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1、分析師分析師郭彥辰郭彥辰登記編號：S1220523110003-電網策系列之一：把握特高壓主線電 力 設 備 與 新 能 源 團 隊電 力 設 備 與 新 能 源 團 隊 行 業 專 題 報 告行 業 專 題 報 告證券研究報告|電力設備|2024年01月22日1特高壓：政策催化下的柔直元年，24年迎來核準高峰期CONTENT目錄2盈利預測&風險提示2gZaXpWnYwV9UnXeXMApNoMsQ7NaO7NmOrRmOtPiNmMpOjMoMtP6MrQrNNZoOmMMYpMtQ01特高壓特高壓政策催化下的柔直元年，24年迎來核準高峰期3十四五規劃強勢驅動，特高壓重點發力4“十四五”現代

2、能源體系規劃明確提出要完善華北、華東、華中區域內特高壓交流網架結構，為特高壓直流送入電力提供支撐，建設川渝特高壓主網架，完善南方電網主網架。資料來源：北極星輸電網，方正證券研究所表：特高壓線路梳理類型類型電壓電壓線路線路投資額（億元）投資額（億元）長度（長度（km）核準時間核準時間開工時間開工時間投運時間投運時間最新進展最新進展直流輸電800kV金上-湖北33417842023年2月2025(預計)(川2標）已完成所有基礎澆筑工作隴東-山東206.6937.92023年2月2023年3月甘肅段鐵塔組立首基試點圓滿完成哈密-重慶2882300甘肅段開展首次質量監督檢查寧夏-湖南274.82161

3、92023年5月2023年6月2025(預計)全面建設階段藏東南-粵港澳2023年5月環評公示甘肅-浙江開啟項目前期工作陜西-河南7652025(預計)23年5月可研工作啟動陜北-安徽1063環評公示蒙西-京津冀2023(預計)2023(預計)交流輸電1000kV駐馬店-武漢382872022年3月2023年11月竣工投產福州-廈門712382022年3月2023年12月投運武漢-南昌9192620222022年9月2023年底建設階段張北-勝利64366冀北段實現貫通建設階段川渝特高壓2886582022年9月建設階段大同-懷來-天津北-天津南2023年1月可研工作啟動電網投資順勢增長，“2

4、交4直”時不我待5金額上：金額上：“十四五”期間，南網建設將規劃投資約6700億元，以加快數字電網和現代化電網建設進程，推動以新能源為主體的新型電力系統構建；國家電網計劃投入3500億美元（約合2.23萬億元），推進電網轉型升級。合計規劃投資累計將超過2.9萬億元。數量上：數量上：為按期實現“24交14直”，千億投資將助推規劃進展，預計24、25年每年至少4條直流工程的開工進度，并迎來核準高峰。資料來源：國家能源局、中國政府網、方正證券研究所圖：國家電網電網投資102001201440212104441000010122212212422200.511.522.533.544.5直流開工條數交

5、流開工條數圖：直流交流開工數目49774854488944744605488250945200550057000100002000030000400005000060000700008000090000100000010002000300040005000600020162017201820192020202120222023 2024E 2025E全社會用電量國家電網投資（億元）（億千瓦時）直流VS交流：替代OR互補？6直達高速直達高速OROR縣市公路？縣市公路？直流輸電定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸送的“直達高速”，很難組成網絡。交流輸電兼具輸電和構建網絡雙重功能，是連接各類能源的“

6、省市縣公路”。直流輸電可以減少大量無效損耗，但制約直流輸電發展的最大關鍵在于是否具有巨大且堅強的交流輸電網。直流在高電壓、大容量、遠距離傳輸上確實有獨特優勢，但是目前的網架結構還是交流體系下的，短期內不可能推倒重建網架結構，而且直流目前尚不具備復雜組網功能。因此，分析結果是直流輸電和交流輸電只能互補，不能互相取代。分析結果是直流輸電和交流輸電只能互補，不能互相取代。資料來源：強直弱交的定義、內涵與形式及其應對措施、特高壓交流和直流輸電系統可靠性與經濟性比較、方正證券研究所整理圖：特高壓交直流混聯格局圖：交直流年費用隨輸電距離的對比傳統直流VS柔性直流：孰優孰劣？7由于所用換流元件的根本性差異，

