解析投資:特高壓市場研究:繼高鐵、5G後的第三張名片

一百多年前的交直流之爭,科學家們劃分為截然不同的兩派。以美國發明家愛迪生、英國物理學家開爾文為首,極力主張採用直流輸電;以美國發明家威斯汀豪斯和英國物理學家費朗蒂為首,主張採用交流輸電。最終爭論的結果是,交流輸電以其組網和便捷的升壓優勢,成為了後來電力系統大發展的起點。


然而,經過100多年的發展,電力技術早已經不是當年可比。隨著廣域交流大電網的形成,世界範圍內大電網事故不斷髮生,輸送範圍受限,輸電走廊佔用大和對新能源接納非常有限等問題的暴露,交流輸電的技術也存在著某些缺陷。與此同時,直流輸電的優勢也並未被忽視。尤其特高壓的出現,意味著過去的交流輸電並不是未來電能輸送的唯一方式。


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什麼是特高壓?特高壓是指電壓等級在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的輸電技術。這種技術相較於高壓、超高壓技術具有輸送容量大、距離遠、效率高和損耗低等優勢。


據國家電網公司測算,輸送同樣功率的電量,如果採用特高壓線路輸電則可以比採用500千伏高壓線路節省60%的土地資源。因此,若從西北把煤電、風電輸像傳統那樣送到華東、華北地區,其跨度超過3000公里,而採用特高壓輸電技術所節省的資源無疑是非常可觀的。


特高壓涉及的產業鏈非常龐大,主要劃分為電源端、變電端/換流端、用戶端三大部分。其中,特高壓交直流項目建設主要包括線路建設、變電站以及換流站的建設。


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核心設備方面:


特高壓交流輸電設備包括GIS、變壓器、電抗路、SSokv組合電路、互感器、斷路器和隔離開關、串聯補償裝置、電容器、避雷器以及變電站監控等。核心設備主要為GIS和變壓器,主要供應商分別為平高電氣、中國西電、新東北電氣和中國西電、特變電工和保變電氣。


特高壓直流輸電系統由送端交流系統、整流站、直流輸電線路、逆變站、受端交流系統五個部分構成,其中最重要的是換流站,而換流站的心臟換流變又是整個直流輸電系統的重中之重。核心設備主要為換流閥和換流變壓器,主要供應商分別為國電南瑞、許繼電氣和中國西電、特變電工。


從製造技術來看,目前我國特高壓交流輸變電裝備在特高壓變壓器、開關設備、互感器、電容器和避雷器等裝備研製等方面,依託特高壓交流輸電工程實踐,取得了顯著進步,尤其特高壓的串聯補償裝置已經達到了世界領先水平。在特高壓直流設備的換流閥和換流變壓器上,我國的製造技術處於國際領先地位。


線路投資方面:


特高壓交流線路投資額一般與站點數量和輸送距離相關,一般每個站點內含有5-7個間隔,其中單個間隔內配套有GIS開關、變壓器等主設備,但單條線路平均投資額不足100億元。而特高壓直流線路為雙站佈置,分別在送端與受端分別配置換流站,站內配備數量不等的換流閥、GIS開關、換流變、直流保護系統等主設備,單條線路投資額一般在200億元以上。


電能的輸送由升壓變壓器、降壓變壓器以及其它相連的輸電線路完成。所有輸變電設備連接起來構成輸電網,所有配電設備連接起來構成配電網。輸電網和配電網兩者統稱為電網。其中配電網上聯電網主網架,下聯千家萬戶,是連接輸電網、分佈式電源和各類用戶的重要環節。


一般而言,特高壓電網是以1000千伏輸電網作為骨幹網架,超高壓輸電網和高壓輸電網以及特高壓直流輸電、高壓直流輸電和配電網構成的分層分區、結構清晰的現代化大電網。


具體為:特高壓交流主要定位於近距離大容量輸電和更高一級電壓等級的網架建設,如三華電網聯網和600-800km距離的大功率火電輸送,實現異步互聯和海底電纜送電等。特高壓直流主要定位於送受關係明確的遠距離大容量輸電以及部分大區、省網之間的互聯,如主要用於1000km以上長距離大功率輸電尤其是西南地區的水電外送。然而,我國特高壓直流與交流往往大多數都是混合運行的。


