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特高压行业分析:特高压或迎新一轮建设高峰,核心设备商有望受益

(报告出品方/作者:西部证券,杨敬梅)

一、新能源大基地建设提速,特高压迎新机遇

1.1 特高压是实现大容量、远距离输电的先进技术

特高压输送具备容量大、传输距离远、运行效率高和输电损耗低等显著优势。特高压输电 指交流电压等级在 1000kV 及以上、直流电压在±800kV 及以上的输电技术,具有输送容 量大、传输距离远、运行效率高和输电损耗低等技术优势,是实现远距离电力系统互联, 建成联合电力系统的物理架构基础,是目前全球最先进的输电技术。相较于传统高压输电, 特高压输电技术的输电容量将提升 2 倍以上,可将电力送达超过 2500 千米的输送距离, 输电损耗可降低约 60%,单位容量造价降低约 28%,单位线路走廊宽度输送容量增加 30%。

特高压包括特高压交流和特高压直流输电。特高压直流输电是用±800kV 及以上的直流电 压输送电能的方式,其基本工作原理是通过送端换流站将交流电转变为特高压直流电后, 将直流电输送到受端换流站,再由受端换流站将直流电转变为交流电送入受端交流系统, 主要目的是输送电能。特高压交流输电是指 1000kV 及以上的交流输电,其通过变压器升 压和降压,给配送电能带来了极大的方便。1)特高压直流是跨区大规模输电最佳解决方案。直流输电所要用到的换流站的造价比交 流变电站高,但直流输电线路的造价比交流输电线路低。随着输送距离的增加,交流输电 容量受稳定性限制,需要采取各种技术措施,导致投资增加。因此当输电距离足够远时, 直流输电的经济性就会反超交流输电。2)特高压交流电网可实现大容量、远距离输电。特高压交流 1 回 1000kV 输电线路的输电能 力可达同等导线截面的 500kV 输电线路的 4 倍以上,并且可以大量节省线路走廊和变电站占 地面积,显著降低输电线路的功率损耗。通过特高压交流输电线实现电网互联,可以简化电网 结构,提高电力系统运行的安全稳定水平。基于此,特高压交流输电技术可连接煤炭主产区和 中东部负荷中心,使得西北部大型煤电基地及风电、太阳能发电的集约开发成为可能,实现能 源供给和运输方式多元化,既可满足中东部的用电需求、缓解土地和环保压力,又可推动能源 结构调整和布局优化、促进东西部协调发展。

直流输电技术可进一步分为常规直流和柔性直流。常规直流输电技术擅长点对点大容量输 送电能,能调节电网频率但不能控制电压,不能完整支撑电网运行。柔性直流输电技术则 可同时控制频率和电压,不但能输送电能,而且能调节电压,具有可控性好、运行方式灵 活、适用场合多、系统支撑能力强等优势。在大规模风电场、太阳能等清洁能源并网,孤 岛供电、大城市供电,交流电网同步/异步互联,构建直流电网等方面具有较强的技术优势。柔性直流是远海风电可靠并网的首选方案。海上风电并网的典型技术路线包括常规交流送 出、低频交流送出和柔性直流送出等。和常规交流送出、低频交流送出技术相比,柔性直 流送出技术采用直流电缆输电,避免了交流电缆充电功率造成的输送距离受限问题,同时 具备有效隔离陆上交流电网与海上风电场的相互影响、可为海上风电场提供稳定的并网电 压、系统运行方式调控灵活等技术优势,是远海风电可靠并网的首选技术方案,也是目前 唯一具有工程实践经验的大规模远海风电并网方案。

1.2 新能源大基地建设提速,拉动特高压建设需求

“十四五”期间九大清洁能源基地助力我国实现“双碳”目标。2021 年,“十四五”规划纲要和 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 多个清洁能源基地。“十四五”期间我国将建设九大大型清洁能源基地,包括雅鲁藏布江 下游水电基地,金沙江上下游、雅砻江流域、黄河上游和几字湾、河西走廊、新疆、冀北、 松辽等清洁能源基地,建设广东、福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。

三批风光大基地建设陆续展开,新能源外送需求急迫。2021 年 12 月,国家发改委、国家 能源局下发第一批风光大基地项目清单,涉及内蒙、青海、甘肃等 19 个省份,规模总计 97.05GW,2022 年 9 月已全部开工建设,并计划于 2022/2023 年全部投产。第二批风光 大基地于 2021 年 12 月启动项目报送,总规模为 455GW,其中,“十四五”时期规划建 设风光基地总装机约 200GW,外送 150GW,外送比例达到 75%;“十五五”时期规划建 设风光基地总装机约 255GW,外送 165GW,外送比例约 65%。第二批风光大基地主要 集中在三北地区,更加关注消纳,结合基地周边已有的煤炭电源,利用火电的调峰能力, 开展“火电+新能源”联合送出,故第二批基地更多以外送为主。此外,各省针对第三批 风光大基地项目的申报已于 2022 年 10 月陆续启动。

