中金：新型電力系統內外需求共振，景氣持續向上
中金研究認爲隨着全球能源轉型，電網基礎設施亟待加強，國內外市場對於電力設備的需求持續回暖，行業景氣度持續上行。建議投資者持續關注電力設備板塊2024年投資機遇，重點把握電力設備出海、柔直輸電、配電網三條投資主线。
摘要
電力設備出海：全球電網投資提速，企業迎來“海外供需偏緊”的機遇期。全球發電側新能源裝機快速增長使得電網擴容與智能化轉型需求愈加迫切，海外政策端已頻頻發力，推動電網投資提升。從供給端來看，受擴產周期較長、產業鏈配套不完善、工人稀缺等因素影響，中金研究認爲海外供給側3年內較難釋放大量產能，供需偏緊問題短期內較難解決。電力設備出海壁壘高，中國企業具備“強技術、強制造、低成本”的競爭優勢，或將迎來“海外供需偏緊”的機遇期，看好長期布局海外战略的頭部企業把握海外電力設備市場此輪較長時間的景氣周期。
柔直輸電：技術突破助力打开市場空間，核心設備廠商有望持續受益。在交直流混聯電網、大規模新能源送出等趨勢下，採用柔性直流輸電技術是構建新型電力系統未來所必經的路线。近年來技術突破助力柔性直流輸電打开應用空間，關鍵設備價值量提升顯著，測算“十四五”柔直換流閥空間約200億元，“十五五”有望進一步放量。當前核心設備廠家技術領先，格局集中，中金研究認爲有望充分受益於柔直滲透率提升。
配電網：新一輪農網改造與配網智能化提升有望帶動配網投資觸底回暖。配網是我國電力系統相對薄弱的環節，“十四五”期間投資有所滯後。大規模分布式光伏發展受配網容量制約，高壓快充或將進一步擡升對配電網改造需求。中金研究認爲在新一輪農網改造與現代智慧配電網共同催化下，配網投資有望觸底回暖，預測2024年配電網投資同比增長2%左右。
風險
電網投資不及預期；海外政策不及預期，地緣政治風險；電力市場化改革政策落地不及預期。
正文
總體趨勢：電網投資穩步提升，行業景氣上行
年度回顧：電網投資穩步提升，特高壓&主網環節增速亮眼
2023年1-11月電網工程完成投資4458億元，同比增長5.9%。根據國家能源局公布數據，2023年國網投資整體呈現逐步加速的狀態，1-2月電網工程投資額同比+1.9%；3、4、5月份單月投資額分別同比+13.3%、+16.2%、+12.4%；6月單月電網投資同比+1.9%主要系去年高基數影響，單月投資落地654億元，絕對值較高；7月單月投資同比+25.4%，增速進一步提升；8月單月投資同比-45.8%，出現短期擾動主要系保供需求及台風等自然天氣影響；9/10月單月投資完成額同比+19.5%/+24.4%，增長趨勢回歸。11月單月電網投資同比+4.2%，增速放緩受高基數因素影響，投資金額達到727億元，爲2018年以來11月單月最高。從全年投資額來看，預計2023年全年電網投資額有望達到5300~5400億元，同比增長7%-8%。
圖表：電網基本建設投資完成額
資料來源：國家能源局，中金公司研究部
圖表：全國電網工程建設完成投資（2006-2022）
資料來源：中電聯，中金公司研究部
特高壓：建設大幕开啓，4條特高壓直流线路开工。2023年特高壓工程建設進一步提速，截至11月底共有4條直流线路相繼啓動招標开工（金上-湖北、隴東-山東、寧夏-湖南、哈密-重慶），總投資額1102億元；“四直兩交”啓動可研（陝西-安徽、陝西-河南、甘肅-浙江、蒙西-京津冀、大同-天津南、阿壩-成都東）。從特高壓設備招標情況來看，今年共有4條直流、1條交流线路（川渝）和4個1000kV變電站擴建工程（黃石、天津南、石家莊、雄安）進行設備招標，總金額達到400.7億元。從中標格局來看，主要設備廠商份額基本保持穩定。
圖表：2023年以來特高壓线路進展
注：統計截至2023/12/25 資料來源：國家電網，南方電網，各政府官網，中金公司研究部
主網：投資增速亮眼，變電設備國網前六批次變電設備招標增速較快。“十四五”以來非特高壓主網環節投資呈現快速增長趨勢，2022年非特高壓主網投資完成額達到1452億元，同比增長17%，2020-2022年連續三年保持10%以上增速。根據國家電網變壓器招標信息初步統計，2023年新建/改擴建變電站項目分別達到774/1315個，同比增長73%/256%；分電壓等級來看，500kV、750kV項目數量較去年同比增長209%。2023年國網變電設備招標延續去年的高增速，1-5批次總體招標金額593.82億元，同比增長36.0%。其中，一次設備基本延續去年增速，變壓器/組合電器/電纜及附件招標金額同比+34.4%/+47.3%/+23.4%；變電站二次設備招標金額增速較去年明顯提升，繼保類產品招標金額同比+31.6%。
