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特高壓行業分析:特高壓或迎新一輪建設高峰,核心設備商有望受益

西部證券發布時間:2023-08-14 12:35:39  作者:楊敬梅

  一、新能源大基地建設提速,特高壓迎新機遇

  1.1特高壓是實現大容量、遠距離輸電的先進技術

  特高壓輸送具備容量大、傳輸距離遠、運行效率高和輸電損耗低等顯著優勢。特高壓輸電指交流電壓等級在1000kV及以上、直流電壓在±800kV及以上的輸電技術,具有輸送容量大、傳輸距離遠、運行效率高和輸電損耗低等技術優勢,是實現遠距離電力系統互聯,建成聯合電力系統的物理架構基礎,是目前全球最先進的輸電技術。相較于傳統高壓輸電,特高壓輸電技術的輸電容量將提升2倍以上,可將電力送達超過2500千米的輸送距離,輸電損耗可降低約60%,單位容量造價降低約28%,單位線路走廊寬度輸送容量增加30%。

  特高壓包括特高壓交流和特高壓直流輸電。特高壓直流輸電是用±800kV及以上的直流電壓輸送電能的方式,其基本工作原理是通過送端換流站將交流電轉變為特高壓直流電后,將直流電輸送到受端換流站,再由受端換流站將直流電轉變為交流電送入受端交流系統,主要目的是輸送電能。特高壓交流輸電是指1000kV及以上的交流輸電,其通過變壓器升壓和降壓,給配送電能帶來了極大的方便。

  1)特高壓直流是跨區大規模輸電最佳解決方案。直流輸電所要用到的換流站的造價比交流變電站高,但直流輸電線路的造價比交流輸電線路低。隨著輸送距離的增加,交流輸電容量受穩定性限制,需要采取各種技術措施,導致投資增加。因此當輸電距離足夠遠時,直流輸電的經濟性就會反超交流輸電。

  2)特高壓交流電網可實現大容量、遠距離輸電。特高壓交流1回1000kV輸電線路的輸電能力可達同等導線截面的500kV輸電線路的4倍以上,并且可以大量節省線路走廊和變電站占地面積,顯著降低輸電線路的功率損耗。通過特高壓交流輸電線實現電網互聯,可以簡化電網結構,提高電力系統運行的安全穩定水平。

  基于此,特高壓交流輸電技術可連接煤炭主產區和中東部負荷中心,使得西北部大型煤電基地及風電、太陽能發電的集約開發成為可能,實現能源供給和運輸方式多元化,既可滿足中東部的用電需求、緩解土地和環保壓力,又可推動能源結構調整和布局優化、促進東西部協調發展。

  直流輸電技術可進一步分為常規直流和柔性直流。常規直流輸電技術擅長點對點大容量輸送電能,能調節電網頻率但不能控制電壓,不能完整支撐電網運行。柔性直流輸電技術則可同時控制頻率和電壓,不但能輸送電能,而且能調節電壓,具有可控性好、運行方式靈活、適用場合多、系統支撐能力強等優勢。在大規模風電場、太陽能等清潔能源并網,孤島供電、大城市供電,交流電網同步/異步互聯,構建直流電網等方面具有較強的技術優勢。柔性直流是遠海風電可靠并網的首選方案。海上風電并網的典型技術路線包括常規交流送出、低頻交流送出和柔性直流送出等。和常規交流送出、低頻交流送出技術相比,柔性直流送出技術采用直流電纜輸電,避免了交流電纜充電功率造成的輸送距離受限問題,同時具備有效隔離陸上交流電網與海上風電場的相互影響、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技術優勢,是遠海風電可靠并網的首選技術方案,也是目前唯一具有工程實踐經驗的大規模遠海風電并網方案。