预计“十四五”大基地外送通道缺口在 4 条以上,特高压建设具备可持续性。从“十四五” 大型清洁能源基地布局来看,我国的清洁能源基地主要集中在“三北地区”,而国内的电 力负荷主要集中在东部、南部沿海地区,需要建设输电通道来解决电源和负荷端之间的不 一致问题。一般而言,10-12GW 新能源装机对应一条直流特高压输点通道。第二批风光 大基地项目总规模为 455GW,其中,“十四五”建设 200GW,外送 150GW,对应 12-15 条直流线路,除存量和已规划的特高压线路外,预计“十四五”大基地外送通道缺口在 4 条以上。假设“十五五”风光大基地外送需求 165GW,预计新增特高压需求约 14 条以上 直流特高压需求,预计每年至少新增直流特高压需求 3-4 条,特高压建设具备可持续性。

二、经历多轮建设周期,23年有望迎新一轮高峰期

2.1 我国特高压曾历经两轮建设高峰和一轮重启

我国特高压建设曾经历两轮建设高峰和一轮重启。2005 年我国特高压可行性研究工作启 动,2009 年晋东南—南阳—荆门首个 1000 千伏特高压交流示范工程和 2010 年云南—广 东、向家坝—上海±800 千伏首批特高压直流示范工程的建成投运,开启了我国特高压工 程建设的篇章。此后,特高压经历了两轮建设高潮。第一轮是 2011 年至 2013 年,规划 建设“三横三纵”特高压骨干网架和 13 项直流输电工程,形成大规模“西电东送”、“北 电南送”格局;第二轮是 2014 至 2017 年,国家能源局提出加快推进大气污染防治行动 计划 12 条重点输电通道的建设,核准并开工“八交八直”。2018 年以来,我国特高压建设 重启,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》,明确规划 “七交五直”12 条特高压线路。



2.2 2023年以来特高压有望迎来新一轮建设高峰

特高压建设提速,国家电网明确提出“四交四直”和“一交五直”。根据国家电网规划,“十四五”期间,我国规划建设特高压工程“24 交 14 直”共 38 条特高压线路,线路里 程为 3 万余公里,总计投资额 3800 亿元,较“十三五”特高压投资 2800 亿元大幅增长 35.7%,特高压有望来新一轮加速建设期。2022 年 8 月,国家电网重大项目推进会明确 提出“四交四直”和“一交五直”。特高压建设主要是通过直流解决能源外送,交流配合 直流实现能源的汇集及调配。未来伴随大基地的持续落地,特高压的建设需求与推进节奏 均有望提速。

23 年以来特高压有望迎新一轮建设高峰,预计 23/24/25 年直流特高压核准开工 5/4/4 条。特高压建设有四大关键节点:可研、核准、开工、投运。一般而言,特高压平均建设周期 为 1.5 年至 2 年,按照此前“十四五”规划线路,相关特高压直流项目最迟要在 2024 年 上半年获得核准。如此推算,2023-2024 年预计特高压直流将密集核准,预计包括 9 条直 流线路。其中,金上—湖北、陇东—山东、宁夏—湖南直流特高压输点项目在 2023 年已 经开工建设,哈密—重庆于 2023 年 7 月获核准批复,藏东南—粤港澳大湾区进入批前公 式阶段,因此预计 2023 年核准开工的直流特高压项目为 5 条,达到历史最高值;预计剩 余已明确规划的线路将于 24 年核准完成,24 年核准开工的数量达到 4 条。此外,根据新 能源大基地外送通道情况,预计 25 年直流特高压开工数为 4 条。

三、核心设备壁垒高、价值大、格局优,相关公司弹性大

直流特高压线路一般为“点对点”单向传输的两个换流站构成。直流特高压整体输送线路 通过特高压电缆与铁塔完成两地换流站间架设。电力输送端将发电侧生产的交流电经换流 阀整流为直流电传出,电力接收端将特高压直流电经逆变器转换回交流电,输送到电力下 游变、配电及用电侧。交流特高压线路一般由多个变电站点构成。交流特高压输送线路多为双回路双向传输,通 过特高压电缆与铁塔完成多变电站点间架设,且沿途可设多个变电站点,电力可灵活接入。特高压交流电力传输通过变压器升压完成输送过程,不涉及换流操作。

