年期间实现碳中和或净零排放目标。环保型、低碳变压器油的大规模使用已势在必行，这对于以环保和生物降解为主要卖点的酯型变压器油是极大的利好机会。对比合成酯和天然酯两种类型的变压器油，未来的市场走向不尽相同。天然酯型变压器油的主要优势—成本低和易获取，使得其很容易进入中低端变压器市场，一些对油品寿命和油品性能不敏感的变压器制造商会首选这种变压器油。而合成酯型变压器油则有着高寿命、高稳定性的优势，特别适用于对油品维保寿命有较高要求的应用场景，如水坝、风电、特高压/高压输电线路等。对于变压器油的终端客户来说，选择低维保频率的合成酯型变压器油还是成本更低的天然酯型变压器油，值得进行深入考察， 但可以预见的是，国际市场上两种酯类变压器油的市场占有率存在较大的上升空间，两种变压器油在中端领域的竞争将趋近白热化。
国内市场情况
目前中国各行各业用电量持续增长，2020年全年我国全社会用电量达到75126亿kWh, 未来几年的增长率均在6%左右。全国用电量的增长必然带动电气配套设备的市场需求增长。国家加大对重大电网工程的投资，加快西电东送、南北互供、跨区域联网等大型电力工程的建设，使得国内输变电设备企业崛起，出现了一大批头部变压器生产企业。未来随着特高压建设、智能电网建设、电网改造等一系列电力行业重大工程的开工以及第二、第三产业的发展，各类变压器的需求和相配套的变压器油的用量有进一步提升的空间，有着广阔的市场前景。
在合成酯型变压器油的市场方面，国外产品进入中国市场较早，占据了大部分的市场份额，代表产品如英国 M&I 公司的Midel7131型酯型变压器油，国际主流变压器生产商如西门子和ABB 等均有采购，在国内变压器市场已有广泛应用。国产品牌对于此类产品还处于起步研制阶段， 两大国产润滑油品牌—“长城”和“昆仑”均在着手进行国产合成酯型变压器油的研制推广工作。据报道，“昆仑”润滑油研发的KI50EX型合成酯变压器油已通过美国Doble公司的评价，各项指标均满足国际主流标准要求。而“长城”润滑油开发的4306合成酯型变压器油，已通过多项评价实验，并在变压器上开展了装机应用评价，综合性能与国外同类产品相当，部分性能优于国外产品，已进入市场推广及实际应用阶段，在目前国产合成酯型变压器油中较有希望成为领导品牌。合成酯型变压器油的国产化进展迅速，在未来五至十年，国产合成酯变压器油有机会在国内市场打破外国产品的垄断，获得较高的市场占有率。
合成酯型变压器油的国内市场目前仍然是一片蓝海，有较大的发展空间。随着长江保护法、2060碳中和目标及碳交易政策的出台，国内变压器油用户会更加倾向于使用环境友好型的天然酯或合成酯型变压器油。尤其对于对环境保护较为敏感的海上风电、水坝等应用场景，用户会更加积极地选用酯型变压器油。仅风电一项，随着煤炭相关产结构改组和产能淘汰，风电在未来将取代燃煤发电的部分份额，风电变压器需求的增长势必带动配套的酯型变压器油的销量增长。市场方面，受到进口物流成本增加和原料价格上涨的影响，国内主流变压器厂商对变压器油的国产化需求较为迫切，变压器用户从用油安全和后期维保考虑也有国产化的意向。但是，由于生产成本较高， 合成酯型变压器油在新一轮的环保变压器油市场竞争中相比天然酯型变压器油存在一定劣势，国内主要合成酯型变压器油生产商的产品均还未进行大规模应用。结合其优异的性能，预计一段时间内仍定位在高端变压器油市场，市场下沉较困难。因此， 如何结合合成酯型变压器油的环保、安全优势，同时尽可能地压缩成本， 实现中、高端变压器油市场覆盖，将成为国内合成酯型变压器油生产厂商的重要任务。
结论及展望
国内合成酯变压器油产业的挑战和机遇并存。我国的变压器油市场庞大，且潜在需求大，变压器油市场销量一直呈上升趋势。这是我国合成酯变压器油产业发展的重要机遇。但国际大企业利用先发优势，其变压器油目前仍然占据着国内中高端市场，自主产品在市场推广方面仍然存在巨大的阻力。
国家对电力电网建设的投资方向转移与环保政策的出台，促进环保型合成酯变压器油市场增长。由于高压、超高压电网的布局建设渐渐完成，电力建设将逐渐向中低压变压器转移，因而中、低端变压器油的需求会有所上升，市场有扩大的趋势。随着国内2030碳达峰及2060碳中和目标的配套法规出台，以合成酯型变压器油为代表的高端变压器油的销售市场将转向环境敏感型应用场景，在低碳减排领域获得更多的市场份额。
借助国际市场的发展，预计各类高中低端的变压器油的出口需求量都会有所增加。未来“一带一路”经济带输电走廊建设和广大发展中国家的变压器生产企业的成长，国产变压器油未来在国际市场上会得到较大的应用，且较为高端的合成酯型变压器油也将随着各国环保法规的出台而存在一定的国际市场发展潜力。