本文來自格隆匯專欄：中金研究，作者：曾韜 劉倩文 蔣昕昊
新型電力系統建設背景下電網亟待升級，我們看好“十四五”期間電網投資回暖，投資側重關鍵及偏薄弱環節，行業景氣度持續向上。
摘要
多因素共振，電網投資迎拐點。旺盛的用電需求催生結構優化與電力資源調配需求，是電網投資回暖的根基；而發電側和用電側的改變共同倒逼中間的電力輸送和調配環節進行升級革新，投資迫切性加大，國網和南網積極推動新型電力系統構建，南網於近日發佈“十四五”電網發展規劃，投資額約6700億元，較“十三五”增速在20%以上；此外，電網投資呈現“逆週期性”，經濟壓力下電網投資邊際向好。在多重因素共同催化下，我們認為“十四五”期間電網投資有望較“十三五”增長10%以上。
電網投資結構性變化突出，重點在與電力系統變化密切相關、偏薄弱的領域。1）配電網：“十三五”期間接近1.5萬億元，“十四五”期間考慮分佈式電源接入、電動汽車併網需求，CAGR有望達到7%；2）電網信息化：數字化電網發展帶動電網信息化投資復甦，CAGR有望保持15%左右的水平，年均投資額500億元左右；3）抽水蓄能：電網調峯能力建設和抽水蓄能規劃帶動項目“十四五”期間密集投資建設，CAGR或達到20%；4）特高壓及其他投資：總體保持穩定，與“十三五”期間投資額接近持平。
發電側關注新能源友好併網技術，用電側關注柔性負荷調節和智慧能源管理。新能源友好併網技術能夠減少新能源發電給電網運行帶來的穩定性挑戰，例如通過“虛擬同步機”VSG技術提升頻率響應能力，通過SVG設備實現無功功率補償等；而在用電側，充分挖掘柔性負荷資源的調控能力、提升用電質量為重點發展方向，因此我們看好新一代智能電錶、需求側響應終端、智能充電樁以及智慧能源管理的發展空間。
正文
投資總量：“十四五”電網投資增速可期
在用電量增長、新型電力系統構建以及經濟下行壓力三重因素共同催化下，我們認為“十四五”期間電網投資增速有望達到10%以上。按照中電聯統計口徑，“十三五”期間電網建設投資總額2.6萬億元，我們預測“十四五”有望達到2.85萬億元以上。按照電網披露的全口徑電網業務投資，“十三五”期間國網+南網電網業務投資總額達到2.82萬億元，我們預測“十四五”期間有望增長至3.3萬億元以上。
圖表1：電氣設備行業覆盤
資料來源：萬得資訊，中電聯，中金公司研究部；注：2021年板塊行情數據截止至2021年10月19日
4Q為電網投資關鍵時期，2021年仍有千億元投資待釋放。2020年國網完成電網投資4605億元，同比增長3.0%，超額完成年初4200億元投資任務；2021年國網計劃投資4730億元，同比增長2.7%，維持高位。根據中電聯披露，1-10月全國電網工程投資完成額為3408億元，同比上升1.1%。從過去兩年電網分月投資金額情況來看，4Q電網投資佔全年電網投資比重約39%。按照2021年電網投資增速3%初步測算，我們認為11-12月或為電網投資關鍵時期，仍有1358億元投資有待釋放。
圖表2：電網工程投資單月完成情況（2019-2021）
資料來源：中電聯，中金公司研究部
圖表3：年度電網基本建設投資情況
資料來源：中電聯，中金公司研究部
圖表4：電網基本建設投資完成額（累計）
資料來源：中電聯，中金公司研究部
用電量與用電負荷雙增下電網投資修復
旺盛的用電需求催生結構優化與電力資源調配需求，是電網投資回暖的根基。我們認為2022年全社會用電量增速雖然邊際放緩但有望保持同比增長6%，略高於行業預期。與此同時，電網最大負荷也在隨着用電結構優化、電氣化程度提高不斷增長。我國“十三五”期間電網最大負荷由2015年的7.0億kW增長至2020年的11.8億kW，年均增速6.5%，略高於全社會用電量年平均增速5.5%。考慮到電網建設應滿足最大用電負荷需求，我們認為電網投資增速有望進一步超出用電量增速預期。
圖表5：電力需求增長持續超預期，電網投資與用電增速背離，有待修復
資料來源：國家能源局，萬得資訊，中金公司研究部；注：2021年-2060年用電量為中金公司研究部預測
圖表6：電網大負荷增速略高於用電量增速
資料來源：中電聯，中金公司研究部
構建新型電力系統要求電網升級革新
