直流輸電行業(yè)專題研究：“十四五”開啟直流輸電黃金時代1

直流工程回顧：進(jìn)入特高壓時期后建設(shè)加速進(jìn)入特高壓時代后，直流工程建設(shè)加速

。2009年，我國第一條特高壓直流工程——云南~廣東特高壓直流工程（楚穗直流）投運，此后我國直流工程建設(shè)呈現(xiàn)加速態(tài)勢。

我國特高壓直流已走過兩輪周期：第一輪是2014-2015年《大氣污染防治行動計劃》集中批復(fù)12條特高壓交直流線路；第二輪是《輸

變電重點工作項目表》提出2018Q4到2019年年底前核準(zhǔn)12條特高壓線路。但第二輪直到今年7月方才全部核準(zhǔn)完畢（白鶴灘~浙江）。2

大勢研判：直流輸電是新型電力系統(tǒng)背景下的結(jié)構(gòu)性機會背景：南方電網(wǎng)“十四五”規(guī)劃出臺，加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)南方電網(wǎng)日前發(fā)布“十四五”電網(wǎng)規(guī)劃，總投資額約6700億元，較“十三五”總投資增長約22%。

目前國家電網(wǎng)“十四五”規(guī)劃尚未公布，預(yù)計總投資較“十三五”增長約10%，兩網(wǎng)合計增長約15%左右。由于我國電網(wǎng)網(wǎng)架日趨完

善，供電可靠性普遍較高，電力供應(yīng)呈現(xiàn)整體寬松態(tài)勢，從投資額總量看，重現(xiàn)兩位數(shù)的年化增長率已無可能。

在此前提下，應(yīng)放棄總量仍將大幅度增長的幻想，重視新型電力系統(tǒng)背景下的結(jié)構(gòu)性機會。新能源消納與并網(wǎng)——新型電力系統(tǒng)需要解決的兩個問題新能源具有出力波動性大，不可調(diào)度的特點，使得出力曲線與負(fù)荷曲線失配，導(dǎo)致消納問題。

解決辦法是配置靈活性資源以“填補”負(fù)荷曲線與出力曲線之間的缺口，具體手段有火電靈活性改造、燃?xì)獍l(fā)電、光熱發(fā)電、抽水蓄

能、新型儲能等。

新能源功率密度低，利用小時低，要取代傳統(tǒng)電源的主體地位，需要的裝機容量遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)電源。且大型集中式新能源場站多位于偏遠(yuǎn)

地區(qū)，電網(wǎng)薄弱。帶來匯集、并網(wǎng)、送出問題。解決辦法是建設(shè)足夠多的新能源匯集站以提供接入點和足夠的變電容量，同時加強網(wǎng)架建設(shè)，尤其是跨省跨區(qū)通道，以匹配電源和負(fù)

荷。新型電力系統(tǒng)的解決方案——多能互補+直流外送“十二五”曾提出建設(shè)陜西、鄂爾多斯盆地、蒙東、西南、新疆五大能源基地，以煤炭、石油或水電等單一品種為

主。

“十四五”規(guī)劃綱要提出建設(shè)九大陸上清潔能源基地和五大海上風(fēng)電基地。能源形式為風(fēng)、光、水、火、儲等。多能

互補能夠提高送出電量中清潔能源占比，還能發(fā)揮各自出力特性，得到平滑、可調(diào)度、高利用小時的穩(wěn)定電源。目前，新能源消納問題實質(zhì)上要歸結(jié)于并網(wǎng)與送出問題新能源棄電率在2016H1達(dá)到高峰，該年我國電力總裝機16.5億千瓦，其中風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機占比為13.5%、電量

占比為5.11%，比例較小，出現(xiàn)棄電問題實質(zhì)上是網(wǎng)架建設(shè)不夠。

特高壓和跨省跨區(qū)輸電工程大規(guī)模啟動后，新能源消納問題緩解，目前棄電率已低于5%。截至2021年10月，我國發(fā)

