2022年特高压行业深度分析报告

2022年特高压行业深度分析报告

目录

1、新能源是现代能源体系的重要组成部分.............................................6

1.1、“两个替代”是碳中和路径基础..............................................................7

1.1.K碳中和背景下的电力发展趋势...........................................................7

1.1.2、新能源占比提高加剧电力平衡和消纳问题...................................................8

1.2、新能源大基地建设成为新能源重点工作.......................................................10

1.2.1、“十四五”清洁能源大基地规划..........................................................10

1.2.2s沙漠戈壁等大型风电光伏基地规模增长....................................................12

1.3、新能源供给消纳体系初见规模...............................................................14

131、大基地项目外送、就地消纳相结合........................................................14

1.3.2、大基地建设增大新能源消纳压力..........................................................14

2、特高压骨干输电网络加速建设....................................................16

2.1、特高压是新能源跨区电力输送重要通道.......................................................16

2.2、特高压输电技术介绍.......................................................................18

221、特高压交流输电技术及其核心设备........................................................18

2.2.2s特高压直流输电技术及其核心设备........................................................21

223、特高压柔性直流输电技术及其核心设备....................................................24

224、特高压输电技术成本比较................................................................27

2.3、特高压输送需求与投资规模预测.............................................................29

3、投资建议......................................................................35

3.1、国电南瑞..................................................................................36

3.2、特变电工..................................................................................36

3.3、许继电气..................................................................................37

3.4、思源电气..................................................................................37

4、风险分析......................................................................38

图目录

图1：2060年碳中和情景下一次能源消费结构变化.....................................................7

图2：碳中和背景下一次能源消费总量变化趋势.......................................................7

图3：碳中和背景下电能占终端用能的比例变化趋势...................................................7

图4：零碳情景下2020—2060年电力碳排放图.......................................................7

图5：2030、2060年我国各类电源装机结构...........................................................8

图6：新能源出力占系统总负荷比例预测..............................................................9

图7：最大负荷与系统总用电量......................................................................9

图8：2025年跨区跨省电力流示意图.................................................................9

图9：2035年跨区跨省电力流示意图.................................................................9

图10：全社会用电量增长情况......................................................................10

图11：跨区域送电量占全社会用电量比例...........................................................10

图12：“十四五”清洁能源基地示意.................................................................10

图13：“十四五”九大清洁能源基地风电、光伏规划..................................................11

图14：“十四五”五大海上风电基地规划装机容量....................................................12

图15：各区域2021年底风电、光伏装机............................................................13

图16：“十四五”新能源大基地建成后各区域装机预测................................................13

图17：第一批新能源大基地区域分布统计.........................................................14

图18：全国可再生能源消纳情况....................................................................15

图19：全国弃光率逐年变化情况....................................................................15

图20：全国弃风率逐年变化情况....................................................................15

图21：国家电网区域特高压示意图..................................................................16

图22：南方电网区域特高压示意图..................................................................16

图23：特高压输送通道可再生能源电量..............................................................16

图24：特高压变电设站/换流站容量.................................................................17

图25：特高压输电线路长度........................................................................17

图26：国家电网特高压变电站/换流站容量...........................................................17

图27：国家电网特高压输电线路长度................................................................17

图28：全国电网建设投资与特高压投资..............................................................17

图29：特高压输电示意图..........................................................................18

图30：特高压交流输电系统示意图..................................................................18

图31：特高压交流输电工程各环节投资占比..........................................................19

图32：特高压交流输电工程变电站设备成本构成.....................................................20

图33：GIS组合电器内部结构图....................................................................20

图34：特高压交流输电工程线路成本占比...........................................................21

图35：特高压交流输电工程线路用材量..............................................................21

图36：特高压直流输电系统示意图..................................................................21

图37：特高压直流输电工程换流站设备成本构成.....................................................23

图38：特高压直流输电工程线路成本占比...........................................................23

图39：特高压直流输电工程线路用材量..............................................................23

图40：特高压交、直流输电工程等价距离...........................................................24

图41：特高压柔性直流输电系统示意图..............................................................25

图42：换流器系统示意图..........................................................................25

图43：换流阀技术演进示意........................................................................26

图44:IGBT与IGCT技术比较.....................................................................26

图45：常规直流、柔性直流核心设备单站成本比较...................................................26

图46：乌东德多端直流工程示意图..................................................................26