新型電力系統下發電側和用電側的改變共同倒逼中間的電力輸送和調配環節進行升級革新。我們認為，傳統“源隨荷動”的電網模式已不再適用，構建“源網荷儲協同互動”的新型電力系統是大勢所趨。
圖表7：傳統電力系統vs. 新型電力系統
資料來源：國家電網社會責任報吿，南方電網數研院，中金公司研究部
兩大電網積極推動新型電力系統構建，帶動電網環節投資增速。國家電網2021年3月1日發佈“碳達峯、碳中和”行動方案，辛保安董事長在7月14日研討會上明確“新型電力系統是清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的系統。”[1]南方電網於11月11日發佈《南方電網“十四五”電網發展規劃》，提出“十四五”期間電網建設將規劃投資約6700億元，以加快數字電網建設和現代化電網進程，推動以新能源為主體的新型電力系統構建。根據我們初步測算，南網“十四五”電網投資規模較“十三五”增速在20%以上。
圖表8：國家電網“碳達峯、碳中和”行動方案要點
資料來源：《國家電網“碳達峯、碳中和”行動方案》，中金公司研究部
圖表9：南方電網“十四五”電網發展規劃要點
資料來源：南方電網報，中金公司研究部
經濟下行壓力有望帶動電網基建需求
電網投資呈現“逆週期性”，經濟壓力下電網投資邊際向好。由於2018年起發生的中美貿易摩擦、國內經濟面臨的轉型陣痛，疊加新冠疫情反覆，經濟面臨下行壓力，我們認為電網建設有望成為刺激經濟的基建措施之一，投資回暖在即。
圖表10：電網投資呈現“逆週期性”，經濟壓力下電網投資邊際向好
資料來源：國家電網社會責任報吿，萬得資訊，中金公司研究部
結構性機遇：關注配電網、信息化、儲能等關鍵環節
我們認為，電網投資的結構性變化突出，投資重點在與電力系統變化密切相關、偏薄弱的領域。1）配電網：“十三五”期間接近1.5萬億元，“十四五”期間考慮分佈式發電、電動汽車併網需求，CAGR有望達到7%；2）電網信息化：數字化電網發展帶動電網信息化投資復甦，CAGR有望保持15%左右的水平，年均投資額500億元左右；3）抽水蓄能：電網調峯能力建設和抽水蓄能規劃帶動項目“十四五”期間密集投資建設，CAGR或達到20%；4）特高壓及其他投資：總體保持穩定，與“十三五”期間投資額接近持平。
圖表11：“十四五”期間電網投資總量及結構性變化預測
資料來源：中電聯，國家電網社會責任報吿，南方電網社會責任報吿，中金公司研究部
圖表12：新型電力系統投資方向全景圖
資料來源：中金公司研究部
配電網：分佈式電源滲透率提升的驅動下投資有望提速
重要的能源基礎設施，構建新型電力系統的關鍵環節。配電網直接面對電力用户，通過配電設施就地或逐級分配電力，是聯繫能源生產和消費的關鍵樞紐。目前，配網仍是我國電網中相對薄弱的環節，電網的整體自動化率、線損率、供電可靠率等指標仍待改善。特別地，在分佈式電源以及新能源車等多樣終端接入配電網、用户與電網供需互動加深的背景下，對配電網提出了更高的要求。以分佈式光伏接入配電網為例，整縣推進試點政策給出屋頂光伏滲透率量化指標，打開行業發展天花板，而大規模的分佈式光伏接入配電網將帶來配電變壓器容量不足、潮流控制和電能質量控制難度增加、加劇配電網功率波動和電壓波動等問題。
配電環節是電網投資結構性傾斜的重點方向。“十三五”期間，配網投資總額近1.5萬億元，較“十二五”期間同比增長55%，佔全國電網完成投資額的57%。我們認為，新階段我國的配電網需要具備更科學的網架結構、必備的容量裕度、適當的專供能力、合理的裝備水平和必要的數字化、自動化、智能化水平，以提高供電保障能力、應急處置能力和資源配置能力，“十四五”期間配網投資佔電網投資的比重有望提升至60%以上，投資總額較“十三五”期間增長11%，年均投資額有望達3300億元。
特別地，農網改造空間廣闊。一方面，我國農網配電水平和城網差距較大，待改進空間廣闊；另一方面，在整縣推進和風電下鄉的政策背景下，大規模分佈式電源接入了相對薄弱的傳統農村電網，其承載力亟待強化。我們預計，“十四五”期間農網改造投資總額有望達1.1萬億元。
圖表13：配電自動化、供電可靠性等指標仍待改善，農網與城網發展水平仍存差距
資料來源：國家電網社會責任報吿、官網，國家能源局，中金公司研究部
