策略专题研究：2023安全的内核系列（一）：能源安全下的电力系统建设

策略专题研究 2023安全的内核系列（一）：能源安全下的电力系统建设 2023年01月30日 “二十大”的能源安全之下，电力是一个明显的短板。电力作为制造业最 核心的能源，在我国大力发展制造业与电气化的趋势下，电力系统无疑成为保障能源安全的核心。当前我国电力系统存在明显的短板：一方面基础电源相对充裕，但尖峰可用容量严重不足；另一方电力缺口空间分布不均，这也是在过去两年造成“限电限产”现象的原因，并且这种特征将会随着新能源的发展越来越突出。因此为了保证我国能源供给的稳定性与安全性，相较于继续大力发展基础电源，弥补尖峰电源不足的短板可能是更迫在眉睫的事情，“加强能源基础设施建设”也是重要的提升有效需求的手段，兼顾了发展与安全。 分析师牟一凌执业证书：S0100521120002邮箱：mouyiling@mszq.com “十四五”我国用电量缺口：总量缺，不同地区缺口差异大。根据我们的 分析师方智勇 测算：（1）需求侧，在2025年的单位GDP能耗相较于2020年下降13.50%、终端电气化率提升至30%的背景下，2022-2025年我国电力需求年化增速可达 执业证书：S0100522040003邮箱：fangzhiyong@mszq.com 4.55%；（2）供给侧，考虑到能源转型的目标，假设2025年非化石能源发电量占比为39%，同时2025年可再生能源发电量为3.3万亿千瓦时的情况下， 相关研究 2022-2025年我国发电量年化增速可达4.16%。发电量增速略低于用电需求的增速，到2025年用电量需求和发电量之间的缺口约为1亿吨标准煤（约合8335亿千瓦时）。这意味着“十四五”期间我国仍缺电。同时用电量的缺口还存在空间分布不均的特征：我们用用电量-发电量来衡量用电量缺口，则我国缺电地区主要是东部沿海及华北地区，而西北和西南地区则是电量输出大省。 1.策略专题研究：平行世界将交汇：1月以来的大类资产回顾与展望-2023/01/292.A股策略周报20230129：钟摆的“一瞬”-2023/01/293.策略专题研究：1930s世界往事：发展与安全-2023/01/27 “十四五”我国用电负荷缺口：尖峰时刻电源不足，缺口较大。用电负荷 4.策略专题研究：资金跟踪系列之五十七： 不同于用电量，它是用电设备在某一时刻实际取用的功率总和。由于风光水电 “顺风”中的裂痕-2023/01/25 等波动性电源的存在，可用容量可能在某些阶段无法满足用电负荷（比如冬夏 5.2022Q4基金持仓深度分析：“迷雾”中探 高峰），就会造成用电负荷的缺口。根据我们的测算：（1）需求侧，假设2025 路-2023/01/22 年用电负荷/装机容量约51%（过去5年均值），则在“十四五”目标发电装机容量为30亿千瓦的基础上，预计2025年用电负荷最高可达约15.34亿千瓦（2020年最高为10.77亿千瓦）；（2）供给侧，根据不同电源的受阻系数进行测算，在风光提前达到2030年装机总和12亿千瓦目标的假设下，预计2025年新增可用容量可达2.16亿千瓦（不考虑煤电与备用）。这意味着由于风光的快速发展，导致电力系统的脆弱性上升，2025年用电负荷与可用容量之间的缺口高达约2.4亿千瓦。结构上看，华北、华东、华中的最高用电负荷/发电设备容量比值明显在全国51.93%的水平之上，意味着这些区域用电负荷缺口较大。 能源安全下的电力系统建设。“能源安全”的重点在于“多元供应保障安 全、有序替代、强化底线思维”,以冗余度的系统抵抗冲击，本身也是更高成本和投入的来源，但这也是新的投资机遇：对于用电量缺口而言，（1）需求侧应进一步降低单位GDP能耗，这将带来高耗能产业技改专用设备的需求（如空气预热器、高效换热器等）；（2）供给侧可以进一步增加可再生能源发电量（水风光电站建设将带来原材料铝、铜的需求）；（3）区域不均衡可以通过加强电网投资来进行解决（电线电缆、换流阀、输变电设备、电力系统软件、发电监测等）。