目前,特高壓輸電環節的核心骨架網絡基本建設完成,但配電網仍相對薄弱。據統計,2012年,國家電網公司配電自動化覆蓋率僅為10%,而法國、日本的配電自動化覆蓋率分別達到90%和100%。2015年,國家頒佈《配電網建設改造行動計劃(2015-2020 年)》,要求在2020年將我國中心城市的供電可靠率提高至99.99%。因此,配電網是我國未來的重點建設方向。


“特高壓”是一個新事物,甚至在世界範圍內都屬於新鮮的事物。


20世紀60年代,美國、蘇聯、意大利以及日本等國家都曾先後開展過特高壓輸電技術的研究。如蘇聯80年代起建設的1900公里長的1150千伏交流線路,日本90年代建設的427公里長1000千伏同塔雙回線路等。但總體來看,截止目前,國外特高壓的發展一直仍處於試驗研究和實踐探索階段,在商業應用上並未取得突破。


雖然我國對特高壓技術的跟蹤研究始於20世紀80年代,起步晚於國外,但是在2004年,國家電網聯合各方力量,開展大規模研究論證、技術攻關以及工程實踐,使得特高壓技術得到了全面創新突破。


自此,我國大興工程,開始了規劃和建設多條特高壓線路的征程。


2006-2008年,作為特高壓的試驗探索階段,國家電網大力推進基礎建設,共投資了650億建立了1條特高壓交流和3條特高壓直流。2011-2013年,智能電網建設週期開啟,特高壓項目建設終於迎來了第一輪發展高峰。期間,國家投資了1012億建了2 條特高壓交流,3條特高壓直流。2014-2016年,國家能源局圍繞《大氣汙染防治行動計劃》出臺了配套的12條輸電通道,其中包含9條特高壓工程,此次為特高壓項目建設第二輪發展高峰。當時國家又合計投資了3350億建了6 條特高壓交流 9條特高壓直流。接著,隨著自2018年以來國內用電量增速回升,清潔能源外送需求強烈以及基建、新基建投資加碼託底經濟,國家預算再次投資1500-2000億建設6條特高壓交流4條特高壓直流。


截至當前,我國已有25條特高壓線路(10交15直)投產,其中送電量超過了6000億千瓦時。此外還有7條特高壓線路(4交3直)正在在建,以及8條特高壓線路(6交2直)待核準。可以看到,特高壓項目憑藉高投資規模、強輸送能力等特點,始終是國家電網拉動基建投資、託底實體經濟、改善能源結構的重要手段。


解析投資:特高壓市場研究:繼高鐵、5G後的第三張名片


前人種樹後人乘涼。特高壓作為是一項尖端技術,在無數人付出的艱辛努力之下,已經成為了我國具有獨立知識產權和科學發明創新價值的東西。目前,我國在高科技方面,能夠全球領先的有高鐵、5G通信以及特高壓。其中,高鐵、5G已經成為我國二張名片,而參照現在特高壓的發展趨勢,其在未來最有望成為第三張名片。


國電南瑞(600406):國內電網安全穩定控制和調度領域唯一能夠提供一體化整體解決方案的供應商。變電站保護類市場佔比達到40-50%,繼電保護產品在220kv及以上電壓等級的國內市場佔有率超過45%,綜合監控類市場佔比60-70%。在調度市場,公司整體佔比70%左右,在國調、網調和省調等高端市場層面佔比可達到90-100%。在配電側配電終端單元(DTU)和配電變壓器遠方終端市場(TTU),公司佔有率可達到40%。


平高電氣(600312):

國家電網公司全資子公司平高集團有限公司控股的上市公司。第一臺252kV敞開式SF6斷路器、550kVSF6斷路器、第一套252kV全封閉組合電器、800kV全封閉組合電器以及816kV和1120kV直流隔離開關、1100kV全封閉組合電器、1100kV旁路斷路器/旁路隔離開關、世界首支±1000kV級直流純SF6氣體絕緣穿牆套管、1100kV切濾波器組斷路器、126kV緊湊型斷路器、混合氣體管道母線等一批擁有完全自主知識產權的高端產品,佔領著世界開關領域的制高點。


許繼電氣(000400):國家電網旗下核心上市企業。換流站核心設備換流閥市佔率超過30%,位居第一梯隊,而直流控制保護系統市佔率也超過50%。



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