3.1 直流特高压核心设备价值高,业绩贡献显著

换流变压器、换流阀、组合电器、直流保护系统等为直流特高压核心设备。直流特高压直 流输电项目由送、受端换流站以及直流输电线路组成。直流特高压项目产业链上游为电力 设备和材料制造企业,其中电气设备是最重要的组成部分,包括一次设备、二次设备、辅 助设备等。特高压直流换流站设备主要包括:换流设备、GIS 组合电以及直流开关场设备。其中,核心设备为换流阀、换流变压器、直流保护系统和 GIS 组合电器。中游主要是与工 程建设相关的环节,主要包括工程建设、工程设计、设备运输等,其中工程建设和工程设 计主要由中国能建和中国电建承担。下游主要是工程运营和售后服务,其中工程运营主要 由三大电网运营商承担,售后服务则由运营商和设备厂商共同承担。



直流特高压核心设备价值高,换流变压器、换流阀、组合电器、直流控制保护系统单线价 值量合计约 60 亿元。直流特高压线路单线投资额通常在 200-300 亿元,其中设备投资约 占 25%,铁塔与线缆投资和特高压线路长度相关,约占 28%,基建及其他投资占 47%。在直流特高压设备成本构成中,换流变压器、换流阀、组合电器和直流保护系统价值量较 高。按特高压直流单站设备投资来看,换流变压器投资金额为 16.8 亿元,换流阀投资金 额为 8 亿元,组合电器投资金额为 3.8 亿元,直流保护系统投资金额为 1.2 亿元,这些核 心设备单站合计约 30 亿元,加上其他约 8 亿元的其他设备,单站主要设备价值量合计 38 亿元左右。直流特高压单条线路包含送、受端 2 个换流站,即单线主要设备价值总量达 76 亿元,上述四种核心设备单线价值量约 60 亿元。

核心设备壁垒高、格局优,国电南瑞、平高电气、许继电气、中国西电等厂商份额较高。当前我国特高压工程涉及的核心设备已全部实现自主生产,技术位于世界领先水平。特高 压行业进入壁垒较高,行业集中度较高。根据我们对直流特高压项目历年中标结果的统计, 换流变压器方面中标量较多的厂商包括特变电工、保变电气、中国西电等,换流阀市场主 要由国电南瑞、许继电气、中国西电等主导,组合电器方面平高电气优势明显,其次为中 国西电,直流控制保护系统参与者主要为国电南瑞和许继电气。综上所述,换流变压器、 换流阀、组合电器、直流控制保护系统不仅价值量较高,市场份额也较为集中,国电南瑞、 平高电气、许继电气、中国西电等厂商市场份额较高。

收入确认假设:特高压合同签订当年、次年及第三年分别确认合同总金额的 0/50%/50%。特高压工程包括可研、核准、招标、开工、投运等阶段。通常情况而言,从核准到投运特 高压线路建设周期约 18-24 个月,直流配套的交流因工程量较小建设时常更短。基于此, 在下面的弹性测算中,我们假设合同签订当年不确认收入,第二年交付部分订单,假设收 入确认合同金额的 50%,第三年交付剩余订单,假设收入确认剩余 50%的合同金额。

24-26 年有望迎来直流特高压收入确认大年,中国西电、平高电气、许继电气等业绩弹性 较高。针对特高压直流,我们选取换流变压器、换流阀、组合电器以及直流控制保护系统 等价值量高、集中度较高的设备,测算其对相关公司业绩的贡献程度。假设 2023-2025 年新增直流特高压分别为 5/4/4 条,按合同签订当年、次年及第三年分别确认合同总金额 的 0/50%/50%的节奏缺人收入,并根据历史中标情况及当前各公司贵特高压业务最新的 规划布局,假定相关产品的市场份额情况。经测算,2024-2026 年特高压产业链核心公司 有望迎来收入确认大年,其中中国西电、平高电气、许继电气等收入与利润弹性较大,预 计 2024 年直流特高压产品贡献的净利润将相当于各公司 2022 年归母净利润的 82.3%/81.5%/41.1%,业绩贡献十分显著。此外,由于 2022 年低基数,预计直流特高压 对保变电气的收入与利润也有显著贡献。

3.2 交流特高压核心设备价值量高、集中度高

1000kV 组合电器、1000kV 变压器、1000kV 电抗器等为交流特高压核心设备。特高压交 流输电项目主要由变电站、交流输电线路和开关站三部分组成。送端交流系统输送过来的 三相交流电,经升压装置升高电压后由交流输电线路输送给降压器,转换为可供使用的三 相交流电。特高压交流变电站设备主要包括:GIS 组合电器、变压器、电抗器、电容器、 断路器、互感器、避雷器等。其中,核心设备为 1000kV 组合电器、1000kV 变压器和 1000kV 电抗器。

