能源資源分布不均衡,以及能源供給與需求在地理上的錯配全球共同面臨的用 能挑戰(zhàn)。與此同時,環(huán)保壓力和人類社會活動對用能質(zhì)量要求的提高,也推動 電氣化和電網(wǎng)互聯(lián)與規(guī)模化發(fā)展。大電網(wǎng)互聯(lián)互通能夠有效解決上述能源需求與環(huán)境壓力的挑戰(zhàn),因此成為各國電網(wǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路。我國幅員遼闊,自然資源豐富,但也同樣面臨能源稟賦 與經(jīng)濟(jì)發(fā)展分布不平衡的難題。我國三分之二的煤炭資源集中在陜西、山西和 內(nèi)蒙三省區(qū),80%的水電資源集中在西南地區(qū),絕大多數(shù)可集中開發(fā)的風(fēng)電和 太陽能則分布在西北和東北地區(qū),而與此同時我國七成用電需求卻落在了東部 和中部的 16 個省內(nèi)。十四五是我國加強(qiáng)西電東送、提高清潔能源消納比例,鞏固能源安全保障的重 要發(fā)展階段,電網(wǎng)企業(yè)肩負(fù)投資拉動內(nèi)需和建設(shè)堅強(qiáng)電網(wǎng)、提升西部綠色能源 外送能力的重要使命,將大力推進(jìn)特高壓輸電通道的核準(zhǔn)、建設(shè)。特高壓設(shè)備 板塊將迎來更強(qiáng)的需求周期。除已經(jīng)公布的 2020 年近千億重點(diǎn)工程以外,國 家電網(wǎng) 3 月又公布了 5 交 2 直特高壓工程的前期工作計劃,結(jié)合 2019 年招標(biāo) 的 4 交 3 直特高壓工程,預(yù)計未來兩年我國輸配電設(shè)備需求接近 500 億元,預(yù) 計我國特高壓年新增建設(shè)數(shù)量刷新歷史紀(jì)錄。我國能源稟賦與用電負(fù)荷在地理上存在較大的不平衡性,盡快建設(shè)多條 特高壓、遠(yuǎn)距離輸電通道,將西南水電基地、北方可再生能源基地和煤 電基地的電力資源地輸送到東部電力負(fù)荷中心是我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重 要舉措,因而特高壓輸電工程也是我國新時代保障能源安全的主動脈。預(yù)計“十四五”期間,我國特高壓將首先圍繞西電東送和華中省際環(huán)網(wǎng) 展開建設(shè)。我國電網(wǎng)建設(shè)具有較強(qiáng)的逆周期性,對經(jīng)濟(jì)增長和就業(yè)帶動貢獻(xiàn)顯著, 因此成為我國調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)增長的重要手段。面對當(dāng)前新冠疫情對宏觀經(jīng)濟(jì) 的沖擊,除已經(jīng)公布的 2020 年近千億重點(diǎn)工程以外,國家電網(wǎng)今年 3 月新公布 5 交 2 直特高壓工程的前期工作計劃,結(jié)合 2019 年招標(biāo)的 4 交 3 直特高壓工程,預(yù)計未來兩年我國輸配電設(shè)備需求接近 500 億元, 預(yù)計我國特高壓年新增建設(shè)數(shù)量刷新歷史紀(jì)錄。
從歷史業(yè)績看,特高壓設(shè)備市場的蛋糕怎么分?
從 2019 年 4 交 3 直特高壓輸配電設(shè)備招標(biāo)結(jié)果分析(不完全統(tǒng)計),換 流變壓器和換流閥占據(jù)最大采購金額,總額近 145 億,占比超過 50%。中國西電、國電南瑞、特變電工、山東電工電氣、保變電氣、平高電氣 和許繼電氣企業(yè)份額領(lǐng)先,前兩名各自獲得超過 15%的市場份額,成為 最大贏家,市場前 6 家企業(yè)合計分得超過 70%的市場份額。競爭格局最 集中的直流輸電和繼電保護(hù)業(yè)務(wù),將為細(xì)分龍頭企業(yè)貢獻(xiàn)顯著增量業(yè)績。
特高壓的發(fā)展前景:我國能源安全的主動脈
我國特高壓工程發(fā)展歷史
能源資源分布不均衡,以及能源供給與需求在地理上的錯配全球共同面臨的用 能挑戰(zhàn)。與此同時,環(huán)保壓力和人類社會活動對用能質(zhì)量要求的提高,也推動 電氣化和電網(wǎng)互聯(lián)與規(guī)?;l(fā)展。大電網(wǎng)互聯(lián)互通能夠有效解決上述能源需求與環(huán)境壓力的挑戰(zhàn),因此成為各國 電網(wǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路。我國幅員遼闊,自然資源豐富,但也同樣面臨能源稟賦 與經(jīng)濟(jì)發(fā)展分布不平衡的難題。我國三分之二的煤炭資源集中在陜西、山西和 內(nèi)蒙三省區(qū),80%的水電資源集中在西南地區(qū),絕大多數(shù)可集中開發(fā)的風(fēng)電和 太陽能則分布在西北和東北地區(qū),而與此同時我國七成用電需求卻落在了東部 和中部的 16 個省內(nèi)。
面對上述挑戰(zhàn),我國首先采取的解決途徑是在負(fù)荷區(qū)域建設(shè)燃煤電站,通過遠(yuǎn) 距離運(yùn)輸煤炭,就地發(fā)電來增加負(fù)荷區(qū)域的電力供給。但隨著東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的 快速發(fā)展,電力需求日益增加,東部各省持續(xù)增加本地區(qū)燃煤電廠的數(shù)量,為 當(dāng)?shù)嘏欧艓砭薮髩毫ΑA東地區(qū)二氧化硫的排放量一度是全國平均排放量 的 20 倍。因此疏解東部供電壓力的第二選擇,即在西南水電基地、北方可再生能源基地 和煤電基地,通過遠(yuǎn)距離特高壓輸電通道供應(yīng)中東部地區(qū)的方案。但隨著我國 能源基地與負(fù)荷地區(qū)的距離不斷增加,以及電力需求的快速提高,已經(jīng)突破原 有電壓等級的電網(wǎng)傳輸能力,建設(shè)大規(guī)模特高壓同步電網(wǎng)是保障我國電力需求、 能源安全、能源獨(dú)立以及環(huán)境友好的最優(yōu)方案。2005 年前后特高壓輸電工程正 式被提上日程。輸電電壓一般分高壓、超高壓和特高壓。國際上,高壓通常指 35~220kV 的電 壓;超高壓通常指 330kV 及以上、1000kV 以下的電壓;特高壓(UHV)指 1000kV 及以上的電壓。高壓直流通常指的是±600kV 及以下的直流輸電電壓,±800 kV 及以上的電壓稱為特高壓直流輸電。我國特高壓電網(wǎng)是指 1000kV 及以上交流電網(wǎng)或者±800kV 及以上直流電網(wǎng)。特高壓電網(wǎng)具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、占用土地少,輸電能力可達(dá)到 500kV 超高壓輸電的 2.4 倍—5 倍,也被稱為“電力高速公路”。我國特高壓線路從技術(shù)論證工作的啟動開始計算,至今已有超過 15 年的歷史。2005 年,為解決中東部地區(qū)的電力缺口和環(huán)境污染壓力的矛盾,國家電網(wǎng)正式 啟動特高壓工程的立項工作。
近幾年我國特高壓會建在哪里?
