电新｜打造新型电力系统：碳中和与电网变革专题

By Hua Pengwei China

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核心观点

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在碳中和发展的背景下，期待一种新型的电力系统。围绕大电网、配网侧和用电侧三大主线，充分理解新电力系统满足电力供需痛点，结合投资结构重点，重点跟踪产业升级背景下的细分行业优质企业。

“双碳”目标下新动力系统的新定位。在“碳达峰、碳中和”目标的指引下，还有一个更深刻的能源体制改革——供给侧：清洁能源将推动可再生能源装机容量和发电比重快速增长，产量会增加；需求端：使用 电力需求有望迎来新一轮由电能替代驱动的高增长，重点关注新场景需求的爆发式增长和能效需求的提升。在此背景下，新电力系统面临着“双碳”目标下能源供给侧和能源需求侧的​​痛点和难点。预计将迎来围绕枢纽电网、综合规划、业务升级的长远发展。其关键建设内容和投资额有望带动相关产业链快速发展，优质场景和技术难点解决方案有望迎来新一轮发展机遇。

“双碳”目标下新电力体系建设的方向。围绕新电力体制面临的痛点，梳理了下阶段主要环节可能推进的重点建设方向：1）大电网（骨干网）建设：跨区域输电、围绕大型能源基地的调度能力和储能 聚焦细分产业链的领先供应商； 2）配电网建设：同步扩容升级，重点区域和示范项目先行，场景融合发展，聚焦智能终端行业龙头企业和示范项目能力； 3）电力消费侧建设：电能替代持续深化，带动能源数字化和电力电子两大趋势，聚焦综合能源服务商、领先的低压电器和IGBT本土化厂商。

“双碳”目标下的电网投资新电力系统。在电力供给（政策导向）和需求（电力替代）格局发生巨大变化的背景下，电网作为电力系统枢纽的作用凸显，需要解决的痛点更加集中。在此背景下，我们预计“十四五”期间，电网及下游行业投资将呈现两大特点：1）结构重于总量；2）“杠杆”电网投资属性”将得到强化。加快能源互联网企业建设。为此，中国国家电网公司未来五年每年将投资超过700亿美元。预计2021年国家电网投资计划同比增加，全年规模有望突破4700亿美元。未来，预计电网投资将发挥突出的压舱石作用，聚焦系统痛点和难点，带动社会资本参与新型电力系统建设。开放共建将成为发展主题。

风险因素：“双碳”目标未如预期推进，新电力系统建设未如预期，电网投资波动，行业竞争加剧，特高压建设未如预期，智能终端普及率低于预期，本地化替代缓慢，综合能源服务推进 不及预期。

投资策略。在碳中和和电网改造领域，建议重点投资的主线包括：1）电网高端设备、调度和管理系统； 2) 配电侧智能终端； 3）综合能源服务商； 4）受益于电能替代需求 领先的低压电器和国内IGBT制造商。

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文本

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“双碳”目标下新电力系统的新定位

在“碳达峰、碳中和”目标指引下，是一场更深刻的能源体制改革。电能是越来越重要的低碳行动载体，其体系的整体升级和改革将成为产业研究的核心命题；政策和规划层面解读 建设新型电力系统是满足社会生产生活发展、实现“双碳”目标的必由之路——从“双碳”目标提出到国家电网的公告3月初出台“碳达峰、碳中和”行动方案，随后在3月15日的中央财经委员会第九次会议上提出“构建以新能源为主体的新型电力体系”。 ”，聚焦电力系统转型定位，助力把握未来行业增长方向脉搏。

近期与“碳峰值与碳中和”相关的会议和文件的主要精神清单

资料来源：新华社、中共中央党校、国家电网报、中信证券研究部

“碳达峰、碳中和”中长期规划对电力系统后续发展提出了明确要求和主张。我们将其归纳为三大主线： 1）清洁度：供电端清洁度带来的输配电能力提升； 2）再电气化：电力侧电能替代带来的扩容和保护需求，电力电子占比大幅提升； 3）数字化：源网负荷存储与下游能源数字化协同发展，催化能源综合服务快速发展，带来电力系统持续数字化升级需求。电力系统正加速迈向“源、网、荷、储”协调发展阶段，电网枢纽和稳定器作用突出。在“双碳”目标下，清洁电力系统（电力侧）、电气化（电力侧）和数字化（所有环节）发展是大势所趋。

