电力设备出口专题（二）：欧美电网投资需求的思考

美国电网：受益于制造业回流、AI加速发展以及电网老化。 美国输配电投资整体处于历史高位。根据EEI，2023年美国规划输电投资307亿美元、配电投资571亿美元，同比2022年分别变化-3%、+11%。 制造业回流和AI加速发展持续推动美国输配电投资增长。一方面，受地缘政治影响，美国制造业持续回流；2021-2023年，美国工业和制造设施的承诺投资总额约为4810亿美元。另一方面，随着生成式AI快速发展，美国数据中心建设持续景气，根据波士顿咨询集团（BCG），美国数据中心电力负荷将从2023年的17GW增长至2030年的45GW。基于以上两个逻辑，美国电力负荷峰值将在未来进一步增长。根据Grid Strategies在2023年的预测，2028年美国电力负荷峰值将达到852GW，比2022年的预测上调约17GW，该预测值相较于2023年峰值增长38GW。根据我们测算，未来五年38GW电力负荷峰值的增长有望带动304亿美元的新增输配电线路投资额，平均约61亿美元/年。以上测算仅基于2023年对未来电力负荷增长预期所做，若美国制造业回流持续加速推进以及AI持续加速发展，电力负荷增长以及输配电投资增量有望进一步提升。 美国电网老化加剧推升电网“替换”需求。美国大部分电网建于20世纪60年代和70年代，近年来美国电网已逐渐进入更新换代周期，电网“替换”需求快速增长。根据美国能源部，2023年美国规划输配电投资额同比增长约6%，其中输配电网“替换”投资额约为261亿美元。我们认为在美国电网老化问题凸显的背景下，其输配电网“替换”投资额将更快增长，增速有望达到10%以上。 受益于输配电投资和新能源装机增长，美国变压器需求持续提升。1）根据我们测算，2023年美国新能源升压变压器市场规模约为8.4亿美元，2024年美国新增光伏装机同比增速有望超40%，未来美国新能源升压变压器市场规模有望进一步扩大。2）2022年美国电力和配电变压器市场规模为103亿美元，约占输配电投资额的12.41%；受益于电网加速建设背景下输配电投资额的持续增长，美国电力和配电变压器市场规模22-32年CAGR有望达到7.2%。 欧洲电网：为了应对新能源的加速发展，亟需加快电网扩建和升级改造。 欧洲现有电网建设计划难以满足其新能源发展。“双碳”目标推动欧洲新能源快速发展，根据现有电网建设计划，2023-2026年，欧洲将新建输电线路超过2.5万km，增长超5.3%。但俄乌冲突、能源危机等促使欧洲进一步加速发展可再生能源，欧洲当前的电网建设计划难以满足其最新的新能源政策目标。 新能源加速发展倒逼欧洲电网投资持续加速。此前欧盟委员会提出2020-2030年期间平均每年进行584亿欧元的电网投资，但受新能源加速发展的影响，欧洲实际电网投资额高于此规划，近两年欧洲单年电网投资额达到约630亿欧元。 未来在欧洲新能源加速发展的倒逼作用下，其电网整体建设进度仍将继续加快。 投资建议：全球电网投资加速趋势持续演绎，多重逻辑共振推动电力设备需求维持高景气。美国电网加速建设是受益于制造业回流、AI加速发展、电网设备更新换代等；欧洲则是新能源建设后周期的体现。我们认为，以上因素将推动电网设备需求提升且持续性较强，我国电力设备出口高景气有望延续，仍具有长期投资价值。建议关注：思源电气、金盘科技、三星医疗、海兴电力、伊戈尔。 风险分析：海外市场竞争风险；汇率波动风险；海外项目风险。 1、美国电网：受益于制造业回流、AI加速发展、电网更新换代 1.1制造业回流、AI加速发展推动美国输配电投资增长 当前美国输配电投资处于历史高位，两者比例基本保持稳定。根据EEI，2023年美国规划输电（Transmission）投资307亿美元、配电（Distribution）投资571亿美元，同比2022年分别变化-3%、+11%；其中配电投资提速，与制造业回流息息相关。