新型电力系统系列报告（二）：火电灵活性改造：电网灵活性增量主体资源

火电灵活性改造：电网灵活性增量主体资源 新型电力系统系列报告（二） 电力设备及新能源 投资评级：推荐（维持） 投资要点 新型电力系统需要灵活性资源支撑，从而适应新能源快速发展。系统调节能 力由电源调节性能决定，不同电源具有不同的调峰能力。新能源消纳问题与系 2024年04月26日 证券研究报告|产业专题报告 分析师：胡鸿宇 分析师登记编码：S0890521090003电话：021-20321074 邮箱：huhongyu@cnhbstock.com 研究助理：蒲楠昕 邮箱：punanxin@cnhbstock.com 销售服务电话： 021-20515355 行业走势图（2024年4月25日） 资料来源：wind，华宝证券研究创新部 1、《新型电力系统系列报告（一）：源网荷储一体化发展，促进新能源时代供需精准匹配》2024-04-02 2、《储能行业深度报告：政策+需求 双轮驱动，大储装机23年有望迎来量利齐升》2023-01-05 相关研究报告 统调节能力密切相关，在一定规模的电力系统中，系统调节能力主要由电源调节性能决定，与电源结构相关。通常如果电力系统中灵活性电源较多（气电、抽蓄、电化学储能），则最低极限出力较低，系统可以容纳较多的新能源发电空间。如果系统电源不够灵活（如煤电调峰深度不够），则难以为新能源让出足够多的消纳空间。 我国进行火电灵活性改造具有必要性。我国以火电为主的电源结构决定了未来电源灵活性的主体仍然需要从火电入手。并且，我国火电调节能力和国际先进水平仍有差距，改造空间较大。从技术上看，当前火电灵活性改造是我国电力系统调节能力提升的关键手段和最主要的调节能力增量来源。提高火电灵活性主要是指增加火电机组的出力变化范围，响应复合变化或调度指令的能力。火电灵活性改造又可以分为常规火电机组（纯凝机组）和供热机组（热电联产机组）的灵活性改造。 政策多方面助推，火电灵活性改具有较大市场空间。加速推动煤电由常规主力电源向基础保障性和系统调节性电源并重转型，是新能源产业发展需要和国家能源政策重要导向。一方面，通过辅助服务市场发展保障火电灵活性改造收益；另一方面，通过将调峰资源和新能源建设挂钩提高灵活性改造积极性。火电灵活性改造在“十四五”期间仍有较大需求，小机组可行性强于大机组。此外，对纯凝机组和热电机组的改造有一定差异。纯凝机组无供热需求，仅需针对锅炉本体进行改造；热电机组存在供热需求，需要在调节电力出力的同时保证供热，除锅炉本体需要改造外还需额外加装装置，实现“热电解耦”。 风险提示：新能源装机增速下降导致对灵活性电源需求下降；全社会用电量增速下降；容量电价补偿标准低于预期；电力市场机制推进不及预期；此外文中提及的上市公司旨在说明行业发展情况，不构成推荐覆盖。 内容目录 1.新型电力系统需要灵活性资源支撑，从而适应新能源快速发展4 1.1.电网消纳新能源的能力由系统平衡调节能力决定4 1.2.电力系统各环节均可提供灵活性，形式多样互为补充5 1.3.“三步走”构建新型电力系统，依次布局灵活性资源6 2.我国进行火电灵活性改造具有必要性9 2.1.我国资源禀赋决定了电源灵活性的主体需要从火电入手9 2.2.火电灵活性改造旨在降低最小负荷率和提升爬坡速率10 3.政策多方面助推，火电灵活性改造具有较大市场空间11 3.1.政策从多方面提升火电灵活性改造积极性11 3.2.火电灵活性改造空间测算14 4.相关上市公司16 4.1.华光环能：综合性能源环保公司，煤粉预热燃烧技术行业领先16 4.2.久立特材：工业不锈钢管领域核心供应商，多项产品实现国产替代17 4.3.常宝股份：中小口无缝管专业制造商，产品应用多种场景19 4.4.武进不锈：不断推动产品结构优化，聚焦主业中高端不锈钢管市场21 4.5.龙源技术：等离子稳燃技术领先，行业核心供应商22 5.