新能源时代中美电网分析，配电网建设或为破局关键

电源侧新能源装机量快速增长，用户侧电力需求不断突破。电源侧，全球可再生能源发电量持续升高，2023年首次达到全球电力供应的30%，同时可再生能源新增装机量再创新高，占全年总电力新增装机比例约86%，预计随着各国对能源转型的大力推动，新能源将保持快速发展的趋势。用电侧，全球电力需求正在以前所未有的速度攀升，尤其是发展中国家电力需求增速较高，预计2024年全球增速高达4%。“源侧”和“荷侧”的飞速发展带来电网消纳问题，对于电网建设提出更高要求，且近年来全球电网投资的重点正在由输电侧向配电侧转移，预计配电网侧将成为“网侧”后续发展重点。 多重因素共同推动美国用电量增长，“存量替换”+“新增需求”带来电网成长空间。目前美国仍存在大量可再生能源等待并网发电，且随着各法案对于可再生能源的进一步刺激，预计后续新增项目并网等待时间将持续增加，电网建设的新增需求逐步凸显。同时，大量的数据中心建设、制造业回流、电动汽车销量增长等因素带来电力需求激增，且美国大部分电网线路已经严重老化，老化的电网以及有限的输配电能力暴露出明显不足，难以支撑新型需求的爆发式增长，美国电网扩建及更新的紧迫性显著提升。由于地形特征限制，美国的特高压、超高压输电网络发展有限，其电力结构以区域独立小电网为主，发展独立运营的配电网将能够在跨区域电力调度受限的情况下保证本地供电的安全和稳定。 配电网可能成为“十四五”末期发展重点，增量配电网或将成为发展方向。 我国的用电结构整体呈现东多西少的局面且能源分布不均匀，需要通过大规模的“西电东送”工程和跨区域电力调度来满足东部地区的电力需求，但目前仍面临一些挑战，如目前我国弃风弃光的现象较为严重，发电并没有被合理消化，电网的建设速度远不及电源的发展速度，且分布式能源的快速发展改变了配电网的形态，局部地区“源荷”发展不平衡会导致配电网线路反向过载，电网发展需求急迫。我国配电网建设长期滞后于输电网，电网投资有望在“十四五”末向配电网倾斜，尤其是在配电网智能化、数字化等方面继续提高。同时，增量配电网作为电力体制改革的重要突破口，可以促进配电网的快速发展建设，盘活大量沉淀的配电网资产，或将成为未来发展方向之一。 投资建议：当前我国更加侧重主网侧投资，但由于分布式能源并网压力较大，配电网侧具备较强成长空间，我们认为在国内当前电网发展情况下、增量配电网政策持续推进的背景下、数字化转型加速的基础上，我国配电网建设将持续完善，建议关注配电网设备相关标的，如金盘科技、苏文电能、思源电气等；以及配电网数字化、智能化的相关标的，如东方电子、炬华科技、煜邦电力、国电南瑞等。 风险提示：电网投资增速不及预期、技术发展面临困难、政策落地不及市场预期、市场竞争加剧。 1.多重因素推动电网投资回暖，配电网发展需求显著提升 1.1能源装机激增叠加电力需求日益高涨，电网建设滞后消纳能力不足 发电端：能源转型推动新能源占比升高。根据Ember统计数据，在2023年的能源结构中，化石能源（包括煤炭和天然气）在全球电力供应中仍占主导地位，发电量占比达61%，其中，煤炭发电量占35%，天然气发电量占23%；可再生能源发电量持续升高，首次达到全球电力供应的30%。根据IEA数据，预计随着各国对于能源转型的强劲推动，2025年全球可再生能源发电量将超过煤炭，成为最大的电力来源；2028年可再生能源发电量占据全球发电量超42%，其中风能和太阳能发电量份额相较于2023年将翻倍增长，达到25%。 全球新能源装机量增长，减少对于化石能源依赖。截至2023年底，全球可再生能源装机容量达到3870GW，其中太阳能发电装机占比最大，达到37%，约1419GW，其次是水电占比33%，风电占比26%。2023年全球可再生能源新增装机量再创新高，全年实现新增装机473GW，同比增长13.9%，占总电力新增装机的86%，其中太阳能新增装机容量达到346GW，同比增长32.2%；风能新增装机约116GW，同比12.9%，成为主要增长动力。 