  1.2新能源大基地建設提速,拉動特高壓建設需求

  “十四五”期間九大清潔能源基地助力我國實現“雙碳”目標。2021年,“十四五”規劃綱要和2035年遠景綱要中提出,未來我國將持續開發包括水電、風電、光伏等電源在內多個清潔能源基地。“十四五”期間我國將建設九大大型清潔能源基地,包括雅魯藏布江下游水電基地,金沙江上下游、雅礱江流域、黃河上游和幾字灣、河西走廊、新疆、冀北、松遼等清潔能源基地,建設廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風電基地。

  三批風光大基地建設陸續展開,新能源外送需求急迫。2021年12月,國家發改委、國家能源局下發第一批風光大基地項目清單,涉及內蒙、青海、甘肅等19個省份,規??傆?7.05GW,2022年9月已全部開工建設,并計劃于2022/2023年全部投產。第二批風光大基地于2021年12月啟動項目報送,總規模為455GW,其中,“十四五”時期規劃建設風光基地總裝機約200GW,外送150GW,外送比例達到75%;“十五五”時期規劃建設風光基地總裝機約255GW,外送165GW,外送比例約65%。第二批風光大基地主要集中在三北地區,更加關注消納,結合基地周邊已有的煤炭電源,利用火電的調峰能力,開展“火電+新能源”聯合送出,故第二批基地更多以外送為主。此外,各省針對第三批風光大基地項目的申報已于2022年10月陸續啟動。

  預計“十四五”大基地外送通道缺口在4條以上,特高壓建設具備可持續性。從“十四五”大型清潔能源基地布局來看,我國的清潔能源基地主要集中在“三北地區”,而國內的電力負荷主要集中在東部、南部沿海地區,需要建設輸電通道來解決電源和負荷端之間的不一致問題。一般而言,10-12GW新能源裝機對應一條直流特高壓輸點通道。第二批風光大基地項目總規模為455GW,其中,“十四五”建設200GW,外送150GW,對應12-15條直流線路,除存量和已規劃的特高壓線路外,預計“十四五”大基地外送通道缺口在4條以上。假設“十五五”風光大基地外送需求165GW,預計新增特高壓需求約14條以上直流特高壓需求,預計每年至少新增直流特高壓需求3-4條,特高壓建設具備可持續性。

  二、經歷多輪建設周期,23年有望迎新一輪高峰期

  2.1我國特高壓曾歷經兩輪建設高峰和一輪重啟

  我國特高壓建設曾經歷兩輪建設高峰和一輪重啟。2005年我國特高壓可行性研究工作啟動,2009年晉東南—南陽—荊門首個1000千伏特高壓交流示范工程和2010年云南—廣東、向家壩—上海±800千伏首批特高壓直流示范工程的建成投運,開啟了我國特高壓工程建設的篇章。此后,特高壓經歷了兩輪建設高潮。第一輪是2011年至2013年,規劃建設“三橫三縱”特高壓骨干網架和13項直流輸電工程,形成大規模“西電東送”、“北電南送”格局;第二輪是2014至2017年,國家能源局提出加快推進大氣污染防治行動計劃12條重點輸電通道的建設,核準并開工“八交八直”。2018年以來,我國特高壓建設重啟,國家能源局印發《關于加快推進一批輸變電重點工程規劃建設工作的通知》,明確規劃“七交五直”12條特高壓線路。

  2.22023年以來特高壓有望迎來新一輪建設高峰

  特高壓建設提速,國家電網明確提出“四交四直”和“一交五直”。根據國家電網規劃,“十四五”期間,我國規劃建設特高壓工程“24交14直”共38條特高壓線路,線路里程為3萬余公里,總計投資額3800億元,較“十三五”特高壓投資2800億元大幅增長35.7%,特高壓有望來新一輪加速建設期。2022年8月,國家電網重大項目推進會明確提出“四交四直”和“一交五直”。特高壓建設主要是通過直流解決能源外送,交流配合直流實現能源的匯集及調配。未來伴隨大基地的持續落地,特高壓的建設需求與推進節奏均有望提速。

