4000亿增长空间打开，直流输电市场迎来红利时代，4股最受益

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本文完工于：2021年12月17日

前言：最近新型电力系统又掀起一股上涨潮，其背后有什么重点机遇值得我们关注呢？目前来看直流输电是最具潜力的 。

本篇目录
1.事件背景
2.认识新型电力系统
3.行业现状
4.需求分析
5.细分赛道
6.行业前景
7.市场空间
8.投资策略及相关公司
9.独家核心提示

一，事件背景

南方电网日前发布“十四五”电网规划，总投资额约6700亿元，较“十三五”总投资增长约22%。据悉，为提高跨省跨区输送清洁能源力度。“十四五”期间，国家电网公司计划将持续提升已建输电通道利用效率，作为电网发展主要内容和重点任务，实现已建通道满功率运行，提升输电能力3527万千瓦。规划建成7回、开工建设一批、研究储备一批特高压直流，新增输电能力5600万千瓦。到2025年，公司经营区跨省跨区输电能力达到3.0亿千瓦，输送清洁能源占比达到50%。

二，认识新型电力系统

直流输电是新型电力系统的主线之一，将成为“十四五”电网重点投资方向，其发展的逻辑首先来自于新型电力系统，因此文章开篇先简单介绍一下新型电力系统到底是个什么东西。

新型电力系统比较官方的定义是以新能源为供给主体、以确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。

这个定义看起来又长又复杂，其实可以简单理解为，因为光伏、风电等这些新能源与传统煤电存在很大的不同，例如由于光伏、风电的发电功率高低与否更多取决于自然环境的变化，因此发电功率波动性较大，且调节存在较大难度。这就对电力系统提出了更高的要求，而新型电力系统系统就是为了达到新能源提出的新要求而存在的。

三，行业现状

1.新能源消纳与并网是新型电力系统需要解决的两个问题

一方面，新能源具有出力波动性大，不可调度的特点，使得出力曲线与负荷曲线失配，导致消纳问题。解决办法是配置灵活性资源以“填补”负荷曲线与出力曲线之间的缺口，具体手段有火电灵活性改造、燃气发电、光热发电、抽水蓄能、新型储能等。

另一方面，新能源功率密度低，利用小时低，要取代传统电源的主体地位，需要的装机容量远多于传统电源，且大型集中式新能源场站多位于偏远地区，电网薄弱。带来汇集、并网、送出问题。解决办法是建设足够多的新能源汇集站以提供接入点和足够的变电容量，同时加强网架建设，尤其是跨省跨区通道，以匹配电源和负荷。

2.多能互补+直流外送是目前新型电力系统的解决方案

新能源消纳问题实质上要归结于并网与送出问题，因此跨省跨区输电能力是解决新能源送出消纳问题的关键。例如我国电力富余省份主要是内蒙古、云南、四川、山西、宁夏、湖北、贵州、陕西、新疆等，而在这些省份里，除山西以外，其他省份向东部省份供电均需跨越两个以上省份或跨越区域电网，因此需要进一步挖掘外送能力。而直流输电技术以其输送容量大、线路造价低，且不存在电容效应导致的过电压问题，尤其适合远距离大容量输电。

相较交流输电，直流输电具备多种经济性、技术性优势，因此直流外送是目前解决新能源消纳问题最合适的方法。此外，多能互补能够提高送出电量中清洁能源占比，还能发挥各自出力特性，得到平滑、可调度、高利用小时的稳定电源。因此多能互补+直流外送是目前新型电力系统的解决方案。

3.特高压直流扮演着我国可再生能源外送的首要角色

在直流输电方面，特高压直流扮演着我国可再生能源外送的首要角色。截至2020年年底，我国已建成22条特高压线路，其中交流6条、直流16条。直流特高压不但在数量上占据大部分，也是输送可再生能源的主力军，尤其是大型水电基地几乎全部通过直流外送，形成对交流输电的明显优势。目前投运的直流线路仍以输送单一品种（水、火）传统能源为主，青豫直流是第一条以新能源多能互补为主要电源的直流线路。