图表1：全球可再生能源发电量占比总发电量预测 图表2：全球可再生能源累计装机容量（GW） 政策支持成为可再生能源发展的核心驱动力。中国、美国、印度、德国等多个国家相继提出有关可再生能源发电的政策，且于2023年12月，多国政府再次明确能源转型目标，共116个国家在COP28会议上签署《全球可再生能源及能源宣言》，提出至2030年全球可再生能源装机累计容量达到11000GW。除国家整体规划外，全球超600个城市制定了100%使用可再生能源的目标。全面的政策框架将各国聚集在一起，共同赋能绿色发展。 图表3：多国关于可再生能源发电政策 用电端：全球电力需求显著增长，电气化进程加速。根据IEA的数据，近10年全球用电量保持稳定增长趋势，2023年全球用电量约27172.1TWh，同比增长约2.2%。根据IEA发布最新全球电力报告显示，全球电力需求正在以前所未有的速度攀升，预计2024年增长率高达4%，且此趋势将持续至2025年，保持约4%的稳健增长，成为疫情后反弹以来的最快速度增长。 发展中国家电力需求增速较高，发达国家仍具备增长能力。分国家或区域来看，发展中国家的电力需求增速相对较高。作为全球最大的电力消费国，预计2025年中国的用电量将占据全球的三分之一，带动亚洲用电量首次占据全球一半，创下新纪录；2023-2025年中超过一半的用电量增长将来自中国，年平均增长率达到5.2%；其余主要增长在印度和东南亚。发达国家的电力需求同样具备增长能力，如2023-2025年，欧洲电力需求的年均增长率预计将达到1.4%，美国2023年经济放缓导致电力需求下降25.9TWh，但2024年和2025年预计将恢复增长，年增长量均超50TWh。 图表4：全球用电量（十亿千瓦时）及同比 图表5：多个国家或地区电力需求变化及预测（TWh） 用电增长叠加新能源发电占比增长带来电网消纳问题，对电网建设提出更高要求。IEA数据表明，当可再生能源占比达到15%时，消纳瓶颈将会体现。电网配套建设不足也是影响新能源消纳的重要因素，如果消纳存在堵点，就会面临“弃电”的局面。这对电网公司提出了更高的要求，需要承担更大的电力调度和平衡责任： （1）电网需要加强新能源发电的接入能力，通过优化电网结构、提升输电能力等方式，确保新能源电力能够顺利接入并得到有效消纳； （2）配电网需要引入储能技术，以应对新能源发电的间歇性和不稳定性，提高电力系统的稳定性； （3）需要通过加强电网基础设施建设、优化电力调度和运行机制等措施，有效提高电网消纳能力，推动新能源可持续发展。 大量新能源发电等待并网，电网建设滞后制约风光发展。大规模新能源并网使系统等效负荷峰谷差增大，加大了电力系统的调峰调频压力。近年来大规模风电和光伏项目快速增加，但输电线路、变电站等电网基础设施建设进度缓慢，根据IEA数据，2022年全球有超3000GW的可再生能源项目等待并网，且其中有1500GW处于晚期阶段，相当于当年光伏和风电新增并网容量的5倍，但全球输电线路系统建设与能源发电项目建设时间错配，电网扩建延迟阻碍风光发展，其建设和升级成为全球重要课题。 图表6：2022年可再生能源项目建设情况与实际并网容量对比（GW） 1.2多国加大电网投资力度，投资重点逐渐向配电侧转移 全球电网投资额进入上行通道，配电环节投资占比更大。在全球能源转型的进展中，电网投资普遍滞后于电源投资，新能源项目的大规模接入对于电网的调峰调频也提出更高的要求，所以自2020年起全球电网平均投资总额呈现上行趋势，根据IEA数据，投资总额由2020年的2960亿美元增长至2023年的约3750亿美元，复合增长率达到8.20%。 同时，根据BNEF预测数据，从输配电网在总投资占比看，近年来电网投资的重点正从输电网向配电网转移，ETS情况下2030年全球电网总投资金额将达到4741亿美元，2023-2030年的复合增长率约3.4%。 