  23年以來特高壓有望迎新一輪建設高峰,預計23/24/25年直流特高壓核準開工5/4/4條。特高壓建設有四大關鍵節點:可研、核準、開工、投運。一般而言,特高壓平均建設周期為1.5年至2年,按照此前“十四五”規劃線路,相關特高壓直流項目最遲要在2024年上半年獲得核準。如此推算,2023-2024年預計特高壓直流將密集核準,預計包括9條直流線路。其中,金上—湖北、隴東—山東、寧夏—湖南直流特高壓輸點項目在2023年已經開工建設,哈密—重慶于2023年7月獲核準批復,藏東南—粵港澳大灣區進入批前公式階段,因此預計2023年核準開工的直流特高壓項目為5條,達到歷史最高值;預計剩余已明確規劃的線路將于24年核準完成,24年核準開工的數量達到4條。此外,根據新能源大基地外送通道情況,預計25年直流特高壓開工數為4條。

  三、核心設備壁壘高、價值大、格局優,相關公司彈性大

  直流特高壓線路一般為“點對點”單向傳輸的兩個換流站構成。直流特高壓整體輸送線路通過特高壓電纜與鐵塔完成兩地換流站間架設。電力輸送端將發電側生產的交流電經換流閥整流為直流電傳出,電力接收端將特高壓直流電經逆變器轉換回交流電,輸送到電力下游變、配電及用電側。交流特高壓線路一般由多個變電站點構成。交流特高壓輸送線路多為雙回路雙向傳輸,通過特高壓電纜與鐵塔完成多變電站點間架設,且沿途可設多個變電站點,電力可靈活接入。特高壓交流電力傳輸通過變壓器升壓完成輸送過程,不涉及換流操作。

  3.1直流特高壓核心設備價值高,業績貢獻顯著

  換流變壓器、換流閥、組合電器、直流保護系統等為直流特高壓核心設備。直流特高壓直流輸電項目由送、受端換流站以及直流輸電線路組成。直流特高壓項目產業鏈上游為電力設備和材料制造企業,其中電氣設備是最重要的組成部分,包括一次設備、二次設備、輔助設備等。特高壓直流換流站設備主要包括:換流設備、GIS組合電以及直流開關場設備。其中,核心設備為換流閥、換流變壓器、直流保護系統和GIS組合電器。中游主要是與工程建設相關的環節,主要包括工程建設、工程設計、設備運輸等,其中工程建設和工程設計主要由中國能建和中國電建承擔。下游主要是工程運營和售后服務,其中工程運營主要由三大電網運營商承擔,售后服務則由運營商和設備廠商共同承擔。

  直流特高壓核心設備價值高,換流變壓器、換流閥、組合電器、直流控制保護系統單線價值量合計約60億元。直流特高壓線路單線投資額通常在200-300億元,其中設備投資約占25%,鐵塔與線纜投資和特高壓線路長度相關,約占28%,基建及其他投資占47%。在直流特高壓設備成本構成中,換流變壓器、換流閥、組合電器和直流保護系統價值量較高。按特高壓直流單站設備投資來看,換流變壓器投資金額為16.8億元,換流閥投資金額為8億元,組合電器投資金額為3.8億元,直流保護系統投資金額為1.2億元,這些核心設備單站合計約30億元,加上其他約8億元的其他設備,單站主要設備價值量合計38億元左右。直流特高壓單條線路包含送、受端2個換流站,即單線主要設備價值總量達76億元,上述四種核心設備單線價值量約60億元。

