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【新时代电新】特高压重启在即,设备龙头投资机会显现 ——特高压行业研究

2019-01-29 15:02 4

新时代电新:开文明/刘华峰/李远山/孟可

特高压可以实现大范围的电力资源转移,符合我国客观国情:

从定义上来看,特高压是指电压等级在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的输电技术,具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。从能源消费情况看,我国三分之二以上的能源需求集中在中东部地区,这些地区大多缺少一次能源。采用特高压远距离、大容量输电具有成本低、损耗小的固有经济优势,适宜远距离输送、送电容量大且易于控制和调节,进而较好地解决我国能源分布和能源需求不匹配、不均衡的问题。

特高压技术发源于海外,而后在中国工程实践中蓬勃发展:

自20世纪60年代以来,美国、苏联、意大利、日本等国家先后开展过特高压输电技术的研究,如苏联80年代起建设的1900公里长的1150千伏交流线路、日本90年代建设的427公里长1000千伏同塔双回线路等,但总体来看,国外特高压发展仍处于试验研究和实践探索阶段,商业应用上并未取得突破。我国对特高压技术的跟踪研究始于20世纪80年代,从2004年底开始集中开展大规模研究论证、技术攻关和工程实践。目前,我国以特高压为基础的“全球能源互联网”战略打破了西方以油气为基础的传统能源体系,巩固了我国特高压和智能电网技术的领先优势。

2014-2017年为上一轮特高压周期,本轮项目核准进度将加快:

目前,我国已建成有八交十三直特高压,总投资规模约4073亿元,单条特高压投资金额在200亿元左右。目前,我国还有3交2直和苏通GIL综合管廊等6项特高压工程在建。2014年年中,国家能源局发布《关于加快大气污染防治行动计划12条重点输电通道建设的通知》,要求加快包括9条特高压(4交5直)在内的共12个电网工程进度,全部在2017年底前投产。2018年年底,国网宣布在特高压直流领域对社会资本开放。鉴于此,我们认为本轮特高压周期将在2019-2020年集中完成七交五直的核准和招标工作。

核心站内设备市场竞争格局稳定,相关制造商将迎来业绩修复:

特高压站内主设备占投资金额的10%左右不等,龙头企业的优势地位保持稳定。GIS、换流阀和变压器的龙头企业分别为平高电气、国电南瑞和特变电工,市占率分别达到40%、35%和40%。在直流控制保护系统方面,许继电气和国电南瑞各占50%市场份额,呈现双寡头格局。参照上一轮特高压在政策规划后三年后完成所有建设,我们认为2021年底前本轮特高压建设将完成,而2019-2020年将迎来核心设备商的业绩修复。

重点标的:在核心设备领域市占率较高的国网系龙头公司,推荐国电南瑞。

受益标的:受益于本轮特高压建设且具有较大弹性的公司,包括许继电气和平高电气。

风险提示:特高压进度不及预期;招标竞争加剧;原材料价格波动。

1、 特高压发轫于海外,大规模兴起在中国

1.1、 特高压促进大范围电力再配置,符合我国资源分布国情

从第二次工业革命开始,人类步入了“电气时代”,自此,电能成为应用最广泛的能源,成为支撑起人类现代文明的基石之一。1875年,法国巴黎建成世界上第一座发电厂,标志着世界电力时代的到来。1879年,中国上海公共租界点亮了第一站电灯。1882年,第一家电业公司-上海电气公司成立。

输电过程中,导线电阻产生的电能损耗随着输送能量的不断增大、输送距离的不断延长也不断增加,造成能源和经济的损失。为提高线路的输电能力和经济性能,世界电网的电压等级也不断提高。目前,以特高压为代表的超远距离、超大规模输电技术,是全球输电技术中的制高点,为实现更大范围内的能源资源优化配置提供了技术手段。

1891年,德国Lauffen电厂安装了世界第一台三相交流发电机,从Lauffen 电厂到法兰克福的输电电压等级达到了13.8kV。

从定义上来看,特高压是指电压等级在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的输电技术,具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。

特高压交流和特高压直流在国内发展方向有明显区别,直流特高压主要用于1000km以上长距离大功率输电尤其是西南地区水电外送,交流特高压目标是三华电网联网和600~800km距离的大功率火电输送,实现异步互联和海底电缆送电等。相对而言,直流送火电电源有次同步振荡的风险。交流特高压在现有500kV超高压交流电网密度进一步加大时,比如目前的华东地区,无论输电走廊还是电网短路电流,交流特高压都可以大幅度降低电网进一步扩容的成本,代价就是系统稳定性的进一步复杂化。未来,柔性直流技术可以进一步提高电压到超高压甚至特高压,要比现有直流技术更有利电网安全,但是目前技术主要用在较低电压上,比较适合新能源并网。

高压直流输电虽然输送容量大且可以非同步并网,但由于其换流站成本高昂,控制复杂并不适合构成电力系统的骨架。高压直流输电更适用于不同区域网架之间的连接,以及远距离大容量的电力输送。而(特)高压交流系统则适合作为大区域中枢,担当网架的主干。两者优势互补,各有分工。

在我国特高压电网建设中,将以1000kV交流特高压输电为主形成特高压电网骨干网架,实现各大区电网的同步互联;±800kV特高压直流输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。