7、傳統直流輸電和柔性直流輸電對電網的需求是不同的。傳統直流輸電的送受兩端都要都要有穩定、足夠強度的交流系統；柔性直流輸電不但不依賴電網，而且能夠主動構網，對電網提供強支撐。穩定、足夠強度的交流系統；柔性直流輸電不但不依賴電網，而且能夠主動構網，對電網提供強支撐。在輸電能力方面，盡管柔性直流輸電已經達到特高壓等級，但是受限于器件的通流能力，輸送容量還無法達到傳統直流輸電的最高水平。在損耗方面，傳統直流輸電的變壓器損耗略高于換流閥；柔性直流換流閥成本可以占據總設備成本的一半以上，而傳統直流輸電的變壓器成本占比較高資料來源：強直弱交的定義、內涵與形式及其應對措施，方正證券研究所整理直流輸電類型直流輸電

8、類型換流元件換流元件送端電網送端電網受端電網受端電網換相失敗換相失敗輸電電壓輸電電壓輸送容量輸送容量損耗成本損耗成本柔性直流輸電柔性直流輸電全控器件(如IGBT),容量小,可控關斷可以為新能源提供并網所需的電壓和頻率支撐可以是無源電網沒有換相失敗,全穿越交流故障,無功支撐強目前最高800kV目前最高5000MW高傳統直流輸電傳統直流輸電半控器件(晶閘管),容量大,依靠電網電壓換相關斷必須有同步機電源支撐必須是有源電網交流故障時存在換相失敗現象目前最高1100kV 目前最高12000MW低70.6%36.70%23.50%51.60%5.90%11.70%0.0%20.0%40.0%60.0%8

9、0.0%100.0%柔性直流輸電傳統直流輸電其它設備變壓器換流閥57.0%27.0%29.0%54.0%14.0%19.0%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%柔性直流輸電傳統直流輸電其它設備變壓器換流閥圖：柔性直流輸電與傳統直流輸電的技術特性對比圖：直流輸電損耗占比圖：直流輸電成本占比為何在當前時點，我們需要柔直？81）可控性強，可關斷器件可以進行開與關的完整控制，無需交流側提供換相電流，因此也就不存在換相失敗的問題；2）得益于完整控制，柔性直流輸電在交流側無需大量無功支撐，占地面積減少。3）無源特性可完成向孤島供電，解決了網架薄弱地區的“最后一公里”問題。這里說的孤

10、島指的不是真正的島嶼，而是僅靠幾條輸電線連接的區域小電網。4）全控型器件的開關頻率極高，動輒成千上萬赫茲，僅需少量高次濾波器就可完成過濾，避免了低次諧波對電網的污染。對中國電網來說，交流電網的頻率為50赫茲，所以低次諧波比高次諧波難處理得多。5）功率潮流反轉迅速。柔性直流輸電系統可以通過改變單端電流方向來改變潮流的方向，這就初步具備了多點輸送的功能，也就意味著直流也可以組網了。資料來源：電源設計電子電路基礎電源技術信息網站、方正證券研究所圖：普通晶閘管圖：IGBT構成與等效圖圖：潮流圖為何在當前時點，我們需要柔直？9對比柔直和直流，柔直在新能源黑啟動/動態響應/故障恢復方面均表現更好。此三點正

11、是目前直流工程的痛點和缺陷。資料來源：柔性直流輸電技術的工程應用和發展展望，方正證券研究所圖：南澳工程青澳站黑啟動試驗波形圖圖：魯西背靠背工程動態響應曲線對比圖：昆柳龍直流工程直流線路故障清除與重啟動為何在當前時點，我們需要柔直？10千萬千瓦級大規模新能源發電基地柔性直流送出：千萬千瓦級大規模新能源發電基地柔性直流送出：電源基地距離中、東部負荷中心遙遠，可達2500 km，直流送出的經濟性更好。但電源側網架薄弱，早期階段甚至只有風光新能源孤島送出；中、東部受端地區電網多直流饋入特征明顯。送、受端電網的特性決定柔直是重要課題。更大容量的海上風電柔性直流送出更大容量的海上風電柔性直流送出：滿足未來

12、億千瓦級海上風電基地開發和電網消納需求，需要數百萬千萬，甚至千萬千瓦級海上風電匯集組網直送負荷中心，其主要難點是多端協調控制資料來源：柔性直流輸電技術的工程應用和發展展望，方正證券研究所序號序號工程名稱工程名稱投運年份投運年份容量容量/MW/MW直流電壓直流電壓/kV/kV接線形式接線形式器件類型器件類型電纜電纜/架空線架空線距離距離/km/km應用場景應用場景1上海南匯20112030對稱單極3 300 V IGBT直流電纜8新能源并網2南澳多端2013200,100,50160對稱單極4 500 V IEGT架空線+直流電纜20.6+20.2新能源并網3舟山五端2014400,300,10