西電東送輸電通道
金沙江是我國最大的水電基地是“西電東送”主力,天然落差達(dá) 5100 米,占 長江干流總落差的 95%,技術(shù)可開發(fā)水能資源達(dá) 88.9GW,年發(fā)電量 5041 億 千瓦時,居世界之最。金沙江下游水電規(guī)劃四級開發(fā),從上至下分別為烏東德、 白鶴灘、溪洛渡、向家壩 4 個梯級,總裝機(jī)容量為 38.2GW,相當(dāng)于兩個三峽 水電站的裝機(jī)容量,年發(fā)電量約 1700 億千瓦時。這四個梯級水電站分兩期開 發(fā),一期工程溪洛渡和向家壩水電站已經(jīng)投運(yùn),二期工程烏東德和白鶴灘水電 站還在建設(shè)當(dāng)中。
烏東德水電站裝機(jī)總?cè)萘?10.2GW,年發(fā)電量 389.1 億千瓦時。電站計劃于 2020 年 7 月下閘蓄水、8 月首臺機(jī)組發(fā)電,2021 年 12 月全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。2018 年 6 月,南方電網(wǎng)公司全面啟動了烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端直流示 范工程(簡稱“昆柳龍直流工程”)建設(shè),昆柳龍直流工程西起云南昆北換流站, 東至廣西柳北換流站、廣東龍門換流站,采用±800 千伏三端混合直流技術(shù), 線路全長 1489 千米,輸送容量 800 萬千瓦,是國家《能源發(fā)展“十三五”規(guī) 劃》及《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確的跨省區(qū)輸電重點(diǎn)工程,是國家特高 壓多端直流的示范工程。烏東德水電站所配套的昆柳龍直流工程將云南水電分送廣東、廣西,送端的云 南昆北換流站采用特高壓常規(guī)直流,受端的廣西柳北換流站、廣東龍門換流站 采用特高壓柔性直流(世界首個特高壓柔性直流工程),從而提升遠(yuǎn)距離、大容 量、大電源狀況下電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性。柔性直流相比于常規(guī)直流,其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于突破了常規(guī)直流對受端電網(wǎng)系統(tǒng)影響較大的瓶頸,代表著直流 輸電技術(shù)未來的發(fā)展方向。昆柳龍直流工程采用更經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行更為靈活的多端直流系統(tǒng),不僅將進(jìn)一步促 進(jìn)云南水電消納,而且將對風(fēng)、光等新能源的大規(guī)模開發(fā)利用起到示范作用。 白鶴灘水電站總裝機(jī) 16GW,多年平均發(fā)電量 602.4 億千瓦時,電站建成后將 成為僅次于三峽水電站的中國第二大水電站。2017 年 8 月主體工程進(jìn)入全面建 設(shè),計劃 2021 年 7 月首臺機(jī)組發(fā)電,2022 年 12 月完工。白鶴灘水電站是我 國“西電東送”的骨干電源點(diǎn)之一,建成后將主要供電華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和 南方電網(wǎng),并兼顧當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的用電需要。同時可增加下游溪洛渡、向家壩、三 峽、葛洲壩等梯級水電站的年發(fā)電量 24.3 億千瓦時,增加下游各梯級枯水期 (12~5 月)發(fā)電量 92.1 億千瓦時,明顯改善下游各梯級的電能質(zhì)量。白鶴灘-江蘇 800 千伏直流工程和白鶴灘-浙江 800 千伏直流工程是由國家電網(wǎng) 公司規(guī)劃的配套白鶴灘水電站的遠(yuǎn)距離輸電工程。白鶴灘至江蘇、白鶴灘至浙 江特高壓直流工程起點(diǎn)梁山州寧南縣,落點(diǎn)分別為江蘇無錫和浙江地區(qū),建設(shè) 800 千伏直流工程各一條,該項目預(yù)計 2020 年 6 月和 12 月核準(zhǔn)。
華中環(huán)網(wǎng)特高壓交流工程
2019 年,國家發(fā)改委接連核準(zhǔn)批復(fù)了繼陜北-湖北特高壓直流工程、雅中-江西 ±800 千伏特高壓直流輸電工程,加上 2018 年底開工目前在建的青海-河南特 高壓直流、已經(jīng)投運(yùn)的哈密南-鄭州、酒泉-湖南特高壓,未來兩年內(nèi)華中電網(wǎng)共 有 5 條±800 千伏、8000 兆瓦的特高壓直流饋入。因此增強(qiáng)華中電網(wǎng)的省間聯(lián) 絡(luò)能力,建設(shè)華中特高壓“日”字型交流環(huán)網(wǎng)工程非常必要。
湖南電網(wǎng)僅通過 3 回 500 千伏交流及 1 回祁韶直流與省外聯(lián)絡(luò),其中 500 千伏 交流聯(lián)絡(luò)線路最大送電能力 270 萬千瓦。受此影響,祁韶直流最大允許送電能 力僅能達(dá)到 400 萬千瓦,為設(shè)計輸送能力 800 萬千瓦的 50%。如果省間交流聯(lián) 絡(luò)送電能力不足,一旦直流線路發(fā)生雙極閉鎖等故障,將緊急切除電網(wǎng)內(nèi)上百 萬千瓦的用電負(fù)荷,引發(fā)大面積停電。因此加快建設(shè)湖北、江西、湖南等省際 間的特高壓“華中環(huán)網(wǎng)”,大幅加強(qiáng)湖南省與外省的交流輸電通道聯(lián)絡(luò),才能滿 足故障情況下的電力轉(zhuǎn)移需求,優(yōu)化華中區(qū)域的電力資源優(yōu)化配置能力。
2020 年國網(wǎng)工作規(guī)劃主要圍繞西電東送和區(qū)域環(huán)網(wǎng)展開