电力系统供需格局的变化越来越深入，将进一步考验电网作为未来能源系统和电力系统枢纽的稳定性和安全性。

供给端：清洁能源将推动可再生能源装机容量和发电比重快速增长，增加产出的不稳定性。

根据国网报披露的数据，在我国二氧化碳排放总量中，能源燃烧占88%，其中电力行业占35%；而截至2020年，在我国发电结构中，火电占68%，新能源占9%（风电占6%，太阳能占3%）。在电能替代的背景下，在推进终端能源电气化的同时，上游发电侧的清理需求巨大；根据国家电网“碳高峰、碳中和”行动计划，预计2025/2030年能源供给侧非化石能源占能源消费比重将达到20%/25%左右。因此，展望2030年风电、光伏装机容量和发电结构的“十四五”和“十五五”期间，以新能源为代表的清洁能源有望迎来快速发展。

2020年我国发电结构与电力碳排放

来源：风电、电网头条（国网新闻公众号）、中信证券研究部

在此趋势下，结合2025/2030年非化石能源消费占比21%/26%的目标，若光伏/风电年利用小时分别为1200/2100h：“五”期间，光伏将由于其低成本和灵活的配置，占风能和太阳能发电总量的50%-60%。光伏发电年均装机需求将达到67-80GW，风电年均需求将达到30-38GW； 2）“十五五”期间，预计光伏发电占风能和太阳能发电总量的50%-60%。相应的年均光伏装机需求将达到99-119GW，风电年均需求将达到45-57GW。在中性假设下，我国2025/2030年新能源装机容量有望达到1070/1870GW。同时，2030年电力系统发电结构也有望调整为：火电占比下降至56%，新能源发电占比大幅提升。到23%（风电占10%，太阳能占13%）。

“十四五”和“十五五”期间

新能源装机容量持续增长（GW），发电占比显着提升

资料来源：中电联、中信证券研究部预测

但同时，我们也需要认识到，新能源作为一种不稳定的电源，对电力系统的稳定运行提出了巨大的挑战。因此，源、网、荷、储协同发展有望成为新电力系统发展的主线，有望继续用于控制新能源发电比重，保持强劲增长。平衡大型能源基地出力，加快新一代调度系统迭代，稳定电网。跑。

需求端：电力需求有望迎来新一轮由电能替代驱动的高增长，聚焦新场景需求爆发和能效需求提升。

在关注能源供给侧清洁能源带来的不稳定趋势的同时，也需要关注终端能源形态的变化，即推动终端电力替代——国家电网“双碳”行动计划有望全面推进能源消费侧随着电气化和节能增效，2025/2030年电能占终端消费比重将超过30%/35%。随着国民经济的不断发展和叠加终端应用场景电气化进程的加快，我们预计“十四五”和“十五五”期间我国电力需求将进入新一轮快速增长期。计划”期间，预计2030年用电量将达到11.5亿千瓦时。

国内用电量的长期展望

资料来源：Wind，中信证券研究预测

在此背景下，新电力系统面临的痛点进一步集中在：高比例可再生能源（风能和风能）、高比例电力电子设备（逆变器）获得“双高”特性，旨在在我国用电寒冬，夏的“双峰”特征越来越明显，在清洁发展和电力保障面前考验调频调压能力的协同作用。

国家电网2020年省级电网

最大负荷出现时间：“冬夏”两季高峰集中

来源：国家电网公司各单位、电网头条（国家电网新闻公众号）

为此，国家发改委、能源局印发了《关于推进电源、电网、储能一体化发展多能互补发展的指导意见》，强调充分发挥常规电力调控能力。 、储能和用户负载。同时，也需要电网侧。从软件（系统）、硬件（设备）、业态（模式和机制）升级合作。