13、0X3200對稱單極3 300 VIGBT直流電纜140.4新能源并網4廈門工程20151000320對稱雙極金屬回線3300VIGBT直流電纜10.7城市高密度負荷中心供電5魯西背靠背20161000350對稱單極3 300 V IGBT 4 500 V IEGT電網柔性互聯6渝鄂背靠背20191 250X4420對稱單極3 300 V IGBT 4 500 VIEGT電網柔性互聯7張北直流電網工程20203 000500對稱雙極金屬回線4 500V IGBT5 200 V BIGT架空線648.2新能源并網、無源網絡供電8昆柳龍直流工程20205 000800對稱雙極大地回線4 500 V

14、 IGBT 4 500 V IEGT架空線1452遠距離架空線 輸電9如東海上風電工程20211100400對稱單極4 500 V IGBT 4 500 V IEGT海底電纜103新能源并網10廣東背靠背 工程20221 500X4300對稱單極4 500 V IGBT 4 500 V IEGT電網柔性互聯11白鶴灘工程20228 000800對稱雙極大地回線高端換流器采用LCC，低端換流器采用VSC4 500 V IGBT4 500 V IEGT架空線2088遠距離架空線 輸電12青州海上風電送出工程2024(預計)2000525對稱單極4 500 V IGBT海底電纜86新能源并網表：中國

15、的柔性直流輸電工程柔直的應用場景？11目前柔性直流在電網互聯、遠距離輸電、新能源送出、中低壓配電等四類主要場景，得到了廣泛應用。資料來源：方正證券研究所整理應用場景應用場景電網互聯電網互聯遠距離輸電遠距離輸電新能源送出新能源送出中低壓配電中低壓配電場景簡介電網互聯可實現互供電力、互通有無、互為備用，可減少事故備用容量，增強抵御事故能力。隨著經濟社會快速發展，民眾需求持續旺盛，中國已有的500千伏輸電主網架已經面臨遠距離、大容量輸送能力不足，走廊資源緊缺等瓶頸制約，亟待打造電力“高速公路”。遠海具有更廣闊的海域資源與更龐大的風能儲量，開發潛力巨大。與近海相比，遠海環境更加惡劣，對風機基礎、海底電

16、纜、海上平臺集成等技術提出了更嚴苛的要求。即便如此，海上風電場的開發逐步走向遠海是必然趨勢已成為業界共識。中低壓直流配電應用場景豐富，如配電網柔性互聯、配電線路增容改造、工業園區/樓宇直流供電柔直優勢柔直不增加交流短路電流，不受交流系統短路容量限制，可快速靈活調節潮流，是電網互聯的重要技術手段。柔直運行控制、拓撲結構和核心器件的發展，促進了電壓等級及輸電距離的提升。柔性直流輸電具有直流電纜無充電功率限制、可有效降低風電間歇性對電網穩定性的影響、可為海上風電場提供穩定的并網電壓、系統運行方式調控靈活等優點，針對深遠海、大容量風電送出具有顯著優勢。柔直向配電和用電延伸，可改善配電網運行性能，提高供

17、電質量，促進節能減排。應用示例西南電網柔直異步互聯格局張北柔直工程江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程珠海唐家灣三端柔性直流配電網工程表：柔直的主要應用場景分類國內廠商柔直相關產品？12產品在結構上與高壓直流輸電類似，柔直主要設備包括柔性直流換流閥、高壓直流斷路器、換流變壓器、柔性直流輸電控制保護系統和直流電抗器/平波電抗器。資料來源：方正證券研究所整理設備設備柔性直流換流閥柔性直流換流閥高壓直流斷路器高壓直流斷路器換流變壓器換流變壓器柔性直流輸電控制保護系統柔性直流輸電控制保護系統直流電抗器直流電抗器/平波電抗器平波電抗器用途柔性直流換流閥是柔性直流輸電工程的核心設備，相當于在電力系統中接入一

18、個完全可控的智能化“電力閥門”，實現交流電與直流電的轉換。直流斷路器結合了電力電子器件，是用于開斷直流回路的斷路器，實現直流開斷的時刻是電流過零點，隔離故障區域和故障點，實現線路的并網與離網。換流變壓器是一種將電能從交流系統傳輸給一個或多個換流橋，或者相反傳輸的變壓器，它的位置通常在換流橋與交流系統之間。用于直流電網運行方式變化和故障處理。在失去站間通信時，直流電網依靠換流站站級控制及保護保障設備安全。平波電抗器是指一種用于整流后直流回路中的電子裝置。使輸出的直流接近于理想直流。結構柔性直流換流閥子模塊拓撲結構如圖2所示。每個子模塊包含2個IGBT元件、一個直流儲能電容器、一個晶閘管、一個放電