4.送端大基地+受端电力缺口共同推进直流输电发展

据不完全统计，新能源大基地项目已开工约46GW，其中约37.65GW采用打捆存量/规划直流线路方式送出。

能源供给方面：随着新能源大基地的进一步推进，存量直流线路逐渐打捆完毕，预计“十四五”期间特高压直流线路将围绕着大基地建设。日前，启动第二批风光大基地申报的文件已下发，文件明确：依托外送通道消纳的项目应基于在运、在建或已核准输电通道，配套风电光伏装机规模与通道输电能力相匹配。

能源需求方面：国家相关部门每年下发的可再生能源电力消纳责任权重指标是特高压线路建设的重要驱动因素，该指标的逐年拔高，促使东部经济发达但资源禀赋有限的省份寻求区外电力受入方案，新建特高压直流线路是最重要的手段。以南方电网区域为例，根据“十四五”负荷预测，广东、广西、云南、贵州、海南各省考虑12%备用容量并扣减存量净受入电力后，各省需要容量分别为14598、4984、8627、5508、1084万kW。而各省电源可用容量分别为13624、4404、8365、4722、932万kW，均存在电力缺口，需考虑跨区直流受入电力进行弥补。

目前，由于柔性直流核心IGBT器件额定电流较小（目前最高3000A，晶闸管可达6000A），故障电流耐受能力弱（最大关断电流6kA/1ms），耐受时间短，相较于常规直流核心晶闸管器件10倍于额定电流的故障耐受能力相差甚远。因此在工程实际中，多采用送端常规直流、受端柔性直流（或常规/柔性混合级联）的方案，以充分发挥常规直流输送能力强、柔性直流对受端电网要求低、灵活性高的优势。

四，需求分析

1.基础设施方面

1）输变电一次设备：输变电容量主要取决于总社会用电量增速，从电力消费占能源比重看，整体保持每年提升1pct的平稳幅度，预计未来用电量增速大概率保持平稳，因此判断骨干网扩容需求不强；

2）配电一次设备：最典型的，电动车保有量提升后，小区配电变压容量可能过载，但通过有序充电或V2G能够缓解，因此预计配电容量需求可能受新技术进展影响；

3）其他基础设施：典型的如充电桩，但主要建设主体是网外第三方企业，国网每年充电桩设备金额不足10亿元。

2.综合能源服务方面

1）对内，来自于输配电网的节能（线损率的降低），市场空间相对有限；

2）对外，来自于建筑、工业、企业的节能改造服务，市场空间巨大（国网预测潜在市场容量超万亿）；但市场参与主体较多，竞争激烈，地域属性相对明显，目前主要面向工业园区或者大型企业（To B类业务），具备牢固客户资源优势的企业可能占据优势。

五，细分赛道

根据前文对新型电力系统行业现状的分析可以看出，在新型电力系统中，直流输电发挥着重要的作用，也是新型电力系统中最具发展空间的部分，因此其细分赛道也将围绕直流输电展开，而其中最具潜力的就是柔性直流输电和直流输电的关键设备。

1.柔性直流

通过采用基于全控型电力电子器件（如IGBT、GTO）的电压源型换流器（VSC），柔性直流输电克服了常规直流技术的缺陷，因此，柔性直流特别适合海岛供电、海上风电送出等场景。而且，若采用柔性直流技术建设特高压直流受端换流站，或对存量换流站进行改造，便可降低对受端电网电压支撑能力的需求，减小换相失败的概率，提升电网安全稳定性。

2.直流关键设备

1）换流阀

直流输电工程建设可以分为换流站建设和中间线路建设两部分，从直流工程投资额构成来看，换流站价值量占比较高。而换流站主设备中又以换流阀制造难度最大、壁垒最深、毛利最丰厚。

换流阀是换流站内的核心装备之一，起到交流/直流转换的作用。通常一座换流站中出线为正/负两个极。对于常规直流换流站每极需用2套双12脉动换流阀，每套换流阀价值量在1.8亿~2亿元之间，即

一座换流站换流阀价值量在7.2亿~8亿之间，一条直流线路按2座换流站考虑，换流阀价值量约14.4亿~16亿，毛利率通常在35%以上。

柔直换流站中柔直阀价值量占比更高。柔直换流阀由多组MMC模块化多电平换流器组成，与常规换流阀结构不同。由于其技术更复杂、且高电压大电流IGBT制造难度大，因此同容量柔直阀造价是常规阀的3-4倍。昆北站8000MW常规阀总价约8亿，柳北站3000MW柔直阀总价约14亿、龙门站5000MW柔直阀总价约17亿。柔直阀输出波形较好，因此柔直站中换流变造价降低，占比减小。