图47：特高压输电技术综合比较....................................................................27

图48：不同特高压输电技术变电容量比较...........................................................28

图49：不同特高压输电技术单站投资比较...........................................................28

图50：不同特高压输电技术单位容量投资比较.......................................................28

图51：特高压交流输电技术变电投资构成...........................................................28

图52：特高压直流输电技术换流站投资构成.........................................................28

图53：特高压柔性直流输电技术换流站投资构成.....................................................28

图54：2025年特高压骨干网架示意图...............................................................29

图55：“十四五”、“十五五”各外送通道源端新能源大基地规模预测...................................30

图56：“十四五”、“十五五”特高压直流外送通道需求预测............................................31

图57：“十四五”、“十五五”新能源及特高压外送容量预测............................................31

图58：“十四五”特高压投资及产业链分布..........................................................32

表目录

表1：碳中和背景下能源结构及电源结构变化..........................................................8

表2：“十四五”九大清洁能源基地规划...............................................................11

表3：“十四五”五大海上风电基地规划...............................................................12

表4：“十四五”新能源大基地规划布局...............................................................13

表5：“十四五”清洁能源基地与新能源大基地规划比较...............................................14

表6：特高压交流输电技术核心设备介绍............................................................19

表7：特高压交流输电工程变电站设备成本构成......................................................20

表8：特高压交流输电工程线路成本构成............................................................20

表9：特高压直流输电技术核心设备介绍............................................................22

表10：特高压直流输电工程变电站设备成本构成.....................................................22

表11：特高压直流输电工程线路成本构成...........................................................23

表12：特高压交流输电、直流输电技术比较.........................................................24

表13：柔性直流输电与常规直流输电技术比较.......................................................27

表14：特高压输电技术综合比较....................................................................29

表15：“十四五”规划新能源配套特高压通道.........................................................30

表16：*特高压交流工程中标金额占比..............................................................32

表17：*特高压直流工程中标金额占比..............................................................32

表18：特高压交流工程清单（截至2022年4月）....................................................33

表19：特高压直流工程清单（截至2022年4月）....................................................34

表20：“十四五”特高压工程及主要设备投资预测...................................................35

表21：重点公司盈利预测与估值表..................................................................36

表22：国电南瑞盈利预测与估值简表................................................................36

表23：特变电工盈利预测与估值简表................................................................37

表24：许继电气盈利预测与估值简表................................................................37

1、新能源是现代能源体系的重要组成部分

1.1>“两个替代”是碳中和路径基础

l.l.lx碳中和背景下的电力发展趋势

“清洁替代”、“电能替代”是一次能源消费结构变化的主要趋势。为实现“双

碳”目标：(1)产业结构调整是关键，要进一步降低单位GDP能耗和碳排放;

(2)能源结构转型是主要途径,2021年，我国能源燃烧约占CO2排放量的85%,

为了降低社会整体排放，需要在能源生产侧采用清洁能源替代化石能源，在能源

消费侧进行电能替代。

图1：2060年碳中和情景下一次能源消费结构变化图2：碳中和背景下一次能源消费总量变化趋势

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2015202020252030203520402045205020552060

■常规燥。燥(CCS)・油气

，核电■水电■风电太阳能一次能源消费总量-----能源系统用能总效率

:常规生物质生物质(CCS)■其他

资料来源：张希良，《碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究》资料来源：周孝信，《双碳目标下我国能源电力系统发展情景分析》；单位：亿吨标煤

2060碳中和情景下，中国一次能源消费总量将于2030年起进入约10年的平台

期(消费量约为60亿吨标煤)。2040年后，经济发展与能源消费基本脱钩，

一次能源消费总量以年均1%的下降率逐渐下降，2060年降低至50亿吨标煤左

右，碳约束不断加强，能源利用效率和电气化水平持续提升。

图3：碳中和背景下电能占终端用能的比例变化趋势图4：零碳情景下2020-2060年电力碳排放图

16L14.27;100%

141229I2—誉■力90%

80%45

12，4O

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2H0202025203t0203t520t4020l45f2050f2055l2060

