低碳经济下电力设备现实的应用与发展

会计学1低碳经济下电力设备现实的应用与发展2什么是低碳经济“低碳经济”最早由2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创造低碳经济》提出，作为工业革命的先驱，资源并不丰富的岛国英国已经意识到能源安全和气候变化的深刻影响低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明后的又一大进步。低碳经济的实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP，核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新、人类生存发展观念的根本性转变1997年12月《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会商签订的《京都议定书》于2005年2月16日正式强制生效，开创人类社会以法规形式强制限制温室气体排放的历史第1页/共43页3中国目前碳排放状况中国2008年的CO2排放量达到69亿吨，占全世界总量的21.8%，超过美国成为全世界最大的二氧化碳排放国，同期美国的排放量为63.7亿吨。同时，中国近代粗放型增长方式不可避免地导致了高能耗、低能源利用效率的结果。但这也表明了中国的低碳经济建设有巨大的发展空间。二氧化碳排放总量单位GDP二氧化碳排放量第2页/共43页4中国的低碳经济建设跟据《京都议定书》中协议内容，中国作为发展中国家无须承担二氧化碳强制减排义务，但是本着可持续发展和对全人类负责的精神，中国已经在低碳经济建设上做出实质性安排2007年4月，低碳经济和中国能源与环境政策研讨会在北京举行2007年6月，中国正式发布了《中国应对气候变化国家方案》2009年5月20日，中国政府公布了关于哥本哈根气候变化会议的立场。作为《联合国气候变化框架公约》及其《京都议定书》的缔约方，中国一向致力于推动公约和议定书的实施，认真履行相关义务2009年11月26日，中国正式对外宣布控制温室气体排放的行动目标，决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，并决议将此作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划第3页/共43页5调整电源结构，大力发展无碳少碳新能源是实现低碳经济的最重要途径电力行业是我国国民经济中最大的CO2排放部门，占总排放量的38.76%中国电力生产所用一次能源以煤炭为主，电源结构中近80%由煤电机组构成，导致我国单位电能生产的CO2排放量远高于发达国家及全球平均水平由此，降低电源中煤电机组占比将是中国能否有效实施低碳化发展得重中之重调整电源装机结构和火电技术的升级换代，将触发新能源及能源应用装备制造的新一轮发展单位电能生产二氧化碳排放量第4页/共43页核心观点低碳经济将触发中国新能源装备制造新一轮大发展6核电、高效清洁煤电、风电是当今最具发展潜力、最具可操作性的低碳电源零碳排放的核电是技术成熟且具有大规模装机能力的电源，大力发展核电是碳减排最具现实意义的手段以IGCC和超超临界机组为代表的火电站将成为未来清洁高效煤电的主流海上风电建设成为重点，风电接入技术手段的成熟将带来风电装机的增量增长在现实状况下，高成本成为制约光伏发电大规模推广的直接障碍坚强智能电网、特高压输电线路、节能设备成为电能应用领域内减排的利器第5页/共43页7为什么是核电、高效清洁的煤电、风电属于无碳或少碳的发电方式主要包括：核电、水电、风电、太阳能光伏发电、潮汐发电、生物质能发电、燃气蒸汽联合循环（IGCC）火电等。其中，当前能够进行大规模电力生产的只有火电、核电、水电、风电水电：分布与环境问题光伏：电量与经济性问题潮汐：设备技术与效率问题地热：热源与热量问题发电方式建设成本年利用小时数服务年限等效建设成本（元/千瓦）（元/千瓦时）风电80002500180.1778水电70003000500.0467火电（IGCC）80005500250.0582核电（AP1000）130008000600.0271第6页/共43页8核电是最优秀的零碳大电源核能发电不排碳，对人类健康和环境的影响远低于化石燃料，是清洁、环保能源核能发电燃料（铀）的能量密度高，运输、储存安全、方便，且不易受国际能源价格波动影响目前，核电单机容量已达到1000MW，全年发电利用小时数可达8000小时以上，同等装机容量下发电量较其他发电方式大得多以全生命周期计算，核电与其他发电方式相比，具有最低的单位容量建设成本与其他发电方式相比，核电站选址更具灵活性，可以更加贴近重负荷区建设，从而避免火电的长途运煤和水电的长距离输电及输电过程中产生的线损第7页/共43页9核电站三维总体布置图AP1000蒸汽发生器第8页/共43页10核电站建设周期AP1000标准建设周期60个月，EPR标准建设周期57个月。第9页/共43页11核电站建设投资分布二代半（G2+）核电站造价分布在建核电站中使用国产G2+（CPR1000）技术的机组平均造价在1500～1800美元/kW；采用法国EPR技术制式则高达2300欧元/kW；采用引进的AP1000平均造价约在2000美元/kW目前主流机型CPR1000国产化率已经达到75%；正在引进的AP1000制式国产化率进程，从第一台到第四台将分别为30%、50%、60%、70%第10页/共43页12核电设备种类丰富，装备制造业的多个细分行业将受益核岛设备投资分布常规岛设备投资分布压水堆型核电站结构示意图核岛常规岛第11页/共43页13我国宏观政策大力支持核电，且核电发展潜力巨大国家发改委2007年10月通过的《核电中长期发展规划（2005-2020年）》提出我国核电发展目标为：到2020年，核电运行装机容量达到4000万千瓦，在建装机容量1800万千瓦据悉，制定中的《新能源产业振兴与发展规划（草案）》中将核电产业2020年发展目标调高为8600万千瓦，这一数字超出原计划一倍以上无独有偶，国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝也曾表示，现在中国正在研讨是否需要修订原定2020年达到4000万千瓦的核电目标目前核电在世界电力供应中占16%，与发达国家相比，我国核电在电力生产中2%的占比明显落后，但这也标志着我国的核电有着巨大的提升空间第12页/共43页14AP1000三代非能动核电站的优势——大幅减少设备用量50%Fewer