风险提示23 图表目录 图1：某省某典型日风电出力和负荷曲线4 图2：新能源消纳空间示意图4 图3：新型电力系统建设“三步走”发展路径7 图4：我国电力系统灵活性提升思路示意图8 图5：我国电力系统灵活性提升路线图8 图6：火电灵活性改造分类10 图7：灵活性改造涉及子系统示意图11 图8：2018-2023Q3公司营业收入变化情况16 图9：2018-2023Q3公司归母净利润变化情况16 图10：40t/h煤粉预热燃烧锅炉17 图11：煤粉预热燃烧技术实现超低Nox排放17 图12：华光环能1500标方碱性电解槽产品下线17 图13：2018-2023H1公司营业收入情况18 图14：2018-2023H1公司归母净利润情况18 图15：2018-2023H1公司营业收入结构（分行业）18 图16：2018-2023H1公司营业收入结构（分产品）18 图17：2018-2023公司营业收入情况20 图18：2018-2023公司归母净利润情况20 图19：分产品毛利率20 图20：2023年分产品营收占比20 图21：常宝股份部分锅炉行业专用管材21 图22：公司2017-2023Q3营业收入情况21 图23：公司2018-2023Q3归母净利润情况21 图24：公司2018-2023Q3产销量情况22 图25：公司2017-2023H1分产品毛利率22 图26：龙源技术2018-2023Q3归母净利润23 图27：2022年龙源技术收入结构情况23 图28：龙源技术等离子点火系统23 表1：不同电源具有不同的调峰深度4 表2：电力系统各环节均可提供灵活性5 表3：主要灵活性电源特性比较9 表4：我国煤电机组调节能力与国际先进水平对比9 表5：纯凝机组、热电联产机组灵活性改造技术特点11 表6：《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》12 表7：新旧细则内容对比13 表8：各地区火电灵活性改造配置新能源指标的政策要求14 表9：几种技术路线对比与选择15 表10：国产化产品，替代进口18 表11：公司不锈钢管投产计划22 1.新型电力系统需要灵活性资源支撑，从而适应新能源快速发展 1.1.电网消纳新能源的能力由系统平衡调节能力决定 系统平衡调节能力计算用于考虑电力系统在低负荷时其他电源让出的调峰空间，即新能源的消纳空间。电力系统的发、供、用同时完成,电力负荷呈现明显的时变特点,目前我国区域电网峰谷差已达30%左右,并呈逐步扩大的趋势。系统平衡的原则是调节常规电源出力跟踪负荷变化，保持动态平衡。电力系统平稳运行的一个基本条件是系统调节能力必须大于负荷的变化。通常考虑极端情况如负荷较低时，此时的负荷水平与常规电源的最低极限出力之差，即得出此时消纳空间（调峰空间）还有多少。由于风、光的资源特性，新能源出力存在随机性和波动性，新能源高比例接入电力系统后，增加了系统调节的负担，常规电源不仅要跟随负荷变化，还需要平衡新能源的出力波动。当新能源出力超过系统调节范围时，必须控制出力以保证系统动态平衡，就会产生弃风、弃光。 图1：某省某典型日风电出力和负荷曲线图2：新能源消纳空间示意图 资料来源：《新能源消纳关键因素分析及解决措施研究》（舒印彪,张智刚等，2017），华宝证券研究创新部 资料来源：《新能源消纳关键因素分析及解决措施研究》（舒印彪,张智刚等，2017），华宝证券研究创新部 系统调节能力由电源调节性能决定，不同电源具有不同的调峰能力。新能源消纳问题与系统调节能力密切相关，在一定规模的电力系统中，系统调节能力主要由电源调节性能决定，与电源结构相关。通常如果电力系统中灵活性电源较多（气电、抽蓄、电化学储能），则最低极限出力较低，系统可以容纳较多的新能源发电空间。如果系统电源不够灵活（如煤电调峰深度不够），则难以为新能源让出足够多的消纳空间。不同类型电源的调峰深度有很大差异，核电机组通常作为基荷运行，较少参与系统调节；凝汽燃煤机组和供热火电机组调节性能较差；燃气、抽水蓄能、水电等电源能够快速启停、大幅调节，灵活参与平衡。我国电源结构以火电为主，电源总体调节性能主要取决于火电调峰深度和灵活调节电源比例。 表1：不同电源具有不同的调峰深度 电源类型 调峰深度 煤电 0.2（灵活性改造后）-0.5以上（热电机组） 气电 0.1以下 水电 视库容不同而不同 抽蓄 -1.0-1.0 电源类型 调峰深度 核电 0.9（几乎无调峰能力） 光伏 / 风电 / 生物质 / 电化学 -1.0-1.0 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议》（中国电力圆桌项目课题组），华宝证券研究创新部 1.2.