我國電網(wǎng)建設(shè)具有較強(qiáng)的逆周期性,對經(jīng)濟(jì)增長和就業(yè)帶動貢獻(xiàn)顯著。因此, 電網(wǎng)投資也成為我國調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)增長的重要手段。面對當(dāng)前疫情對宏觀經(jīng)濟(jì)的沖 擊,除已經(jīng)公布的 2020 年近千億重點(diǎn)工程以外,國家電網(wǎng) 3 月又表示為加大 基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域補(bǔ)短板力度,充分發(fā)揮重點(diǎn)電網(wǎng)工程在電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展、清潔能 源消納、電力精準(zhǔn)扶貧等方面的重要作用,研究編制 2020 年特高壓和跨省 500 千伏及以上交直流項目前期工作計劃,新增擬推進(jìn)輸電工程的合計投資規(guī)模達(dá) 到 1073 億元。上述項目主要圍繞華中環(huán)網(wǎng)特高壓交流同步電網(wǎng)和我國金沙江水電基地在建的 兩大水電站配套的外送特高壓通道為主,合計投資超過 900 億元。根據(jù)計劃的 核準(zhǔn)時間進(jìn)程,預(yù)計主設(shè)備招標(biāo)將在 2020 年下半年啟動,疊加 2020 年積極建 設(shè)的近千億輸電工程的建設(shè)需求,繼續(xù)為 2021 年的輸配電設(shè)備市場蓄力,帶 動新一輪基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求。
特高壓變電設(shè)備市場規(guī)模和競爭格局
特高壓的資本開支通常怎么花?
特高壓線路的工程概算方案與常規(guī)的電力工程類似,主要分送電工程、光纖通 信工程和變電工程。本文集中討論變動工程中主要設(shè)備的市場規(guī)模和競爭格局。 送電工程概算總額主要由技術(shù)方案(塔基選型、導(dǎo)線選型、地線選型、回路數(shù))、 材料價格、線路長度、途經(jīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平、地形條件、氣象條件決定,以幾個 典型案例為參考:
光纖通訊工程概算總額與光纖選型、地形和中繼站的設(shè)計方案有關(guān)。光纖纜路 工程主要分 OPGW 和 ADSS 兩種。
變電工程概算主要由線路參數(shù)、本體工程設(shè)計方案、設(shè)備技術(shù)組合方案決定。 主要分建筑工程、設(shè)備購置、安裝工程和其他四大類費(fèi)用。
交流特高壓相對規(guī)劃的變電站數(shù)量更多,但單體變電站投資金額小于直流特高壓工 程。我國已經(jīng)建成的直流特高壓工程除南方電網(wǎng)的烏東德多段直流以外,均為送端 和受端兩個換流站的設(shè)計方案,換流站單位造價較高,尤其是主設(shè)備換流閥和換流 變壓力成本較高,根據(jù) 2018 年的各項建設(shè)材料和設(shè)備報價來看,按單位變電容量 計算新建直流特高壓變電工程的造價接近交流工程的 180-190%左右。 由上表可見,典型新建±800kV 直流工程(換流站)工程概算在 43 億元/座左右, 1000kV 交流特高壓變電站工程概算在 17 億元/座左右。無論直流還是交流工程, 設(shè)備購置費(fèi)通常占特高壓變電工程概算的 70-80%,是最主要的資本開支方向。
國家電網(wǎng)公司在《國網(wǎng)戰(zhàn)略綱要 2017》中提到,在全面建成國家規(guī)劃“十三五” 投產(chǎn)特高壓項目的基礎(chǔ)上,研究推進(jìn)特高壓“西縱”“中縱”“華中環(huán)網(wǎng)”等重 點(diǎn)項目,加快建成華北、華東特高壓交流主網(wǎng)架,推進(jìn)華北-華中加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)、 華中省間加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)、東北特高壓電網(wǎng)建設(shè),推動交直流協(xié)調(diào)發(fā)展,構(gòu)建“強(qiáng)交 強(qiáng)直”主網(wǎng)架。國網(wǎng)計劃 2030 年 110 千伏及以上輸電線路長度計劃達(dá)到 169 萬千米,110 千 伏及以上變電容量達(dá)到 82 億千伏安,2020-3030 年的年均增速分別為 2.7%和 3%
。
特高壓變電工程主要設(shè)備構(gòu)成輸配電設(shè)備包括一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備是供電系統(tǒng)的主體,是用電負(fù) 荷的載體,高電壓或大電流是一次設(shè)備的主要特點(diǎn),包括開關(guān)、變壓器、電抗 器、電容器、互感器、絕緣子、避雷器、直流輸電換流閥及電線電纜等,是電 力輸送的硬件設(shè)備;二次設(shè)備承擔(dān)電力設(shè)備控制及電網(wǎng)自動控制、保護(hù)和調(diào)度 功能,通過自動化技術(shù)實現(xiàn)人與一次系統(tǒng)的聯(lián)系監(jiān)視、控制,使一次系統(tǒng)能安 全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,是電力控制設(shè)備、電力輸送的軟件設(shè)備,分為繼電保護(hù)、安全 自動控制、系統(tǒng)通訊、調(diào)度自動化、DCS 自動控制系統(tǒng)等。 輸配電設(shè)備制造的發(fā)展已經(jīng)歷上百年歷史,在二十世紀(jì) 70 年代,隨著電力需 求不斷增長,電力運(yùn)輸要求進(jìn)行大容量長距離輸電,輸配電設(shè)備電壓等級迅速 向超高壓 330 以上發(fā)展,進(jìn)入本世紀(jì)主要的輸配電設(shè)備制造國家相繼開展了特 高壓交流 1000kV、直流±800kV 電壓等級輸電技術(shù)的研究與產(chǎn)品生產(chǎn)。2005 年以來,我國國內(nèi)企業(yè)依托三峽工程、晉東南-荊門、向家壩-上海特高壓 等重大或者國家級試驗示范工程,積極開展特高壓交直流成套設(shè)備自主研發(fā)工 作,目前我國 1000kV 交流和±800kV 直流特高壓設(shè)備已實現(xiàn)自主研發(fā)和成套 設(shè)備國產(chǎn)化,技術(shù)水平和能力在部分領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