全社会用电量-----电能在终端比重

资料来源：周孝信，《双碳目标下我国能源电力系统发展情景分析》；单位：万亿千瓦时资料来源：舒印彪等，《我国电力碳达峰、碳中和路径研究》；单位：亿吨

碳中和目标达成时，电力占终端用能的比重将达到90%以上。电力行业是实现

碳达峰、碳中和目标的主战场，据周孝信院士预测，到2025年电力需求将达9.14

万亿千瓦时左右，到2030年电力需求将达10.59万亿千瓦时左右，而后用电量

不断增长至2060年的15.00万亿千瓦时。

图5：2030、2060年我国各类电源装机结构

80

70

60

50

4o

3o

2o

1O

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202020252030203520402045205020552060

时间/年

■煤电；■气电；■核电；」生物质发电；■制,规水电；■风电；■太阳能发电；■新型储能；■抽水蓄能

资料来源：舒印彪等，《我国电力碳达峰、碳中和路径研究》；单位：亿千瓦

“十四五”末风电、光伏总装机占比达37.7%,容量是2020年的2.17倍。基

于《我国电力碳达峰、碳中和路径研究》给出的电源结构变化趋势，我们预计

2025年、2030年的风电、光伏总装机容量将达到11.5亿千瓦和17.1亿千瓦，

超过碳达峰、碳中和方案制定的2030年末12亿千瓦规划目标。

表1：碳中和背景下能源结构及电源结构变化

20202025E2030E

一次能源消费总量（亿吨标煤）49.85559

能源系统用能总效率31.46%33.22%35.47%

全社会用电量（万亿千瓦时）7.519.1410.59

电能在终端比重26.74%30.66%33.86%

总装机容量（亿千瓦）22.030.537.9

煤电（亿千瓦）10.811.711.8

气电（亿千瓦）11.72

核电（亿千瓦）0.50.71

生物质发电（亿千瓦）0.70.81.1

常规水电（亿千瓦）3.33.43.5

风电（亿千瓦）2.85.78.6

光伏发电（亿千瓦）2.55.88.5

新型储能（亿千瓦）0.10.20.6

抽水蓄能（亿千瓦）0.30.50.8

新能源装机占比24.1%37.7%45.1%

资料来源：舒印盛等，《我国电力碳达峰、碳中和路径研究》，光大证券研究所预测

1.1.2、新能源占比提高加剧电力平衡和消纳问题

新能源出力波动大使电力供应紧张和弃风弃光问题同时存在。新能源出力受天气

因素影响，具有波动性和不确定性，因此某一时刻系统中所有新能源机组出力与

系统总用电负荷之比，也存在较大波动。据中国电力科学研究院郭剑波院士预测,

2030年新能源出力占系统总负荷之比为5%~51%,2060年新能源出力占系统

总负荷之比为16%〜142%。新能源低出力时段，电力系统需要高可靠出力电源

实现电力平衡；新能源高出力时段则给系统消纳、安全带来巨大挑战。

图6：新能源出力占系统总负荷比例预测图7：最大负荷与系统总用电・

160%136%142%

新能源出力波动范围不断加大

140%

123%g

120%103%

100%82%

80%65%7

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60%42%]

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202020252030203520402045205020552060

新能源最小值新能源平均值

新能源最大值一出力波动范围■负荷总电量（万亿千瓦时）■高峰负荷（亿千瓦）

资料来源：郭剑波，《中国高比例新能源带来的平衡挑战》资料来源：郭剑波，《中国高比例新能源带来的平衡挑战》

2025年跨区跨省电力流将由2019年的2・2亿千瓦增大到3.6亿千瓦。全球能源

互联网合作组织预测，2025年跨区电力流2.4亿千瓦，包括西北外送8200万千

瓦，西南（含云南）外送9400万千瓦，华北蒙西、山西外送3500万千瓦，东

北外送1500万千瓦等。跨省电力流L2亿千瓦，包括蒙西、山西外送5800万

千瓦，西南四川送重庆600万千瓦等。2035年，跨区跨省电力流将继续增大，

西北、华北、东北、西南四个区域外送规模将达3.78亿千瓦。

图8：2025年跨区跨省电力流示意图图9：2035年跨区跨省电力流示意图

资料来源：全球能源互联网合作组织，《中国能源转型与十四五电力规划研究》资料来源：全球能源互联网合作组织，《中国能源转型与十四五电力规划研究》

电力空间平衡的需求和挑战大，需要解决输电走廊、电网安全稳定支撑强度等问

题。2021年跨区域送电量占全社会用电量之比为7.6%,近五年提高2个百分点。

据中国电力科学研究院测算，我国东中部地区分布式光伏可发容量约为15〜20

亿千瓦，年发电量仅为1.9~2.5万亿千瓦时，远不足以支撑当地负荷用电需求;