电力系统各环节均可提供灵活性，形式多样互为补充 电力系统中灵活性资源广泛地存在于电源侧、电网侧、用户侧、储能，形式多种多样且互为补充。多元组合提升能够吸收各灵活性资源的优势，扬长避短，实现灵活性提升效果和系统投资运行成本的平衡。 1）电源侧包括可控的传统电源和相对可控可调度的可再生能源。气电和水电是优质的灵活调节电源，我国煤电拥有存量装机容量高、灵活性挖潜空间大的天然优势，结合调峰补偿机制的完善今后势必会成为重要的灵活性资源 2）电网侧灵活性资源更多地承担统筹送受端调峰安排，制定更加灵活的电网运行方式，通过就地消纳、“风光火电”打捆、特高压跨省跨区远距离消纳、建立跨省跨区电力市场进行市场化交易、微电网等方式实现跨省、跨区共享调峰与备用资源 3）负荷侧可以通过大力发展需求侧相应，利用虚拟电厂平衡调节供需，设计合理的激励资金保障机制，优化峰谷电价和尖峰电价机制，结合现货市场建设探索实时电价，优化电力市场的供需平衡 4）储能侧作为优质的灵活性资源，在电源侧、电网侧、用户侧均可以发挥作用，调节迅速、容量配置灵活、建设快速简便。 表2：电力系统各环节均可提供灵活性 灵活性资源 运行范围（%） 爬坡速率 （Pn/min ） 启停时间 （h） 调节方向 调节时间尺度 供/需向上/下 供/需向下/上 供/需 向上/下速率 供/需 向下/上速率 短时 中时 长时 电源侧 常规煤电 未改造 50-100 1-2% 6-10 - - - - ⭐ ⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ 已改造 30-100 3-6% 4-5 - √ √ √ ⭐ ⭐⭐ ⭐ ⭐⭐ ⭐ 燃煤热电联产 未改造 80-100 1-2% 6-10 - - - - ⭐ ⭐ ⭐⭐ 已改造 50-100 3-6% 4-5 - √ √ √ ⭐ ⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ 气电 20-100 8% 2 √ √ √ √ ⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ ⭐⭐ 常规可调节水电 0-100 20% <1 √ √ √ √ ⭐⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ 核电 30-100 2.5- - √ √ √ √ ⭐ ⭐ ⭐ 灵活性资源 运行范围（%） 爬坡速率 （Pn/min ） 启停时间 （h） 调节方向 调节时间尺度 供/需向上/下 供/需向下/上 供/需 向上/下速率 供/需 向下/上速率 短时 中时 长时 5% 电网侧 就地消纳 - - - √ √ √ √ - - - 风光火电打捆 - - - √ √ √ √ - - - 跨省跨区远距离消纳 - - - √ √ √ √ - - - 市场化交易-建立跨省跨区电力 市场 - - - √ √ - - - ⭐ ⭐⭐ 用户侧 负荷需求响应 用电负荷的 3-5% 瞬时 0 √ √ √ √ ⭐⭐ ⭐ ⭐ 提高尖峰电价 - - - √ √ √ √ - - - 形成实时动态电 价 - - - √ √ √ √ - - - 电动汽车 - - - √ √ √ √ ⭐⭐ ⭐⭐ - 微电网 - - - √ √ √ √ ⭐ ⭐⭐ - 虚拟电厂 - - - √ √ √ √ ⭐⭐ ⭐⭐ - 储能 抽水蓄能 -100~1 00 10-50% <0.1 √ √ √ √ ⭐⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ - 氢能 - - - - √ - √ - ⭐⭐ ⭐⭐ ⭐ 电化学储能 -100~1 00 100% <0.1 √ √ √ √ ⭐⭐⭐ ⭐⭐ - 注：“√”为具备此调节方向能力，“-”为不具备 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术