圖表14：“十四五”期間配網投資及佔比預測
資料來源：中電聯，中金公司
圖表15：“十四五”期間農網改造總投資預測
資料來源：中電聯，中金公司研究部
我們認為自動化、智能化將是“十四五”期間配電網投資的重點方向。從招標情況來看，一次設備招標增速放緩，二次設備和一二次融合設備的招標占比顯著提升。我們更看好具備核心技術優勢、具備配網解決方案能力的配網二次設備和一二次融合設備龍頭。
圖表16：2020年國網配網協議庫存主要設備招標金額佔比
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部；注：2020年國網配網協議庫存招標總金額約為753億元
圖表17：配網自動化系統及設備供應商
資料來源：國家電網，中金公司研究部
圖表18：一次設備招標增速放緩（以配電變壓器為例）
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部；注：2021年配網協議庫存中標情況截止至10月31日
圖表19：一次設備中標格局分散（以配電變壓器為例）
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部；注：中標數據為2021年截止至10月31日
圖表20：一二次融合設備景氣向上（以環網櫃/箱為例）
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部；注：2021年配網協議庫存中標情況截止至10月31日
圖表21：二次設備景氣度向上（以配電終端為例）
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部；注：2021年配網協議庫存中標情況截止至10月31日
輸電網：關注特高壓輸電與柔性電網技術
特高壓輸電
“新基建”和“雙碳”目標引領“十四五”期間特高壓投資穩增。特高壓輸電技術是解決我國能源資源與用電負荷分佈不均衡、大規模集中式清潔能源消納問題的重要方式。“十三五”期間共有12回特高壓直流投產運行。國網在“碳達峯、碳中和”行動方案提出“十四五”期間將規劃建成7回特高壓直流。考慮到風光大基地項目帶來的新增清潔能源消納需求，我們認為“十四五”期間有望陸續核准一批特高壓直流輸電線路。
特高壓核心設備價值集中，常態化建設趨勢下帶來穩定可觀增量。從“十三五”期間歷史招標情況來看，特高壓直流/交流單條線路總投資分別約200/150億元，核心設備價值集中，分別為68.7/39.9億元。由於特高壓項目空間規劃、建設規劃、安全生產等方面的審批日趨嚴格，我們認為未來的核準和建設進度更為常態化，以每年核准2條交流1條直流的節奏計算，可為特高壓市場的主要參與者帶來150億元的穩健營收增量。
圖表22：國家電網“十四五”規劃建成7回特高壓直流
資料來源：國家電網社會責任報吿，國家能源局，中金公司研究部
圖表23：2014-2020年國網特高壓線路重要設備中標情況
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部
柔性直流
柔性直流（VSC-HVDC）與常規直流（LCC-HVDC）的主要區別在於用全控型IGBT器件取代半控型晶閘管器件，因此不存在換相失敗的故障，能夠實現有功與無功的獨立控制、向無源網絡供電和快速潮流翻轉，控制靈活性大幅提高，是傳統交直流電網的重要補充技術。我們認為“十四五”期間柔性直流有望在交流電網的異步互聯、海上風電場併網等領域進一步應用。
► 交流電網通過柔性直流異步互聯：能夠有效控制交流電網規模，降低嚴重連鎖性故障導致的全網大停電風險，同時能夠為電網提供雙向靈活調節能力、無功和黑啟動支撐。南方電網此前在“十三五”規劃中已明確採用以直流為主的西電東送技術路線，在“十四五”規劃中進一步提出推動柔性互聯主網架技術路線，新建直流受端以柔性直流為主，存量直流逐步實施柔性直流改造。
► 海上風電送出：由於直流輸電單回線路的輸電容量高於交流輸電，柔性直流輸電可以為線路施工困難的領域，特別是輸電距離超過50公里的海上風電場併網節省大量投資。2021年11月，三峽集團江蘇如東柔性直流海上風電項目正式併網。我們預計廣東陽江海上風電項目也將採用柔性直流併網方式。我們認為，隨着海上風電建設的提速，柔性直流併網方式前景廣闊。