Valves35%Fewer

Pumps80%Less

Pipe*45%Less

Seismic

Building

Volume85%Less

Cable第13页/共43页15三代非能动核电站的优势——大幅减少造价$/kwforatypicalsite(includingcontingency,Owner’sscope,&profit)$1,400/kw$1,200/kw$1,150/kw$1,100/kw

$1,200/kw4.5¢/kwh4.0¢/kwh3.8¢/kwh3.5¢/kwh5thunit-$1175/kw3.9¢/kwh(U.S.costmodel)NumberofTwinUnitPlants1234第14页/共43页16我们对中国核电站建设远景的判断按照发改委领导2020年8%总装机容量的说法——1.2亿千瓦在役装机按照目前业内的保守估计，2020年7000万千瓦在役、3000万千瓦在建我们的估计：2020年10%总装机容量目标——75%、11000万千瓦在役，25%、4000万千瓦在建且在建机组基本为CNP1400、CNP1700——国产三代预测2020年发改委领导吹风业内保守估计我们的预计在役核电机组容量（万千瓦）12000700011000在建核电机组容量（万千瓦）030004000总装机容量（万千瓦）165200165200165200核电装机占比（%）7.264.246.66最终核电占比（%）7.266.059.08总投资额（平均单价8000，亿元）9600800012000设备采购额（亿元）422435206600第15页/共43页17可能会制约中国核电发展的因素及应对策略核电关键设备国产化终将实现聪明勤劳的中国人终将以市场换得技术，实现先进核电机组制造能力的突破材料瓶颈未来将制约中国核电设备制造发展和走向世界铀矿供应既要立足于国内资源勘探开发，又要争取获得海外资源国内具备发现大铀矿的地质条件——两大断裂成矿带皆有分布已经开始涉足海外有矿资源世界铀矿供应价格弹性很大——USD80/每磅成本下的产出量与USD130/每磅成本下的产出量相差近一倍原矿供应量不足更多的是源于勘探开采成本，加上拆解、再生等附加供应，铀原料供应紧张局面不应很快发生第16页/共43页18铀原料供应不应有惑U3O8主要产出国产能预测单位：百万磅U3O8原矿外供应量大第17页/共43页19A股上市公司中涉及核电站主要设备制造的公司——常规岛部分按照美国“用户要求文件”（URD），在核电站单位建设成本≤1300美元下，核电站成套设备成本占比为51.4%——其中核岛设备占52.4%，常规岛设备占28.6%我们假设在大部分设备国产化后，核电站单位造价或将稳定在9000元/千瓦；在此假设下，我们可以大致估算各大类大件设备市场份额产品名称市场容量（亿元）上市公司发改委口径业内目前估计齐鲁估计泵、阀、管道及冷凝器640530800哈空调中核科技烟台冰轮禾嘉股份汽轮机380320470上海电气东方电气哈动力海陆重工发电机280240350汽水分离器190160240其他9580120上海电气东方电气哈动力常规岛部件制造主要上市公司第18页/共43页20A股上市公司中涉及核电站主要设备制造的公司——核岛部分（一）产品名称市场容量（亿元）上市公司发改委口径业内目前估计齐鲁估计压力壳670560830中国一重二重重装上海电气管道及热交换器*580480720中国一重二重重装上海电气东方电气哈动力海陆重工蒸汽发生器500410620中国一重二重重装上海电气东方电气哈动力三门AP1000压力壳底封头（CV）吊装AP1000蒸汽发生器运输第19页/共43页21A股上市公司中涉及核电站主要设备制造的公司——核岛部分（二）产品名称市场容量（亿元）上市公司发改委口径业内目前估计齐鲁估计核级泵350290440上海电气东方电气中核科技烟台冰轮反应器冷却泵230195290盾安环境反应堆容器构件175145220中国一重二重重装上海电气东方电气哈动力海陆重工ST合金控制杆机构11697145上海电气其他290240364太原重工ST合金主泵实物图控制棒驱动机构第20页/共43页22三大动力集团及专项设备国产化的骨干企业将明显受益核电设备生产的高技术壁垒决定了我国的核电设备制造业将会被以三大动力集团、中国一重、二重等为代表的特大型寡头国有企业所垄断目前我国在建核电站中大多采用东方电气的二代加（G2+），因此东方电气占据了核岛和常规岛市场50%的份额；前期东方电气集团依托广东台山核电站项目，引进了法国阿海珐集团（Areva）的EPR方案。