“国家队”亲自下场抢筹,特高压建设将快速推进,我国令人骄傲的特高压技术离不开这一人
作为七大新基建领域之一,特高压是最具成长性的板块之一,特高压建设有望进入高景气的上行周期。
输变电“国家队”大动作
有着输变电装备领域唯一“国家队”之称的中国电气装备集团成立1年多动作频频。10月底,平高电气、许继电气、中国西电3家公司发布公告,间接控股股东中国电气装备正在筹划将3家公司股份无偿划转至中国电气装备,划转完成后,中国电气装备将成为3家公司的直接控股股东。
中国电气装备集团已经亲自下场抢筹。数据显示,今年以来,中国电气装备累计增持中国西电近4759万股,增持参考金额2.3亿元。近日,该集团再度下场增持平高电气。
10月28日晚,平高电气发布公告,中国电气装备集团有限公司合计增持724.47万股,占公司目前总股本的0.53%,并计划未来6个月内1亿元人民币至1.5亿元人民币(包含本次增持金额)。
特高压进入高景气上行期
种种迹象表明,特高压上行势头已经“压不住”了。近期,特高压交流中川渝、张北-胜利已核准开工,电网建设尤其是特高压建设有望同步进入高景气度上行周期。
今年上半年,特高压交流快速推进,核准1条(武汉-南昌)、开工2条(福州-厦门、驻马店-武汉);武汉-南昌交流9月开启第一次设备招标,预计10月开工建设;特高压直流处于可研阶段,三季度以来仍处于加快可研设计阶段,尚未有直流线路招标开工。
长江证券维持对今年全年特高压建设进度的预期不变,四季度特高压直流有望迎来招标开工高峰。特高压交流方面,申万宏源估计交流特高压规模大概在1300至1500亿的水平,超过十三五。交流特高压核心设备技术含量高,竞争格局稳定,市场空间清晰,值得重点关注。
海通证券认为,为了匹配新能源的大比例接入,特高压建设会是持续的进程,是电网重点投资方向之一,预计对核心设备企业的业绩增长形成持续拉动,建议关注特高压核心标的。特高压直流核心标的有国电南瑞、许继电气、中国西电等。特高压交流核心标的包括平高电气、中国西电等。
“十四五”特高压建设快速推进原因为何?
近日《中国能源报》报道,“十四五”期间,国网规划建设特高压线路“24交14直”,涉及线路3万余公里,变电换流容量3.4亿千伏安,总投资3800亿元。其中今年计划开工“10交3直”共13条特高压线路。“十三五”期间全国口径投资大概在3000多亿,国网约2800亿左右,同比增长迅速。
从国网规划的投资额看,3800亿主要是直流部分投资额比较大,因为一般直流投资在200-250亿之间,特别长的会在300亿,14条跨省的直流投资额基本在3500亿左右,交流不贵,一个站基本在20亿左右,且24条交流具体拆分段更复杂,落地站点有多少并不清楚,所以很难给每一段定义相对准确的投资额。
从规划的14条特高压直流里面,目前已经推出7条线路,包括2018年和2020年推出的线路,也就是之前国网“碳中和、碳达峰”行动方案提及的“规划十四五期间建成7回特高压直流”,特高压直流主要用于清洁能源外送。预计有7条待推出的新线,涉及的送端地区可能涵盖东北、内蒙、青海、新疆、西藏等;受端地区预计涵盖华东、华中、华南、西南等。特高压交流主要用于区域性环网建设的,有利于电网安全稳定和加强省间互济,规划的24条交流目前已经推出线路有6条,是2018年推出的。
按照往常特高压投资应该是在五年期,除了最后一年,其他年份投资并不会如此集中,但是2022年突然要开工“10交3直”,再叠加南网1直,如此密集的投资主要有两点原因:第一、为了实现“碳中和”和“碳达峰”的目标,新能源的发展必须加速,而如集中式新能源发电依赖于资源富集地,主要集中在西北、东北等地,但是它与负荷中心呈现你逆向分布的特点,所以需要跨省区特高压通道往外送。其次,除了传统西北五省等地,戈壁沙漠也被纳入新能源开发的重点区域,为了匹配新能源开发进度,所以连带通道建设要跟上,配合新能源的开发,所以今年电力通道等大量基础设施会提前。第二、今年宏观经济形势并不是特别乐观,国外疫情持续变异,影响全面对外开发进度,所以要更注重对内投资。所以在这两种情况下,今年特高压进程开始提速。
特高压加速发展,产业链迎来哪些机会?