《关于推进电源、网络、荷储一体化发展多能互补发展的指导意见》

亮点一览

资料来源：国家发改委、能源局、中信证券研究部

新电力体制在“双碳”目标下面临能源供给侧和能源需求侧的​​痛点和难点。预计将迎来围绕枢纽电网、综合规划、业务升级的长远发展。其重点建设内容和投资额有望带动相关产业链快速发展，优质场景和技术难点解决方案有望迎来新一轮发展机遇。

“双碳”目标下的新型电力体系建设

方向

从技术角度看，电力系统建设的长期重点需求来源于：1）平衡我国清洁能源与重点负荷区的地域差异； 2）控制非基荷电源安装比例，增加电网稳定安全运行的影响； 3）满足以电能替代带动用电量持续增长的扩容需求； 4）满足电力侧能源利用智能化、精细化升级的需求。

围绕新电力系统面临的痛点，从输变电环节延伸到配网侧和用电侧，梳理了下一阶段主要建设可能推进的重点建设方向。链接。

大电网（骨干网）建设：围绕大能源基地推进跨区域输电、调度能力和储能

从大规模电网建设来看，重点是满足大型能源基地和负荷中心的需求，以及负荷中心区域的通道部署能力。

一是考虑我国清洁能源的区位禀赋因素，大型能源基地均配备调峰机组，以达到稳定的输电效果（参照海南国家风轻水互补新能源基地输出端）青海-河南特高压直流线路）。预计将继续成为“十四五”期间大电网建设的重点；

二是结合2020年四季度区域电力供应紧张，以特高压环网为代表的重点负荷区建设需求预计也将加速。

综合定量计算和定性分析，我们预测“十四五”期间特高压输入量有望达到10-15。从量化分析来看，特高压建设的需求集中在1）配套在建规划的大型能源基地的外输需求，2）跨区域输电调配的需求；从定性分析来看，“十四五”期间，拟投运的特高压线路主要包括： 1）2018年9月规划的12条特高压线路中，待批后备项目包括白河滩-浙江直流、南阳-荆门-长沙交流电、驻马店-武汉交流电、南昌-武汉交流电等； 2）国家电网在2020年初宣布，拟推进纳入电力规划的3条直流线路：金山水电、陇东-山东直流、哈密-重庆直流等； 3）各省及国网近期披露的特高压建设计划：青海海西洲出口通道、哈尔滨风电出口通道、成渝环网建设等，特高压建设的持续推进，有望继续利好公司的发展和业绩“十四五”期间核心站设备相关业务的龙头企业。

2020年3月至11月，各省电力供需差额（亿千瓦时）

资料来源：Wind、中信证券研究

三是随着跨区域输电能力的提升，电网新一代调度系统的推广应用有望加快。目前，国家电网新一代调度系统已进入推广阶段。首批试点推广范围包括：2个区域调度系统、4个省级调度系统、2个地级调度系统。作为电网调度领域的领军企业，国电南瑞将率先参与新一代调度系统的开发和应用。更新周期内相关订单前景乐观。

国电NARI调度控制云产品示意图

来源：国电南瑞公告

储能建设有望继续加大：抽水蓄能持续推进，电化学储能加速渗透。储能在新型电力系统中具有丰富的应用场景和广阔的应用前景。具体应用领域可分为发电侧、电网侧、用户侧三大类，以及多个子场景： 1) 发电侧：消防组合调频，稳定输出功率；新能源发电和存储，抑制产量波动，改善消费等； 2）电网侧：调峰、二次调频、冷备用、黑启动等； 3）用户端：峰谷套利、需求管理、动态扩展，用户主要分为家庭、行业、商业、直辖市等； 4）微电网：主要用于远离主电网的无电和弱电地区。有必要自己建立一个网格。可再生能源和储能可用作解决方案。解决方案; 5）分布式离网：4G/5G基站电源、景区站电源、森林监测站电源、油田采油站电源、高速加油站电源等。

近年来，国家电网持续推进抽水蓄能电站建设，将电网低负荷时的剩余电能转化为电网高峰期的高值电能，适用于调频、相位调制，稳定电力系统的周期和电压； 2021 3 9月，国家电网宣布，将开放1000亿元股权投资，吸引资金参与支持“十四五”期间规划的2000万千瓦抽水蓄能电站建设（总体规模约为国网现有在运电站规模的95.4%）。抽水蓄能是电网的重要补充，其建设节奏有望在“十四五”期间迎来集中释放。