圖表：國網變電設備招標金額（2020-2023YTD）
注：統計截至2023/12/25資料來源：中電聯，中金公司研究部
圖表：變電工程數量（2020-2023YTD）
注：統計截至2023/12/25
資料來源：國家電網，中金公司研究部
配網：省網協議庫存招標企穩微增。截至12月15日，國網區域內已公布省網配網協議庫存招標金額共計達1455.9億元，較去年全年招標金額同比增長9.6%。其中江蘇、山東、上海招標金額位居前列，已突破100億元；15個省網招標金額較去年實現同比上漲。分設備來看，配電自動化終端招標數量超過17萬台，較去年全年下滑15%；10kV配電變壓器招標超過16萬台，溫和復蘇；環網櫃/環網箱招標數量近7萬台，較去年全年同比+31%。
圖表：2022-2023YTD國網各省配網招標金額
注：2023年截至12月15日 資料來源：國家電網，中金公司研究部
數字化：上半年招標進度滯後，下半年加速推進完成計劃。根據國網《2023年度總部集中採購批次安排》，國網原計劃在今年3/5/7/10月進行四個批次的數字化服務與設備招標，但上半年進度滯後，並無批次落地，下半年國網在7/8/9/11月進行了四批招標，其中前三批數字化招標金額已達到78.7億元，接近去年全年5批次招標的79.9億元，較2022年前三批同比+10.3%，其中營銷2.0招標金額5.39億元，同比+2.11%。
圖表：數字化設備及服務歷年招標金額
注：2023年截至第三批數字化招標 資料來源：國家電網，中金公司研究部
電能表：招標數量穩中略增，單價有所下降。國網在2023年按計劃分別在4月及9月進行了2次電能表招標，總計招標7218萬台，相較2022年全年同比+4%，終端產品總計招標213萬台，相較2022年全年同比-29%。從金額看，2023年電能表/終端產品總金額共計189.5/232.9億元，同比-4%/-9%，主要系各類電能表及終端招標單價有不同程度的下滑。從中標份額看，整體格局趨於分散，CR5及CR10相較2022年分別-7ppt/-11ppt至21%/35%。2023年物聯表招標276萬只，較去年138萬只同比+100.6%，滲透率由1.99%提升3.82%，但整體進度相對不及預期，中金研究認爲主要系管理芯操作平台更新仍在過渡期，看好後續系統穩定後物聯表滲透率加速提升。
電改：頂層設計出台，電價機制持續優化，電力市場體系進一步完善。今年以來，圍繞電力體制改革的多項政策文件頻繁出台。7月11日，中央深改委會議審議通過《關於深化電力體制改革 加快構建新型電力系統的指導意見》[1]，提出要科學合理設計新型電力系統建設路徑，健全適應新型電力系統的體制機制。除了頂層設計以外，今年政策主要圍繞電價機制優化、電力市場建設、市場主體豐富三方面展开：
► 第三輪輸配電價+煤電容量電價機制落地。第三輪監管周期輸配電價落定，減少交叉補貼，輸配電費核算更加清晰，同時將系統運行費用單列。建立煤電容量電價機制，推動煤電由基礎性電源向系統調節性電源轉型，保障煤電機組持續健康運行，促進新能源消納，保障電力穩定供應。
► 市場電量比例提升，現貨市場建設提速。多省電力現貨市場進展顯著，市場交易電量穩步增長。根據中電聯統計，2023年1-10月，全國各電力交易中心累計組織完成市場交易電量46578億千瓦時，同比+8.1%，佔全社會用電量比重爲61.3%，同比+1.2ppt。2023年9月，《電力現貨市場基本規則（試行）》[2]出台，奠定現貨市場向各地推廣的基礎；11月，國家發改委發布《關於進一步加快電力現貨市場建設工作的通知》[3]，明確現貨市場建設的時間表。截至12月15日，遼寧、安徽、江西、重慶、貴州等現貨市場取得進展，均已开展結算試運行，上海、陝西、寧夏、湖南均已成功开展調電試運行。12月15日，南方區域電力現貨市場首次實現全區域電力現貨市場結算，參與交易的主體數量超過16萬家，交易規模達到2000萬千瓦時，標志着我國區域電力現貨交易實現了從模擬運行到實時結算的轉變。