特高压具备高输送容量、降低电气距离、提高稳定极限、降低线路损耗、减少工程投资、提高单位走廊输电能力、改善电网结构等优点。特高压交流可以通过同步联网,大幅度缩短电网间的电气距离,提高稳定水平,发挥大同步电网的各项综合效益。特高压直流可以异步联网,满足长距离、大容量送电,沿线不需要提供电源支撑。通过特高压联网,增强网络功率交换能力,可以在更大范围内优化能源资源配置方式。

在输送功率相同的情况下,1000KV特高压输电线路的最远送电距离约为500KV线路的4倍。采用±800KV直流输电技术使超远距离的送点成为可能,经济输电距离可以达到2500km及以上。

1000KV交流线路的电阻损耗是500KV交流线路的四分之一,±800KV直流线路的电阻损耗是±500KV直流线路的39%,是±620KV直流线路的60%。

1000KV交流线路的单位输送容量综合造价是500KV交流线路的四分之三,±800KV直流线路的单位输送容量综合造价是±500KV直流线路的四分之三。

我国能源资源禀赋与经济发展不均衡的基本特征,决定了我国必须走能源集约化开发,远距离大容量输送及大范围优化配置的道路。就能源资源分布而言,我国的煤炭、水能、陆地风能和太阳能资源分布比较集中,76%的煤炭资源、80%的水能资源、79%的陆地风能分布在西部和北部地区,非常适于集中规模开发和利用。

我国中东部经济发达,人口稠密,生产制造企业集中,电能消耗量大;而发电用的资源中,煤炭储藏主要在西北,如山西、陕西、内蒙古东部、宁夏以及新疆部分地区,水力资源主要分布在西部地区和长江中上游、黄河上游以及西南的雅砻江、金沙江、澜沧江、雅鲁藏布江等,风、光等新能源更是大多在人迹罕至的空旷地带才好集中采集。能源资源与负荷中心逆向分布的国情,决定了长距离输电是我国电力工业需要面对的重要挑战之一。

从能源消费情况看,我国三分之二以上的能源需求集中在中东部地区,这些地区大多缺少一次能源。采用特高压远距离、大容量输电具有成本低、损耗小的固有经济优势,尤其是高压/特高压直流输电,适宜远距离输送、送电容量大且易于控制和调节。实施高压/特高压直流输电,可以较好地解决我国能源分布和能源需求不匹配、不均衡的问题,优化能源资源配置,实现西电东送、南北互供、全国联网,对于我国具有极为现实的意义。

1000千伏特高压交流输电线路输送功率约为500千伏线路的4至5倍;正负800千伏直流特高压输电能力是正负500千伏线路的两倍多。同时,特高压交流线路在输送相同功率的情况下,可将最远送电距离延长3倍,而损耗只有500千伏线路的25%至40%。同时,输送同样的功率,采用1000千伏线路输电与采用500千伏的线路相比,可节省60%的土地资源。从西北把煤电、风电输送到华东、华北地区,跨度超过3000公里,采用特高压输电技术节省的资源无疑是可观的。

1.2、 海外特高压技术研发较早,后续商业化进程缓慢

自20世纪60年代以来,美国、苏联、意大利、日本等国家先后开展过特高压输电技术的研究,如苏联80年代起建设的1900公里长的1150千伏交流线路、日本90年代建设的427公里长1000千伏同塔双回线路等,但总体来看,国外特高压发展仍处于试验研究和实践探索阶段,商业应用上并未取得突破。

前苏联于1985年建成埃基巴斯图兹-科克切塔夫-库斯坦奈1150千伏特高压线路,线路全长900公里,但是仅断续运行了5年的时间,1991年苏联解体以后特高压工程下马了,由原来1150千伏降到500千伏。有三个原因:其一是政治原因,前苏联的解体导致这条线路已经不在俄罗斯本土,而是在哈萨克斯坦境内;其二是经济原因,前苏联解体后,15个加盟国经济快速下滑,对电力的需求大大下降;第三是技术原因。不仅是设备,包括输电线路方面的技术,比如像电磁环境的控制等等不是很好。综合因素使其降到500千伏运行。

美国于1967年开始对1000千伏特高压输电的特性研究,当时主导这项技术研究的有美国电力公司(American Electric Power,AEP)和美国邦那维尔电力公司(Bonneville Power Administration,BPA),其建了一些实验设施,甚至曾经规划了工程,但是没有实施。主要原因是因为20世纪70年代的石油危机。另外,美国的能源需求的不平衡性不是很突出,对特高压远距离、大能量的传输需求随着经济增速的放缓和产业结构调整,原来所规划的特高压电网的建设和技术的应用就都搁置了。客观地说,上个世纪美国在世界上研究特高压输电技术算是比较领先的,但是美国没有工程应用。

