国金证券：公用事业及环保产业行业深度研究-容量保障机制托底下的火电投资机会

投资建议 容量机制落地将鼓励火电企业投资建设煤电项目的积极性，建议关注火电设备商东方电气（电新组覆盖）；容量机制的推广将利好煤电装机规模较大、利用小时数较低的发电企业，建议关注豫能控股、京能电力、华能国际、华电国际。 投资逻辑 建设新型电力系统为何仍然需要煤电？ 宏观经济增长和电气化转型的双重驱动力下，我国全社会用电量尚未“达峰”。“十四五”期间我国潜在GDP增速在 5.0%~5.7%，能源消费总量仍将逐年增长；叠加电能替代成为用电量增长新动能，全社会用电量远未“达峰”。 气温敏感型负荷占比提升+居民用电习惯改变，最高负荷增速大于用电量增速。伴随产业升级和居民电气化水平提升，三产和居民用电量占比提升至22年的32.7%。一方面，三产和居民用电需求呈明显的冬夏双高峰，极端天气将助推旺季最高负荷增速；另外，中国居民电气化水平仍有提升空间，用电设备渐趋多样化也将使负荷增速大于电量增速。新型电力系统建设中面临保供和消纳两大难题，煤电的作用不可替代。1）保供视角：新型电力系统“源荷分离”、新增装机区域性分布不均；风电、光伏出力与负荷高峰时间性错配。前期支撑性电源投资不足造成有效容量供给充裕度下降，“十四五”总体电力紧平衡，高可靠性电源中唯煤电建设周期最短。2）消纳视角：为更好地消纳高比例可再生电源，需要增加电力系统的调节能力。煤电灵活性改造具有大容量+长时、短期可减小、技术成熟度高等特点，适用于基荷、腰荷调节。此外，“新能源+调节电源”打捆外送可提高外送通道利用率和送电置信率，从而降低输电成本。 为什么推出全国性的煤电容量机制如此重要？ 新型电力系统中煤电由基荷变调节电源，盈利模式应随角色转换而变。煤电由主体电源转型为调节电源致使利用小时数下降，难以通过单一电量电价回收投资成本。新定位下，煤电应转向辅助服务要收益：提供调节（调峰、调频、黑启动等）和备用辅助服务的成本，将分别通过现货市场+辅助服务补偿和容量机制疏导。另外，考虑到煤电与抽蓄为电力系统提供的辅助服务价值类似，因此也应为煤电配套两部制电价以回收发运成本以外的其他成本。 煤电顶牛矛盾仍未完全理顺，电企投资能力和积极性受限。前2年火电行业连续亏损导致资产负债表恶化，项目投资能力受限。另外，随着新型电力系统转型，火电利用小时数下行趋势不可逆，新增煤电将加速该进程。缺乏容量机制托底保障发运成本以外的其他成本回收，导致火电企业投资积极性不足。 哪些煤电资产盈利能力对容量机制的敏感性最高？ 短期看，容量补偿对煤机规模大、利用小时数低的企业业绩边际改善更大。假设理想情况下，电企可通过“燃煤基准价+20%上下浮动区间”的定价机制实现约0.031元/千瓦时的度电净利润，则容量电价的主要作用在于补偿利用小时 数下滑造成的净现金流缺口。基于前述假设和2022年各省火电利用小时数，测算得出全国共计需要容量电费约719.3亿元，分摊到度电约0.01元/千瓦时。其中，业绩对容量电费的敏感性排名前五的上市公司分别为*ST金山、豫能控股、华银电力、永泰能源、建投能源。 长期看，煤机利用小时数越高的地区越需要新建机组和投资决策引导。基于上述假设，煤机利用小时数越高的机组获得的容量补偿越低；然而煤电利用小时数越高说明该地区电力供需越紧、更需要新建煤机以增加系统冗余。PJM建立了拍卖前置的容量市场，基于VRR曲线的BRA市场价格为传统电源投资提供引导，对我国电力市场建设具有参考意义。 风险提示 电力市场化推进节奏不及预期风险，电力市场化推进带来的市场交易难度增大、量价风险增大，下游用电需求不及预期导致的保供电源、调节资源需求不及预期风险，煤价下行不及预期风险等。 内容目录 一、建设新型电力系统为何仍然需要煤电？