2023年美国输电网和配电网规划资本开支占整体公用事业资本开支比例分别为18%和34%，与往年相比基本保持稳定。 图1：2016-2023年美国公用事业计划资本开支情况 图2：2022年和2023年美国公用事业计划资本开支结构 2023-2028年美国电力需求和电力负荷增长预测预期持续上调。（1）电力需求：根据Grid Strategies，联邦能源管理委员会（FERC）将2023年-2028年美国电力需求增速预期从2.6%提升到4.7%，并且这一增速预测有可能在未来持续上调。（2）电力负荷：根据Grid Strategies，2022年预测的2028年美国电力负荷峰值为835GW，而2023年预测的峰值进一步增长至852GW，相较于2023年峰值增长38GW，比前次预测上调约17GW。在过去几年，预测的未来十年电力负荷峰值CAGR约为0.5%，但2023年该预测值至少达到0.9%，且仍有可能被低估。 以美国电网目前的建设水平，未来难以承受负荷快速增长。21世纪10年代以来，美国电网建设速度持续放缓，在10年代前半段美国平均每年新增1700英里的高压输电线路，但在10年代下半段平均每年仅新增645英里。因此，美国目前亟需加速规划和建设新的发电与输配电系统，来应对即将大幅增长的电力负荷。 图3：2028年美国夏天电力负荷峰值增长预测 图4：美国电力负荷峰值年增速预测 我们认为，未来美国电力负荷增长主要来自于：1）制造业回流推动制造业投资增加；2）AI快速发展推动数据中心加速建设。 在过去的几年里，总体经济增长、人口增长、气候变化和电气化（建筑和交通）水平提升是美国电力负荷增长的主要驱动因素，并且已被纳入对于未来电力负荷的预测中。但从2022年开始，尤其是2023年，数据中心和制造业的快速发展导致美国电力负荷增长预期突然出现大幅提升，其中电池、汽车等制造业和AI、加密货币相关的数据中心是关键驱动因素。 图5：美国各电力公司运营区域电力负荷增长的主要驱动因素 制造业：受地缘政治影响，美国制造业持续回流。根据美国能源部，自《减少通货膨胀法案》（IRA）通过以来，超过200个新的交通运输和清洁能源生产设施已被宣布，这些设施代表着1000多亿美元的新增投资。投资主要集中在以下地区：1）东南部，尤其是佐治亚州和卡罗来纳州；2）MISO，尤其是密歇根州和印第安纳州；3）西南部，尤其是亚利桑那州和内华达州。根据Grid Strategies，2021-2023年美国工业和制造设施的承诺投资总额约为4810亿美元。 数据中心：随着生成式AI快速发展，美国数据中心建设持续景气。根据波士顿咨询集团（BCG），2023年数据中心用电量占美国用电量的2.5%；其预计美国数据中心用电量将从2023年的126TWh增长至2030年的335TWh，电力负荷从17GW增长至45GW。根据JLL，2028年美国数据中心新增投资将超过1500亿美元，其中新的生成式AI是重要驱动因素。根据BCG的预测，2030年与生成式AI相关的电力负荷或将增加7GW，这也将带动数据中心用电量占美国用电量的的比例提升至7.5%。 图6：美国自2022年8月起公布的制造设施建设 图7：美国数据中心建设分布图 上调的电力负荷主要来自于制造业和数据中心建设密集的地区。在制造业投资增加、AI快速发展推动数据中心加速建设的趋势下，对美国未来电力负荷进一步增长的预期已明显提高。根据Grid Strategies，2022年预测的22-27年美国电力负荷高峰CAGR为0.58%，2023年预测的23-28年美国电力负荷高峰CAGR为0.93%，预测增速明显上调。2023年预测的2028年电力负荷高峰较2022 年的预测值进一步提高17.4GW，其中增加的电力负荷主要来自于ERCOT、PJM、SPP等电力公司运营区域，这些区域的制造业建设和数据中心建设较为密集。 