► 綠證交易與CCER更進一步，需求側機制日臻完善。爲體現可再生能源發電綠色屬性，在綠電交易的基礎上進一步健全綠證核發與交易制度（《關於做好可再生能源綠色電力證書全覆蓋工作 促進可再生能源電力消費的通知》[4]），實現綠證對可再生能源電力的全覆蓋；此外CCER方法學印發[5]，核發範圍納入造林碳匯、並網海上風電、並網光熱發電、紅樹林營造，系統規範了減排交易的總體框架和實施流程，標志着CCER的重新啓動。爲提升電力系統負荷側調節能力，《電力需求側管理辦法》[6]完成修訂，鼓勵用戶側主體參與調節，進一步與電力市場接軌；各地需求側響應政策完善，寧夏出台《虛擬電廠運營管理細則》[7]。
行情復盤：如何把握電力設備板塊的投資機遇？
復盤歷史，發現每一輪電力設備板塊行情酝釀的條件包括偏弱的宏觀環境與經濟形勢（逆周期調節）以及電網行業較爲顛覆性的變革。
► 2009-2010年“四萬億投資”+“智能電網”：全球金融危機後，2008年11月國家推出進一步擴大內需、促進經濟平穩較快增長的十項措施，釋放四萬億人民幣投資。2009年5月，國網首次向社會公布了“智能電網”的發展計劃[8]，計劃2020年全面建成統一“堅強智能電網”。2009年全國電網投資首次突破三千億元達到3898億元，同比+34.7%。2009年，國電南瑞收購集團城鄉電網、電氣控制及成套設備加工業務，同年定增募集7.6億元用於智能變電站自動化系統、智能用電信息採集系統等智能電網配套項目，开啓智能電網建設大潮，公司股價2009/2010年錄得141%/195%漲幅。
► 2014-2015年“貨幣寬松”+“特高壓”：去庫存背景下國家實行貨幣寬松政策多次降准，發改委推出重大項目工程包，部署重點領域基建項目。2014年4月，國家能源委員會第一次會議決定實施《大氣污染防治行動計劃》[9]，部署建設特高壓“四交四直”工程，工程總投資1748億元，开啓第一輪特高壓建設高峰。2015年國電南瑞/平高電氣/許繼電氣年內最大漲幅錄得109%/91%/83%。
► 2021年—“穩增長”+“新型電力系統”：疫情後經濟復蘇穩增長爲重心。“雙碳”目標下新能源裝機快速增長，構建新型電力系統迫在眉睫，電網投資增速由負轉正。2021年國電南瑞錄得83%漲幅，2023年電網設備指數跑贏滬深300/電力設備新能源指數10%/26%，防御屬性凸顯。
圖表：電網投資行業復盤
注：數據截至2023/12/18 資料來源：國家電網，中電聯，中金公司研究部
需求仍處於上升通道，供給側整體穩定偏緊，判斷電力設備賽道仍然處於景氣周期。
► 需求端：隨着新能源裝機的不斷增長與用電側的持續變化，構建新型電力系統仍然迫在眉睫、需要“先立後破”，判斷電網投資整體仍然處於上升周期。此外，構建新型電力系統需要源網荷儲共同發力，在電網側投資溫和增長的基礎上，電網的投資邊界也在逐步縮窄，因此實際上考慮發電用電側投資的整體電力設備需求同樣處於上升周期。
► 供給端：電力設備關系電力系統安全穩定運行，特別是電網側產品對質量把控和供應商資質的門檻要求較高，導致行業格局整體穩定，個別高電壓等級產品如特高壓變壓器等產能負荷較滿，市場無需擔心“產能過剩”。
預計2024年全國電網工程投資額同比增速有望達到10%左右：
► 特高壓：受新能源大基地外送需求驅動，中金研究認爲特高壓或是電網未來兩年較爲明確的投資重點之一，2023-2025年有望迎來新一輪核准高峰，年均核准3-5條直流线路，以支撐風光大基地外送。具體來看，預計2023年全年有望核准“三直一交”、开工四條直流；2024年有望核准並开工“四直兩交”，特高壓投資金額在900億元以上，同比增長60%。
► 主網：預計2024年主網投資（不含特高壓）增速或在7%左右，主要側重點：1）750kV主幹網建設，服務於西北電網大動脈和新能源並網送出；2）送受端電網特高壓配套支撐主網架升級擴容。
► 配網：預計2024年配網投資觸底反彈、溫和增長，預計110kV及以下電網投資同比增速2%左右至2800億元左右。配電網投資側重點在於：1）進一步提高農村電網提高供電質量和供電可靠性；2）現代智慧配電網建設，配網智能化水平提升；3）局部地區因分布式光伏滲透率提高帶來的擴容與改造需求。