特高壓關(guān)鍵設(shè)備介紹
關(guān)鍵一次設(shè)備
1、 電力變壓器:變壓器是電力系統(tǒng)中重要的輸配電設(shè)備,可以將一種電壓的 電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。變壓器一般分成電力變壓器、電抗器、換 流變壓器、平波電抗器和工業(yè)變壓器。電力變壓器主要是用于輸電及配電 使用的變壓器。 2、 穿墻套管是變壓器的重要組件之一,其作用是把變壓器的高低壓繞組的引 線引到油箱外部,不僅起著引線對地的絕緣作用,而且還起著固定引線的 作用。運(yùn)行中的變壓器要長期承受工作電壓、符合電流以及在故障中出現(xiàn) 的短時過電壓、大電流的作用,特高壓套管結(jié)構(gòu)復(fù)雜,必須具有良好的熱 穩(wěn)定性、能承受短路時的瞬間過熱、具有極高的電氣絕緣可靠性、高機(jī)械 性能和可靠的密封性。 3、 電抗器用于線路里的限流或限壓,補(bǔ)償高壓輸電線的容性電流或電壓,從 而起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。4、 換流變壓器和平波電抗器用于遠(yuǎn)距離直流輸電線路兩端的換流站,與換流 器連接將交流電能和直流電能互相轉(zhuǎn)換。 5、 換流閥:直流輸電工程的換流站實現(xiàn)了直流輸電工程中直流和交流能量的 相互轉(zhuǎn)換;換流閥是換流站中的核心設(shè)備,其主要功能是進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換。 目前絕大多數(shù)直流輸電工程采用晶閘管閥技術(shù),但采用 IGBT 功率模塊的柔 性直流輸電工程正處于快速發(fā)展當(dāng)中。 6、 電容器:電力電容器在交流電力系統(tǒng)中廣泛用于無功補(bǔ)償、諧波濾波和串 聯(lián)補(bǔ)償,在直流輸電換流站中大量用于濾波和補(bǔ)償。電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中用于電壓測量、電能計量、繼電保護(hù)和自動控制方面7、 絕緣子、避雷器:絕緣子主要用于高壓輸配電線路和各種電器設(shè)備之中, 起絕緣、機(jī)械聯(lián)結(jié)和支持作用。避雷器是輸配電系統(tǒng)中主要的過電壓保護(hù) 設(shè)備,對輸配電系統(tǒng)的絕緣水平和安全起決定性作用。 8、 組合電器(GIS):GIS 組合電器是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS 由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和 出線終端等組成,這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中,在其內(nèi) 部充有一定壓力的 SF6 絕緣氣體,故也稱 SF6 全封閉組合電器。GIS 的優(yōu) 點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性 強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),維護(hù)工作量很小,其主要部件的維修間隔不小于 20 年。
關(guān)鍵二次設(shè)備
9、 繼電保護(hù):繼電保護(hù)裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機(jī)、線路等) 或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時,能夠向運(yùn)行值班人 員及時發(fā)出警告信號,或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這 些事件發(fā)展的一種自動化措施的設(shè)備。繼電保護(hù)是一個專業(yè)技術(shù)性非常強(qiáng) 的領(lǐng)域,特別是高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)不僅具有很高的技術(shù)門檻,還需要在高 壓電網(wǎng)領(lǐng)域中具有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗。由于技術(shù)門檻較高,其市場份額基本 上被國電南瑞、四方股份、國電南自、許繼電氣等少數(shù)企業(yè)占據(jù)。
2019 年特高壓變電設(shè)備市場規(guī)模及競爭格局
2019 年市場規(guī)模分析
2019 年國家電網(wǎng)啟動招標(biāo)的特高壓工程共有 4 交 3 直 7 項特高壓工程:分別是 張北-雄安(新建)、駐馬店-南陽(新建)特高壓交流工程;東吳變、長治變交 流特高壓擴(kuò)建工程、雅中-江西(新建)、青海-河南(新建)、陜北-武漢(新建) ±800kV 特高壓直流輸電工程,截至目前除雅中-江西特高壓尚有一部分采購未 開標(biāo)以外,其他工程經(jīng)統(tǒng)計的設(shè)備金額已經(jīng)達(dá)到 249.8 億元??紤]到 2017 以 來我國特高壓新增核準(zhǔn)數(shù)量逐年遞增,加上 2020 年國網(wǎng)公司推出投資總額 1073 億的 20 項輸變電重點(diǎn)工程計劃,其中大部分為尚未核準(zhǔn)的前期項目,因 此預(yù)計十四五期間我國特高壓變電設(shè)備的市場規(guī)模將在 250-350 億元之間。