而日本是一个多岛小国,国土面积只有38万平方公里,对特高压远距离、大能量输送的诉求客观上没有大国的需求旺盛。但是20世纪日本的经济高速发展,面对日本资源短缺,20世纪60-70年代曾规划千万千瓦的核电群项目,其负荷中心在东京湾,如果用500千伏输送,输电线路将比较密,占用的走廊面积大;如提升输电压等级,可提高输电效率、节约土地资源。日本基于这样的需求也研究特高压输电。日本研发出特高压相关的设备,还建了2条同塔双回路的特高压交流线路,其中一条就是从福岛送往东京的线路。2条输电线路约430公里,分别于1992年和1999年建成。虽然建成了2条线路,设备也有了,但并不是完整的工程,因为变电站还是500千伏设备。日本1000千伏特高压线路传输一直降压至500千伏等级,其原因仍然是受国内经济危机影响带来的需求下降,原来所规划的大规模核电未付诸实施。在福岛核电事故以后,日本投运特高压的可能性再次降低。

通常欧洲国家的最高电压等级为380千伏,最高运行电压是400千伏。意大利在20世纪60-70年代工业比较发达,为了把南部的煤电送到北部,研究特高压输电技术。其当时选的标称电压是1050KV,并建立了实验站,对绝缘与电磁环境特性做了一些研究,也建成了几十公里的试验线段,但是由于经济发展增速下滑,之前规划的工程没有得以继续。

1988年国际大电网委员会成立工作组,对世界范围内特高压输电技术的开发做过一个调研总结,其结论是:特高压交流输电技术没有不可逾越的障碍,已经基本上达到可以应用的程度。正是鉴于上述国家的实践,特高压在技术方面已经没有障碍。发达国家虽然研究了特高压输电技术,但是由于经济下滑产生了技术的闲置,未能完成经济资源和生产技术最大限度的组合。此外,20世纪的特高压输电技术和设备均不成熟,也没有技术标准和规范。

1.3、 特高压支撑能源互联网,中国力量引领全球

世界能源发展面临资源紧缺、环境污染、气候变化三大挑战,其根源是对化石能源也就是碳基能源的依赖。而最有效的解决方案,就是发展低碳能源、零碳能源。因此,推动世界能源转型,要遵循从高碳向低碳、从低效向高效、从局部平衡向大范围配置的发展规律,以全球能源互联网为平台,加快形成以清洁能源为主导、电为中心、全球配置的能源发展新格局,为世界提供更安全、更清洁、可持续的能源供应。

具体而言,能源开发实施清洁替代,以太阳能、风能、水能等清洁能源替代化石能源;能源消费实施电能替代,以电代煤、以电代油、以电代气、电从远方来、来的是清洁发电。同时,提高电气化水平,增大电力在能源消费中的比重,在保障用能需求前提下降低能源消费量。

在此背景下,全球能源互联网建设至关重要。它是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网,是清洁能源在全球范围大规模开发、输送、使用的基础平台,实质就是“智能电网+特高压电网+清洁能源”。智能电网是基础,特高压电网是关键,清洁能源是根本。

全球清洁能源资源十分丰富,仅开发万分之五就可满足全球能源需求。但全球清洁能源分布不均衡,如亚欧非大陆85%的水能、风能、太阳能资源集中在从北非经中亚到俄罗斯远东、与赤道成45°角的能源带上,负荷主要集中在东亚、南亚、欧洲、南部非洲等地区。风电、光伏发电具有间歇性、波动性,只有融入大电网才能实现大发展。另一方面,各类一次能源都可以转化为电能,各种终端能源都可用电能替代。这就决定了只有构建全球能源互联网,大范围优化配置电力,才能够实现清洁能源高效开发利用,保障安全、充足、便捷的电力供应。

根据GEIDCO研究,构建全球能源互联网需要加强欧洲电网骨干网架建设,支撑洲内清洁能源大规模开发利用;加快引入非洲清洁能源,扩大能源供给;推进欧洲、亚洲、非洲电网互联,更大范围优化配置清洁能源,实现可持续发展。推动形成由中国、东北亚、东南亚、中亚、南亚、西亚六大电网组成的“1+5”联网格局;加快开发中国北部、蒙古、俄罗斯清洁能源,向中国东部、韩国、日本送电,实现东北亚电力联网;加快推进南亚、东南亚电力互联,接受中国、中亚、西亚等地区的清洁能源,满足印度、巴基斯坦、孟加拉国以及东南亚国家的电力需求。

加快开发加拿大水电、美国西南部、中部和墨西哥北部清洁能源,向东、西海岸负荷中心地区送电;加快开发亚马逊水电、智利和秘鲁等国清洁能源,形成南美洲北电南送、西电东送联网格局;依托中美洲电网实现北美洲-南美洲跨洲联网。

构建全球能源互联网,能够将世界各大清洁能源基地与负荷中心连接起来,实现各类集中式、分布式清洁能源大规模接入、大范围配置;能够利用时区差、季节差、电价差,获得巨大联网效益;能够将资源优势转化为经济优势,让人人享有可持续能源,为世界经济发展创造新机遇、注入新动能。

全球能源互联网为现代电网发展拓展了广阔空间,在未来信息技术与电力系统将不断融合,实现电力系统升级改造,提升电网的经济性和安全性,推动能源低碳发展。行动计划的主要研究领域包括云计算、信息与能源市场和监管政策、利用信息技术实现节能目标、未来电力系统综合教育系统以及促进未来电网规划和比特与瓦特实验室建设等。中国国家电网公司是行动计划的创始会员。

