低降水及低水位背景下对于云南一、二季度水电的思考

专题报告 2023-02-27 赵钰 黑色分析师 从业资格号：F3084536交易咨询号：Z0016349 低降水及低水位背景下对于云南一、二季度水电的思考 报告要点： 本文的思考源自于我们所观测到的一些异于常年的数据：1）云南省主要地区1月份累计降雨 陈张滢 黑色分析师 从业资格号：F03098415 0755-23375161 chenzy@wkqh.cn 量11.8毫米，2月份累计降雨量18.2毫米，均处于近十年极低值附近水平，显著低于往年同期的降雨量情况；2）长江干流水电站中，溪洛渡水电站与三峡水电站水位处于同期显著偏低的水平。其中，截至2023年2月下旬，溪洛渡水电站水位559.61米，较其正常蓄水位低40 米或6.7%；三峡水电站水位155.6米，较其历史同期平均170米的水位低近15米或8.5%。 位于近十几年来同期极低值附近的低降水量以及较同期大幅回落的低水位，二者共同指向了同一个问题，即一季度的云南省正在出现一轮干旱现象，且干旱的程度较深。考虑到云南是全国水力发电量第二的省份，且水电在云南电力结构中占据了绝对的主导地位。这使得干旱问题对于水电的影响程度变得更为重要，尤其对于云南整体1、2季度的电力情况以及省内相关的一些高耗能产业而言。 我们尝试通过目前可获取的数据以及云南省对于未来的水电规划，去推演2023年上半年云南水电发力的情况。综合关于水头、流量以及新增装机情况的分析，我们分别计算了在后续枯水、平水情况下云南省上半年水电发电量的情况。我们发现，在这两种情况下，水电发电量均出现了显著的回落。尤其在枯水的情况下，单月发电量甚至出现30-40%的降幅（一部分原因在于2022年同期由于水电丰富导致的基数较高）。 因此，我们得到这样一个结论，若后续干旱持续或降水没有较往年平均水平出现显著的提升，我们预期云南水电将出现显著的压力，且随着时间向二季度中后期推移，电力压力将逐步提升。 水电压力带来的电力紧缺可能导致省内高能耗行业生产受限，甚至在极端情况下要求大面积关停。其直接影响品种包括电解铝（占云南省社会用电总量的约23.5%）以及工业硅（占云南省社会用电总量的约3.9%）。但由于工业硅电耗占比远小于电解铝（3.86%Vs23.43%）,实际面临的减产压力可能小于铝，但若缺电情绪被点燃，预计情绪带动影响将依旧剧烈。 低降水及低水位背景下对于云南一、二季度水电的思考 2023年1、2月份云南地区出现显著的干旱现象 本文的思考源自于我们所观测到的一些异于常年的数据情况： 1）截至2023年2月份中下旬数据，我们观察到云南省主要地区1月份累计降雨量11.8毫米， 2月份累计降雨量18.2毫米，均处于近十年极低值附近水平，显著低于往年同期的降雨量（与 2013年降雨量相似）。往前追溯，我们发现，云南地区偏少的降雨在2022年11月份就已经出现，16.4毫米的降雨量刷新了近十几年来当月同期的最低值。 图1：2023年1、2月份云南主要区域降雨处于历史极低值附近（毫米） 数据来源：Meteomanz、五矿期货研究中心 图2：2023年1、2月份云南主要区域降雨处于历史极低值附近（毫米） 数据来源：Meteomanz、五矿期货研究中心 2）同时，我们也观察到长江干流水电站中，溪洛渡水电站（云南省境内，属于长江上游的金沙江流域）与三峡水电站（湖北省境内）水位处于同期显著偏低的水平。其中，截至2023年 2月下旬，溪洛渡水电站水位559.61米，较其正常蓄水位低40米或6.7%；三峡水电站水位 155.6米，较其历史同期平均170米的水位低近15米或8.5%。 图3：溪洛渡水电站水位同比降6.7%（米）图4：三峡水电站水位同比降8.5%（米） 数据来源：WIND、五矿期货研究中心数据来源：WIND、五矿期货研究中心 位于近十几年来同期极低值附近的低降水量以及较同期大幅回落的低水位，二者共同指向了同一个问题，即一季度的云南省正在出现一轮干旱现象，且干旱的程度较深，持续性暂时未知。 