2019 年競爭格局分析——西電、南瑞拔得頭籌
由于一次設(shè)備的產(chǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二次設(shè)備(但毛利率較低),約占變電設(shè)備總額的 80%以上,因此一次設(shè)備主要制造企業(yè)的市場份額也將明顯高于二次設(shè)備的制 造企業(yè)。從 2019 年國網(wǎng)招標(biāo)市場的中標(biāo)結(jié)果分析,行業(yè)前 17 家企業(yè)占據(jù)市場 89.3%的份額,共同瓜分 267 億元以上的市場;其中行業(yè)前 6 家企業(yè)分享 70% 的市場份額,市場份額非常集中,這反映了特高壓設(shè)備具備較高的行業(yè)門檻, 各細(xì)分產(chǎn)品的競爭企業(yè)數(shù)量較少。市場份額最高的我國首家擁有交直流輸配電一次設(shè)備成套供應(yīng)能力的中國西電 集團(tuán),中標(biāo)金額高達(dá) 43 億元,市場份額占比超過 16%;國網(wǎng)旗下二次設(shè)備和 直流工程換流閥龍頭南瑞集團(tuán)緊隨其后,中標(biāo)金額達(dá)到40.5億元,市占率15.2%; 第三名為老牌一次設(shè)備龍頭企業(yè)特變電工,中標(biāo)金額為 34 億元,市場占有率 13%。排名第四的是國網(wǎng)旗下的山東電工電氣集團(tuán),中標(biāo)金額為 31.9 億元,市 場占有率 12%。國網(wǎng)旗下的平高電氣和許繼電氣分列第 6 名和第 7 名,分別獲得 5.5%和 4.1% 的市場份額。外資品牌中 ABB 和東芝躋身前十,分別獲得了 7.4 億元和 5.5 億 元訂單,占比 3%和 2%。
特高壓設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈和市場格局介紹我國特高壓、高壓和超高壓電力系統(tǒng)(110kV 以上)的關(guān)鍵設(shè)備,的市場技術(shù) 壁壘加高、行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和資金求嚴(yán)格,市場集中度非常高。
一次設(shè)備市場格局
在 2005 年以前被海外品牌壟斷,主要有 ABB、西門子、三菱、東芝等。2005 年以后隨著我國高壓電網(wǎng)和遠(yuǎn)距離輸電通道示范工程的逐步落地,通過前期的 中外合資、技術(shù)引薦或者技術(shù)合作等方式,國內(nèi)少數(shù)研發(fā)實力雄厚的電力設(shè)備 制造企業(yè)和軟件企業(yè),逐步吸收消化海外技術(shù),或者通過自主研發(fā)(以南瑞集 團(tuán)為代表),逐漸形成了自主知識產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)先科技成果和完善的一體化配套制造 能力,例如中國西電、天威保變、特變電工、平高電氣、許繼電氣、國電南瑞、許繼電氣等,并在過去 10 年逐步占據(jù)了巨大部分市場份額,同時外資品牌和合 資企業(yè)也依然活躍在少數(shù)高端組件的市場,但整體市場份額占比較小。
1、變壓器類:我國變壓器行業(yè)發(fā)展較為成熟,國內(nèi)具有一定規(guī)模的變壓器生產(chǎn) 廠家有上千家,可以制造變壓器、互感器、電抗器、調(diào)壓器及其配套組件等各 種產(chǎn)品。但高端市場行業(yè)集中度較高,中低端市場較為分散,在 500kV 以上變 壓器市場中,國內(nèi)最早和最主要的市場參與者是中國西電、特變電工、天威保 變以及國際品牌 ABB、西門子、東芝等,經(jīng)過十多年的技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新, 目前山東電工電氣集團(tuán)、平高電氣、許繼電氣、國電南瑞等企業(yè)也紛紛進(jìn)入高 端變壓器市場。在 2019 年國網(wǎng)的招標(biāo)當(dāng)中,變壓器中價值最高的直流特高壓所使用的換流變 壓器采購金額最高,為 102.4 億元。市場份額由特變、西電、天威保變和山電 集團(tuán)平分。而電抗器市場則相對分散,特變電工、西電和平高電氣躋身三甲,領(lǐng)先優(yōu)勢明 顯,分別獲得 31%和 22%的市場份額。傳統(tǒng)的二次設(shè)備龍頭國電南瑞在 2017 年整合集團(tuán)一次設(shè)備業(yè)務(wù)后,也獲得 11%的不俗成績。
2、換流閥:換流閥是換流站中的核心設(shè)備,目前絕大多數(shù)直流輸電工程采用晶 閘管閥技術(shù)。從 2005 年起國內(nèi)直流輸電工程所使用的直流輸電換流閥均由國 內(nèi)企業(yè)獨(dú)立承建。直流輸電換流閥市場集中度非常高,多年來基本由國電南瑞、 許繼電氣和中國西電三家國內(nèi)企業(yè)以及 ABB 和西門子兩家國際品牌占據(jù)。中國西電歷史上先后從 BBC 公司、西門子公司、ABB 公司引進(jìn)全套技術(shù);許繼集 團(tuán)引進(jìn)并西完全消化吸收了西門子的換流閥設(shè)計、制造和試驗技術(shù)并擁有了自 主研發(fā)能力;南瑞集團(tuán)則依托國網(wǎng)電力科學(xué)院自主研發(fā)了全套換流閥設(shè)計和制 造技術(shù)。
3、高壓開關(guān)特高壓工程所使用的高壓開關(guān)產(chǎn)品主要分?jǐn)嗦菲?、組合電器(GIS)和隔離開 關(guān)和接地開關(guān)。斷路器市場格局非常集中,主要由中國西電、新東北電氣和平高電氣三家企業(yè) 壟斷。中國西電斷路器技術(shù)來自日本三菱,目前均為自主研發(fā),擁有自主知識 產(chǎn)權(quán)。新東北電氣的斷路器技術(shù)來源于日本日立公司,在 1100kV 示范工程中 引進(jìn)的斷路器技術(shù)來源于日本 AE-POWER,目前已實現(xiàn) 72.5~800kV 斷路器 的自主研發(fā)。平高電氣的斷路器技術(shù)最早來源于法國 MG 公司的 FA 型技術(shù), 目前實現(xiàn) 72.5~800kV 斷路器的自主研發(fā),在 1100kV 電壓等級斷路器上采用 全部引進(jìn)日本東芝技術(shù)。2019 年國網(wǎng)特高壓斷路器采購金額為 7.85 億元,主 要中標(biāo)企業(yè)為平高電氣、北京 ABB、ABB 四方和中國西電等。