在技术方面,唯有用特高压把全球的区域能源互联网联接起来,真正实现全球可再生能源的共享,才能真正形成全球能源互联网;在标准方面,国家电网公司已掌握了建设运营特高压交直流混合电网的核心技术和全套设备制造能力,我国成为世界唯一成功掌握并实际应用特高压这项尖端技术的国家。随着全球能源互联网构想逐步赢得国际认同,中国特高压技术和电工装备产品也将赢得更广阔的市场前景。全球能源互联网构想的落地,必将推动能源行业技术更新换代和产业升级,带动起中国标准、中国技术、中国产品“走出去”。

由此,以特高压为基础的“全球能源互联网”战略打破了西方以油气为基础的传统能源体系,提升了我国在世界能源领域的影响力,也巩固了我国特高压、智能电网技术的领先优势,增强国际标准制定的话语权,极大地带动国内智能电网、储能、电动汽车、新能源等战略型产业发展。

1.4、 国网体系改革释放活力,社会资本引入助力特高压腾飞

2018年,国家电网贯彻落实中央决策部署,持续深化电力改革,加快电力市场化改革步伐,经营范围内25家电力交易机构启动股份制改造,20个省组建市场管理委员会,1~11月完成市场化交易电量1.46万亿千瓦时,同比增长37.8%。同时,公司贯彻国家“一般工商业电价平均降低10%”的部署,全年降低客户用电成本915亿元。增量配电改革试点全面铺开,公司经营区域三批试点项目256个,确定项目业主87个,公司参与47个。

国家电网加快推进混合所有制改革,扩大混合所有制改革范围,在电网、产业、金融领域分类分步实施,并以混合所有制改革带动经营机制全面转变,目前改革已初见成效。电网领域,增量配电试点引入民营资本36家;江苏、四川、河北3家混合所有制综合能源项目公司注册成立;浙江衢江抽水蓄能电站与申能股份、浙江能投集团合作组建项目公司。产业领域,持续推进有关单位整体上市,5家产业单位资产证券化率近50%;国电南瑞实施首期股权激励计划,激励机制建设取得重大突破;探索推动电动汽车、信息通信等新兴业务混合所有制改革。金融领域,英大信托完成引进战略投资者工作,产业投资基金公司顺利组建。

国家电网公司2018年12月25日宣布,下一步将以混合所有制改革为突破口,推出全面深化改革十大举措,包括电网建设、装备制造、抽水蓄能、电动汽车、综合能源服务、信息通信等各业务领域,几乎涵盖了国家电网公司的全部经营范围。根据国家电网公司体改办主任杨新法观点,此次改革决心之大、范围之广,前所未有,国家电网欢迎社会资本参与。

国家电网公司将首次在特高压领域推行混合所有制改革,引入保险、大型产业基金以及送受端地方政府所属投资平台等社会资本参股,以合资组建项目公司方式投资运营新建特高压直流工程。上述引入资本不受所有制限制,国有资本、民营资本均受欢迎。

国网相关负责人表示,国家今年已经取消了外资投资电网的负面清单,尽管现在还没有引进外资的实例,但完全是可以的,具体操作时需要按有关要求履行程序。

国家电网公司向社会资本开放特高压工程的一个大背景是,在建设放缓两年后,国内特高压工程将迎来新一轮核准高峰。国网公司相关负责人在2018年12月25日举行的新闻发布会上介绍,特高压业务的经营特点,除社会效益明显外,其资产边界清晰,特高压工程主要负责跨区输电,与区域和省级电网资产之间界面清晰,同时,特高压直流工程由公司总部直接经营,起落点固定、送受方明确,具有专用工程性质。此外,价格上独立透明,目前国家已实现了输配电价改革全覆盖,建立了独立的输配电价机制,特高压工程均由国家价格主管部门核定输电价格,运营稳定,效益良好。

我们认为,伴随着国网体系改革的不断推进,对社会资本的开放,将促进本轮特高压建设的力度和进度,让社会各方受益于新基建浪潮的红利。

2、 政策发力带动建设浪潮,2019-2020有望复制上轮周期

2.1、 2014-2016年为上一轮特高压核准和招标周期

1949年以前,我国电力工业发展缓慢,输电电压等级按照具体工程决定,电压等级繁多。建国成立之后,按照电网发展统一电压等级,逐渐形成经济合理的电压等级系列。

目前,我国的电网体系主要分为国家电网和南方电网。其之前的身份是国家电力部门,根据国家电力体制改革方案,2002年国家电力公司进行了重组,成立了两大电网公司:国家电网公司和南方电网公司,以及五大发电公司(国电、华电、大唐、中投、华能)。其中,国家电网公司负责运行全国26个省、自治区、直辖市的电力系统,覆盖国土面积广。南方电网主要负责运行南方5省市的电力系统:广东、广西、云南、贵州、海南。南方电网与国家电网平级,直接隶属于国资委直管。

我国的特高压事业经历过从项目启动、高速发展、停滞和再重启的四个阶段。

我国对特高压技术的跟踪研究始于20世纪80年代,从2004年底开始集中开展大规模研究论证、技术攻关和工程实践。经过各方面共同努力,我国特高压输电技术发展不断取得突破,先后建成、投运了特高压交流试验示范工程、特高压直流示范工程并持续安全稳定运行,标志着我国特高压技术已经成熟,自此中国先后规划、建设了多条国特高压线路。