图8：美国各电力公司运营区域电力负荷未来五年CAGR预测 图9：2028年美国各电力公司运营区域电力负荷峰值预测 未来五年38GW电力负荷增长将带来304亿美元的新增输配电投资。 将新负荷接入电网可能只需要一两年的时间，新的发电并网可能需要四年以上的时间，在各地区之间建立新的输电线路以实现高峰时段的电力传输甚至需要更长的时间。此外，通过在用电负荷附近建设新的发电设施来满足制造业和数据中心的电力需求，可能需要每GW新负荷对应数十亿美元的资本开支。 通过增加输电容量，从而将电力从一个地区传输到另一个地区，是更具经济性且可行的方案。参考Grid Strategies数据，我们假设该方案对应输电线路每GW新增负荷的投资额约为3亿美元。参考美国往年输配电投资额的比例关系，假设对应配电网每GW新增负荷的投资额为5亿美元。因此，每GW新增负荷将对应8亿美元的输配电线路投资额。 经我们测算，美国未来5年38GW的新增电力负荷，将有望带动304亿美元的新增输配电线路投资额，平均约61亿美元/年。以上测算仅基于2023年对未来电力负荷增长预期所做，若美国制造业回流持续加速推进以及AI持续加速发展，电力负荷增长以及输配电投资增量有望进一步提升。 表1：美国未来五年38GW新增电力负荷所带动的新增输配电线路投资额测算 1.2美国电网老化加剧推升电网“替换”需求 美国输配电投资通常可分为“新技术”（解决新能源波动、数字化）、“强化”、“扩张”（受益于制造业回流和AI加速发展）、“替换”（老旧电网替换）。 （1）根据美国能源部，2023年美国输配电网投资共872亿美元，其中“强化”和“扩张”合计约为512亿美元；根据我们前文的测算，未来5年因新增38GW电力负荷，有望带动304亿美元的新增输配电线路投资额，平均约61亿美元/年。该投资增量主要对应美国输配电网投资的“强化”和“扩张”部分。 （2）根据美国能源部，2023年美国输配电网“替换”投资约261亿美元，包括输电网“替换”投资101亿美元和配电网“替换”投资160亿美元，美国电网老化加剧将进一步推升其“替换”需求。 图10：2022年美国输配电线路投资结构 图11：2023年美国输配电线路投资结构 美国电网老化加剧推升电网“替换”需求。美国的大部分电网建于20世纪60年代和70年代，近年来美国电网已逐渐进入更新换代周期，电网“替换”需求快速增长。根据EEI，2023年美国规划输配电投资额同比增长约6%，其中输配电网“替换”投资额约为261亿美元。随着美国输配电线路运营年数的持续增加，其老化问题日益凸显，这将推动输配电网“替换”投资额快速增长。参考2023年美国规划输配电投资额的同比增速，我们认为输配电网“替换”投资额将更快增长，增速有望达到10%以上。 图12：美国需升级替换的不同年限的电网长度及升级替换投资额情况 1.3以变压器视角观测美国电网设备需求变化 变压器在电力供应链中主要应用于发电端升压、输电端变换电压、配电端降压。 在美国，电力通常以5kV-34.5kV的电压产生，以15kV-34.5kV的电压分配，但以69kV-765kV的电压传输，因此在不同的阶段需要用到变压器来变换电压等级。其中升压变压器通常位于发电机现场，用于升高发电厂发出的低电压，以便远距离传输大量电力。 图13：美国电力供应链示意图 2023年美国新能源升压变压器市场规模约为8.4亿美元，未来有望随着美国新能源装机增长，市场规模进一步扩大。 根据BNEF，2023年美国光伏和风电新增装机容量分别为35GW和7GW，合计约42GW。参考美国能源部数据，假设1GW新能源项目对应升压变压器投资额为0.2亿美元。因此，测算可得2023年美国新能源升压变压器市场规模约为8.4亿美元。 美国能源信息署（EIA）和Wood Mackenzie预计，2024年美国将新增光伏装机50GW以上，同比增速超40%。未来随着美国新能源装机快速增长，新能源升压变压器市场规模有望进一步扩大。 图14：美国光伏和风电新增装机容量 2022年电力和配电变压器投资额在美