2060年西北地区约有1.6亿千瓦新能源电力外送需求，而2021年西北跨区外送

直流规模约为6300万千瓦，2060年时需扩充为2021年的2.5〜4倍。

图10：全社会用电量增长情况图11:跨区域送电・占全社会用电■比例

90,000

80,000

70,000

60,000

50,000

40,000

30,000

20,000

10,000

0

全社会用电量-----yoy跨区域送电量-----占全社会用电量之比

资料来源：Wind,光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时资料来源：Wind,光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时

1.2、新能源大基地建设成为新能源重点工作

1.2.1、十“四五”清洁能源大基地规划

“十四五”清洁能源基地规划总量达7.44亿千瓦。“十四五”规划和2035年

远景纲要中提出，未来我国将持续开发包括水电、风电、光伏等电源在内的多个

清洁能源基地，形成九大集风光（水火）储于一体的大型清洁能源基地以及五大海

上风电基地。

图12：“十四五”清洁能源基地示意

资料来源：“+四五”规划和2035年远景纲要，光大证券研究所整理

九大清洁能源基地“十四五”规划总装机容量6.65亿千瓦。九大清洁能源基地主

要包括金沙江下游、雅碧江流域、金沙江上游、黄河上游和几字湾、河西走廊、

新疆、冀北、松辽等地，截至2021年底，九大基地已建新能源总装机3.04亿千

瓦，占总规划目标的45.76%。

表2：“十四五”九大清洁能源基地规划

年底年底

基地名称地区20212021“十四五"规划"十四五”规划内容

光伏累积风电累积

辽宁4781087480风电3.3GW,光伏L5GW

吉林34666530002025年，达到新能源装机30GW；2030年超过60GW

松辽清洁能源基地

黑龙江省“十四五”期间启动哈尔滨、绥化综合能源基地，齐齐哈尔、大庆可再生

•黑龙江4208352800能源综合应用示范基地，东部高比例可再生能源外送基地（均为暂定名称）规划建

设。

重点建设张承百万千瓦风电基地和张家口、承德、唐山、沧州、沿太行山区光伏发

冀北清洁能源基地河北292125469700电应用基地。到2025年，风电、光伏发电装机容量分别达到4300万千瓦、5400

万千瓦。

非化石能源消费比重达到18%,新能源装机比重超过50%o可再生能源电力消纳

内蒙古1412399610000占比达到35%。“十四五”期间内蒙古新能源项目新增并网规模力争超过5000万

黄河几字湾清洁能源基地千瓦。到“十四五”末，自治区可再生能源发电装机力争超过1亿千瓦。

到2025年，全区新能源电力装机力争达到4000万千瓦。十四五期间，将新增1400

*宁夏138414554500

万kW光伏项目、450万kW风电项目。

到2025年，全省风光电装机达到5000万千瓦以上，可再生能源装机占电源总装

机比例接近65%,非化石能源占一次能源消费比重超过30%,外送电新能源占比

河西走廊清洁能源基地甘肃114617255000达到30%以上。持续推进河西特大型新能源基地建设，进一步拓展酒泉千万千瓦

级风电基地规模，打造金（昌）张（掖）武（威）千万千瓦级风光电基地，积极开

展白银复合型能源基地建设前期工作。

着眼保障能源安全和应对气候变化两大目标任务，锚定2030年全省风电、光伏装

黄河上游清洁能源基地青海163289610000机1亿千瓦以上、洁能源装机超过1.4亿千瓦的目标，服务全国如期实现碳达峰、

碳中和目标。

建成准东千万千瓦级新能源基地，推进建设哈密北千万千瓦级新能源基地和南疆环

新疆清洁能源基地*新疆135424086500

塔里木千万千瓦级清洁能源供应保障区，建设新能源平价上网项目示范区。

到2025年底建成光伏、风电发电装机容量各1000万千瓦以上。规划建设金沙江

金沙江上游清洁能源基地四川1965272000上游、金沙江下游、雅碧江流域、大渡河中上游四个风光水一体化可再生能源开发

到2025年，发电装机突破1亿千瓦。建设毕节、六盘水、安顺、黔西南、黔南