 2005年3月时任国务院副总理曾培炎同志召开了专题会议听取国家电网公司特高压工作汇报,会议纪要指出,发展特高压电网是电力工业落实科学发展观的具体体现,是满足未来我国电力需求持续增长的重要保证,是优化我国能源配置的有效途径。

根据刘振亚的著作《中国电力与能源》,2005年国家同意启动特高压工作以来,在国家发展和改革委员会、国家能源局、国家科技部等部门的支持下,国家电网公司坚持“科学论证、示范先行、资助创新,扎实推进”的指导方针,联合国内各方力量,深入开展规划研究、技术论证、设备研发、工程建设等工作。先后有包括30多位院士在内的3000多名科研和工程技术人员以及国内外11家机构和组织参与了特高压论证,召开了240多次重要专题论证会;国内主要电力科研、设计单位和9所大学参与了特高压研究设计;500多家建设单位、10多万人参加了特高压工程建设;200多家设备厂商参与了设备研制和供货。

在掌握了特高压交直流输电关键技术及主设备研制成功的基础上,2006年下半年,我国相继启动了交直流特高压示范工程建设。2006年8月,我国第一条特高压交流线路“晋东南-南阳-荆门工程”试验示范工程开工建设,并于2008年12月正式投运。

2011年特高压建设被纳入国家十二五规划,国网在十二五规划中提出,我国将建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横一环网”特高压骨干网架和13项直流输电工程,其中特高压直流10项,形成西电东送、北电南送的能源配置格局。

2014年是特高压的核准高峰期,2016年特高压开始集中建设,2017年特高压核准建设的进程放缓。2018年国家重启特高压项目,结合宏观经济背景、能源政策以及扶贫等主旨,特高压项目具有一定的延续性和计划执行刚性。

目前,我国已建成有八交十三直特高压,其中国网八交十直,南网三直,在建中四交两直,南网一直,南方电网特高压工程均为直流项目,总投资规模约4073亿元,平均来看单条特高压投资金额在200亿元左右。目前,我国还有3交2直和苏通GIL综合管廊等6项特高压工程在建。

2014-2016年和2018-2019年将为两轮特高压周期的招标核准大年。

2013年9月,国务院印发《大气污染防治行动计划的通知》,要求沿海地区停止审批新建燃煤发电项目,将电源中心向西北、西南区域偏移。2014年年中,国家能源局发布《关于加快大气污染防治行动计划12条重点输电通道建设的通知》,要求加快包括9条特高压(4交5直)在内的共12个电网工程进度,全部在2017年底前投产。

自2014年11月以来,国家电网用3年左右的时间,全面开工并建成了4条交流、6条直流共10项特高压工程(包括纳入国家大气污染防治行动计划的8项特高压工程),总投资2200亿元,线路全长1.6万公里,变电(换流)容量1.74亿千伏安(千瓦),工程跨越16个省(区、市)。这10项特高压工程,可以新增1.5亿千瓦新能源接入和消纳能力,有力推动西部、北部清洁能源大规模开发外送。每年可减少燃煤消耗1.8亿吨,减排二氧化碳3.2亿吨、二氧化硫88万吨、氮氧化物94万吨,可显著改善东中部环境质量。

2.2、 特高压项目核准将在2019年加快

从电网投资的历史变化来看,上一轮特高压建设周期带动2015-2016年电网投资的快速增长,在经历了2017年特高压项目投资的进程放缓之后,电网投资出现了断崖式下滑。目前,2018年特高压项目的核准再次迎来了重启。

与上一轮特高压建设的政策制定背景为大气防治污染有所不同,2018-2019年宏观经济的疲软压力加大使得基建投资再次成为托底经济的重要支柱。因此,我们预计在2019年一季度开始会加快核准进度。

2018年9月,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》指出,为加大基础设施领域补短板力度,发挥重点电网工程在优化投资结构、清洁能源消纳、电力精准扶贫等方面的重要作用,加快推进青海至河南特高压直流、白鹤滩至江苏、白鹤滩至浙江特高压直流等9项重点输变电工程建设,包括12条特高压工程,合计输电能力5700万千瓦,并要求国家电网和南方电网加快投资前期工作安排。

在能源局印发的九大输变电重点工程规划中,除云贵互联通道工程和闽粤联网工程外,其余七个均为特高压工程,分别为张北-雄安、南阳-荆门-长沙两大特高压交流项目、青海至河南、陕北至湖北、雅中至江西、白鹤滩至江苏、白鹤滩至浙江五大特高压直流项目。青海至河南特高压直流工程,还将配套建设驻马店-南阳、驻马店-武汉特高压交流工程。陕北至湖北特高压直流工程,将配套建设荆门-武汉特高压交流工程。雅中至江西特高压直流工程,将配套建设南昌-武汉、南昌-长沙特高压交流工程。