組合電器(GIS)已經(jīng)較早的實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化,市場參與者超過 20 家企業(yè), 但主要份額集中在中國西電、新東北電氣、泰開和平高東芝(平高電氣合營企 業(yè))。新東北電氣的 GIS 技術(shù)來源于日立技術(shù),550kVGIS 為引進(jìn) ABB 技術(shù), 800kVGIS 為引進(jìn)韓國曉星技術(shù),在 1100kV 示范工程中引進(jìn)的是日本AE-POWER 技術(shù)。中國西電 GIS 技術(shù)早期來源于日本三菱,目前 GIS 產(chǎn)品主 要為自主研發(fā);曾與 ABB 公司聯(lián)合研發(fā)分擔(dān)制造的 1100kVH-GIS 產(chǎn)品。平高 東芝技術(shù)來源于合資引進(jìn)的日本東芝公司,其產(chǎn)品在設(shè)計上盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元 件,減少組件,提高可靠性,減少維護(hù)工作量,其 GIS 產(chǎn)品為合資雙方分擔(dān)制 造,逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。2019 年國網(wǎng)特高壓組合電器采購金額為 23.5 億元,主 要中標(biāo)企業(yè)為平高電氣、中國西電、平高東芝和山電日立(山東電工電氣與日 立合資企業(yè))等。
隔離開關(guān)市場完全由國內(nèi)企業(yè)主導(dǎo),平高電氣、中國西電、湖南長高、江蘇如 高和合資企業(yè)杭州西門子長期占據(jù)領(lǐng)先市場份額。2019 年國網(wǎng)特高壓隔離開關(guān) /接地開關(guān)采購金額為 6271 萬元,主要中標(biāo)企業(yè)為中國西電(90%)和湖南長 高(8%)。
二次設(shè)備市場格局
二次設(shè)備主要完成對于一次設(shè)備的故障保護(hù)、操作控制和運(yùn)行監(jiān)測等任務(wù),從 而保證整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。市場主要參與者為國電南瑞、國電南自、 許繼電氣、四方股份和深圳南瑞等公司。2019 年國網(wǎng)招標(biāo)的特高壓變電工程控 制及保護(hù)系統(tǒng)采購總額為 6.46 億元,按照中標(biāo)包數(shù)統(tǒng)計,國電南瑞擁有絕對主 導(dǎo)地位,獲得超過 60%的市場份額。四方股份緊隨其后,獲得 20%的市場份額, 南自和深圳南瑞則位列第三,分別獲得 8%的份額。
特高壓設(shè)備的盈利能力
電力一次設(shè)備中變壓器和開關(guān)產(chǎn)品的主要成本是取向硅鋼片、變壓器油、銅、 鋁、普通鋼材等原材料,其中開關(guān)產(chǎn)品的原材料占成本比例為 70%以上,變壓 器為 80%以上;換流閥的主要原材料為鋁、晶閘管和進(jìn)口器件。各類型產(chǎn)品由 于技術(shù)門檻和競爭格局的差異,毛利率也有所不同。我們選取幾家上市企業(yè)不 同輸配電產(chǎn)品的毛利率作為參考。 由下表可見,二次設(shè)備的毛利率通常高于一次設(shè)備,一次設(shè)備中換流閥的毛利 率偏高,可達(dá)到 30%左右,開關(guān)類和變壓器的毛利率在 10-20%之間波動。電 容器的毛利率在 25-35%之間。
特高壓設(shè)備行業(yè)主要企業(yè)介紹
我國特高壓設(shè)備輸配電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)和資金密集程度高、研發(fā)和制造產(chǎn)能投入巨 大,由于設(shè)備穩(wěn)定安全關(guān)系到大電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行和電力供應(yīng)保障,因此技術(shù)壁 壘高、各項測試要求嚴(yán)格。由于質(zhì)量成本極高,因此歷史運(yùn)行紀(jì)錄對市場份額 影響較大,品牌粘性強(qiáng)。行業(yè)集中度因此較高,各個細(xì)分品牌的市場競爭格局 穩(wěn)定,龍頭企業(yè)份額領(lǐng)先地位突出。而未來隨著輸配電裝備產(chǎn)業(yè)逐步向整體解決方案的發(fā)展,各家企業(yè)也在努力完 善自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),一次設(shè)備龍頭如中國西電等,增加二次設(shè)備業(yè)務(wù);而二次 龍頭如國電南瑞,也切入直流輸電換流閥等一次設(shè)備領(lǐng)域。
特高壓一次設(shè)備主要企業(yè)介紹
1、中國西電:我國輸配電設(shè)備制造行業(yè)占主導(dǎo)地位的最大的生產(chǎn)和銷售商,是 國內(nèi)首家銷售額最大的輸配電設(shè)備制造企業(yè)。公司擁有行業(yè)領(lǐng)先的設(shè)備研究開 發(fā)、生產(chǎn)制造和試驗檢測能力。本公司是國內(nèi)惟一能夠為交直流輸配電工程提 供成套輸配電一次設(shè)備的集團(tuán)企業(yè),可以為客戶提供全套一次設(shè)備的設(shè)計、制 造、安裝和后期維護(hù)等全方位服務(wù),業(yè)務(wù)范疇涵蓋了行業(yè)價值鏈的各主要環(huán)節(jié)。 曾為我國第一條 1000kV 特高壓交流輸變電項目、第一條±100kV 直流輸電線 路、第一條±500kV 超高壓直流輸電工程、第一條±800kV 特高壓直流輸電工 程、第一個西北—華北聯(lián)網(wǎng)背靠背直流輸電工程、三峽工程以及“西電東送” 等國家重點(diǎn)工程項目提供了大量成套輸配電一次設(shè)備。