4 1.1宏观经济增长+电气化转型，全社会用电量尚未“达峰”4 1.2气温敏感型负荷占比提升+居民用电习惯改变，负荷增速大于电量增速5 1.3保供视角：新型电力系统建设中有效容量裕度不足，造成结构性“缺电”8 1.4消纳视角：新型电力系统中煤电调峰具备优势，并为新能源外送护航11 二、为何推出煤电的容量机制具有必要性？13 2.1新型电力系统中煤电由基荷转为调节电源，盈利模式应随角色而变13 2.2煤电顶牛矛盾仍未完全理顺，电企投资能力和积极性有限14 三、哪些煤电资产盈利能力对容量机制的弹性更高？15 3.1短期看，容量机制对煤机规模大、利用小时数低的企业业绩边际改善更大15 3.2长期看，煤机利用小时数越高的地区越需要新建机组和投资决策引导17 四、投资建议18 五、风险提示19 图表目录 图表1：21世纪以来全球能源消费总量增速与实际GDP增长率走势一致、能源消费弹性系数总体小于14 图表2：21世纪以来中国实际GDP增长率高于美欧4 图表3：21世纪以来中国能源消费总量仍在持续正增长4 图表4：2016年起，全国替代电量占全社会用电增量的比重保持在20%以上5 图表5：2020~2022连续三年电力消费弹性系数持续大于15 图表6：2010年以来，除受疫情影响的年份外第三产业对GDP贡献率持续上升6 图表7：2022年，第三产业和城乡居民用电量占比合计达约32.7%6 图表8：四大高耗能行业月度用电量季节性不明显、对气温不敏感6 图表9：第三产业用电量季节性明显、对气温敏感7 图表10：城乡居民用电量具有明显季节性、对气温敏感7 图表11：对比美国，中国居民部门电气化水平仍有较大提升空间7 图表12：1960-1980年，美国居民部门用电量快速增长带来了电力供应的快速增长7 图表13：极端天气导致2022年最高负荷增速高于用电量增速8 图表14：受极端高温影响，2022年7、8月全社会用电增量主要由居民用电贡献8 图表15：“十四五”期间重点发展九大清洁能源基地、五大海上风电基地8 图表16：全年维度看，风电出力呈正调峰特性、光伏出力呈反调峰特性9 图表17：蒙西用电曲线（2021年某工作日）9 图表18：北京用电曲线（2021年某工作日）9 图表19：日内维度看，风力发电呈现“正调峰”特性10 图表20：日内维度看，光伏发电呈现“反调峰”特性10 图表21：2011~2016年火电利用小时数呈下降趋势10 图表22：“十三五”期间火电、核电投资不足10 图表23：“十三五”火电/核电新增装机贡献率降至36.5%11 图表24：近三年有效容量供给充裕度呈下降趋势11 图表25：煤电灵活性改造/抽蓄调峰能力突出11 图表26：电化学储能最适用于调频辅助服务11 图表27：350MW湿冷机组在THA工况下汽轮机组绝对内效率随负荷率的变化规律12 图表28：350MW湿冷机组在THA工况下发电标准煤耗（左轴），及相比满负荷工况的煤耗增长（右轴）12 图表29：2021年特高压直流输电情况12 图表30：2011~2022年，火电发电量占比由82.8%下降至69.8%13 图表31：以国电电力为例，燃料与折旧成本合计占火电营业成本的8成以上13 图表32：电力辅助服务种类13 图表33：平衡市场的运行框架13 图表34：2004年至2020年间，煤电标杆电价共曾7次上调、4次下调14 图表35：煤电上网电价涨幅远不足以覆盖燃料成本上行14 图表36：火电行业平均资产负债率从2020年的58.5%上升至2022年的64.9%15 图表37：执行“3个8000万”将加速煤电机组利用小时数下降（小时）15 图表38：若度电净利保持不变，煤电机组利用小时数每下降100将影响资本金收益率下降约22bp16 图表39：以2022年的国电电力为例，利用小时数下降1000将使度电净利润减少约4厘/千瓦时16 图表40：考虑度电净利变动，煤机利用小时数每下降100小时将影响资本金收益率下降约43bp16 图表41：火电上市公司煤电装机规模和利用小时数情况16 图表42：容量需求曲线VRR提供投资决策的价格信号18 图表43：行业内重点公司投资评级（人民币）19 一、建设新型电力系统为何仍然需要煤电？ 