柔性直流输电:特高压电力关键趋势,龙头强者恒强

翰棋说财经 2024-06-07 03:57:45

随着“十四五”规划的深入实施,预计在2024-2025年我国特高压行业将迎来建设高峰期。

在“十四五”规划期间,国家电网计划构建特高压工程,包括“24交14直”项目将覆盖超过3万公里的线路,预计总投资额为3800亿元,年均投资额将达到760亿元。

在特高压电力领域,直流输电技术以其长距离、跨区域的传输能力成为主力,行业空间十分广阔。

我国目前特高压直流输电工程情况:

资料来源:国家电网

直流特高压行业概览

特高压输电工程可以划分为特高压交流和特高压直流两种类型。

直流特高压,即±800kv及以上的直流输电线路,适用于长距离大容量输电、交流系统间的异步互联以及海底电缆送电。

其技术的优势包括线路造价较低、年电能损失小,在线路建设的初期投资和年运行费用上更为经济,同时系统稳定性也相对较好。

特高压交流输电则更多用于构建交流环网和短距离电力传输。

直流特高压线路的单线投资额通常介于200-300亿元之间。在直流特高压的投资结构中,核心设备的投资占比达到了25%,其中换流变压器和换流阀的成本占比较高。

除了核心设备投资外,基础土建投资占比最大,其次是铁塔、电缆投资。

直流特高压投资构成占比:

资料来源:国家电网

在直流特高压设备的成本构成中,换流变压器、换流阀、组合电器(GIS)和直流保护系统的价值相对较高。

换流变压器是换流和逆变两端接口的核心设备,主要功能是改变电压,并与换流阀协同工作,实现交流电和直流电之间的相互转换。

换流阀则是实现电能从交流转换为直流,或从直流转换为交流的核心装置,由单个或多个换流桥组成,负责进行电能的交直流转换。

组合电器(GIS)在直流特高压工程和交流特高压工程中都有应用,主要作为交流线段的开关使用。

直流控制保护系统则负责对特高压直流输电系统进行全面的调节,用来确保电网的安全稳定运行。

柔性直流:特高压重点发展趋势

当前特高压技术正朝着柔性直流方向迈进。

柔性直流输电是基于电压源型换流器(VSC)的新一代技术,运用IGBT、IEGT等全控型功率器件,赋予了独立操控输出电压的幅值、频率和相位的能力。

柔性直流输电不依赖于电网换相,具有谐波小可独立调节有功和无功功率的特点,能够提升电网的可靠性和稳定性。

柔性直流器件具备过0关断等高级功能,提供了比常规特高压直流更好的可控性。

在海上风电、孤岛供电、背靠背联网以及多端直流系统等多个方面,柔性直流都表现出显著的优势。

我国在柔性直流输电的电压等级和输送容量方面均处于全球领先地位。当前柔性直流技术现已开始进入商业化规模应用阶段。

在国际上,仅有ABB、西门子和阿尔斯通三家公司掌握该技术的工程建设能力。

在过去的十年里,国家电网和南方电网共建设或规划了12项柔性直流输电工程,在电压等级和输送容量上都处于世界前列。

直流特高压产业链

特高压相关的产业链包括上游电源控制端、中游特高压传输线路与设备和下游配电设备。其中特高压线路与设备构成了特高压建设的核心部分,可以进一步被细分为交流/直流特高压设备、缆线和铁塔、绝缘器件以及智能电网等多个子领域。

特高压产业链图示:

直流特高压竞争格局和龙头梳理

我国特高压工程核心设备已全面实现国产化生产,技术水平已跻身世界前列。

特高压行业的进入门槛相对较高,导致行业的集中度也较高。由于每年的招标额度相对稳定,在特高压站内设备领域具有领先地位的企业优势更明显。

在换流变压器方面,特变电工、保变电气和中国西电等厂商的中标量相对较多;而在换流阀市场上,国电南瑞、许继电气和中国西电等企业则占据主导地位。

组合电器方面平高电气、中国西电占有优势;直流控制保护系统主要的参与者为国电南瑞和许继电气。整体而言,直流特高压环节主要供应商包括国电南瑞、特变电工、中国西电、许继电气、平高电气、保变电气以及四方股份等。

结语

建设特高压项目是国家实施能源宏观调控的关键措施。特高压的建设和发展有助于优化我国的电网和电源布局和推动电力与区域经济的协调共进,从而实现能源和资源的高效配置。

我国目前已经全面掌握特高压相关技术,在交直流特高压输电工程中,设备的国产化率已经高达90%以上,在全球能源领域的影响力和话语权正在不断提升。

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