假设单个特高压项目的投资金额为200亿元,总计投资金额2400亿元,将在2019-2020年期间给特高压设备的龙头企业带来确定性的收益回报。根据特高压项目历次周期的特点,本次特高压周期会集中在2019-2020年完成工程招标建设,2021年底前可以投产,2021年前大部分中标设备企业会结清工程账款。

2018年3月,蒙西-晋中特高压交流工程获得国家核准;2018年11月,青海-河南±800千伏特高压直流工程正式开工,该工程静态投资约225.59亿元;2018年12月,张北-雄安1000千伏特高压交流输变电工程项目获省发改委核准批复, 张北至雄安1000千伏特高压交流输变电工程静态总投资为约58.7亿元,动态总投资约59.82亿元。2018年12月,驻马店-南阳1000千伏特高压交流输电工程获河南省发改委核准,驻马店~南阳1000千伏交流特高压输变电工程包括新建驻马店1000千伏交流变电站,新增变电容量600万千伏安,扩建南阳1000千伏变电站,新建驻马店~南阳双回1000千伏线路,途经南阳、平顶山、驻马店三市,线路总长2x190千米,工程总投资50.8亿元,计划2020年与青豫直流工程同步建成投产。根据2018年1月15日公布的文件《国家发展改革委关于陕北-湖北±800千伏特高压直流输电工程核准的批复》,国家发改委已于2018年1月4日核准了陕北至湖北±800千伏特高压直流输电工程。国家发改委表示,这是为了促进陕北综合能源基地开发外送,满足湖北省用电负荷增长需求。根据文件,该工程静态投资178.41亿元,动态投资184.61亿元,由国家电网有限公司(下称国家电网)、国网湖北省电力有限公司作为项目法人,分别负责所资项目的建设、经营及贷款本息偿还。工程建设地点为陕西、山西、河南、湖北四省,将新建陕西陕北、湖北武汉两座换流站,新增换流容量1600万千瓦,新建陕北换流站至武汉换流站±800千伏直流线路,线路长度1136.1公里。

截至目前,南阳-荆门-长沙、雅中至江西、白鹤滩至江苏、白鹤滩至浙江等四个特高压项目有待国家核准和开启后续招标,按照时间表将于2019年密集落地。根据已经核准的特高压工程招标开启时间来看,我们认为本轮周期的核准-招标间隔时间不超过三个月,后续的批量交货在6个月左右,之后1年左右的时间实现投运,整个周期大概在2年左右。

2.3、 站内核心设备技术壁垒高,龙头企业受益投资建设

特高压直流工程的主要包括是换流站和输电线路。换流站是指在高压直流输电系统中,为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换,并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。换流站的主要设备包括换流阀、换流变压器、控制调节系统、保护系统、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、避雷器等。其中,换流变压器和换流阀组成的换流装置是换流站核心(主设备)。换流阀是实现电能交直流转换的核心装备,换流变压器是超高压直流、特高压输电工程中至关重要的关键设备,是交、直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备。

特高压交流工程主要电气设备(主设备)是变压器和GIS此外包括电抗器、避雷器、互感器等。

GasInsulated Switchgear 简称GIS,它将一座变电站中除变压器以外的一次设备包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等经优化设计有机地组合成一个整体。换流阀为特高压直流项目中交直流电能转换的核心单元,通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。

换流变压器用于长距离直流输电或电网之间联网的电能转换,除了承受交流电压外,还要承受交流转换成直流过程中的直流电压。我国特高压交流输电工程使用的特高压变压器一般可为单相、油浸和自耦变压器,采用分体结构,由主体变压器和调压补偿变压器两部分组成,主变和调变之间通过油-空气套管进行外部连接。

800kV特高压直流换流站每个极由两个串联的换流单元组成、每个换流单元配置独立的旁通断路器和隔离开关实现该换流单元的自动投退功能, 因此在控制策略、保护分区以及设备的配置上应尽可能保持各个换流单元的控制保护设备和功能的相对独立性, 在满足各种运行方式下的技术性能和功能要求下尽可能方便运行维护人员对控制保护设备的调试、操作和维护。特高压换流站直流控制和保护系统采用基于微处理器以及数字信号处理器的各标准功能模块构成, 系统设备之间通过高性能的工业标准总线或以太网络连接通信。系统的所有硬件和软件均为完全双重化或多重化配置, 并具有完善的内部自检功能和切换逻辑, 保证系统运行的安全性和可靠性, 使设备的维护工作量减到最小。两个极的控制保护系统完全独立, 每一极的高端换流单元和低端换流单元的控制或保护亦完全独立, 某极或某一换流单元的故障或检修不影响另一极或另一换流单元的运行。

特高压直流控制保护系统采用分层分布式配置原则,两个极和每一极的每个换流单元的控制设备配置完全独立,并从I/O 采样单元、传送数据总线、主设备到控制出口按完全双重化原则配置。直流控制系统的控制层根据特高压直流系统阀组串联的特点,分为双极控制层、极控制层、换流器控制层。特高压直流保护每一个设备或保护区都至少配置3 套以上的独立保护,每套独立的保护均为性能完善的保护,使用独立的数据采集单元、通道和电源,分别组屏安装。

特高压直流项目的核心设备为换流阀和换流变,主要供应商分别为国电南瑞(35%左右份额)、许继电气(25-30%份额)和中国西电(接近30%份额)、特变电工(30%份额)。在直流控制保护系统方面,许继电气和国电南瑞占据主要市场份额,各占50%市场份额。