► 數字化：預計電網數字化投入或保持溫和增長，營銷2.0、PMS3.0等系統穩步落地。
建議關注電力設備出海、柔性直流輸電、配電網三條投資主线
► 電力設備出海：歐美電網改造升級需求迫切，疊加新興市場國家新建電網需求旺盛，看好中國電力設備企業出海機會。歐洲、美國等發達經濟體的電網基礎設施相對完善，但存量线路普遍運行時間較久，因此未來電網投資以存量改造爲主。新興經濟體電網投資以新建线路爲主，短期無電少電問題突出，長期也面臨能源轉型的挑战。海外傳統電力設備廠商擴產周期較長，產能難以滿足需求，中金研究認爲具備海外銷售渠道的中國電力設備企業有望受益。
► 柔直輸電：甘肅-浙江、蒙西-京津冀特高壓直流可研設計方案均考慮兩端柔直換流站。中金研究認爲柔直輸電技術可以有效解決特高壓常規直流輸電在電壓支撐、靈活性方面的限制，有望成爲風光大基地外送的重要技術。此外，海上風電項目建設有望提速，未來有望進一步打开柔直輸電的空間。
► 配電網：2021-2023年電網投資側重於主網環節，重點在於提升主網架支撐能力和電力保供；展望“十四五”末期以及向“十五五”看，電網投資或逐漸向配網側傾斜，解決配電網承載力短板。
投資主线1：電力設備出海
2022年全球電網投資2738億美元，能源轉型推動投資提速
中金研究認爲發電側和用電側的變化是推動電網投資的底層動力。在發電側，全球綠色轉型的大背景下，新能源裝機保持較快增長，裝機比重不斷提高，與傳統能源相比，新能源發電的隨機性、波動性、間歇性爲電力系統帶來了可靠性、靈活性、穩定性等多重運行挑战，電網作爲新能源消納的關鍵載體，需要做配套升級建設；在用電側，隨着全球經濟平穩增長、電氣化率提升、人工智能等高耗電量行業的快速發展，中金研究認爲全球用電量有望保持穩健增長，同時分布式光伏、電動汽車等新型主體接入電網，帶來復雜潮流、尖峰衝擊等一系列問題，電網擴容與智能化轉型需求愈加迫切。
全球電網投資有望穩健增長。BNEF預計在淨零情景（NZS）[10]下，2022-2030年間全球電網投資CAGR爲12%，2022-2030年間電網投資總額爲21.4萬億美元，其中4.1萬億美元用於更換老舊資產、8.6萬億美元用於系統改造（提高可靠性、效率）、8.7萬億美元用於新增並網（現有電網擴展到新的發電或負荷設施）。在經濟轉型情景（ETS）下，2022-2030年間全球電網投資CAGR爲6%，2022-2050年間電網投資總額爲13.3萬億美元。
中國於2021年啓動新一輪電網投資；海外投資迫切性凸顯，有望迎來加速。中國早在2021年3月中央財經委第9次會議[11]上，提出了“構建以新能源爲主體的新型電力系統”的概念，自2021年起電網投資逐步回暖，在主網架、配電網、數字化等多個維度加大投資力度，預計2023-2024年電網工程投資增速有望達到10%以上。而近年來，海外電網面臨的老舊线路改造、新能源消納、制造業投資、無電弱電等問題愈加突出，電網投資有望迎來加速。根據BNEF預測，在淨零情景（NZS）下，2022-2030年間美國電網投資CAGR爲9.3%，歐洲CAGR爲7.5%，亞太CAGR爲15.9%，其他地區CAGR爲16.6%。
圖表：全球電網投資預測（2022-2050E）
注：柱狀圖爲淨零情景（NZS）下的全球電網投資預期，折线圖爲經濟轉型情景（ETS）下的全球電網投資預期
資料來源：BNEF，中金公司研究部
圖表：重點區域的電網投資預測（2022-2030E）
注：橫軸爲淨零情景（NZS）下的投資增速預期，縱軸爲經濟轉型情景（ETS）下的投資增速預期，圓圈大小爲2022年實際電網投資規模
資料來源：BNEF，中金公司研究部
海外政策端頻頻發力，推動電網投資落地
#美國
美國爲電網投資提供政府基金和貸款，總額超過450億美元，旨在建設具有韌性和可靠性的能源基礎設施。美國在2021年籤署了《基礎設施投資和就業法案》（IIJA），並在2022年籤署了《降低通脹法案》（IRA），聯邦在能源轉型上的支出將達到4,500億美元，其中電網因IIJA和IRA兩個法案分別獲得165億美元和125億美元的資金，重點用於農村電網的开發、地下電纜、建設促進各州間和多地區容量轉移的輸電項目、微電網和技術部署。2022年美國能源部出台“建設更好電網”計劃，爲電網彈性創新合作夥伴關系（GRIP）/輸電便利計劃（TFP）/電網彈性撥款/輸電選址和經濟發展補助分別撥款105/25/23/7.6億美元。