国网“十四五”特高压规划超预期,产业链上下游有望高度受益。特高压产业链设计的环节较多,既能拉动包括高压电气开关设备、换流阀、线缆、变压设备等硬件的需求;又能带动智能化终端、智能芯片等需求。新型电力系统是我们国家电力系统未来发展的大方向,而特高压作为解决资源禀赋约束的重要一环,未来有望高度受益。
特高压产业链可以分为上游的电源控制端、中游的特高压传输线路与设备、下游的配电设备。特高压线路和设备是特高压建设的主体,可以进一步分为交/直流特高压设备、线缆和铁塔、绝缘器件和智能电网等。
特高压投资规模的快速发展第一阶段是2014-2017年,投资额度达1966亿,随后发展平稳,2020年国网特高压建设项目投资规模达1811亿,十四五期间特高压发展继续加速,国网投资规模继续扩大至3800亿。
特高压项目成本构成主要包括两部分,分别是线路建设和变电站建设。线路建设主要包括输送端缆架等,变电站主要包括对各种各样设备的需求。从交/直流项目建设分类看,特高压交流项目投资占比较大的设备包括:1000KVGIS、变压器、电抗器等;占比分布约为46%、13%、13%。直流项目投资占比比较大的设备包括:换流变压器、换流阀;其中前者占比约44%,后者占比约20%。从整体看,特高压项目投资可分为设备、铁塔、线缆和基建等投资。其中设备投资约占25-35%;铁塔和线缆投资(与特高压线路长度相关)约占30%。基建及其他投资占35%左右。
竞争格局方面,设备端较为集中,线缆和铁塔较分散。设备端,直流方面,主要核心设备是换流阀和换流变压器,前者是实现电能交直流转换的核心装备;后者是交直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备。这两者主要供应商是国电南瑞、中国西电、特变电工、许继电气。其中,国电南瑞换流阀市场份额超过50%。交流主要设备包括1000KVGIS、变压器、电抗器,主要供应商分别是中国西电、特变电工、平高电气。所以交直流设备企业中,中国西电、国电南瑞、特变电工、平高电气、许继电气、思源电气、山东电工电气这7家企业基本垄断了设备70%的市场份额。与设备端不同的是,线缆和铁塔市场集中度较低,毛利率也不高,竞争格局比较分散,尤其铁塔很多企业还是非上市公司。
整体看,编者认为此次特高压进展的加速,虽然长期有望利好全产业链发展,但从价值导向看,设备端从竞争格局看中长期更受益,其次就是智能电网端,因为智能电网端不仅是受益于特高压的发展,同时也是基于物联网产业链的需求带动,包括智能芯片等都是值得关注的环节。
我国特高压技术奠基人
对于电网线路的建设来说,电压越高,能输送的电力就越大,距离也更远,能极大提供发电站的供电效率,所以更高的电压,就代表了更先进的技术。不过虽然我国已经能自主建设330KV的高压线路,但是更先进的超高压输电线路上,不管是设备还是技术上,都依赖进口,被人家吃的死死的,有多夸张呢?
比如1992年开始兴建的550KV的超高压线路,天广线路。在这条线路的建设中,我国全套的工程设备技术都需要从德国西门子进口,甚至连一个马桶也要从德国进口,没办法,为了能顺利拿到设备,你只能照做。
毕竟钱花了就花了,关键技术我们得学到吧,可在2000年通电调试的时候,德方却直接要求:无关人员请离开!