圖表24：目前在運柔性直流輸電工程
資料來源：郭賢珊《能源轉型中高壓直流輸電的機遇和挑戰》，中金公司研究部
圖表25：傳統直流與柔性直流對比
資料來源：郭賢珊《能源轉型中高壓直流輸電的機遇和挑戰》，中金公司研究部
電網數字化：看好數字電網建設與智能用電雙輪驅動
數字電網
新型電力系統下電網數字化發展成為主要趨勢，帶動電網信息化投資回暖。隨着新能源比例的逐步提升，電網數字化、智能化運行成為必然，兩網均表示將在構建數字電網方面加大力度。我們預測“十四五”期間電網信息化投資佔比有望提升至10%以上，年均投資額500億元以上，年均複合增速15%。我們認為“十四五”期間電網信息化投資主要集中在：1）電網數字基礎設施建設；2）電網數字化應用及數據中台。
圖表26：國家電網數字化發展戰略
資料來源：國網能源研究院《能源數字化轉型白皮書（2021）》，中金公司研究部
圖表27：南方電網數字電網發展戰略
資料來源：南方電網《數字電網白皮書》，中金公司研究部
電網信息化招標加速，服務類金額佔比穩步提升。2021年國網共有四批次電網信息化項目招標採購。第一次採購總金額297.96億元，其中：設備類金額111.87億元，佔比37.5%，採購內容包括數字化服務器、存儲設備及配套、網絡設備、安全設備、調度類軟件、調度類硬件、數字化軟硬件（擴容）等；服務類金額186.09億元，佔比62.5%，包括能源工業雲網設計開發實施、新技術及應用、電網數字化諮詢設計、數據分析應用等數字化服務項目。從中標格局來看，國電南瑞和國網信通作為國網系全領域龍頭，是電網信息化建設的重要參與者。
圖表28：2021年國網第一批信息化設備類中標金額佔比
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部
圖表29：電網信息化招標總體市場份額（數量佔比）
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部
智能用電
電力市場化改革、電網體制改革推動用電側主體多元化、商業模式創新，智能用電是能源互聯網模式創新的基礎條件。我們認為，隨着用户側和電動汽車等新興主體廣泛進入電力市場，疊加需求側響應和現貨交易機制，在配售電側未來將形成多種能源互聯網新業態，分時計量、雙向計量等智能用電環節將成為物理基礎。
智能電錶更新迭代替換需求加速。國網在2009-2015年大規模推進第一批智能電錶更換，智能電錶更換週期一般在8年左右。自2019年起國網智能電錶招標量開始復甦，招標量同比增長94%。綜合2021年國網兩批招標狀況來看，電能表及用電信息採集設備招標數量合計6902萬隻，較2020年同比增長27%，總金額合計201億元，同比上漲近50%。
► 單表價值量有望提升：2020年8月，國網發佈單相/三相智能電能表（2020版）通用技術規範，2021年9月發佈單相/三相智能物聯電能表通用技術規範。從中標金額來看，2021年單表平均價值較2019年平均漲幅在24%。我們認為新一代智能電錶和智能物聯電能表的推出將加速電錶替換需求，同時單表價值量也有顯著提升。
圖表30：2019 vs. 2021平均單表價值
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部
► 市場格局有望集中：從目前的市場格局看，國電南瑞、威勝信息、三星醫療、華立儀表等龍頭企業仍保持領先，招標金額佔總金額比重分別為5.9%、4.9%、4.79%、4.29%，但競爭格局仍較分散。國網2021年第一批電能表招標中，浙江、江蘇、天津、河北等省份已陸續開啟智能物聯電能表招標，招標總量達到12.65萬隻，中標企業包括三星醫療、威勝集團、林洋能源、許繼電氣等。我們認為隨着智能物聯電能表招標占比提升，龍頭企業有望憑藉領先的研發、產品實力和規模優勢進一步獲得更高份額。
圖表31：2013-2021YTD電能表招標情況
資料來源：國家電網電子商務平台，中金公司研究部