#歐洲
歐盟計劃推動電網建設，十年總投資5840億歐元。歐盟於2023年11月28日發布了歐盟電網行動計劃（EU Action Plan for Grids）[12]，該計劃預計2020-2030年間需要投資5840億歐元用於電網升級改造，測算平均年度投資額584億歐元，相較2022年實際投資額增長10%；其中3750-4250億歐元用於配電網，投資佔比接近70%（vs. 2022年佔比約50%）。該計劃提出多項有助於解決電力系統瓶頸、實現電網投資的舉措，包括改善長期規劃、對前瞻性（預期性）投資進行監管指導、支持擴大供應鏈、加快審批速度、呼籲歐洲投資銀行等機構提供新的融資工具等，也有望提升電網在政策制定者議程上的地位。
長期看好“強技術、強制造、低成本”的競爭優勢，短期迎來“海外供需偏緊”的機遇期
電力設備出海壁壘高，當前中國企業份額低，提升空間廣闊。海外市場的常規壁壘包括資質、業績、本地化，部分市場還有關稅、專利保護、政府禁令等門檻。此外，相較施耐德、ABB、西門子、GE等國際品牌，我國企業進入海外市場較晚，品牌認可度仍有較大提升空間。測算中國電力設備企業在海外份額不到10%，仍有較大提升空間，1）產品維度：當前出口產品主要爲變壓器、電表，品類多元化尚有較大發展空間；2）渠道維度：多數企業出口國家數量在50個以內，渠道覆蓋面尚不完善，且主要集中在亞非拉等新興市場，歐美等發達國家市場有待突破。
中國電力設備出口規模穩健增長。根據海關總署數據，1）變壓器：1-10月變壓器出口金額同比+16%，其中南美洲、歐洲、非洲增長亮眼，分別同比+58%、49%、45%；2）電表：1-10月電表出口金額同比+20%，其中非洲、亞洲、歐洲增長亮眼，分別同比+52%、21%、11%。
圖表：2023YTD變壓器分區域出口規模及增速
注：統計截至2023年10月
資料來源：海關總署，中金公司研究部
圖表：2023YTD電表分區域出口規模及增速
注：統計截至2023年10月
資料來源：海關總署，中金公司研究部
長期來看，中國電力設備具備“強技術、強制造、低成本”的競爭優勢
► 強技術：特高壓代表着電網技術的領先水平，中國在國際上率先建立了完整的特高壓交直流、智能電網技術標准體系，累計主導發起編制國際標准超過100項。國家電網積極推進技術標准軟聯通，已在“一帶一路”國家和地區電力建設中應用中國標准525項。
► 強制造。經過多年研發投入及經驗積累，中國電力設備企業已經形成了較強的制造能力，在產品性能穩定、質量優良、故障率等維度與國際同行領先指標並駕齊驅。
► 低成本。中國供應鏈具備原材料、人工等成本優勢，例如中厚板作爲電力設備主要原材料之一，中國市場價格一直低於歐盟、美國、日本等地區。因此，中國電力設備產品在同等性能和質量情況下，更具價格優勢。
短期來看，海外供需階段性偏緊，爲中國廠商提供了機會
以變壓器爲例，歐美交期不斷拉長，供需偏緊問題短期內較難解決。根據BNEF數據，美國變壓器交付周期從2014年的15個月拉長至2023年三季度的4年，中金研究認爲主要系需求快速增長而供給端彈性有限。中金研究認爲海外供給側3年內較難釋放大量產能，主要原因包括：變壓器擴產周期較廠（一般需要2-3年時間）、變壓器廠商擴產決策謹慎（擴產周期或與需求周期不匹配的風險、產品標准發生變化的風險）、供應鏈配套不完善（取向硅鋼產能稀缺、分接开關等零部件依賴進口）、熟練人工不足等。
中金研究認爲，在海外供給偏緊的設備環節（以變壓器爲典型），中國廠商將迎來重要機遇，發揮性價比、交期等方面的優勢，提高市場份額。
投資主线2：柔性直流輸電
柔性直流輸電技術是適應新型電力系統發展的必然趨勢
中金研究認爲發展柔性直流輸電技術是適應新型電力系統發展的必然趨勢。傳統交流電網主要是基於火電、水電、核電等同步發電機構建，在以高比例風電、光伏爲主體的新型電力系統中，逆變器等電力電子設備滲透率顯著提升，對系統無功和慣量的支撐能力非常微弱。而常規直流輸電所使用的半控型器件仍然需要依靠交流電網電壓進行換相關斷，對送受端交流電網要求必須有同步機電源支撐以及足夠的短路容量（不小於直流容量的2倍）。對於送端電網，如果是新能源大基地送出，則需要匹配火電/水電等同步發電機以及同步調相機；對於受端電網，一方面仍然需要火電機組提供無功支撐，導致系統運行方式不夠靈活，若未來火電利用小時數持續下降，恐造成火電機組經濟利益受損，另一方面多條直流集中饋入導致系統安全穩定風險突出。因此，中金研究認爲在交直流混聯電網、大規模新能源送出等趨勢下，採用柔性直流輸電技術是構建新型電力系統未來所必經的路线。