哈动力集团和上海电气集团作为我国引进吸收AP1000技术的承担企业，其市场份额在未来将逐步提高一座具有两台100万千瓦机组的核电站有各类阀门3万台，成本达到设备总投资的近5%，中核科技（000777.SZ）依托其母公司中国核工业集团，在核级阀门国产化领域走在国内前列，公司产能扩建项目产能达产后，盈利能力将明显提升。第21页/共43页重点公司——上海电气：完整核电设备能力最重要！上海电气是国内唯一能够提供核岛全套设备的厂商，其生产能力覆盖AP1000、EPR等主流制式上海电气属下重型厂具备全球最强1.65万吨超大油压自由模锻机与液压抓手台组合，能够配套加工几乎所有核电核岛与常规岛大型锻件公司是目前国内唯一能够提供核岛内全套控制棒驱动机构的厂商上海电气与哈电集团是国内定点承接西屋AP1000技术制式的厂家，未来在以AP1000为技术蓝本的中国CNP1400、CNP1700核电站建设进程中，上海电气将成为国内最重要的核电站成套设备供应商上海电气具备最强常规岛设备制造能力，其发电机、汽轮机制造技术水准领军三大动力集团。随着公司临港二期重型基地的建设投产，上海电气最终将形成年产8-10套核岛成套设备、6-8套常规岛设备能力，成为国内核电站设备制造能力最强的厂家第22页/共43页重点公司——上海电气：完整核电设备能力最重要！上海电气是国内唯一能够提供核岛全套设备的厂商，其生产能力覆盖AP1000、EPR等主流制式上海电气属下重型厂具备全球最强1.65万吨超大油压自由模锻机与液压抓手台组合，能够配套加工几乎所有核电核岛与常规岛大型锻件公司是目前国内唯一能够提供核岛内全套控制棒驱动机构的厂商上海电气与哈电集团是国内定点承接西屋AP1000技术制式的厂家，未来在以AP1000为技术蓝本的中国CNP1400、CNP1700核电站建设进程中，上海电气将成为国内最重要的核电站成套设备供应商上海电气具备最强常规岛设备制造能力，其发电机、汽轮机制造技术水准领军三大动力集团。随着公司临港二期重型基地的建设投产，上海电气最终将形成年产8-10套核岛成套设备、6-8套常规岛设备能力，成为国内核电站设备制造能力最强的厂家第23页/共43页25我国煤炭为主的一次能源结构中长期很难发生改变我国一次能源结构的主要特点是缺油、少气、富煤。在全国已探明石化能源储量中，石油和天然气仅占6%，其余94％均为煤炭。到2050年，煤炭在一次能源生产和消费中所占比例仍不会低于50％。由于碳氢比高达19:1，煤炭燃烧将产生较多污染物以及碳排放，发展无污染和低碳排放的清洁煤发电技术必然成为实现低碳经济的关键。第24页/共43页26什么是IGCCIGCC（IntegratedGasificationCombinedCycle）是指整体煤气化联合循环发电技术，是将固体煤的气化、净化与燃气－蒸汽联合循环发电相结合的清洁高效发电技术，具有高效发电和低排放的突出优势。第25页/共43页27IGCC在对传统煤电的改造和减排中具有突出优势与传统煤电机组相比，IGCC具有如下优势热效率较传统煤电机组高5-9%污染物排放少，且易于处理用水量仅为传统煤电机组的1\3左右在加装碳捕捉封存技术（CCS）后，可实现二氧化碳的近零排放第26页/共43页28IGCC发电系统已经进入商业化应用三菱250MWIGCC装置已经进入商业化发电GE400MWIGCC装置已经在印度获得实际应用国内南京汽轮、哈电、东电已经获得9E、9F重型燃气轮机制造技术，于2006年实际生产出9型重燃并在华能半山电厂等项目中获得应用国内首个全绿色IGCC电站项目已经在天津开工并将于今年底建成第27页/共43页29关键技术和设备的国产化将扫除推广IGCC的唯一障碍气化技术是IGCC的核心：气化是指将含碳固体或液体物质转化成主要成分为H2和CO的气体。