其次，对于解决用电负荷缺口而言，（4）需求响应的推广：分时电价将会使得更为稳定的火电产能价值提升，储能有利可图；而需求响应的技术框架包括电网侧的需求响应自动服务器、能量管理系统以及用电信息采集系统；通信层的远方通信技术；用电侧的智能楼宇、家居以及智能电表等；（5）提升尖峰时刻的可用容量：涉及抽水蓄能电站、电化学储能、燃气发电的建设。未来投资者可以进一步关注：各地可再生能源装机和消纳目标的完成情况，电网消纳能力的临界点将在各种用电高峰出现的紧缺中逐步被发现，这是未来补短板投资的进一步催化，也是我国制造业生产系统潜在供应冲击的来源。 风险提示：用电需求不及预期；相关政策落地不及预期；测算误差。 目录 1“十四五”我国用电量缺口测算3 1.1“十四五”我国用电需求测算：2022-2025年年化增速4.55%3 1.2“十四五”我国电力供给测算：2022-2025年年化增速4.16%4 1.3用电量缺口还存在空间分布不均的特征6 2“十四五”我国用电负荷缺口测算7 2.1由于波动性电源存在，用电负荷与可用容量存在缺口7 2.22025年我国用电负荷缺口预计约为2.4亿千瓦8 2.3用电负荷缺口同样存在空间分布不均的特征8 3能源安全之下，如何解决用电量和用电负荷缺口9 3.1解决用电量缺口：提升能源利用效率，同时增加可再生能源发电量9 3.2解决用电量缺口空间分布不均：加大电网投资11 3.3解决用电负荷缺口：需求侧响应+优化电源供给结构12 4不同解决路径下对应的投资机遇14 5风险提示18 插图目录19 党的“二十大”报告首次将“安全”列入重要的议题之一，其中就包括“能源安全”：深入推进能源革命，确保能源安全。在未来电气化的趋势下，电力系统无疑成为保障能源安全的核心。与此同时，近期发布的《扩大内需战略规划纲要（2022-2035年）》也指出要“加强能源基础设施建设”。目前，我国电力系统存在明显的“基础电源相对充裕，但尖峰可用容量严重不足”叠加“空间分布不均”的特征，这也是在过去两年造成“限电限产”现象的原因，并且这种特征将会随着新能源的发展越来越突出。因此为了保证我国能源供给的稳定性与安全性，相较于大力发展基础电源，弥补尖峰电源不足的短板可能是更迫在眉睫的事情，而这也将带来相应领域的投资机遇。 1“十四五”我国用电量缺口测算 1.1“十四五”我国用电需求测算：2022-2025年年化增速4.55% 用电量的需求主要取决于两点：能源消费总量中电力消费的占比（即终端电气化率）、随着经济不断增长所需要的能源消费总量。其中： （1）终端电气化率=电力消费量/能源终端消费量。能源消费总量并不代表电力消费总量，而能源终端消费量也不等同于能源消费总量，因此在计算终端电气化率时要注意这三者之间的差异：电力消费是能源消费中的一种形式，而终端能源消费是能源消费总量剔除能源各种损失量之后的值。 （2）能源消费总量=实际GDP*单位GDP能耗。能源消费与经济增长之间存在很强的正相关性。因此可以根据经济增长目标与单位GDP能耗的约束来算出能源消费总量。 最终，电力消费总量=[(实际GDP*单位GDP能耗)*终端能源消费比例]*终端电气化率。 图1：电力需求测算框架 资料来源：国家统计局，民生证券研究院 根据“十四五”规划提出的目标，单位GDP能耗下降13.50%，终端电气化率为30%。2020年单位GDP能耗为0.50吨标准煤/万元，而“十四五”规划提出在2021-2025年期间单位GDP能耗要下降12.50%，则2025年的单位GDP能耗=0.43吨标准煤/万元。根据《“十四五”现代能源体系规划》，到2025年我国终端电气化率要达到30%左右；而能源消费总量=能源终端消费量+各种能源损失量，2016-2020年能源终端消费量/能源消费总量均值为78.34%。 