中金研究認爲柔性直流輸電技術未來有望主要應用於新能源大基地直流送出、深遠海上風電送出、交流電網異步互聯、低壓配電網組網等場景。
► 新能源大基地直流送出：特高壓常規直流輸電在送受端交流電網具有足夠支撐能力的條件下，用於大規模、遠距離輸送清潔能源技術和經濟優勢十分顯著。但對於沙戈荒大基地新能源項目，由於送端交流電網強度較弱，且缺少支撐性常規電源，因此採用常直方式進行外送存在較大約束。目前在建的特高壓常直項目外送均匹配了一定規模的火電或水電機組作爲配套電源。採用柔性直流輸電技術可控性、靈活性更強，對交流電網的依賴性更弱 ，甚至可不依賴交流電網 ，以孤島方式實現100%新能源匯集，並可爲交流電網提供動態支撐。根據國南網此前公示，甘肅-浙江、蒙西-京津冀、藏東南-粵港澳大灣區項目正在按照雙端柔直換流站進行可研方案設計，中金研究認爲其後續有望成爲首批特高壓雙端柔直送出項目。
圖表：已規劃特高壓直流线路配套電源方案
資料來源：國家能源局，國家發改委，中金公司研究部
► 深遠海上風電送出：柔直是大規模深遠海風電並網的首選技術方案。目前，深遠海風電送出技術主要有3種：高壓交流+無功補償平台、高壓柔性直流、分頻輸電，其中高壓交流及高壓柔直輸電技術較爲成熟。在兩個技術的選擇上，直流輸電的換流站投資高於交流輸電的變電站投資，而直流輸電线路投資低於交流輸電线路投資，因此交流线路更適用於較短距離海風送出（<70 km），直流线路更適用於深遠海風送出。從海外經驗來看，海風柔直輸電已經成爲海風送出的首選，自2014年以來已經有10條柔直线路投產，5條线路在建，整體技術成熟。中金研究認爲目前高壓柔性直流送出方案成功應用案例豐富，是我國深遠海風電送出方式的最優選擇之一。
圖表：不同海風送出方式比較
資料來源：張佔奎等《大規模海上風電並網送出策略研究》（2021），王秀麗等《大規模深遠海風電送出方式比較及集成設計關鍵技術研究》（2019），中金公司研究部
► 交流電網異步互聯：異步互聯是優化電網網架結構和提高電網防御大面積停電風險能力的重要措施。將柔直輸電系統嵌入大電網中，大電網被分割成若幹個互相之間異步互聯的小型同步電網，可以起到隔離系統之間故障傳遞的作用，降低嚴重連鎖性故障導致的全網大停電風險，同時柔直也能夠爲電網提供雙向靈活調節能力、無功和黑啓動支撐。目前國內柔直應用於電網異步互聯的項目主要是魯西、渝鄂和廣東電網直流背靠背工程。
► 低壓配電網組網：傳統配電網面臨分布式新能源大規模接入、負荷多樣化等一系列問題。相比於交流配電，基於柔性直流技術的配電網在提升電能輸送容量、增加系統可控性以及提高供電質量等方面具有更加優越的性能。例如低壓配變台區通過柔性直流互聯，近期可實現台區動態增容、故障快速轉供，提升供電可靠性及分布式電源接納能力，遠期通過低壓交直流靈活組網，適應規模化多模式源、荷接入，實現源網荷儲柔性高效互動目標。從實際應用角度看，於2018年年底投產的珠海多端柔性直流配電網示範工程項目是世界首個容量規模最大的±10千伏、±375 伏 、±110伏三電壓等級多端柔性直流配電網示範工程，實現了柔性直流配電技術由實驗室到工程應用的跨越。中金研究認爲兼具穩定性、經濟性、可靠性和安全性的柔性直流配電網具有較大的經濟價值和市場潛力，待技術和裝備制造進一步成熟後有望推廣落地。
柔直關鍵設備價值量提升，“十四五”換流閥市場空間預計逾200億元
柔性直流成本較常規直流提升20-30%，換流閥價值量顯著提升。柔性直流輸電系統的核心設備包括柔性直流換流閥、變壓器、控保設備、开關類設備等。相較於常規直流系統，柔性直流輸電系統不需要配置調相機等無功補償設備，而換流閥、控保系統由於核心元器件及工作機理變化，改動較大，因此設備價值量也有顯著提升。以換流閥爲例，換流閥佔常規直流和柔性直流的投資比例分別爲27%/57%，根據歷史招標數據，常規直流換流閥的單價大概爲7~8萬元/MW左右，柔性直流換流閥大概在20~30萬元/MW。後續隨着IGBT、電容等核心元器件的國產化，柔直換流閥仍具有一定降本空間。綜合下來，柔性直流設備較常規直流設備投資增加20-30%，但假如考慮常規直流爲滿足系統電壓支撐和短路容量要求需要配置大量調相機，則柔性直流送出方案較常規直流具有一定經濟性。