Shell气化炉由于煤种适应性强、负荷调节空间大、产气热值高，更适应我国IGCC电站采用。并且，目前Shell公司在中国已有14套气化装置应用实例（主要在化工领域）Shell于2009年9月9日，正式授权东方电气、海陆重工、华光股份三家中国公司制造其煤气化炉关键设备设备种类制造厂商（上市公司）煤气化炉东方电气（600875.SH）华光股份（600475.SH）海陆重工（002255.SZ）上海电气（601727.SH）重型燃气轮机，汽轮机，发电机东方电气（600875.SH）上海电气（601727.SH）哈动力（1133.HK）第28页/共43页30高参数的超(超)临界火电机组提升热效率——直接减少碳排放高参数超超临界机组较超临界机组提升热效率2-2.5%、较亚临界机组提升热效率5%以华能玉环电厂100万千瓦超超临界机组为例，其发电煤耗在268克/千瓦时，供电煤耗在282.6克/千瓦时，较目前6000千瓦以上机组平均342克/千瓦时供电煤耗减少17.4%——直接减少17.4%的碳排放目前国内只有三大动力集团具备60万千瓦以及百万千瓦超超临界机组制造能力，且两者国产化率已经分别达到90%和80%制约国内企业进一步提高超超临界机组国产化率的瓶颈主要集中在材料，高参数机组对汽轮机叶片、锅炉换热核心部件所需特种材料目前只能依赖进口上海电气正在着手研制120万千瓦超大型机组，未来国内发电设备重装制造集团还将研制单机175万千瓦超级机组，为三代核电配套第29页/共43页31大型风机成为今后国产风电设备发展方向近海与滩涂将成为今后国内风电开发的重点，大型风机成为今后国内风电设备发展方向陆上风场的进一步发展受制于风能储量、地域环境、电网接纳能力等因素制约陆上风场的进一步发展我国近海大陆架风能储量高，风能密度大；更加有利的条件是沿海地域多为经济发达地区，或者紧邻经济发达地区，区域内电网规模大，坚强度高，能够容纳大量不稳定电源在3MW以上风机制造上，湘电股份、东方电气、上海电气将成为龙头，2011年进入产能释放期我们判断，大型海上直驱、半直驱风机在制造上对重型加工能力、长期稳定质量的要求使得传统风机组装企业难以继续维持前期获得的行业地位传统老牌重工制造企业最终将凭借其技术底蕴和加工能力取得寡头垄断地位，并将这一格局长久地保持下去对金凤科技的看法：业绩今明两年一如既往地好，但是，在大型风机研制进入技术与加工能力寡头垄断的形势下，重新建立并比肩于寡头领军企业的可能性有多大？第30页/共43页32海上遇滩涂风机安装与运维保障大有前途——谁能做？近海与滩涂风机运行环境相对恶劣，除了度对机组本身的质量要求之外，安装与运维质量要求极高虽然海上风机要求有高质量等级和低故障率，但是安装过程中的质量控制与日常运维直接关系到机组寿命目前国内具备海上风电安装资质的仅有中船重工旗下重庆海装风电设备公司江苏海装严重关注中船重工海装公司与华电集团新能源公司的合作，两大集团在海上风机研制、安装、运行、维护上的合作是否可以通过更加紧密的方式部署实施？国电南自在其中将扮演什么角色？国外运维人员投送机头安装第31页/共43页2009年新增并网装机容量897万千瓦，并网容量1613万千瓦；尚有387万千瓦、超过200台风机未能并网在建风电装机容量2305万千瓦33提升风电接入技术，解决上网难问题——风电接入SVG谁拔头筹？一般而言，根据风电上网功率的波动特征，区域电网容纳风电上网电量的极限为总电量的10%国家电网风电上网接入规程对有功与无功波动实施严格规定现有新疆达坂城与宁夏风电场都已经出现接入后电压超限情形接入规程的实施直接导致风电场设备投资上升20%以上无功调节关键设备SVG目前国内尚无成熟产品可以实际应用，AMSC产品在海外成熟应用的先例或许将启发国内厂商我们预计，按每年1000万千瓦风电接入量，补偿市场容量将至少在3-5亿元思源电气、荣信股份等厂商在SVG上的既往成就能否昭示其产品在中国风电介入上的光明前景？