等百万千瓦级光伏基地，鼓励分散式、分布式光伏发电及风电项目建设。依托已有

雅碧江流域清洁能源基地贵州113758010000

的大型水电基地，打造乌江、北盘江、南盘江、清水江水风光一体化千万千瓦级可

再生能源开发基地。

到2025年，全省电力装机达到1.3亿kW左右，绿色电源装机比重达到86%以上。

“十四五”期间，云南将规划建设31个新能源基地，装机规模为1090万kW,

金沙江下游清洁能源基地云南3978812500

建设金沙江下游、澜沧江中下游、红河流域“风光水储一体化”基地以及“风光火

储一体化”示范项目新能源装机共1500万kW。

合计128231760166480

资料来源：发改委、能源局，光大证券研究所整理；单位：万千瓦

♦备注：“十四五”规划装机容量根据各省、自治区规划数据整理，其中黑龙江、宁夏、新疆为2021年底装机容量与“十四五”期间增量之和，其余直接采用规划报告中期末规划数据。

图13：“十四五”九大清洁能源基地风电、光伏规划

资料来源：发改委、能源局，光大证券研究所整理；单位：万千瓦

五大海上风电基地“十四五”规划总装机容量达7900万千瓦（截至2021年底,

海上风电累计装机规模达到2638万千瓦）。五大海上风电基地包括广东、福建、

浙江、江苏、山东等地，到2025年底，广东1800万千瓦，福建500万千瓦，

浙江500万千瓦，江苏2600万千瓦，山东2500万千瓦，占海上风电规划总装

机容量的22.78%、6.33%、6.33%、32.91%和31.65%。

表3：“十四五”五大海上风电基地规划

“十四五”

基地“十四五”规划内容

规划装机

建设珠三角海上风电研发服务基地;、建设粤东千万千瓦级海上风电基

广东1800

地；建设粤西千万千瓦级海上风电基地。

在海上风电场方面，要推迸福州长乐外海海上风电、莆田平海湾海上风

福建500电、漳浦六鳌海上风电接入电网工程；推进霞浦海上风电场工程、漳州

深远海海上风电基地、闽南外海浅滩深远海海上风电基地建设工程。

通过海上风电规模化发展，实现全产业链协同发展，重点在开发规模相

对集中的区域，集约化打造海上风电+海洋能+储能+制氢+海洋牧场+陆上

浙江500产业基地的示范项目，并出台相关配套政策，带动我省海上风电产业发

展。结合海上风电开发，探索海上风电制氢、深远海碳封存、海上能源

岛等新技术、新模式。

加快建设近海千万千瓦级海上风电基地，规划研究深远海千万千瓦级海

江苏2600上风电基地。实施丰海、通海500千伏输变电工程等重点项目，同步规

划千万千瓦级海上风电基地配套调峰电源和南通—苏州过江通道工程。

加快发展海上风电。按照统一规划、分步实施的总体思路，积极开发渤

中、半岛北、半岛南三大片区海上风电资源，重点打造千万千瓦级海上

山东2500

风电基地。科学布局陆上风电。重点打造鲁北盐碱滩涂地风光储一体化

基地，适度有序推进陆上风电开发建设。

合计7900

资料来源：发改委、能源局，光大证券研究所整理；单位：万千瓦

图14：“十四五”五大海上风电基地规划装机容量

资料来源：发改委、能源局，光大证券研究所整理；单位：万千瓦

1.2.2、沙漠戈壁等大型风电光伏基地规模增长

到2030年,规划建设风光基地总装机约4.55亿千瓦。根据国家发展改革委、国

家能源局发布关于印发《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规

划布局方案》的通知，库布齐、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林沙漠基地规划装机

2.84亿千瓦，采煤沉陷区规划装机0.37亿千瓦，其他沙漠和戈壁地区规划装机

1.34亿千瓦。

其中，“十四五”时期规划建设风光基地总装机约2亿千瓦，包括外送1.5亿千

瓦、本地自用0.5亿千瓦；“十五五”时期规划建设风光基地总装机约2.55亿

千瓦，包括外送1.65亿千瓦、本地自用0.9亿千瓦。风电光伏大基地规划项目

整体以外送为主，占项目总规划容量的69.23%。

表4：“十四五”新能源大基地规划布局

!,沙漠基地名称本地外送总计输送通道

巴丹吉林120011002300

阿拉善新能源项目600