電裝機容量達(dá)到23.0億kW，其中風(fēng)電、太陽能占總裝機比例25.2%。2020年風(fēng)電、太陽能發(fā)電量占比為9.54%。比例

均遠(yuǎn)超2016年，然而棄風(fēng)棄光率卻大大下降。送端大基地+受端電力缺口共同推進(jìn)直流輸電發(fā)展據(jù)不完全統(tǒng)計，新能源大基地項目已開工約46GW，其中約37.65GW采用打捆存量/規(guī)劃直流線路方式送出。

能源供給方面：隨著新能源大基地的進(jìn)一步推進(jìn)，存量直流線路逐漸打捆完畢，我們預(yù)計“十四五”期間特高壓直流

線路將圍繞著大基地建設(shè)。3

市場空間：“十四五”柔性直流滲透，助力直流發(fā)展再上臺階常規(guī)直流輸電技術(shù)存在諸多缺陷與不足柔性直流+常規(guī)直流，彼此優(yōu)勢互補，且克服了各自的問題通過采用基于全控型電力電子器件（如IGBT、GTO）的電壓源型換流器（VSC），柔性直流輸電克服了常規(guī)直流技術(shù)的缺陷：

（1）可向孤島供電（2）無換相失敗問題（3）不需要無功支撐（4）有功、無功可獨立控制（5）可實現(xiàn)多端直流電網(wǎng)。因此，柔性直流特別適合海島供電、海上風(fēng)電送出等場景。若采用柔性直流技術(shù)建設(shè)特高壓直流受端換流站，或?qū)Υ媪繐Q流站進(jìn)

行改造，便可降低對受端電網(wǎng)電壓支撐能力的需求，減小換相失敗的概率，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。

目前，由于柔性直流核心IGBT器件額定電流較小（目前最高3000A，晶閘管可達(dá)6000A），故障電流耐受能力弱（最大關(guān)斷電流

6kA/1ms），耐受時間短，相較于常規(guī)直流核心晶閘管器件10倍于額定電流的故障耐受能力相差甚遠(yuǎn)。

因此在工程實際中，多采用送端常規(guī)直流、受端柔性直流（或常規(guī)/柔性混合級聯(lián)）的方案，以充分發(fā)揮常規(guī)直流輸送能力強、柔

性直流對受端電網(wǎng)要求低、靈活性高的優(yōu)勢?！笆奈濉敝绷黜椖苛咙c：高比例可再生能源+柔直滲透南網(wǎng)兩條特高壓直流十分具有代表性：電源配置方面，利用水電、儲能等的調(diào)節(jié)作用，匯集了遠(yuǎn)多于1000萬kW裝機容量的新能源，同

時大大提高通道的利用小時數(shù)，多能互補清潔能源基地形成對常規(guī)電源的有效替代。首次明確在送端使用柔直，以解決缺乏同步電機支

撐下大規(guī)模電力電子裝置并網(wǎng)的問題；受端使用柔直，以解決城市電廠退役后電壓支撐問題。4

直流關(guān)鍵設(shè)備拆分：重點關(guān)注換流閥與功率半導(dǎo)體直流關(guān)鍵設(shè)備——換流閥及其零部件IGBT、晶閘管直流輸電工程建設(shè)可以分為換流站建設(shè)和中間線路建設(shè)兩部分。以張北柔性直流電網(wǎng)示范工程為例，該工程該工程總投資125億元，輸

電線路長度666km，單位km造價近1900萬元。系統(tǒng)電壓±500kV，建設(shè)張北、康保、豐寧和北京4座換流站，工程全部采用架空輸電

線路，額定輸電能力450萬千瓦。

從直流工程投資額構(gòu)成來看，換流站價值量占比較高。直流工程投資中換流站成本約占50-60%，其中換流閥、換流變、GIS、控制保

護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成了設(shè)備采購的主要部分。其余包括直流場設(shè)備如平波電抗器、直流斷路器、直流濾波器等；交流場設(shè)備如交流電抗器、濾