  核心設備壁壘高、格局優,國電南瑞、平高電氣、許繼電氣、中國西電等廠商份額較高。當前我國特高壓工程涉及的核心設備已全部實現自主生產,技術位于世界領先水平。特高壓行業進入壁壘較高,行業集中度較高。根據我們對直流特高壓項目歷年中標結果的統計,換流變壓器方面中標量較多的廠商包括特變電工、保變電氣、中國西電等,換流閥市場主要由國電南瑞、許繼電氣、中國西電等主導,組合電器方面平高電氣優勢明顯,其次為中國西電,直流控制保護系統參與者主要為國電南瑞和許繼電氣。綜上所述,換流變壓器、換流閥、組合電器、直流控制保護系統不僅價值量較高,市場份額也較為集中,國電南瑞、平高電氣、許繼電氣、中國西電等廠商市場份額較高。

  收入確認假設:特高壓合同簽訂當年、次年及第三年分別確認合同總金額的0/50%/50%。特高壓工程包括可研、核準、招標、開工、投運等階段。通常情況而言,從核準到投運特高壓線路建設周期約18-24個月,直流配套的交流因工程量較小建設時常更短?;诖?,在下面的彈性測算中,我們假設合同簽訂當年不確認收入,第二年交付部分訂單,假設收入確認合同金額的50%,第三年交付剩余訂單,假設收入確認剩余50%的合同金額。

  24-26年有望迎來直流特高壓收入確認大年,中國西電、平高電氣、許繼電氣等業績彈性較高。針對特高壓直流,我們選取換流變壓器、換流閥、組合電器以及直流控制保護系統等價值量高、集中度較高的設備,測算其對相關公司業績的貢獻程度。假設2023-2025年新增直流特高壓分別為5/4/4條,按合同簽訂當年、次年及第三年分別確認合同總金額的0/50%/50%的節奏缺人收入,并根據歷史中標情況及當前各公司貴特高壓業務最新的規劃布局,假定相關產品的市場份額情況。經測算,2024-2026年特高壓產業鏈核心公司有望迎來收入確認大年,其中中國西電、平高電氣、許繼電氣等收入與利潤彈性較大,預計2024年直流特高壓產品貢獻的凈利潤將相當于各公司2022年歸母凈利潤的82.3%/81.5%/41.1%,業績貢獻十分顯著。此外,由于2022年低基數,預計直流特高壓對保變電氣的收入與利潤也有顯著貢獻。

  3.2交流特高壓核心設備價值量高、集中度高

  1000kV組合電器、1000kV變壓器、1000kV電抗器等為交流特高壓核心設備。特高壓交流輸電項目主要由變電站、交流輸電線路和開關站三部分組成。送端交流系統輸送過來的三相交流電,經升壓裝置升高電壓后由交流輸電線路輸送給降壓器,轉換為可供使用的三相交流電。特高壓交流變電站設備主要包括:GIS組合電器、變壓器、電抗器、電容器、斷路器、互感器、避雷器等。其中,核心設備為1000kV組合電器、1000kV變壓器和1000kV電抗器。

  交流特高壓種核心設備1000kV組合電器、1000kV變壓器、1000kV單站價值量合計約12.4億元。交流特高壓交流單個變電站總投資額通常在100億元以內。從投資結構來看,特高壓交流的核心設備投資占總投資22%,除此以外基礎土建占比43%,鐵塔投資占比32%,電纜占比3%。在主要設備成本構成中,1000kV組合電器、1000kV變壓器和1000kV電抗器占比較高,分別達到7.7/3.0/1.7億元,這些核心設備合計12.4億元,加上約1.6億元的其他設備,單站主要設備價值量合計約14億元。單個交流特高壓項目可能會新建一般1-4個變電站不等,交流特高壓單線主要設備價值總量分別為14/28/42/56億元。

  核心設備市場集中度較高,平高電氣、中國西電、特變電工以及保變電氣等份額較高。根據我們對交流特高壓項目歷年中標結果的統計,1000kV組合電器市場主要由平高電氣、中國西電等主導,1000kV變壓器方面中標量較多的公司為特變電工、保變電氣和中國西電,1000kV電抗器市場主要參與為中國西電、特變電工以及保變電氣。綜上所述,交流特高壓項目中,1000kV組合電器、1000kV變壓器和1000kV電抗量價值量較高,市場份額較為集中,平高電氣、中國西電、特變電工以及保變電氣等公司市場份額較高。