交流特高压种核心设备 1000kV 组合电器、1000kV 变压器、1000kV 单站价值量合计约 12.4 亿元。交流特高压交流单个变电站总投资额通常在 100 亿元以内。从投资结构来看, 特高压交流的核心设备投资占总投资 22%,除此以外基础土建占比 43%,铁塔投资占比 32%,电缆占比 3%。在主要设备成本构成中,1000kV 组合电器、1000kV 变压器和 1000kV 电抗器占比较高,分别达到 7.7/3.0/1.7 亿元,这些核心设备合计 12.4 亿元,加上约 1.6 亿元的其他设备,单站主要设备价值量合计约 14 亿元。单个交流特高压项目可能会新建 一般 1-4 个变电站不等,交流特高压单线主要设备价值总量分别为 14/28/42/56 亿元。



核心设备市场集中度较高,平高电气、中国西电、特变电工以及保变电气等份额较高。根 据我们对交流特高压项目历年中标结果的统计,1000kV 组合电器市场主要由平高电气、 中国西电等主导,1000kV 变压器方面中标量较多的公司为特变电工、保变电气和中国西 电,1000kV 电抗器市场主要参与为中国西电、特变电工以及保变电气。综上所述,交流 特高压项目中,1000kV 组合电器、1000kV 变压器和 1000kV 电抗量价值量较高,市场份 额较为集中,平高电气、中国西电、特变电工以及保变电气等公司市场份额较高。

24-26 年有望迎来交流特高压收入确认大年,平高电气、中国西电等业绩弹性较高。针对 特高压直流,我们选取 1000kV 组合电器、1000kV 变压器和 1000kV 电抗器等价值量高、集中度高的设备,测算其对相关公司业绩的贡献程度。假设 2023-2025 年新增直流特高压 分别为 5/4/4 站,收入确认节奏与直流特高压相同,并根据历史中标情况及当前各公司特 高压业务最新的规划布局,假定相关产品的市场份额情况。经测算,交流特高压对平高电 气的收入与利润贡献程度最大,其次为中国西电,预计 2024 年交流特高压产品贡献的净 利润将相当于两家公司 2022 年归母净利润的 63.5%、14.3%,业绩贡献十分显著。此外, 由于 2022 年低基数,预计交流特高压对保变电气的收入与利润也有较大贡献。

3.3 23年有望迎特高压招标大年,核心供应商优势巩固

2023 年预计迎来国网特高压招标大年。2023 年 1 月,国家电网发布了《2023 年度总部 集中采购批次安排》,其中首次单列了特高压相关招标批次,一共包括 8 次特高压招标, 分别在 1、4、4、6、7、8、10、11 月。相较于此前,本次单列特高压相关招标批次进一 步明确了特高压的招标节奏,并且今年 8 批次特高压招标也在一定程度上反映了 23 年国 网将迎来特高压招标大年。

2023 年 3 月 7 日,国家电网发布 2023 年第十批设备采购(特高压项目第一次设备招标 采购)中标公告。采购项目主要为中南部地区特高压项目,涉及川渝、武汉-南昌、福州厦门、白鹤滩-江苏、驻马店-武汉五条交流特高压线路,具体包括 7 座变电站新建工程, 以及武汉-南昌项目的湖北段、江西段,驻马店-武汉交流、白鹤滩-浙江 4 条线路工程。此 次特高压设备采购涉及 1000kV 组合电器、1000kV 变压器、1000kV 电抗器等 18 种电网 设备,金额合计约 64 亿元。2023 年 5 月 23 日,国家电网发布 2023 年第二十七批设备采购(特高压项目第二次设备 招标采购)中标候选人公示。采购项目主要为东部与西南地区特高压项目,主要涉及陇东 -山东直流特高压线路与川渝交流特高压线路工程,具体包含庆阳换流站工程、东平换流 站新建工程与甘孜变电站新建工程。此次设备采购涉及换流变压器、换流阀组合电器、直流 控制保护系统等 19 种电网设备,总中标金额约 79.3 亿元。

特高压核心设备中标格局较为集中,中国西电、平高电气、保变电气、特变电工等公司中 标额较高。对 2023 年特高压项目第一、二次设备招标的梳理统计结果显示,直流特高压 中的换流变压器、换流阀、组合电器、直流控制保护系统,交流特高压中的 1000kV 组合 电器、1000kV 组合变压器、1000kV 电抗器等核心设备竞争格局较为集中,主要中标公司 中国西电、平高电气、保变电气、特变电工、许继电气、思源电气、国电南瑞直流与交流 特高压项目合计中标金额分别为 24.45、17.30、16.51、12.08、2.46、1.22、0.47 亿元。