波器、電容器等，起到無功補償作用。

柔性直流換流站布置結(jié)構(gòu)特殊，制造難度大，成本高于普通的特高壓直流換流站，張北柔性直流電網(wǎng)示范工程單位km造價近1900萬

元。柔性直流換流閥造價遠(yuǎn)高于常規(guī)換流閥，且IGBT價值量占比也更高功率半導(dǎo)體組件是換流閥最基本的功能單元。功率半導(dǎo)體組件由功率管元件及其所需的觸發(fā)、保護(hù)及監(jiān)控電子電路、

阻尼回路組成。晶閘管約占常規(guī)換流閥價值量的15%。對于柔直閥，由于IGBT模塊制造難度較高，價值量可占到柔

直閥的30%以上。

晶閘管在柔直閥中仍不可缺少。對于柔直閥，IGBT組件是起到換流功能的核心，但晶閘管作為一種重要的柔直旁路

保護(hù)器件將會有廣泛的需求。張北柔直工程、昆柳龍柔直工程均使用了晶閘管作為旁路保護(hù)器件。5

投資機會：訂單較業(yè)績更重要，看好換流閥與晶閘管、IGBT環(huán)節(jié)直流工程“十四五”投資額接近4000億我們將直流工程分為特高壓直流（常規(guī)/柔直）、柔直

背靠背、海上風(fēng)電送出三個應(yīng)用場景。

特高壓直流：根據(jù)目前國網(wǎng)、南網(wǎng)“十四五”規(guī)劃情

況，我們判斷2021-2025年將有10條左右的特高壓直

流線路開工。

柔直背靠背：南網(wǎng)正在積極推進(jìn)的中通道、南通道柔

性互聯(lián)工程將成為一批柔直背靠背工程的樣板，在南

網(wǎng)其他區(qū)域和國網(wǎng)中得到推進(jìn)。

海上風(fēng)電：我們預(yù)計深遠(yuǎn)海上風(fēng)電的開發(fā)將極大地拉

動柔直工程市場，考慮柔直降本空間，該技術(shù)將迅速

在海上風(fēng)電項目中得到鋪開。

直流工程整體市場空間：接近4000億元。復(fù)盤：直流工程歷史上投資機會主要分為兩個階段特高壓工程建設(shè)規(guī)律：單個項目的總周期在通常在2-2.5年，一年內(nèi)通常上半年啟動特高壓招標(biāo)，下半年特高壓投產(chǎn)

+供應(yīng)商確認(rèn)營收。

我們觀察出以下規(guī)律：一季度由于春節(jié)因素，電網(wǎng)以招標(biāo)為主；二季度電網(wǎng)招標(biāo)依然是主旋律，另外37%的特高壓項

目選擇在Q2開工；三季度是44%特高壓項目投運的季度；四季度特高壓設(shè)備供應(yīng)商開始確認(rèn)收入，政府開始進(jìn)行下

一年的特高壓核準(zhǔn)。直流工程行情規(guī)律：特高壓周期期間相關(guān)企業(yè)股價表現(xiàn)并非一步到位由于特高壓直流建設(shè)周期較長，特高壓周期期間相關(guān)企業(yè)股價表現(xiàn)并非一步到位。

參考2014年特高壓周期期間南瑞、許繼、平高股價表現(xiàn)，特高壓周期中主要有兩輪行情：第一輪為特高壓建設(shè)計劃出

來時，第二輪為特高壓進(jìn)入收入確認(rèn)高峰期后營收大量兌現(xiàn)時。投資方向：重視換流閥、功率半導(dǎo)體（2）許繼電氣：電力裝備領(lǐng)先企業(yè)許繼電氣，受益于電網(wǎng)投資提速，直流輸電業(yè)務(wù)增亮點。公司業(yè)務(wù)涵蓋直流輸電、

繼電保護(hù)、變配電、智能電表、中壓供用電、電動汽車充換電等業(yè)務(wù)，受益于此次電網(wǎng)投資提速，將帶來明顯收入增

長。公司在常規(guī)直流、柔性直流領(lǐng)域具備極強的競爭力，提供了國內(nèi)首個海風(fēng)柔直送出工程——三峽如東柔直工程的

柔直換流閥、直流耗能成套裝置、控制保護(hù)系統(tǒng)等核心裝備?？春萌?/p>