  24-26年有望迎來交流特高壓收入確認大年,平高電氣、中國西電等業績彈性較高。針對特高壓直流,我們選取1000kV組合電器、1000kV變壓器和1000kV電抗器等價值量高、集中度高的設備,測算其對相關公司業績的貢獻程度。假設2023-2025年新增直流特高壓分別為5/4/4站,收入確認節奏與直流特高壓相同,并根據歷史中標情況及當前各公司特高壓業務最新的規劃布局,假定相關產品的市場份額情況。經測算,交流特高壓對平高電氣的收入與利潤貢獻程度最大,其次為中國西電,預計2024年交流特高壓產品貢獻的凈利潤將相當于兩家公司2022年歸母凈利潤的63.5%、14.3%,業績貢獻十分顯著。此外,由于2022年低基數,預計交流特高壓對保變電氣的收入與利潤也有較大貢獻。

  3.323年有望迎特高壓招標大年,核心供應商優勢鞏固

  2023年預計迎來國網特高壓招標大年。2023年1月,國家電網發布了《2023年度總部集中采購批次安排》,其中首次單列了特高壓相關招標批次,一共包括8次特高壓招標,分別在1、4、4、6、7、8、10、11月。相較于此前,本次單列特高壓相關招標批次進一步明確了特高壓的招標節奏,并且今年8批次特高壓招標也在一定程度上反映了23年國網將迎來特高壓招標大年。

  2023年3月7日,國家電網發布2023年第十批設備采購(特高壓項目第一次設備招標采購)中標公告。采購項目主要為中南部地區特高壓項目,涉及川渝、武漢-南昌、福州廈門、白鶴灘-江蘇、駐馬店-武漢五條交流特高壓線路,具體包括7座變電站新建工程,以及武漢-南昌項目的湖北段、江西段,駐馬店-武漢交流、白鶴灘-浙江4條線路工程。此次特高壓設備采購涉及1000kV組合電器、1000kV變壓器、1000kV電抗器等18種電網設備,金額合計約64億元。2023年5月23日,國家電網發布2023年第二十七批設備采購(特高壓項目第二次設備招標采購)中標候選人公示。采購項目主要為東部與西南地區特高壓項目,主要涉及隴東-山東直流特高壓線路與川渝交流特高壓線路工程,具體包含慶陽換流站工程、東平換流站新建工程與甘孜變電站新建工程。此次設備采購涉及換流變壓器、換流閥組合電器、直流控制保護系統等19種電網設備,總中標金額約79.3億元。

  特高壓核心設備中標格局較為集中,中國西電、平高電氣、保變電氣、特變電工等公司中標額較高。對2023年特高壓項目第一、二次設備招標的梳理統計結果顯示,直流特高壓中的換流變壓器、換流閥、組合電器、直流控制保護系統,交流特高壓中的1000kV組合電器、1000kV組合變壓器、1000kV電抗器等核心設備競爭格局較為集中,主要中標公司中國西電、平高電氣、保變電氣、特變電工、許繼電氣、思源電氣、國電南瑞直流與交流特高壓項目合計中標金額分別為24.45、17.30、16.51、12.08、2.46、1.22、0.47億元。

  四、重點公司分析

  4.1平高電氣:高壓開關龍頭,積極推行國際化戰略

  公司通過技術創新占領世界開關領域制高點。多年來,公司在高壓、超高壓、特高壓輸配電設備關鍵技術領域取得了重大突破,成功研制了我國第一臺252千伏敞開式SF6斷路器、550千伏SF6斷路器,第一套252千伏全封閉組合電器、800千伏全封閉組合電器、1100千伏全封閉組合電器,以及816千伏和1120千伏直流隔離開關、1100千伏旁路斷路器/旁路隔離開關,世界首支±1000千伏級直流純SF6氣體絕緣穿墻套管、世界首臺1100千伏GIL產品、1100千伏切濾波器組斷路器等一批擁有完全自主知識產權的高端產品,占領了世界開關領域制高點。