考虑到云南是全国水力发电量第二的省份，2022年水力发电量累计3039亿千瓦时，占全国水电发电总量的25.28%，仅次于四川（30.63%）。我们首先想到的，干旱现象造成的最直接影响，就是云南省的水力发电问题。 图5：云南是全国水电第二大省（%） 数据来源：国统局、WIND、五矿期货研究中心 水电在云南发电结构中占主导地位 云南省电力结构主要由水电、火电、风电以及太阳能四个方面组成。根据云南省电力行业协会 2022年数据，水电占到了全省发电总量的82.06%（图6），且跟随丰、枯水季呈现明显的季节 性波动（图8，丰水期发电量为枯水期的2-3倍）。在丰水期，这一比例甚至超过了90%（图7）。出于水电在云南电力结构中的绝对主导地位，云南发电总量也跟随水电呈现显著的季节性波动 （图9）。 其余火电、风电以及太阳能发电量分别占全省发电总量的11.29%、5.29%以及1.35%（2022年数据）。 图6：水电占发电总量的8成以上（%，亿千瓦时）图7：丰水期水电比例甚至超过90%（%） 资料来源：云南省电力行业协会、五矿期货研究中心资料来源：云南省电力行业协会、五矿期货研究中心 图8：云南水电在丰枯水季具有显著的季节性（亿千瓦时）图9：总发电量同样具有明显的季节性变化（亿千瓦时） 资料来源：云南省电力行业协会、五矿期货研究中心资料来源：云南省电力行业协会、五矿期货研究中心 我们不难得出水电在云南电力结构中占据了绝对的主导地位这样一个结论。同时，这也使得干旱问题对于水电的影响程度变得更为重要，尤其对于云南整体1、2季度的电力情况以及省内相关的一些高耗能产业而言。 因此，我们尝试通过目前可获取的数据以及云南省对于未来的水电规划，去推演2023年上半年云南水电发力的情况。 水力发电的主要影响因素落在流量Q（m³/s）以及水头H（m） 根据水电站的出力公式N＝9.81QHη以及水电站发电量公式W=N*T，可以看出，水电站的发电 量主要与流量（出库）Q、水头H以及设备利用时间T相关。 式中N为水电站的出力(kw)；Q为流量(m3/s)；H为水头(m)（即可被水电站利用的上下游水位差）；η为水轮发电机组的效率系数（视为常数）；W为发电量（kwh）；T为发电设备的利用小时数。 考虑到近几年以来，云南水电设备的平均利用小时数趋于稳定（图10），因此流量（出库）Q以及水头H便成为了影响云南现有装机部分水电发电量变化的主要影响因素。此外，新增装机将提供另一部分发电增量。 图10：近年来各类电力时间基本稳定（%） 资料来源：云南省电力行业协会、五矿期货研究中心 低水位预计将造成水头（H）及流量（Q）的同比显著回落 由于可获取数据受限，同时，考虑到三峡水电站与云南主要的乌东德、白鹤滩、溪洛渡以及向家坝等水电站均属于长江水系（云南省内部分为金沙江流域，长江上游），且金沙江流域装机量占全省水电装机的占比超7成。因此，在后文水电的推演中，我们选择使用三峡水电站的相关数据进行测算，因此存在数据偏离的可能。 图11：云南省水电装机规划（万千瓦时）图12：长江干流主要水电站示意图 资料来源：公开资料整理、五矿期货研究中心资料来源：公开资料整理、五矿期货研究中心（注：横轴为据长 江口距离） 我们统计了三峡水电站在2017年以来各个月份的平均水位数据，并根据水位数据所换算的水头数据做出了同比数据。可以看出，当前三峡水电站的水头同比降幅接近20%。我们按照后续水位逐步缓慢下调至6月份145米附近水平的假设，那么我们预计3-5月份平均水头同比依旧有明显的降幅，尤其3、4月份同比降幅仍将接近2成。 图13：低水位导致水电主要影响因素之一的水头（H）同比显著回落（米） 资料来源：WIND、公开资料整理、五矿期货研究中心 图14：预计二季度初水头（H）同比将继续维持接近两成的 资料来源：WIND、公开资料整理、五矿期货研究中心 低水位在影响水头的同时，也对水库的出库流量造成显著影响。