国网“十四五”特高压加速,一文带你读懂特高压 丨 见智研究

作者: 宋垚
特高压建设加速推进,中游设备端有望受益

前几日《中国能源报》报道,“十四五”期间,国网规划建设特高压线路“24交14直”,涉及线路3万余公里,变电换流容量3.4亿千伏安,总投资3800亿元。其中今年计划开工“10交3直”共13条特高压线路。特高压进程开始加速,华尔街见闻·见智研究带大家了解此规划意味着什么?以及对产业链各环节有何影响?

本文看点:

1、关于特高压的基本知识

2、“十四五”国网规划意味着什么?

3、特高压发展带动了哪些机会?

谈一谈关于特高压的那些事儿

通常电压按等级可以分为低压、高压、超高压和特高压几种。其中低压通常是220V和380V,也就是家里插板用的电压。高压指的是电压等级在10Kv-220Kv,城市高压电缆一般是地下传输,野外一般是铁塔传输。超高压范围在330Kv-750Kv之间,通常是水力火力发电等输送的电压。而特高压指的是±1000Kv及以上交流和±800Kv及以上的直流输电构成特高压,特高压一般用在西电东输等超远距离输送的电压渠道。

特高压的输电模式按照使用场景的不同可以分为直流输电和交流输电。直流输电是指只能点对点输送,中间不可落点,输送功率大,距离远,适合远距离输电。交流输电指中间可落点构成电网,输电容量大、覆盖范围广,线路中有串联,呈网络结构,可以兼具输电和组网功能,适用近距离输电。因为在特高压中大概800公里以内都是交流电更划算的,超过的800公里直流电更便宜,所以距离近时候都是用交流去传输,一旦横跨省等超远距离,直流传输更经济划算和安全。

1)为何特高压如此重要?难度如何?

特高压本身具有输电容量大、输电距离远、能耗低、占地少,经济性明显等特点,尤其输电距离长是其最大的特点。由于我国电力资源与负荷不均,我国80%以上的能源资源分布在西部、北部;70%以上的电力消费集中在东部和中部,供需距离相距约800-3000km,由于资源丰富区经济较落后,人口也比较稀少,产生的电量在那些地区无法完全消纳,且电力资源不易存储,如果没有办法强力输送出去,资源就会浪费。但面对这样大规模长距离的输电,如果用超高压等级输送线路损耗、系统稳定和短路电流问题就会非常严重,所以要采用特高压输电来解决这样的问题。

但特高压这么好,为什么欧美这些国家发展不起来呢,究竟问题在哪?首先要想进行长距离输电,最主要就是处理好在输电过程中的电量损耗问题,最基本方法就是增加输电线横截面积来减少电阻,但是在长距离传输中,这些输电线比较沉,要增加网架数量,会增加输电网的成本。所以还是增加电压更靠谱些,所以要想长距离输电又要降低电网设施中的成本,还是特高压技术更好。欧美发展不起来其中一个很重要原因是美国是联邦制国家,中央政务无权强制各州的行为,所以只能协商,而协商各方利益没谈拢必然会导致低效,欧洲类似原理,因为欧洲国家众多,所以难以形成统一意见,所以欧洲和美国建立特高压是比较困难的。所以说特高压是匹配大国的,且恰好我国国情适合发展,而我国正好又是缺气少油,资源分布极度不均匀,所以现实倒逼我国研制特高压。所以我国特高压技术就是在这样的情况下,从国际的“落后生”赶超成了“尖子生”。

2)我国特高压发展的前世今生

我国特高压的发展从“白手起家”到走向国际用了20余年的时间,道路比较崎岖、过程比较艰难,但取得的成绩也是有目共睹的。2005年以前我国电力系统是哪里缺电就在哪里建电厂,不重视电网,这种就地平衡的电力发展方式是造成我国煤电运力长期紧张,是导致周期性和季节性缺电的原因。要解决这一问题必须发展输电容量更大,输电距离更远,更高电压等级的电网,提高电网的运力。直到2006年,我国第一条特高压交流试验示范工程开工,为特高压建设按下了加速键。2011年后特高压建设才真正迎来第一次高潮。2013年9月,国务院《大气污染防治行动计划》提出后,特高压发展再次加速。直到2018年,国家能源局印发《关于加快推进一批输变电重点工程规划建设工作的通知》,特高压建设的浪潮再次掀起。截止到2020年底,中国已经建成了“14交16直”在建“2交3直”共35个特高压工程,在运在建特高压线路总长度4.8万公里。

“十四五”特高压建设快速推进原因为何?