19、電阻、一個快速旁路開關以及其他二次控制板卡等。采用四個額定直流電壓為40 kV的機械開關模塊單元串聯，其中每個模塊包括真空開關VCB、暫態均壓元件Cj、Rj和靜態均壓電阻Rx，四個機械開關模塊共用一臺避雷器MOV結構包括：硅鋼片，繞組，絕緣材料，套管及升高座，有載調壓開關，冷卻器，繼電器，壓力釋放閥，表計等按保護區域可分為換流變保護區、閥側連接線區保護、換流器區保護、極母線區保護、中性母線區保護、直流線路保護、中性線區保護和金屬回線區保護平波電抗器的線圈和鐵芯組裝成一體后經過預烘、真空浸漆、熱烘固化這一工藝流程，采用H級浸漬漆，使電抗器的線圈和鐵芯牢固地結合在一起.廠商南瑞集團、許繼電氣、西電

20、電氣等南瑞集團旗下子公司、思源電氣、中國西電等保變電氣、西電集團、特變電工、中電裝備、ABB、西門子、阿爾斯通等南瑞集團、四方電氣等特變電工、北京電力設備公司、西電電氣等圖示表：柔直的主要設備彈性測算：換流閥貢獻核心利潤13彈性測算：彈性測算：價值量：對于換流閥，常直參考今年項目中標價為12億元，假設新建特高壓柔直換流閥價格穩中有降，為36億元；市占率：結合上文分析，預計某換流閥公司其換流閥市占率為20%，常規直流/其他項目直流控制保護系統市占率為50%/30%。與常規直流項目相比，柔性直流將貢獻較大的訂單和毛利彈性。樂觀測算，毛利貢獻可達10億，保守測算毛利可達6.8億。資料來源：方正證券研

21、究所價值量（單位：億元）價值量（單位：億元）保守測算保守測算樂觀測算樂觀測算類別類別常規常規柔性柔性常規常規柔性柔性2223換流閥12361236直流控制保護系統1.82.21.82.2市占率換流閥20%20%20%20%直流控制保護系統50%30%50%30%訂單6.615.726.623.58毛利率換流閥45%40%45%40%直流控制保護系統75%75%75%75%毛利3.516.753.5110.125表：彈性測算表市場規模：24年開啟確認高峰14預可研預計需要1-1.5年、可研預計需要6個月、審批核準預計需要3-6個月、招標開工預計需要1-3個月、建設投運預計需要1.5年；從核準至投

22、運全程周期約2年。假設單條特高壓直流投資額為280億元，單條特高壓交流投資額為60億元。假設直流特高壓核心設備換流變壓器、換流閥、GIS、直流保護系統價值約35/18/6/1.8億。假設交流特高壓核心設備GIS、特高壓變壓器、特高壓電抗器，各自單線價值分別為12/6/4億元。資料來源：方正證券研究所表：特高壓規模預測20232023-2025202520262026-20302030特高壓規模特高壓直流（單位：條）1322特高壓交流（單位：條）13特高壓直流投資額（單位：億元/條）280260特高壓交流投資額（單位：億元/條）6050市場規模合計（單位：億元）37005870特高壓直流核心設備

23、規模（單位：億元）換流變壓器455770換流閥234316.8GIS78132直流控制保護23.439.6合計790.41258.4特高壓交流核心設備規模（單位：億元）1000kvGIS12361000kv變壓器6181000kv電抗器412合計226602盈利預測盈利預測&風險提示風險提示15盈利預測&風險提示16投資建議：投資建議：特高壓方面：綜合利潤彈性+競爭格局+盈利能力，推薦換流閥和GIS以及變壓器廠商 建議關注利潤彈性高+盈利能力強的換流閥設備廠商：許繼電氣/國電南瑞 建議關注競爭格局好+盈利能力強的GIS環節：平高電氣/思源電氣 建議關注有出海預期或深度受益下游新能源需求的變壓器環節：金盤科技/明陽電氣。風險提示：風險提示：行業政策推進不及預期，特高壓開工節奏不及預期，盈利能力不及預期分析師聲明與免責聲明17評級說明18方正證券研究所上 海 市 靜 安 區 延 平 路 7 1 號 延 平 大 廈 2 樓深圳市福田區竹子林紫竹七道光大銀行大廈31層廣州市天河區興盛路12號樓雋峰院2期3層方正證券北 京市 西城區 展覽 路 4 8 號新聯 寫字 樓6 層長沙市天心區湘江中路二段36號華遠國際中心37層專注專心專業19