  公司積極推行國際化戰略。公司先后與日本東芝、挪威帕拉特等國際公司合資合作,成功組建多家中外合資公司。公司積極拓展國際業務,成功將產品推廣到全球60多個國家與地區,并建立了完整的海外營銷網絡。2022年,公司國際市場業績實現新突破,145千伏真空斷路器中標意大利國家電力公司框架協議,首次進入歐洲高端市場。公司電網市場持續鞏固。2022年,電網市場新簽合同同比增長30%,所投標段市場占有率穩居前列。網外市場(含國際市場)拓展成效顯著,新簽合同同比增長109.31%,中標非洲單體容量最大的儲能項目,我國首款145千伏環保真空斷路器等系列產品獲得歐洲市場“綠卡”,24千伏中壓充氣柜首次打入歐洲高端市場。

  4.2許繼電氣:特高壓直流的領軍企業,技術實力雄厚

  公司是目前國際領先的具備特高壓直流輸電、柔性直流輸電設備成套能力和整體解決方案能力的企業,形成了由±1100千伏及以下特高壓直流輸電、±800千伏及以下柔性直流輸電、直流輸電檢修和實驗服務等構成的特高壓業務體系。公司直流輸電主要產品包括換流閥設備、特高壓直流輸電控制保護系統等。

  公司技術實力雄厚。公司堅持技術創新驅動產業升級,全面攻克了特高壓直流輸電換流閥系統分析、產品設計、制造工藝、等效試驗和工程實施等一整套核心關鍵技術,成功研制了多個創造“世界首個”和“世界之最”的換流閥產品。2022年11月,公司高壓直流輸電換流閥順利通過國家工信部單項冠軍產品復核,繼續位列國家級制造業單項冠軍榜單,彰顯公司換流閥領先水平。除換流閥外,公司直流控制保護系統也位列行業第一梯隊。公司目前擁有完全自主知識產權的DPS-3000和DPS-5000系列直流控制保護成套設備,可滿足±1100kV及以下特高壓直流輸電、高壓直流輸電、柔性直流輸電工程需求。

  4.3中國西電:輸配電設備全產業鏈覆蓋,海內外業務均取得重大進展

  公司實現輸配電設備全產業鏈覆蓋。公司是中國輸配電高端裝備制造業的領軍企業,已經完成了輸配電設備全產業鏈覆蓋,形成了開關、變壓器、換流閥、電容器、避雷器等品種齊全、形式多樣、系列完整、電壓全覆蓋的輸變電核心設備產品鏈;擁有真空滅弧室、銅鎢觸頭、操動機構、精密鑄造等核心零部件全自制的配套產業。公司主導產品實力增強。公司實現國內首創550千伏GIS三相整間隔全形態出產與工程應用,完成海上風電用±550千伏直流GIS、系列環保型套管等多項海上風電設備研制,完成基于國產化大容量IGCT器件的配網電力電子變壓器及高壓級聯儲能裝置、柔性直流工程用IGCT換流閥、東數西算工程用數據中心中壓直供直流電源等新產品技術攻關。輸變電板塊持續發力,國內與國際業務均取得重大進展。2022年,中國西電中標1000kV福州-廈門特高壓交流等重大項目,組合電器、避雷器、電容器等產品市場占有率保持領先。與此同時,公司國際業務取得重大突破,中標27.6億元的智利直流項目,創國際業務單項簽約額歷史新高;參與烏茲別克斯坦500kV及220kV輸變電總包項目,實現莫桑比克市場首次突破;發電機斷路器產品成功中標孟加拉核電站項目。

  (本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

  精選報告來源:未來智庫

  報告出品方/作者:西部證券,楊敬梅


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