图2：“十四五”提出单位GDP能耗下降13.50%，则 2025年为0.43吨标准煤/万元 图3：预计2025年我国终端电气化率为30%，能源终 端消费量/总量约为78% 资料来源：wind、中国政府网，民生证券研究院资料来源：wind、《“十四五”现代能源体系规划》，民生证券研究院 最终，我们测算得到：在单位GDP能耗下降、终端电气化率提升的背景下， 2022-2025年我国电力需求年化增速可达4.55%。 2022-2025年的实际GDP年化增长速度（1） 4.19% IMF 2021-2025年单位GDP能耗下降幅度（2） 13.50% “十四五”规划纲要 2025年终端电气化率（3） 30.00% 《“十四五”现代能源体系规划》 能源终端消费/能源消费总量（4） 78.34% 取2016-2020年均值 数据测算 2025年实际GDP（亿元）（5） 1291422.30 根据（1）而来 2025年单位GDP能耗（吨标准煤/万元）（6） 0.43 根据（2）而来 2021年电力消费量（电热当量/万吨标准煤）（7） 105220.93 能源统计年鉴 2025年能源消费总量（电热当量/万吨标准煤）（8） 559300.08 （5）*（6） 2025年能源终端消费量（电热当量/万吨标准煤）（9） 438155.68 （4）*（8） 2025年电力消费量（电热当量/万吨标准煤）（10） 131446.71 （9）*（3） 2022-2025年电力消费年化增速（11） 4.55% 根据（10）和（7）而来 图4：根据测算，2022-2025年电力消费的年化增速可达到4.55% 资料来源：wind、“十四五”规划纲要、《“十四五”现代能源体系规划》，民生证券研究院 1.2“十四五”我国电力供给测算：2022-2025年年化增速4.16% 这里的电力供给不是指瞬时发电能力，而是全年发电总量。发电总量的测算主要取决于两点： （1）非化石能源发电量比重。在我国电力统计项目下，化石能源发电量就等同于火电发电量（广义上的火电发电量包括燃油、燃煤、燃气等发电），而非 化石能源发电量包括水电、核电、风电和太阳能发电。根据非化石能源发电占比可以倒算发电总量。 （2）可再生能源发电量。可再生能源发电量即在非化石能源发电量的基础上剔除核电，包括水电、风电和太阳能发电。可以将可再生能源发电当成一个整体进行测算，即非化石能源发电量=可再生能源发电量+核电发电量。 最终，发电量总量=（可再生能源发电量+核电发电量）/非化石能源发电量比重。 图5：电力供给测算框架 资料来源：民生证券研究院 2025年我国非化石能源发电量比重将达到39%，可再生能源发电量将达到 3.3万亿千瓦时。根据《“十四五”现代能源体系规划》，到2025年非化石能源发电量比重（水电+核电+风电+太阳能发电）达到39%左右（2021年为32.59%）。根据《“十四五”可再生能源发展规划》，到2025年可再生能源发电量（水电+风电+太阳能发电）达到3.3万亿千瓦时左右（2021年为2.32万亿千瓦时）。 图6：2025年我国非化石能源发电量的比重将上升到 39% 图7：2021-2025年可再生能源发电量的年化增速将会 达到9.18% 资料来源：wind、《“十四五”现代能源体系规划》，民生证券研究院资料来源：wind、《“十四五”可再生能源发展规划》，民生证券研究院 最终2022-2025年我国发电总量的年化增速可以达到4.16%，略低于前文 我们测算的用电需求年化增速，到2025年我国用电量缺口约为1亿吨标准煤 （约合8335亿千瓦时），这意味着如果完全按照前文的基准假设情形进行测算，则“十四五”期间我国仍缺电。 核心假设 具体数值 预测数据来源 2025年非化石能源发电量占比（1） 39.00% 《“十四五”现代能源体系规划》 2025年可再生能源发电量（亿千瓦时）（2） 33000.00 《“十四五”可再生能源发展规划》 2025年核电运行装机容量（亿千瓦）（3） 0.7 《“十四五”现代能源体系规划》 核