明明是花了钱的甲方,却被叫成无关人员,但你还没办法反驳,于是参与项目的中国工程师们在离开的时候,心里都默默憋着一口气,我们一定要掌握自己的高压电技术。
2004年,为了保证珠三角地区的电力供应,我国计划在贵州至广东建设一条,第二回±500千伏直流输电工程,这条线路从立项开始,而趁着这次机会,我国计划将这条线路打造成自主化的示范工程,于是南方电网组织电力技术工程师们联合技术攻关,最终在2007年建成投产时,不仅做到了70%的技术自主化,而且还节省了1亿元的成本。
但是中国电力人仍不满足,因为仅仅是500伏超高压技术,只是与国外持平而已,中国要做的则是更好。于是在2006年,我国计划建设全球第一条1000千伏晋东南—南阳—荆门的特高压交流线路。这次我们的目标不仅要突破特高压技术,并且中国还要掌握核心设备的建造工艺,不受他人掣肘,而这就不得不说到一个人了,他就是孙昕。
孙昕博士是我国我国电机工程的专家,同时也是我国特高压技术突破的奠基人之一。其实在这个项目筹建之前还有个插曲。
2004年,我国曾经在江苏昆山,召开来一场讨论会,其中就有讨论是不是要建设特高压,因为当时国内的电网发展遇到了瓶颈,特别是华东地区的500千伏的高压电网基本都架满了,架设电网的土地资源都不够用了,但是电力缺口依然很大。那要怎么办?于是建设特高压就成为了大家讨论的重点。
但在那时,国内很多人对建设特高压都没啥信心,有些人觉得西方国家都尝试过了,失败了,我们还有没有必要上,也有的人觉得特高压这个被西方淘汰的技术,我们没必要跟进,是不是跟开头说的问题一样,是的,在那时,连中国电力人内部都有怀疑。
可参会的孙昕却提出了反对意见,他表示,我国工业、科技发展几十年来都是跟着别人的路子走,迟早有一天,得抬起头走一次没人走过的路,特高压就是这条没走过的路。
为了国家重视特高压的重要性,时任电力科学研究院院长的孙昕与另外几位专家特地跑到国务院汇报工作,而前后总共去了3次,还写了4份汇报材料,最终,在他们不懈的努力下,国家同意了他们的建议。
于是就 我们前面说的1000千伏晋东南—南阳—荆门的特高压交流试验示范工程了,2006年年底这条线路正式开工建设。而作为我国特高压奠基者的孙昕自然被授予了重任,被任命为国家电网新组建的特高压建设部主任,主导建设工作
但是刚一上手,孙昕面临的就是各种挑战,以往我们的高压电网的核心部件,设备都是依赖进口,但是特高压别人都没做过,设备你想进口都没人能做,比如特高压的核心部件变压器。
传统的变压器一般都是用由铁芯或者磁芯加线圈组成,线圈又分为初级和次级,利用电磁感应原理,给初级线圈通电,次级线圈感应电动势,产生电流,实现电压变化。
而我们特高压上面应用到的变压器一个都有10米高,重达400吨。这么大一个变压器,并且电压电流又这么高,就需要保证人员以及其他设备的安全,所以就需要用到绝缘体。但是普通的绝缘材料无法承受特高压这么大的电压,所以在材料选择上,我们就犯了难。
其实美国人也研发过特高压时,当时他们选择的是用陶瓷作为绝缘材料,陶瓷是目前耐压值最高的绝缘材料,高达50KV,但是如果全用陶瓷做绝缘材料,一个特高压的变压器就重大7000吨。我们知道特高压经常要建在偏远地区,也有山地等复杂环境,而生产变压器却在华东平原的工厂那边,这么重的变压器,运输就成了个大麻烦,所以变压器必须减重。
于是经过对比后,我国的科研工作者发现,可以 5CM厚的绝缘纸来作为绝缘材料,它的耐压值虽然只有18KV,但是重量却比陶瓷轻了很多,并且也容易加工。最终在他们的不断努力下,用绝缘纸做了25万个配件,通通应用在变压器里,而重量也成功地降到了350吨。虽然重量依然不轻,但是只要认真规划路线,使用特殊车辆运输,还是能够运送的。
当然我国在特高压上的突破还不止这些,还有像特高压的核心部件之一换流阀,我们国产后的换流阀的平整度甚至能做到10nm这个精度,比头发丝还细。
正是依靠这些努力与突破,2008年,这条1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程全线架通,并在次年投入运营。
那么,这条国产的特高压线路运行后的实际表现如何呢?我举一个例子大家就知道了,有人做过实地对比,一个是全采用了国产设备的1000伏特高压变电站,另一个是采用日本进口设备的500千伏超高压电站,选用了日本进口设备的变电站噪音有60分贝,对比后发现, 500伏变压站的噪音有60分贝,而电压更高的1000KV变电站,噪音只有36分贝,这代表着什么?说明我国的自主生产的技术水平更高。
中国特高压不仅技术领先, 而且也开始出口到国外了,目前我国特高压已经出口到欧洲非洲、南美洲等多个国家地区,像在在巴西美丽山水电站,已经展开了±800KV特高压直流输电2期工程项目,为什么是二期呢?因为一期早在17年12月就已经投入运行了。
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