电力设备行业周报：特高压迎来投资高峰，产业链有哪些机会？

直流输电是我国跨区输电的最佳解决方案 我国自然资源禀赋导致的能源和负荷的逆向分布，使全国电网的交直流互联、区域电网之间的大规模输电，成为我国电网发展的最终选择，电网在局部地区电网兴起和完善的基础上，逐步演化形成省级电网和多省联合的区域电网。由于各地资源禀赋差异，我国对跨区输电有较大需求，直流输电凭借经济性、非同步互联及电网事故隔离三大优点成为跨区输电的最佳解决方案。 2023年特高压直流投资迎来较大增长 目前已开工“四直两交”，是历史开工线路最多的年份。展望2024年，“十四五”期间仍需核准8条直流线路以完成“24交14直”规划，我们预计24/25年将每年至少核准开工4条直流线路，且柔性直流线路凭借其没有换相失败，有望替代常规直流在新建线路中占比逐年提高。 特高压市场空间快速增长且集中度高 截至2023年10月，国网特高压设备总共中标385.0亿元，同比+2414.9%，特高压材料总共中标262.1亿元，同比+522.4%。输变电设备及材料同样有小幅上涨，同比分别+35.1%/+59.5%。换流阀CR3呈现明显的头部效应，国电南瑞凭借其多年在换流阀领域的深耕，市占率高达50.3%，紧随其后的许继电气/中国西电的市占率分别22.9%/16.8%。高集中度叠加市场空间扩大，龙头企业或将大幅受益。 2024年柔直技术或步入规模化阶段 “十四五”规划中原本预期仅藏东南-粤港澳采用柔直技术，但根据中能建中标结果，蒙西-京津冀、甘肃-浙江均采用柔直技术。我们认为短期内连续确定2条柔直工程的建设，或意味着柔直已进入规模化阶段，未来渗透率有望进一步提高。 柔直换流阀市场潜力较大 柔性直流输电主设备中换流阀价值占比57%。一般来说，柔性直流换流阀约为同规格常规直流换流阀价格的3-4倍，我们预计2024-2026年特高压投资额分别为1152/1251/1381亿元，同比+55%/9%/11%，换流阀市场有望在2024年新增101亿元投资，其中常规阀市场空间新增30亿元，柔直阀市场空间新增71亿元，有望迎来快速增长。 投资建议 综合目前柔性直流线路核心受益环节、竞争格局、盈利性看，我们认为换流阀、换流变、GIS、直流保护系统、直流穿墙套管等特高压核心设备领域龙头企业值得关注。建议关注平高电气、许继电气、中国西电、国电南瑞。 风险提示：原材料价格波动、特高压建设不及预期、柔直渗透率不及预期 1.特高压建设历史复盘 1.1已形成区域交流环网+跨省跨区直流输送结构 我国有望形成交直流互联的多省区域电网。交流输电与直流输电，是输电环节中的2种典型形式，前者适用于地区电网和区域电网组网，实现网内电能传输与交换，后者则适用于跨大区远距离大容量送电，实现区域间资源优化配置。我国自然资源禀赋导致的能源和负荷的逆向分布，使全国电网的交直流互联、区域电网之间的大规模输电，成为我国电网发展的最终选择，电网在局部地区电网兴起和完善的基础上，逐步演化形成省级电网和多省联合的区域电网。 图表1：国家电网区域间特高压直流互联格局 直流输电是最佳的区域电网连接方式。由于各地资源禀赋差异，我国对跨区输电有较大需求，直流输电以下三大优点使其成为跨区输电的最佳解决方案。 （1）直流输电在远距离输电上具有突出的经济性。直流换流站造价比交流变电站更高，但直流输电不存在趋肤效应，对输电线路利用率更高，因此当输电距离足够远时，其经济性就会反超交流输电。 （2）可以用于非同步电网互联。交流电网互联要求整个电网频率一致，因此无法用于非同步电网互联，而直流输电可以应用于非同步电网互联。 （3）有利于电网事故隔离。特高压直流可以视为受端电网的一个远距离可控电源，两端电网并不耦合，发生事故时可以隔离事故，不扩大电网事故风险。 图表2：直流输电与交流输电经济性示意图 1.22023年特高压投资迎来增长 回顾即将结束的2023年，特高压直流投资迎来较大增长，目前已开工“四直两交”，是历史开工线路最多的年份。