近日《中国能源报》报道,“十四五”期间,国网规划建设特高压线路“24交14直”,涉及线路3万余公里,变电换流容量3.4亿千伏安,总投资3800亿元。其中今年计划开工“10交3直”共13条特高压线路。“十三五”期间全国口径投资大概在3000多亿,国网约2800亿左右,同比增长迅速。

从国网规划的投资额看,3800亿主要是直流部分投资额比较大,因为一般直流投资在200-250亿之间,特别长的会在300亿,14条跨省的直流投资额基本在3500亿左右,交流不贵,一个站基本在20亿左右,且24条交流具体拆分段更复杂,落地站点有多少并不清楚,所以很难给每一段定义相对准确的投资额。

从规划的14条特高压直流里面,目前已经推出7条线路,包括2018年和2020年推出的线路,也就是之前国网“碳中和、碳达峰”行动方案提及的“规划十四五期间建成7回特高压直流”,特高压直流主要用于清洁能源外送。预计有7条待推出的新线,涉及的送端地区可能涵盖东北、内蒙、青海、新疆、西藏等;受端地区预计涵盖华东、华中、华南、西南等。特高压交流主要用于区域性环网建设的,有利于电网安全稳定和加强省间互济,规划的24条交流目前已经推出线路有6条,是2018年推出的。

按照往常特高压投资应该是在五年期,除了最后一年,其他年份投资并不会如此集中,但是2022年突然要开工“10交3直”,再叠加南网1直,如此密集的投资主要有两点原因:第一、为了实现“碳中和”和“碳达峰”的目标,新能源的发展必须加速,而如集中式新能源发电依赖于资源富集地,主要集中在西北、东北等地,但是它与负荷中心呈现你逆向分布的特点,所以需要跨省区特高压通道往外送。其次,除了传统西北五省等地,戈壁沙漠也被纳入新能源开发的重点区域,为了匹配新能源开发进度,所以连带通道建设要跟上,配合新能源的开发,所以今年电力通道等大量基础设施会提前。第二、今年宏观经济形势并不是特别乐观,国外疫情持续变异,影响全面对外开发进度,所以要更注重对内投资。所以在这两种情况下,今年特高压进程开始提速。

特高压加速发展,产业链迎来哪些机会?

国网“十四五”特高压规划超预期,产业链上下游有望高度受益。特高压产业链设计的环节较多,既能拉动包括高压电气开关设备、换流阀、线缆、变压设备等硬件的需求;又能带动智能化终端、智能芯片等需求。新型电力系统是我们国家电力系统未来发展的大方向,而特高压作为解决资源禀赋约束的重要一环,未来有望高度受益。

特高压产业链可以分为上游的电源控制端、中游的特高压传输线路与设备、下游的配电设备。特高压线路和设备是特高压建设的主体,可以进一步分为交/直流特高压设备、线缆和铁塔、绝缘器件和智能电网等。

特高压投资规模的快速发展第一阶段是2014-2017年,投资额度达1966亿,随后发展平稳,2020年国网特高压建设项目投资规模达1811亿,十四五期间特高压发展继续加速,国网投资规模继续扩大至3800亿。

特高压项目成本构成主要包括两部分,分别是线路建设和变电站建设线路建设主要包括输送端缆架等,变电站主要包括对各种各样设备的需求。从交/直流项目建设分类看,特高压交流项目投资占比较大的设备包括:1000KVGIS、变压器、电抗器等占比分布约为46%、13%、13%。直流项目投资占比比较大的设备包括:换流变压器、换流阀;其中前者占比约44%,后者占比约20%。从整体看,特高压项目投资可分为设备、铁塔、线缆和基建等投资。其中设备投资约占25-35%;铁塔和线缆投资(与特高压线路长度相关)约占30%。基建及其他投资占35%左右。

竞争格局方面,设备端较为集中,线缆和铁塔较分散设备端,直流方面,主要核心设备是换流阀和换流变压器,前者是实现电能交直流转换的核心装备;后者是交直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备。这两者主要供应商是国电南瑞、中国西电、特变电工、许继电气。其中,国电南瑞换流阀市场份额超过50%。交流主要设备包括1000KVGIS、变压器、电抗器,主要供应商分别是中国西电、特变电工、平高电气。所以交直流设备企业中,中国西电、国电南瑞、特变电工、平高电气、许继电气、思源电气、山东电工电气这7家企业基本垄断了设备70%的市场份额。与设备端不同的是,线缆和铁塔市场集中度较低,毛利率也不高,竞争格局比较分散,尤其铁塔很多企业还是非上市公司

整体看,华尔街见闻·见智研究认为此次特高压进展的加速,虽然长期有望利好全产业链发展,但从价值导向看,设备端从竞争格局看中长期更受益,其次就是智能电网端,因为智能电网端不仅是受益于特高压的发展,同时也是基于物联网产业链的需求带动,包括智能芯片等都是值得关注的环节。

 

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