2、特變電工:公司是中國變壓器行業(yè)首家上市公司,中國重大裝備制造業(yè)的核 心骨干企業(yè),也是中國重要的變壓器、電線電纜、高壓電子鋁箔新材料、太陽 能系統(tǒng)工程實施及太陽能核心控制部件的研發(fā)、制造和出口企業(yè)。公司始終專 注于“輸變電、新能源、新材料”三大產(chǎn)業(yè)的開拓與協(xié)同發(fā)展,公司是國內(nèi)少 有的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的變壓器制造企業(yè),特別是超高壓和直流變壓器的核心 技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際水平。
3、平高電氣:公司是國家電網(wǎng)控股企業(yè),是全國高壓開關(guān)行業(yè)首家通過中科院、 科技部“雙高”認(rèn)證的高新技術(shù)企業(yè),主要從事研制和生產(chǎn)高壓、超高壓、特 高壓開關(guān)及電站成套設(shè)備研發(fā)、制造。公司產(chǎn)品定位于高端、多層次高壓開關(guān), 覆蓋輸變電、輸配電所有電壓等級,自主研發(fā)和制造 72.5~1100kVSF6 氣體絕 緣封閉式組合電器(GIS)/敞開式 SF6 斷路器/高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)。/打破了 國際上少數(shù)幾家企業(yè)對特高壓開關(guān)設(shè)備制造的壟斷局面,為我國特高壓輸變電 線路建設(shè)提供了經(jīng)濟(jì)可靠的自主設(shè)備保障。
4、保變電氣:公司是中國兵器裝備集團(tuán)公司的控股企業(yè),是國內(nèi)輸變電設(shè)備專 業(yè)制造領(lǐng)先企業(yè),主營變壓器、互感器、電抗器等輸變電設(shè)備及輔助設(shè)備、零 售部件的制造與銷售。
5、新東北電氣是中外合資(中資控股)企業(yè),公司吸納了日本日立公司和瑞士 ABB 公司的生產(chǎn)技術(shù)及管理經(jīng)驗,具有較強(qiáng)的輸配電高壓開關(guān)設(shè)備研發(fā)能力和 生產(chǎn)制造能力,主要產(chǎn)品包括 GIS、GCB、高壓隔離開關(guān)等。公司在國內(nèi)高壓 開關(guān)行業(yè)處于領(lǐng)先地位,組合電器(GIS)是公司收入和利潤的主要來源,公 司是與中國西電、平高電氣齊名的國內(nèi)三大高壓開關(guān)生產(chǎn)基地之一,處于行業(yè) 領(lǐng)先地位。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來看,公司具備全部型號 GIS 產(chǎn)品的生產(chǎn)能力,并 在各細(xì)分電壓等級 GIS 產(chǎn)品上均具有一定競爭優(yōu)勢。
6、山東電工電氣集團(tuán)是按照國家電網(wǎng)公司下屬全資子公司,2012 年優(yōu)化重組 山東電力設(shè)備有限公司和中電裝備山東電工電氣有限公司等企業(yè)正式成立。公 司下屬山東電力設(shè)備有限公司、北京國網(wǎng)富達(dá)科技發(fā)展有限公司、中電裝備青島豪邁鋼結(jié)構(gòu)有限公司、重慶泰山電纜有限公司等 13 家全資、控股公司和常州 東芝變壓器公司、山東電工電氣日立高壓開關(guān)有限公司等 2 家合資企業(yè)。公司 在特高壓變壓器及換流變技術(shù)方面,自主研發(fā) 1100kV 特高壓變壓器,處于國 內(nèi)領(lǐng)先水平,公司擁有國內(nèi)最大的變壓器及電抗器生產(chǎn)制造基地,擁有強(qiáng)大的 產(chǎn)品配套和集成能力。
7、山東泰開高壓開關(guān)有限公司是泰開集團(tuán)的全資子公司,是專業(yè)研制、開發(fā)和 生產(chǎn) 1100kV 及以下戶外高壓六氟化硫斷路器、全封閉組合電器、復(fù)合絕緣組 合電器、預(yù)裝式變電站、帶電作業(yè)裝備的大型專業(yè)化企業(yè),多年來綜合經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)列全國高壓開關(guān)行業(yè)前三名,生產(chǎn)的 72.5kV ~ 1100kV 組合電器和 12kV ~ 1100kV 斷路器。
8、ABB:超過 130 年的發(fā)展歷史,公司擁有全球領(lǐng)先的四大業(yè)務(wù)——電氣、 工業(yè)自動化、運(yùn)動控制、機(jī)器人及離散自動化,以及 ABB Ability數(shù)字化平臺。 總部位于瑞士蘇黎世。ABB 集團(tuán)業(yè)務(wù)遍布全球 100 多個國家和地區(qū)。中國是 ABB 集團(tuán)全球第二大市場,在輸配電設(shè)備領(lǐng)域,ABB 在華業(yè)務(wù)包括生產(chǎn)完整系 列的電力變壓器;高、中、低壓開關(guān)應(yīng)用,電氣傳動系統(tǒng)和電機(jī),在中國擁有 20 余家獨(dú)資和合資企業(yè),從事主要輸配電設(shè)備產(chǎn)品包括變壓器、電抗器、并聯(lián) 電容器、避雷器等。
9、德國西門子:創(chuàng)立于 1847 年,是全球電子電氣工程領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。西門 子自 1872 年進(jìn)入中國,西門子是全球領(lǐng)先的輸配電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供應(yīng)商、系統(tǒng)集 成商和服務(wù)提供商,主要產(chǎn)品包括變壓器、電抗器、高壓開關(guān)、高壓斷路器、 互感器產(chǎn)品、套管產(chǎn)品等。