从我们所统计的每月出库平均流量与入库平均流量的差值来看（图16），我们发现水库蓄水量（体现在水位上）对出库流量存在显著的调节作用，在水位处于较高位置时，若枯水季入库流量偏枯，则可通过水库蓄水量适当的释放（降低水位）来增加出库流量，从而达到一定程度增加水电发电量的作用。但该作用在今年的低水位下几近消失（2023年1、2月份差值甚至出现负值）。出库流量可调节的空 间显著回落，加剧了若后期雨水偏枯情况下出库流量的压力，或可能导致水电压力加剧。 由于水库蓄水对出库流量调节作用的显著减弱，因此我们倾向于将未来出库流量对标往年的入库流量，并根据过去六年统计值的1/4分位、中位数、3/4分位做出三种不同的流量假设。其中，枯水情况下（对应1/4分位），4-5月份出库流量将同比减少25%-30%；在平水情况下（对应中位数），4-5月份也存在20%左右的降幅。 图15：三峡流量（15日移动平均）偏枯近2成（立方米/秒）图16：低水位导致出库流量可调控空间显著回落（立方米/秒） 资料来源：WIND、五矿期货研究中心资料来源：WIND、五矿期货研究中心（注：出库流量-入库流量）图17：三峡水电站月平均入库流量（立方米/秒） 资料来源：WIND、五矿期货研究中心 图18：不同来水（对应降水量）情况下三峡水电站出库流量预测（立方米/秒） 资料来源：WIND、五矿期货研究中心（注：L、M、H分别对标入库流量的1/4分位、中位及3/4分位） 2023年云南水电新增装机量有限 我们统计了云南主要流域，金沙江流域、怒江流域以及澜沧江流域水电装机的规划量以及预计投产的时间。从统计的数据上来看，2023年仅有金沙江流域上游“一库十三级”水电站规划中的巴塘水电站存在投产计划。巴塘水电站规划装机量为75万千瓦，预计2023年5月投产第 一台机组（25万千瓦），并预计在8月全部3台机组投产。其余在澜沧江流域以及怒江流域上 的水电站均未有在2023年投产的计划。 因此，整体来看，2023年云南水电新增装机量有限。 图19：2023年金沙江流域新增装机量有限，仅巴塘水电站（75万千瓦装机）存在投产计划 资料来源：公开资料整理、五矿期货研究中心 图20：2023年怒江流域无规划水电站投产 资料来源：公开资料整理、五矿期货研究中心 图21：2023年澜沧江流域无规划水电站投产 资料来源：公开资料整理、五矿期货研究中心 预计2023年上半年云南水电将出现明显压力 综合上文关于水头、流量以及新增装机情况的分析，我们分别计算了在后续枯水、平水情况下云南省上半年水电发电量的情况。我们发现，在这两种情况下，水电发电量均出现了显著的回落。尤其在枯水的情况下，单月发电量甚至出现30-40%的降幅（一部分原因在于2022年同期由于水电丰富导致的基数较高）。 图22：若旱情持续（无降水的显著提升），水电预计同比降接近30%（枯水，往年入库流量1/4分位情形，亿千瓦时） 资料来源：云南省电力行业协会、WIND、五矿期货研究中心 图22：若旱情有好转（入库流量中值），水电预计同比降接近20%（平水，往年入库流量中位情形，亿千瓦时） 资料来源：云南省电力行业协会、WIND、五矿期货研究中心 因此，我们得到这也一个结论，若后续干旱持续或降水没有较往年平均水平出现显著的提升，我们预期云南水电将出现显著的压力，且随着时间向二季度中后期推移，电力压力将逐步提升。 水电压力带来的电力紧缺可能导致省内高能耗行业生产受限，甚至在极端情况下要求大面积关停。其直接影响品种包括电解铝（占云南省社会用电总量的约23.5%）以及工业硅（占云南省社会用电总量的约3.9%）。但由于工业硅电耗占比远小于电解铝（3.86%Vs23.43%）,实际面临的减产压力可能小于铝，但若缺电情绪被点燃，预计情绪带动影响将依旧剧烈。 免责声明 五矿期货有限公司是经中国证监会批准设立的期货经营机构，已具备有商品期货经纪、金融期货经纪、