图表7：各地区电网投资额（亿美元） 图表8：全球电网投资及预测（十亿美元） 资预期） 数字化转型成为电网重要发展方向。随着电网老龄化问题和新能源并网压力加重，海外各地区电网回笼资金和升级智能电网需求增强，全球电网数字化覆盖率已经超过60%，其中发达国家和地区的电网数字化覆盖率达到70-80%，新兴市场国家的电网数字化覆盖率相对较低，约为50-60%左右。全球数字化电网投资金额占比呈上升趋势，2022年电网投资中数字化占比已经提升至20%，主要投资于智能电表、智能变压器、配电自动化等设备，预计随着能源结构的不断升级和分布式能源的接入，电网数字化进程将进一步加快，提高电网对于可再生资源的控制、降低电网运营维护方面的投入。 图表9：数字化电网投资额及增速 图表10：全球电网投资总额及数字化投资占比 多国发布电网建设规划，加大电网投资力度。近年来各国及地区相继发布电网投资计划，以欧洲为例，2022年11月，欧盟颁布电网投资计划，提出投资5840亿欧元于建设欧洲电网现代化、电气化以及可再生能源的替换和扩张；2024年2月，我国同样落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，有序扩大配电网投资，提高投资效益，协同推进配电网建设改造。 图表11：多国及地区电网投资规划政策 2.美国电网：电网格局相对分散，配电网成为发展着力点 2.1电源侧：多重政策加速美国能源转型，可再生能源占比飞速提升 美国政策助推能源转型，多地区计划2050年之前实现净零计划。尽管短期存在一定供应链问题和贸易问题，但《通货膨胀削减法案》（IRA）将成为加速装机的催化剂，预计随着IRA和《全球能源展望》的实施，到2032年美国可再生能源产能预计将增加近两倍，达到110GW，政府将对可再生能源部门进行投资，纽约州北部、马萨诸塞州、新罕布什尔州和佛蒙特州或将在2050年之前实现净零。根据IEA预测，预计美国2023-2028年将新增近340GW的可再生能源装机量。 美国发力可再生能源行业，光伏装机总量持续突破。得益于税收抵免等政策、全产业链成本下降以及对于清洁能源的需求的增长，美国光伏行业快速发展，带动美国可再生能源发电量占比持续增长。2023年美国光伏发电量实现显著增长，达到165TWh，同比增长13%，光伏发电量在新增发电量中的占比也由2022年的46%提升至2023年的54%。 截至2023年底光伏累计装机超过179GW，全年光伏装机创下历史新高，新增装机约32.4GW，同比增长超50%，美国光伏年度装机首次突破30GW，且其新增占比占全年新增电网容量的比例首次超过一半。根据EIA预测数据，2024年上半年美国新增集中式发电容量20.2GW，其中太阳能发电容量约12GW，风电新增装机2.5GW，预计2024年美国将新增62.8GW的公用事业可再生能源装机，尤其是太阳能仍将占据新增产能的最大份额，达到58%，但大量的新能源发电也对于美国电网造成较大压力。 图表12：美国各类能源新增发电量占比 图表13：美国可再生能源发电量及占比 2.2用户侧：数据中心、再工业化、电动汽车共同推动美国用电侧需求高启 2.2.1电力需求结束停滞，多地区上调预期数据 美国电力需求结束20年停滞，多重因素推动二次增长。用电需求复苏叠加数据中心建设、制造业回流、电动车市场增长带来的增长新动力，使得美国拉升电力需求增长，电力公司对于到2028年所需电力的预测几乎上涨一倍。根据EIA数据，2022年美国电力总消耗约为4.07万亿千瓦时，是有记录以来的最高值，且根据短期能源展望（STEO），美国的电力消耗在2024年和2025年升至历史新高，预计2024年电力需求将增长至41230亿kWh，2025年将增长至41980亿kWh，未来五年的电力需求增速预期将快速提高81%。 多个地区商业用电快速增长，IEA上调电力需求预期。美国商业部门的电力消耗逐步恢复，2023年美国商业用电量约140亿千瓦时，其增长主要集中在部分快速发展数据中心的州，201