特高壓二次設(shè)備主要企業(yè)介紹
電力系統(tǒng)二次設(shè)備制造行業(yè)以電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障分析理論為基礎(chǔ),涉及繼電 保護(hù)技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、系統(tǒng)集成 技術(shù)、電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)、電力自動化技術(shù)、嵌入式開發(fā)技術(shù)、機(jī)電一體 化制造技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、發(fā)電廠運(yùn)行與 控制技術(shù)、過程自動化技術(shù)、現(xiàn)場 總線控制技術(shù)等多個技術(shù)領(lǐng)域的交叉發(fā)展,因此制造商不僅需要具備極高的專 業(yè)系統(tǒng)的研發(fā)實力,產(chǎn)品安全穩(wěn)定性能還要通過行業(yè)驗證部門嚴(yán)格的認(rèn)定和測 試。目前國內(nèi)比較活躍的特高壓繼電保護(hù)系統(tǒng)供應(yīng)商有以下幾家:
1、國電南瑞:公司是國家電網(wǎng)旗下控股子公司,作為專業(yè)從事電力自動化軟硬 件開發(fā)和系統(tǒng)集成服務(wù)的提供商,主要從事電網(wǎng)調(diào)度自動化、變電站自動化、 火電廠及工業(yè)控制自動化系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)和系統(tǒng)集成服務(wù)。2017 年公司通過 重大資產(chǎn)重組,控股普瑞特高壓、設(shè)計公司、南瑞繼保等公司,新增繼電保護(hù)及 柔性輸電、電力信息通信等領(lǐng)域的業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)布局進(jìn)一步完善。南瑞繼保是特 高壓系統(tǒng)保護(hù)和控制領(lǐng)域的龍頭企業(yè),細(xì)分市場份額超過 50%。
2、國電南自:是中國華電集團(tuán)公司控股的高科技上市企業(yè),主要從事高低壓輸 配電線路保護(hù)、電力主設(shè)備保護(hù)、變電站綜合自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度自動化系 統(tǒng)等的研發(fā)和生產(chǎn),其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、交通、水利、石化、煤炭、冶金、 建筑等領(lǐng)域。
3、許繼電氣:公司是國家電網(wǎng)旗下控股子公司,聚焦特高壓、智能電網(wǎng)、新能 源、電動汽車充換電、軌道交通及工業(yè)智能化五大核心業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)范圍主要為 生產(chǎn)經(jīng)營電網(wǎng)調(diào)度自動化、配電網(wǎng)自動化、變電站自動化、電站自動化、鐵路 供電自動化、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電力管理信息系統(tǒng)、電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)、 繼電保護(hù)及自動化控制裝置、繼電器、電子式電度表、中壓開關(guān)及開關(guān)柜、變 壓器、箱式變電站和電纜橋架等。
4、四方股份:公司作為中國電氣及工業(yè)自動化行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),專注于智能發(fā) 電、智能輸配電、智能交通、智慧船舶、智慧島嶼等多個領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計、軟件開發(fā)、系統(tǒng)解決方案及技術(shù)咨詢等;主營產(chǎn)品包括電站自動化系統(tǒng)、繼電保 護(hù)、船舶電氣綜合自動化系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)、電力 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、微電網(wǎng)控制系統(tǒng)、儲能控制系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)、電 氣仿真培訓(xùn)系統(tǒng)(含船舶)、集控監(jiān)管系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、軌道交通自動化系統(tǒng)、 工業(yè)控制系統(tǒng)等。
5、長園深瑞繼保自動化有限公司:是上市公司長園集團(tuán)控股的國家級高新技術(shù) 企業(yè),1994 年由國網(wǎng)電科院創(chuàng)辦,主要從事電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、 銷售以及相關(guān)的工程設(shè)計與服務(wù),是國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司主要的自動 化設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)供應(yīng)商,也是目前華南最大的電力系統(tǒng)自動化專業(yè)公司。
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原文標(biāo)題:特高壓設(shè)備市場怎么分?資本開支通常怎么花?
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