四、重点公司分析

4.1 平高电气:高压开关龙头,积极推行国际化战略

公司通过技术创新占领世界开关领域制高点。多年来,公司在高压、超高压、特高压输配 电设备关键技术领域取得了重大突破,成功研制了我国第一台 252 千伏敞开式 SF6 断路 器、550 千伏 SF6 断路器,第一套 252 千伏全封闭组合电器、800 千伏全封闭组合电器、 1100 千伏全封闭组合电器,以及 816 千伏和 1120 千伏直流隔离开关、1100 千伏旁路断 路器/旁路隔离开关,世界首支±1000 千伏级直流纯 SF6 气体绝缘穿墙套管、世界首台 1100 千伏 GIL 产品、1100 千伏切滤波器组断路器等一批拥有完全自主知识产权的高端产 品,占领了世界开关领域制高点。

公司积极推行国际化战略。公司先后与日本东芝、挪威帕拉特等国际公司合资合作,成功 组建多家中外合资公司。公司积极拓展国际业务,成功将产品推广到全球 60 多个国家与 地区,并建立了完整的海外营销网络。2022 年,公司国际市场业绩实现新突破,145 千 伏真空断路器中标意大利国家电力公司框架协议,首次进入欧洲高端市场。公司电网市场持续巩固。2022 年,电网市场新签合同同比增长 30%,所投标段市场占有 率稳居前列。网外市场(含国际市场)拓展成效显著,新签合同同比增长 109.31%,中标 非洲单体容量最大的储能项目,我国首款 145 千伏环保真空断路器等系列产品获得欧洲市 场“绿卡”,24 千伏中压充气柜首次打入欧洲高端市场。

4.2 许继电气:特高压直流的领军企业,技术实力雄厚

公司是目前国际领先的具备特高压直流输电、柔性直流输电设备成套能力和整体解决方案 能力的企业,形成了由±1100 千伏及以下特高压直流输电、±800 千伏及以下柔性直流 输电、直流输电检修和实验服务等构成的特高压业务体系。公司直流输电主要产品包括换 流阀设备、特高压直流输电控制保护系统等。

公司技术实力雄厚。公司坚持技术创新驱动产业升级,全面攻克了特高压直流输电换流阀 系统分析、产品设计、制造工艺、等效试验和工程实施等一整套核心关键技术,成功研制 了多个创造“世界首个”和“世界之最”的换流阀产品。2022 年 11 月,公司高压直流输 电换流阀顺利通过国家工信部单项冠军产品复核,继续位列国家级制造业单项冠军榜单,彰显公司换流阀领先水平。除换流阀外,公司直流控制保护系统也位列行业第一梯队。公 司目前拥有完全自主知识产权的 DPS-3000 和 DPS-5000 系列直流控制保护成套设备,可 满足±1100kV 及以下特高压直流输电、高压直流输电、柔性直流输电工程需求。

4.3 中国西电:输配电设备全产业链覆盖,海内外业务均取得重大进展

公司实现输配电设备全产业链覆盖。公司是中国输配电高端装备制造业的领军企业,已经 完成了输配电设备全产业链覆盖,形成了开关、变压器、换流阀、电容器、避雷器等品种 齐全、形式多样、系列完整、电压全覆盖的输变电核心设备产品链;拥有真空灭弧室、铜 钨触头、操动机构、精密铸造等核心零部件全自制的配套产业。公司主导产品实力增强。公司实现国内首创 550 千伏 GIS 三相整间隔全形态出产与工程 应用,完成海上风电用±550 千伏直流 GIS、系列环保型套管等多项海上风电设备研制, 完成基于国产化大容量 IGCT 器件的配网电力电子变压器及高压级联储能装置、柔性直流 工程用 IGCT 换流阀、东数西算工程用数据中心中压直供直流电源等新产品技术攻关。输变电板块持续发力,国内与国际业务均取得重大进展。2022 年,中国西电中标 1000kV 福州-厦门特高压交流等重大项目,组合电器、避雷器、电容器等产品市场占有率保持领 先。与此同时,公司国际业务取得重大突破,中标 27.6 亿元的智利直流项目,创国际业 务单项签约额历史新高;参与乌兹别克斯坦 500kV 及 220kV 输变电总包项目,实现莫桑 比克市场首次突破;发电机断路器产品成功中标孟加拉核电站项目。

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