2）IGBT及晶闸管

功率半导体组件是换流阀最基本的功能单元。功率半导体组件由功率管元件及其所需的触发、保护及监控电子电路、阻尼回路组成。晶闸管约占常规换流阀价值量的15%。对于柔直阀，由于IGBT模块制造难度较高，价值量可占到柔直阀的30%以上。

此外，晶闸管在柔直阀中仍不可缺少。对于柔直阀，IGBT组件是起到换流功能的核心，但晶闸管作为一种重要的柔直旁路保护器件将会有广泛的需求。张北柔直工程、昆柳龙柔直工程均使用了晶闸管作为旁路保护器件。

六，行业前景

1.新型电力系统将是电网未来发展的主线。

习主席2020年10月首次提出中国2030碳达峰2060碳中和的目标；随后各行各部门积极响应。目前国内主要碳排放来源来自于电力部门（化石燃料发电）、金属冶炼、非金属矿产、交通运输等等。因此其中电力、交通部分的碳减排至关重要。

2.柔性直流应用场景丰富

1）特高压/超高压直流远距离送电

对于受端换流站来说，长三角、珠三角等经济发达地区密集的直流落点带来了电网“强直弱交”问题，若受端换流站改为柔性直流技术，则可避免上述问题，并可实现多端供电。

对于送端以新能源为主体的多能互补能源基地来说，由于风电、光伏采用逆变器并网。若采用常规直流送出，可能因无功支撑不足、电压扰动频繁，导致换相失败频发，送出受限。此时送端换流站也可采用柔性直流技术，并实现多端汇集送出。

2）电网柔性互联

随着国内网架的日趋完善，变电站之间电气距离逐渐缩短，短路电流超标，一旦发生短路，断路器无法及时将故障线路切除，引发停电事故。解决该问题的方法是采用柔性直流技术进行区域电网背靠背互联，不但可以使各区域电网保持电气联系，不损失可靠性，而且不增加系统短路电流，故障不易蔓延。

3）深远海上风电送出

海上风电由于其必须用海缆送出的特点，给接入系统设计带来很大困难。若采用交流送出，由于电缆电容效应明显，末端电压显著抬升，超过设备安全极限，且装机容量越大、电压等级越高、海缆长度越长，电压超标问题越严重；若采用直流送出，则由于海上风电无附属交流电源，属于典型的孤岛电网，常规直流无法正常运行。因此，柔性直流几乎是深远海上风电的唯一选择。

七，市场空间

将直流工程分为特高压直流（常规/柔直）、柔直背靠背、海上风电送出三个应用场景。

特高压直流：根据目前国网、南网“十四五”规划情况，预计2021-2025年将有10条左右的特高压直流线路开工；

柔直背靠背：南网正在积极推进的中通道、南通道柔性互联工程将成为一批柔直背靠背工程的样板，在南网其他区域和国网中得到推进；

海上风电：预计深远海上风电的开发将极大地拉动柔直工程市场，考虑柔直降本空间，该技术将迅速在海上风电项目中得到铺开。

综合来看，直流工程整体市场空间接近4000亿元。

八，投资策略及相关公司

1.投资策略

就行业现状来看，目前制约新能源发展和消纳的关键因素不在于负荷水平而在于送出能力，全国统一电力市场的形成既需要市场机制，也需要跨省跨区输电通道作为物理机制来保障，直流输电凭借其优势将成为主流。因此想要在新型电力系统中找到获利机会，那么直流输电是不可忽视重要机遇。

未来电网投资呈现结构性景气，其中新型电力系统建设提升了电网数字化、电网智能化、特高压等环节的景气确定性，继续看好相应细分领域的投资景气。

2.相关公司

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九，独家核心提示

直流输电的思路依旧是解决风光等新能源传输稳定性、能源浪费等问题，而这些也是伴随着风光能源大基地建设而一步步展开的，所以围绕着能源基地建设的内容将是未来几年的重点，大家可以持续关注。

以上也是我「可再生能源专题系列」的第42篇，目前进度如下：

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