展望2024年，“十四五”期间仍需核准8条直流线路以完成“24交14直”规划，我们预计24/25年将每年至少核准开工4条直流线路，且柔性直流线路凭借其没有换相失败，能够全穿越交流故障的优点，有望替代常规直流在新建线路中占比逐年提高。 图表3：国内特高压发展历程 2023年为特高压核准大年，2024年有望保持高核准量。2023年以来，已经有4条特高压直流项目获得核准。“十四五”期间国家电网公司规划建设特高压工程“24交14直”总投资3800亿，我们预计未来可研项目也有望陆续核准。 图表4：国内最新开工的特高压工程 2024年电网投资有望延续高景气。2023年1-11月，电源投资完成额7713亿元，同比+39.6%；电网侧投资完成额4458亿元，同比+5.9%。从电力系统建设周期来看，电源投资节奏取决于用电量增长态势，电网投资节奏取决于电力供需与新能源消纳情况。我们认为在目前用电量稳步增长，新能源渗透率提高的背景下，上游风、光出力波动带来的系统运行压力以及消纳能力不足的问题或将倒逼电网输电侧及下游用电侧投资在2024年保持较快增长。 图表5：用电量增长推动电源超前加速投资 2.2023年国网设备招标量显著提升 2.1电网主设备招标量有较大增长 根据国网电子商务平台招标数据，受益于2023年特高压建设加速，电网主设备相较往年均有较大幅度的增长。 交流变压器：截至2023年10月，交流变压器招标量相较2022年全年增长23.5%，分电压等级来看，高电压等级招标量大幅提升，1000/750/500kV交流变招标量相较2022年全年增长118.8%/139.0%/35.6%。 换流变压器：由于2022年没有特高压直流开工，我们将2021年作为参照系。截至2023年10月，换流变压器招标量相较2021年全年增长244.9%，其中500kV换流变招标量较2021年全年增长123.2%。 图表6：国网统招交流变压器招标量（台） 图表7：国网统招换流变压器招标量（台） 换流阀系统&直流穿墙套管：截至2023年10月，换流阀招标量为32套，相较2021年全年增长167.7%；直流穿墙套管招标量为89只，相较2021年全年增长167.7%，其中800kV套管占比27%，相较往年有明显提高。 图表8：国网统招换流阀系统招标量（套） 图表9：国网统招直流穿墙套管招标量（只） 2.22023年特高压市场空间快速增长且集中度高 2023年特高压市场空间有显著增长。截至2023年10月，国网特高压设备总共中标385.0亿元，同比+2414.9%，特高压材料总共中标262.1亿元，同比+522.4%。 输变电设备及材料同样有小幅上涨，同比分别+35.1%/+59.5%。 图表10： 2023M1 -10国网特高压设备及材料中标金额有较大增长 特高压设备市场集中度高。截至2023年10月，换流阀CR3呈现明显的头部效应，国电南瑞凭借其多年在换流阀领域的深耕，市占率高达50.3%，紧随其后的许继电气/中国西电的市占率分别22.9%/16.8%。换流变CR3格局相对分散，中国西电/特变电工/保变电气的市占率分别为25.4%/22.5%/21.8%。 图表11： 2023M1 -M10换流阀市占率（%） 图表12： 2023M1 -M10换流变市占率（%） 3.2024年柔性直流初具规模 3.1我国柔直技术处于世界前列 根据采用的电力电子器件和功能的不同，直流输电可分为LCC（常规直流）和VSC（柔性直流）两种路线： 1）LCC（常规直流）：晶闸管（半控型）为换流阀核心器件。输送容量大、造价便宜，但是需要较强的交流电网支撑，需要配置大量直流和交流滤波设备从电网中吸收无功。 2）VSC（柔性直流）：IGBT（全控型）为换流阀核心器件。可以通过模块化多电平技术形成非常接近标准正弦波的交流电，且有功和无功可以分别独立调节，不需要滤波设备，但造价较高，输送容量较小。 