圖表：常規直流與柔性直流送出方案設備招標金額
資料來源：國家電網，南方電網，中金公司研究部
技術突破助力柔性直流輸電打开應用空間。柔性直流輸電系統的核心設備在於柔直換流閥，功率半導體元器件是柔直換流閥的核心元件。IGBT是目前柔直工程中應用最爲廣泛的全控型電力電子器件。當前較爲成熟的4500V/3000A型IGBT對換流閥的電壓等級和容量均有一定制約，最高僅能支撐500kV，因而白鶴灘-江蘇、昆柳龍工程均爲LCC+VSC混合柔直項目。目前，中車時代電氣4500V/5000A壓接型IGBT已完成研發測試，處於小批量生產制造階段，有望應用於後續特高壓柔直线路中，使800kV、8GW特高壓雙端柔性直流輸電成爲可能；6500V/3000A壓接型IGBT也處於研發測試階段，中金研究認爲後續有望應用於特高壓柔直和海風柔直中。此外，清華大學、中國西電與派瑞股份等聯合研發的基於IGCT的MMC換流閥技術已通過成果鑑定，中國西電已中標三峽能源海上風電輕型化柔性直流送出換流閥關鍵技術研究項目的IGCT換流閥試制；國家電網牽頭國電南瑞研發了可控換相換流器（CLCC）技術，已在葛南換流站改造中實現工程應用。展望遠期，基於SiC的IGBT器件耐受電壓、工作溫度和通流密度更高，且損耗更低，中金研究認爲其有望進一步給柔性直流輸電帶來顛覆性改變。
“十四五”柔直換流閥空間預計約200億元，“十五五”有望進一步放量。數量方面，1）新建特高壓：預測“十四五”規劃“三交九直”項目/沙戈荒新增直流項目/“十五五”規劃項目分別有3/3/5條擬採用柔直技術；2）存量直流改造：預測2024年起每年有一條线路進行CLCC單站改造；3）海風柔直送出：預計海風柔直送出滲透率由2024年的7.7%逐步上升至“十五五”18%。單價方面，結合設備歷史中標金額結合未來關鍵元器件國產化帶來降本空間進行估算。根據測算，預計“十四五”/“十五五”期間柔直換流閥市場空間分別爲204/350億元。
圖表：柔直換流閥市場空間測算
資料來源：國家能源局，國家發改委，中金公司研究部
投資主线3：配電網
配電網投資持續疲軟，或成爲新型電力系統薄弱環節
配網是我國電力系統相對薄弱的環節，“十四五”期間投資有所滯後。與海外對比，我國輸電網技術顯著強於其他國家，但是配電網整體發展時間短，配網自動化水平、可靠性相距發達國家仍具有一定差距。展望“十四五”，中金研究認爲盡管“十三五”期間農網得到了快速發展，但城鄉配電網各項經濟技術指標仍然差異較大。考慮到“十四五”是全面推進鄉村振興、加快農業農村現代化的關鍵時期，農網作爲最重要的基礎設施之一，疊加農網環節分布式光伏滲透率快速提升，中金研究預計農網環節仍需保持較高的投資力度。在城市配電網投資方面，隨着電動汽車規模化發展，負荷側主體類型不斷豐富，較爲薄弱的配電網環節或將面臨更大的問題。
大規模分布式光伏發展受配網容量制約，當前可採取配儲+匯流方式接入電網。分布式光伏一般接入110kV及以下配電網，調度消納問題較集中式光伏發電更爲復雜，大規模的分布式光伏接入會造成配電线路及變壓器局部地區過載、電網調峰難度加大、台區電能質量下降等多個問題，目前多地配網可接入容量已經有限。
電動汽車無序充電對配電網的可靠性、電能質量以及電力系統經濟性帶來較大影響。新能源汽車的充電行爲具有隨機性與無序性，大部分私家車主充電時間多爲傍晚至夜晚，與電力系統每日用電高峰有較大重合，導致原有電力系統出現“峰上加峰”現象，不利於電網的安全和可靠工作。其對配電網的影響主要體現在負荷增長導致局部過負荷、電壓偏移、電壓諧波、電壓不平衡以及配電網損耗等方面。
圖表：電動汽車的無序充電對配電網造成較多問題
資料來源：北京交通大學《電動汽車快速充電對配電網的影響》（2021），中金公司研究部