圖表32：2021年電能表中標格局（金額佔比）
資料來源：國家電網電子商務平台，南方電網招標平台，中金公司研究部
此外，隨着高可靠連續供電要求的不斷提高，智慧能源管理業態有望快速發展。近年來，居民生活水平提高、國民經濟發展、產業升級、高端製造對高可靠連續供電的要求不斷提高，特別是高端製造業用户對電壓波動、諧波治理、負荷切換等電能質量問題十分敏感。國際電網組織電能質量經濟性研究小組的研究數據顯示，單次電壓暫降給裝備製造/芯片製造帶來的平均損失達10萬/25萬元。我們認為在此背景下，2C的智慧能源管理業態有望得到快速發展。以正泰電器可提供的解決方案為例，其利用智能配電設備和通信技術，通過豐富的能源互聯網和工業互聯網應用，保障用電的連續性、可靠性，降低整體電能消耗和碳排放量，保證穩定生產和產品質量。
圖表33：給用户造成實際影響的電能質量問題類型
資料來源：美國電科院（2011），中金公司研究部
圖表34：單次電壓暫降給部分高端製造業帶來的平均損失
資料來源：國際電網組織電能質量經濟性研究小組，中金公司研究部
圖表35：正泰電器智慧能源管理解決方案
資料來源：正泰電器官網，中金公司研究部
儲能：電網靈活性需求突出，抽蓄與電化學儲能裝機有望雙增
抽水蓄能
抽水蓄能有望在“十四五”迎來高速增長期。2021年9月，《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》正式印發，明確到2025年，抽水蓄能投產總規模較“十三五”翻一番，達到62GW以上；到2030年，抽水蓄能投產總規模較“十四五”再翻一番，達到120GW左右。截至2020年底，全國抽蓄電站在運容量約32.49GW，在建抽水蓄能容量約54GW。此外，根據我們初步統計，今年以來簽訂協議的抽水蓄能電站已有50GW，若按照正常項目節奏推進，我們認為有望超額完成抽水蓄能“十五五”規劃目標的120GW裝機規模。由於抽水蓄能電站建設週期較長（通常在8年左右），“十四五”期間抽水蓄能電站開工建設量需充分考慮到“十五五”、“十六五”投產目標。我們認為將首先利好抽水蓄能設備製造商。按照抽水蓄能電站單位千瓦造價5000元、機電設備成本佔比20%測算，每新增1GW抽水蓄能裝機將為抽水蓄能機電設備製造商帶來10億元左右的收入規模。
圖表36：抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035）
資料來源：國家能源局，中金公司研究部
圖表37：抽水蓄能產業鏈
資料來源：中金公司研究部
電化學儲能
峯谷價差拉大和地方補貼政策助推電化學儲能經濟性邊際改善。除國家政策促使各地峯谷價差拉大外，部分發達地區長期面臨電力供需矛盾突出和錯峯用電持續問題。相關地方政府出台若干儲能補貼政策，給予儲能系統發電量0.1-1元/千瓦時的補貼。我們認為峯谷價差拉大疊加地方補貼下，儲能項目盈利能力有望進一步增強。
圖表38：相關地方政府出台的儲能補貼政策
資料來源：北極星電力網，各地方政府官網，中金公司研究部
政策春風鼓舞新能源配儲進程。新能源發電具有波動性和間歇性特點，發電側配儲在解決新能源消納問題上具有獨特優勢，逐漸成為新能源發電項目的政策要求。截至2021年11月，共有20個省份要求風電光伏配置儲能，配置比例基本不低於10%，配置時間大部分為2h。從初步統計情況來看，內蒙古、湖北、廣西的新能源配套儲能容量分別達到5.8、5、2.3GWh。
“共享儲能”新型商業模式疊加電力市場新機遇，儲能未來市場主體地位有望獲得進一步明確。常規的配套儲能項目往往僅服務於單一的可再生能源電站，各個電站的儲能裝置並不能直接被電網調度使用，並且儲能系統具有投資規模大和回報週期長的特點，發電側儲能發展面臨諸多阻礙。為打破原有商業模式，目前儲能正逐漸往共享模式進行探索。“共享儲能”主要通過“以租代售”、共享節省電費收益、虛擬電廠和社區儲能等方式提高儲能系統的使用率和收益水平，並間接增強其消納可再生能源的能力。隨着電力市場化改革走向深水區，未來儲能有望進一步參與電力市場交易，獲得更高收益。
圖表39：全球電化學儲能裝機預測
資料來源：BNEF，中金公司研究部
圖表40：共享儲能的運營模式