图表13：柔性直流输电vs传统直流输电 我国柔性直流技术处于世界领先地位。我国柔直技术发展始于2006年国网智研院牵头制定的《柔性直流输电系统关键技术研究框架》，近20年间不断突破创新，创下多个“世界首个”工程，具有领先地位。 图表14：中国柔性直流发展历程 柔直向高电压、国产化迈进。2011年上海南汇风电工程的并网投运代表着柔直技术迈出了坚实的第一步。截至23年10月，我国已累计投运11条柔直输电工程，电压等级突破至±800kV。作为柔直换流阀核心元器件的高压IGBT也在快速推进自主化，根据国电南瑞2023年中期业绩会披露，其研发的4500V/3000A IGBT在张北延庆换流站一次性挂网成功。 图表15：我国目前已投运的特高压直流线路 CLCC有望成为新的主流技术路线之一。柔性直流（VSC）虽具有比常规直流（LCC）更好的性能优势，但仍存在造价较高的成本问题。CLCC（可控换相换流器）主支路由高压晶闸管阀和IGBT阀串联构成，辅助支路由高压可控关断阀构成。CLCC主支路起主通流作用，辅助支路可暂时承接主支路电流并能关断电流，主支路IGBT阀工作电压与辅助支路工作电流较低，实现较低损耗和成本。 图表16：CLCC工作原理示意图 3.22024年柔直规模化有望快速扩大市场空间 柔直技术或步入规模化阶段。“十四五”规划中原本预期仅藏东南-粤港澳采用柔直技术，但根据中能建中标结果，蒙西-京津冀、甘肃-浙江均采用柔直技术。我们认为短期内连续确定2条柔直工程的建设，或意味着柔直已进入规模化阶段，未来渗透率有望进一步提高。 图表17：国网目前确定2条柔直线路 柔直换流阀市场潜力较大。从主设备价值占比看，不同于传统直流输电中主设备投资以变压器为主，柔性直流输电主设备中换流阀价值占比57%。一般来说，柔性直流换流阀约为同规格常规直流换流阀价格的3-4倍，而换流阀中IGBT是核心器件，价值量占比近40%-50%。我们认为柔直技术的推进将为产业链高价值环节如换流阀、高压直流输电线缆、直流GIS等带来较大的收入弹性。 图表18：柔性直流vs传统直流主设备损耗占比 图表19：柔性直流vs传统直流主设备价值占比 结合目前已投运及规划的线路投资额，假设单条常规直流投资额230亿元，单条柔性直流投资额270亿元，常规直流单位价值量0.8亿元/GW。柔性直流单位价值量3亿元/GW， 单站容量8GW，我们预计2024-2026年特高压投资额分别为1152/1251/1381亿元，同比+55%/+9%/+11%，换流阀市场有望在2024年新增101亿元投资，其中常规阀市场空间新增30亿元，柔直阀市场空间新增71亿元，有望迎来快速增长。 图表20：2023-2026年特高压投资额及换流阀市场空间预测 4.投资建议 综合目前柔性直流线路核心受益环节、竞争格局、盈利性看，我们认为换流阀、换流变、GIS、直流保护系统、直流穿墙套管领域龙头企业值得关注。建议关注四家企业：平高电气、中国西电、许继电气、国电南瑞。 平高电气：特高压GIS及开关设备龙头企业。是国内少数实现直流穿墙套管国产化的企业之一，产品已中标宁夏-湖南、金上-湖北线路。截至2023年10月，公司2023年GIS/直流穿墙套管市占率分别为40.4%/23.1%，且GIS和直流穿墙套管毛利率水平较高。 中国西电：特高压全产业链供应商。截至2023年10月，公司2023年换流变/换流阀系统/GIS/直流穿墙套管市占率分别为25.4%/16.8%/21.2%/35.3%。公司打通全产业链有利于降本增效，进一步提高经营效率。 许继电气：换流阀与直流控制保护系统龙头企业。截至2023年10月，公司2023年换流阀系统市占率为22.9%，公司具有±800kV以下柔性直流特高压服务体系，有望充分受益于柔直发展。 国电南瑞：换流阀与直流控制保护系统龙头企业。截至2023年10月，公司2023年换流阀系统市占率为50.3%，是国内极少