快充樁電壓等級提升已成趨勢，高壓快充或將進一步擡升對配電網改造需求。直流充電樁又稱“快充”，具有高電壓、充電功率大、充電快的特點，充電時間的疊加或負荷高峰時段的快速充電行爲將會加重配電網負擔。根據中國高壓快充產業發展報告(2023-2025)，當前150kW 以上的公共直流樁佔比僅 5% ，未來千伏以上的高壓架構是實現 5-10min 快充的必然趨勢，中金研究認爲高壓快充的發展或將進一步擡升對配電網改造的需求。
配網提升，路在何方？
分布式光伏匯流+配儲提升低壓側承載力
短期分布式光伏匯流+配儲方案可暫緩燃眉之急，長期配網規劃容量提升刻不容緩。當前多地電網低壓端承載力不足，分布式光伏开發容量受限、並網難、就近消納困難等問題顯現。中金研究認爲，由於低壓側負荷形態與分布式光伏开發容量快速變化，電網台區擴容周期較長，可以通過分布式光伏匯流+配儲方案暫時緩解配網容量制約，促進分布式光伏消納。長期來看，配電網發展需提供合理規劃配變容量，綜合提升配電網承載能力。
台區儲能具備延緩變電擴容、解決電能質量問題等作用。建設台區儲能可延緩台區變電擴容、促進電能質量改善、進行低電壓治理、峰谷套利等，移動性還可以作爲應急電源。中金研究選取山東、河北、河南等戶用光伏裝機規模大約在100萬千瓦以上的省份，假設2023年存在重過載、三相不平衡、低電壓等現象的問題台區滲透率大約在0.5%~1%，按照單個台區配儲規模200kWh測算，2023/2024/2025年台區儲能累計需求空間爲4.1/5.1/6.2GWh。
圖表：台區儲能市場空間測算
注：戶用光伏裝機規模按照2022年新增分布式光伏裝機中戶用光伏比例推算；配電台區數量根據該省最大供電負荷規模推算 資料來源：國家能源局，國網江蘇電力公司，中國儲能網，中金公司研究部
配網自動化與終端提升可觀可測可控水平
新一代配電自動化系統助力配電網接入海量分布式資源。大規模分布式電源、電動汽車的接入以及用戶與電網間的互動增加了配電網管控難度，打破了原有“源-網-荷”的互動模式，給配網運行帶來了較大的不確定性和挑战，原有傳統的配電自動化系統不再適用。2022年11月，新一代配電自動化系統在浙江海寧上线。系統將配網劃分爲“變電站-线路-台區”三個層級，可以根據每個層級電網的不同運行狀態，自動對應經濟運行、快速自愈、自我平衡三種運行策略，實現一個平台統籌調控配網海量資源，該套系統已接入光伏電站5659座和儲能電站5座。
台區智能融合終端是對配電台區多種運行監測和計量設備進行的整合優化。台區智能融合終端自2019年开始招標，近年來國網設備部、數字化部正在積極推動“一台區一終端”，中金研究估計當前台區滲透率尚不足20%，仍處在快速推廣階段。從中標情況來看，相較於傳統終端設備，台區智能融合終端格局更爲集中。
源網荷儲/微電網开啓分散式平衡模式
微電網，發揮就地消納分布式電源、集成優化供需資源的作用。從電網角度看，微電網是系統內的一個受控實體，按照電網規則獨立運行，而不影響配電網的可靠性和安全性，是高滲透率分布式電源並網的解決方案，同時能夠參與備用、調峰、需求側響應等雙向服務；從電力用戶角度講，微電網內部具備電力供需自我平衡和黑啓動的能力，有利於改善供電可靠性，降低线損，避免大停電事故造成的供電中斷。中金研究認爲，隨着用戶側發用電設備的廣泛接入，採用源網荷儲一體化或微電網模式可以有效減輕公用配電網投資壓力，助力清潔能源消納。
風險提示
電網投資不及預期。電網公司每年動態調整電網投資預算，若電網投資整體增速和結構性增長低於預期，將對相關公司業務發展造成負面影響。
海外政策不及預期，地緣政治風險。電網公司出海受到海外政策影響，如果海外政策不及預計或出現地緣政治問題，則將對相關公司造成負面影響。
電力市場化改革政策落地不及預期。政策方向雖已明確，但仍需要配套實施細則方可落地。電力市場化改革涉及諸多環節與利益主體，推進過程中可能受不可抗力影響。若改革政策未按照預期方向落地，可能對相關公司業務發展造成一定影響。
注：本文摘自中金研究於2023年12月26日已經發布的《新型電力系統2024年展望：內外需求共振，景氣持續向上》，分析師：曲昊源 S0080523060004；劉倩文 S0080523070014；曾 韜 S0080518040001；張若熙 S0080123090010
標題：中金：新型電力系統內外需求共振，景氣持續向上
地址：https://www.iknowplus.com/post/65863.html