1.1宏观经济增长+电气化转型，全社会用电量尚未“达峰” 能源消费总量增速与实际GDP增速高度正相关。广义上，工业化与经济发展是同义词。工业经济的增长依托各类能源提供充足动力，能源是经济社会发展不可或缺的基础物资。从全球整体来看，21世纪以来能源消费总量增速与实际GDP增长率仍具备强正相关关系，但能源消费弹性系数总体小于1，主因进入工业化后期的发达经济体已出现经济增长与能源消费脱钩的趋势。 图表1：21世纪以来全球能源消费总量增速与实际GDP增长率走势一致、能源消费弹性系数总体小于1 全球能源消费总量全球实际GDP增长率 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 0.0% -2.0% -4.0% -6.0% 来源：BP、世界银行、国金证券研究所 中国经济的潜在增长率仍高于美国与欧盟，因此能源消费总量增速也高于美欧。据人民银行发布的论文《“十四五”期间我国潜在产出和增长动力的测算研究》测算，“十四五”期间我国潜在GDP增速在5.0%~5.7%，总体继续保持中高速增长；而美国、欧盟作为成熟经济体，过去十年平均实际GDP增速分别为2.1%和1.6%，因此能源消费总量增速也较低。进入21世纪以来，仅中国的能源消费总量仍在逐年正增长。 图表2：21世纪以来中国实际GDP增长率高于美欧图表3：21世纪以来中国能源消费总量仍在持续正增长 中国美国欧盟 中国美国欧盟 20% 20% 15%15% 10%10% 5%5% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 0%0% -5%-5% -10% -10% 来源：世界银行、国金证券研究所来源：BP、国金证券研究所 终端用能电气化发展政策导向清晰，全国电能占终端能源消费比重不断提升。根据中电联发布的《中国电气化年度报告2022》，2021年全国电能站终端能源消费比重约26.9%，较上年提高1.4pct；国家能源局等十部门于2022年3月发布的《关于进一步推进电能替代的指导意见》（简称《指导意见》）中提出，到2025年，电能占终端能源消费比重达到30%左右的目标，较21年仍有3.1pct提升空间。 图表4：2016年起，全国替代电量占全社会用电增量的比重保持在20%以上 全国替代电量（亿千瓦时）占全社会用电增量比(%) 2500 2000 1500 1000 500 0 2016201720182019202020212022 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 来源：中电联、国金证券研究所 宏观经济增长与电能替代将共同支撑我国用电量持续增长。 2020~2022年，我国电力消费弹性系数连续3年大于1，主因：1）2016年以来，全国替代电量占全社会用电增量的比重维持在20%以上；2）疫情期间，投资对GDP增长的贡献率高于常规，基建投资拉动单位GDP能耗较高的高耗能行业增长。 根据《中国电气化年度发展报告2022》，2021年我国工业部门电气化率26.2%；其中交通部门电气化率仅3.9%，仍有较大提升空间。能源局2022年3月发布的新版《指导意见》中将工业领域、交通运输、建筑领域电能替代的优先级提升，替代电量有望为我国全社会用电量增长提供宏观经济增长以外的新动能。 图表5：2020~2022连续三年电力消费弹性系数持续大于1 YoY-全社会用电量YoY-GDP 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 2016201