特高压交流项目的核心设备为GIS和交流变,主要供应商分别为平高电气(接近40%市场份额)、中国西电(接近20%份额)、新东北电气(16%)和中国西电(10-15%)、特变电工(接近40%)和保变电气(20%)。

2.4、 柔直技术将成为特高压配套落地技术

高压直流输电技术在电压等级上的升级路线为特高压直流,在控制技术上则为柔性直流输电技术,日后有望成为特高压的相关配套落地方案。

1997年,全球第一个柔性直流输电工程投入工业试验运行。20 世纪90 年代后期,以ABB、Siemens 为代表的跨国企业研究并发展了柔性直流输电技术,并在多个领域得到了广泛应用。

柔性直流输电在大规模可再生能源并网、大型城市供电和沿海岛屿联网等流域具有显著的技术优势。基于柔性直流的直流电网可以实现风、光、水等间歇性、波动性可再生能源的广域互补,是实现发电清洁转型和全球能源互联网的重要基础支撑。

柔性直流相当于在电网接入了一个阀门和电源,可以有效地控制其上通过的电能,隔离电网故障的扩散,而且还能根据电网需求快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量,从而优化电网的潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。与传统直流相比,柔性直流的优势主要体现在孤岛供电、多端互联、无功功率控制等方面。与交流输电相比,柔性直流的优势主要体现在长距离输电、可再生能源消纳、异步联网等方面。

换流阀是直流输电的心脏,用于实现交流电与直流之间的相互转换,其价值约占换流站成套设备总价的22%~25%。特高压柔性直流换流阀将现有的高压直流输电等级提高至特高压等级,相比于常规直流输电换流阀具备自换相能力,可直接联接新能源发电站。

我国与世界的柔直技术已经趋于同步,现有柔直电压等级、输电容量难以满足大电网应用需求,未来需要更高电压、更大容量、更远距离以及架空线是大电网柔性互联发展的趋势。

海外市场方面,世界上最早应用柔性直流输电的地区集中在欧洲,目前欧洲也是柔性直流输电项目最多的地区。欧洲多个国家临海,为了开发和利用新能源,建设和规划了大量的海上风电平台。英国计划到2025年新建柔性直流输电线路近50 条,以促进和鼓励清洁能源的发展。美国在未来20年,也有60多条柔性直流输电项目在规划当中。工程数量呈快速增长,未来发展潜力巨大。

在国外柔直工程市场,主要分布在欧美地区,发展时间已有20余年,ABB和西门子占据主要市场份额,ABB的市占率超过80%,龙头地位稳固。

国内市场方面,目前已有8项柔性直流输电工程。其中,上海南汇、舟山、厦门、鲁西等地项目已先后投运,张北和渝鄂项目也将在2020年前先后完工。

此外,我国企业在不断拓展国际市场,挑战国际领先厂商。2017年6月13日,国家电网公司宣布,全球能源互联网研究院自主研发的柔性直流输电技术成功中标英国设得兰(Shetland)柔性直流输电工程。该工程由联研院作为技术提供方,南瑞集团作为换流站供货商,英国国家电网公司(National Grid,NG)作为工程总包方。该项目是我国柔性直流输电技术走向国际的第一个项目,是我国高端输电技术具备国际竞争力的重要体现。

设得兰工程用于解决位于苏格兰北部设得兰岛的可靠供电问题,直流电压±88千伏,输电容量67兆瓦,输电距离250千米,计划2020年年底投运。海外项目的中标也证实了我国企业在输电技术领域的竞争力已达到国际领先水平。另外,根据人民日报2017年05月09日01版报道,中国新疆喀什—巴基斯坦洪扎±400千伏/60万千瓦柔性直流联网工程等工程方案也已形成。

柔性直流输电主要设备包括柔性直流换流阀、高压直流断路器、换流变压器、柔性直流输电控制保护系统和直流电抗器/平波电抗器。换流站是柔性直流输电系统最主要的部分,根据其运行状态可以分为整流站和逆变站,两者的结构可以相同,也可以不同。

3.1、 特高压周期与相关公司股价走势

特高压周期映射到市场估值逻辑可以分为三个阶段,在规划建设阶段会首先引发市场对于特高压概念的追捧,比如2018年9月能源局规划文件的落地,之后在核准和招标阶段可以确认相关设备商的受益金额,比如2018年四季度末开始到2019年的集中核准和招标,最后阶段为项目的交付和收入确认,此时已经形成了市场的一致预期,估值中枢面临回调。我们认为,结合上一轮特高压周期的业绩变化和股价走势,2019-2020年为特高压本轮投资的时间窗口。

从营业收入和净利润的同比变化来看,对于主要设备供应商而言,在上一轮特高压周期开始后的2年,即2015-2016年,为业绩修复的主要时间窗口。在最后竣工收尾的2017年,基本面的高成长和估值水平都会有所回落。

3.2、 核心设备制造商将迎来盈利修复

与铁塔、线缆等技术壁垒较低的投资环节相比(毛利率水平在20%上下),核心设备商的毛利率中枢水平较高,大约在30-40%。这是因为核心站内设备的技术含量高,市场竞争格局呈现寡头化。