第32页/共43页34核心观点低碳经济将触发中国新能源装备制造新一轮大发展核电、高效清洁煤电、风电，是当今最具发展潜力、最具可操作性的低碳电源坚强智能电网、特高压输电线路、节能设备成为电能应用领域内减排利器坚强智能电网全面提升中国电网运行效率特高压解决煤电、水电长距离输送并提高输送效率，减少损耗节能增效电力设备实现用电侧间接碳减排第33页/共43页35中国式坚强智能电网将是全球最先进的高效电网中国电网是全球最大、电压等级最多、交直流并存的复杂电网，能够容纳多种复杂电源、结合多电压等级长距离输变电线路综合控制与用电侧综合治理于一体的中国式智能电网具备强大调节、蓄能能力，将显著提升电能输送能力与用电效率，实现电网侧稳定运行基础上的优化电力供需平衡中国智能电网在2010年前形成标准、基础构架理论体系和示范性区域智能网，2016年前完成大区电网智能化，2016年以后实施全网智能化复杂而长期的智能化过程将培养造就一批具备全球最高水平的国内保护控制设备制造企业保守预测2020年中国式坚强智能电网节能（减排）效果节能手段节能（替代）量（万吨标准煤）节能提高用电终端电能使用效率11900提高电源端电能利用效率5100提升电网电能输送效率220大范围配置能源资源、减少弃水220小计17440对石化能源的替代推动水电开发13200加快发展核电10450推动风电、光伏发电6400小计30050合计47490减排途径CO2减排量（万吨）SO2减排量（万吨）源于节能4848331石化能源替代8353954储能技术应用6000NAN合计13802285第34页/共43页36中国式坚强智能电网目标——发、输、配、用一体化控制中国式坚强智能电网很致力于将电源端、输配电网、用户端有机联系在一起，实现实时互动，达成自愈风电、光伏等诸多上网功率频繁波动的“不洁净”新能源将能够全额上网电网端具备智能自愈功能，并能够储备足够应急功率与能量实施完全用户端能源管理，实现能源最大限度内的有效利用数据采集、记录、传输、比对、操作建议形成、操作反馈、调整成为智能电网核心过程，电力二次设备企业成为建设中坚中国式坚强智能电网应用示意第35页/共43页37基础结构角度观察中国式坚强智能电网控制系统+执行环节成为智能电网最基础结构二次设备构建的调度、控制、保护系统将成为智能电网核心电网建设在达成安全保供的目标之后，必然进入智能调节匹配以提升整网运营效率阶段智能电网在更加高效的基础上，将更加安全，成为经济发展的保障智能一次设备将成为运行指令的执行者整体集控和就地解决运行调配相结合使得智能一次设备大有前途电网自愈需要智能一次设备的强有力支撑控制+执行基础结构第36页/共43页38运营管理角度观察中国式坚强智能电网中国式坚强智能电网将发电端、输配电端、用户端实时互动管理联系在一起网内交流控制保护系统全球研制龙头企业国电南瑞是智能电网构建和实施的领袖现行电力系统厂网分离格局是否会影响到统一坚强智能网的实施？网外输配电设备制造企业将积极参与智能网建设实施，我们预计将至少获得30%以上市场份额隶属于华电集团的国电南自与中国西电在输配电一次设备上的战略合作是否更有利于智能电网控制系统、执行元件的研制？用户端内部能源管理优化、与电网端对接智能化将有可能培育出众多优秀系统集成企业以网为主上下贯通的运行管理模式第37页/共43页39中国式坚强智能电网建设可能形成的市场规模猜测持续到2020年，总体建设投资（业内观点）4万亿按照以往电网建设实际，模糊估计，一次设备市场份额或将在30-40%，二次设备市场份额或将在50%一次设备在加装智能控制反馈系统后，其价值量将有所提升二次设备将占据智能电网建设投入至少一半以上的资金，其中，研发性支出在前期将占主要部分底层站系统硬件底层站系统硬件底层站系统硬件实时数据、运行数据、设备状况数据、故障信号等采集汇总调度、比对、反馈、决策二次设备智能一次设备第38页/共43页40建设坚强智能电网在输配电设备上的具体发展路径中国式坚强智能电网重点建设方向包括：清洁能源及储能领域中的清洁能源与接入技术、储能技