我们以公司2018年Wind一致预期的营业收入的归母净利润为基准(如没有则以2017年实际发生额或2018年业绩预告上限值为准),假设本轮12条特高压的收入在2019-2020年的分配比例分别为35%、50%和15%,交流单条线的总投资金额为100亿元,直流单条线的总投资金额为200亿元,换流阀毛利率为35%,其它核心设备毛利率为30%,计算设备供应商的可以获得的收入和净利润弹性。从数据结果可以看出,平高电气和许继电气为为本轮特高压浪潮中弹性较大的标的。

3.2.1、 国电南瑞

公司为国网旗下的二次设备龙头上市企业,业绩稳定且长期向好,在电网相关的装备制造技术方面具有极强的综合实力。经过多次整合南瑞集团核心资产,电力二次设备龙头地位稳固。自上市以来,公司多次与南瑞集团进行资产重组,目前已完成在电力自动化、轨交自动化及工控、柔直及继电保护、电力信息通信和节能环保及新能源四大板块的布局,整体技术实力和盈利能力业内领先,龙头地位不断巩固。2018年1-9月,公司实现营业收入171.60亿元(YOY+25.23%),归母净利润23.16亿元(YOY+35.74%),发展态势保持稳健良好。

我国配网改造投资在十三五期间累计投资不低于1.7万亿元,年均投资3400亿元,2015-2017年的配网投资金额均低于3000亿。此外,欧美国家配电自动化覆盖率一般在80%-90%,少数城市甚至达到100%。根据国网披露,2018年内配网自动化覆盖率目标达到60%,距离90%的自动化率还有较大差距,因此配网改造投资还有较大空间。公司在配网主站的招标市场份额保持市场领先,将受益于配网改造。2018年特高压项目迎来重启,在2018-2019年陆续完成项目审批,公司提供直流控制保护系统和换流阀及阀冷却系统,市占率分别达到了50%和40%左右,将受益于本轮特高压建设。

公司在2017年资产重组后新增了信通、柔直和继保领域,培育网外及海外市场,公司拥有信通公司和瑞中数据2家电力信息通信业务主体。随着新能源占比提升和智能电网的建设,该项业务将成为新的业绩增长点。在柔性直流输电和继电保护领域,南瑞继保业务技术业内领先,在张北柔直项目中标换流阀、极线断路器、直流保护等多项产品。根据德勤的咨询报告,一带一路国家的电力需求会保持高速增长,2020年预测发电量将比2016年增长70%。因此,海外及网外业务如IGBT项目的投入将给公司中长期发展提供有力支持。

3.2.2、 许继电气

公司是国家电网公司旗下的核心上市公司,专注于电力、自动化和智能制造等高科技产业。公司是中国电力装备行业的领先企业,致力于为国民经济和社会发展提供高端能源和电力技术装备,为清洁能源生产、传输、配送以及高效使用提供全面的技术、产品和服务支撑。

公司聚焦于特高压、智能电网、新能源、电动汽车充换电、轨道交通及工业智能化五大核心业务,综合能源服务、智能制造、智能运检、先进储能、军工全电化等五类新兴业务,产品广泛应用于电力系统各个环节。公司产品主要分为智能变配电系统、直流输电系统、智能中压供用电设备、智能电表、电动汽车智能充换电系统、EMS加工服务等六类。

公司在特高压领域主要提供特高压直流换流阀和直流控制保护系统,市占率分别达到30%和50%左右,将受益于本轮特高压建设,具有较大业绩弹性。

3.2.3、 平高电气

公司是国家电网公司全资子公司平高集团有限公司控股的上市公司,于2001年2月21日在上海证券交易所挂牌上市。公司核心业务为高压、超高压、特高压交直流开关设备的研发、制造、销售和服务,主要产品包括72.5~1100kV SF6气体绝缘封闭式组合电器(GIS/H-GIS)、72.5~1100kV六氟化硫罐式断路器开关设备(T-GCB)、72.5~1100kV敞开式SF6断路器、40.5kV~1100kV交流隔离开关及接地开关、10kV~1120kV直流隔离开关及接地开关,液压/弹簧机构、复合绝缘子、SF6气体回收充放装置、真空灭弧室等开关核心配套零部件。

公司在特高压领域主要提供特高压交流的组合器GIS,市占率达到40%左右。

特别声明

《证券期货投资者适当性管理办法》、《证券经营机构投资者适当性管理实施指引(试行)》已于2017年7月1日起正式实施。根据上述规定,新时代证券评定此研报的风险等级为R3(中风险),因此通过公共平台推送的研报其适用的投资者类别仅限定为专业投资者及风险承受能力为C3、C4、C5的普通投资者。若您并非专业投资者及风险承受能力为C3、C4、C5的普通投资者,请取消阅读,请勿收藏、接收或使用本研报中的任何信息。

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分析师声明

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分析师介绍

开文明,上海交通大学学士,复旦大学世界经济硕士,2007-2012年历任光大证券研究所交通运输行业分析师、策略分析师、首席策略分析师,2012-2017年历任中海基金首席策略分析师、研究副总监、基金经理。

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