国家电网在运抽水蓄能电站名单（万千瓦）

资料来源：国家电网、网格头条（国网新闻公众号）、中信证券研究部

由于其适用性更广，受地理环境等外部因素影响较小，电化学储能在2017-2019年间占全球和中国新储能装置的比重分别增加了14%/66%/80%和3 %/28%/58%。电化学储能已成为新型储能项目的主流技术，预计这一趋势将持续到2020年。同时，锂电池储能技术的渗透率也在快速提升。由于具有更高的能量/功率密度、更长的使用和循环寿命、更快的响应时间和更多的适应场景等优势，锂电池储能自2017年以来已占全球新增发电量的90%以上，化学储能，国内锂电池储能占新型电化学储能的比重也从2017年的51%提高到2020年3季度的99%。

2017-20203Q全球/中国电化学储能占比

新能源储能占比，锂电池储能占比新电化学储能占比

资料来源：CNESA、中信证券研究

配网建设：扩容升级同步，优先领域优先，场景融合发展。

在“双碳”目标下，新能源接入比例持续提升，集中分布式并行格局有望继续强化，要求配电网逐步向供需互动的主动网络过渡.多样化的用电形式和清洁能源结构有望加速配网系统的复杂化和多样化，对配网系统的要求将不断提高。

“双碳”目标对配电网发展的要求

资料来源：中国电力报、国网经济研究院配网中心、中信证券研究部

因此，我们认为，创建新电力系统的过程实际上是配电网不断升级为主动配电网的过程。配网建设以扩容升级为主，重点满足下游电力需求增长和电力系统复杂性。同时，升级过程将首先聚焦我国重点城市群和核心负荷区，呈现一定的区域阶梯。

下阶段配网发展有望呈现一定差异

来源：《配电网差异化规划策略与技术原则》（国网重庆电力）

在配电网建设的具体方向上，我们认为中短期需要重点关注的主要有两点：

1）扩容升级：配电网需要加强和主动适应新的电力系统，需要不断提升以一次二次融合设备、带电作业机器人、智能电力通信交换机、国产核心电能表为代表的智能化，终端的大规模应用水平，以及由此产生的海量数据流的使用，将推动云平台、IDC、边缘计算等数字新技术在电网领域加速融合.

部分智能终端产品示意图

资料来源：宏利达、亿嘉禾、良信股份、海兴电力等官网及定期公告，中信证券研究部

2）场景融合：从多站点融合有序充电到智慧城镇，新电力系统下的场景融合加速，解决方案提供商的作用越来越重要。配电网辐射用电侧的综合场景解决方案正在快速增加。全国首个以220kV滨州国机变电站为试点核心的“八站合一”智慧能源综合示范区已建成投运（含光伏电站）、储能电站、数据中心电站、电力汽车充电站、电动汽车放电站、5G基站、北斗地面增强站）、国网智能核心公司西部创新港有序充电示范系统顺利通过验收、天津中新天津示范项目和以天津为代表的示范区建设生态城小镇（惠丰溪）和北辰工业城集成区（大张庄）智慧能源小镇示范区建设呈现“多花”局面。建议关注专注于参与和实施解决方案的集成解决方案提供商。上述公司不仅具备行业领先的综合解决方案设计和交付能力，而且有望受益于示范项目的推广带动订单增长。

智信公司西部创新港有序收费示范系统

来源：国网智信公司公众号

电力侧建设：电能替代不断深化，带动能源数字化和电力电子两大趋势。

1）能源数字化：将进一步改变和催化综合能源服务（节能服务）快速发展。以潮流为载体，追求能源使用的低碳化和数字化（可视化）主动能源管理，有望广泛应用于工业项目、数字化新基建项目、商业园区、住宅、公用事业项目等各个领域的超级用户。

施耐德定义的主动能源管理

资料来源：施耐德官网、中信证券研究

综合能源服务（节能服务）的商业模式有望继续快速增长，这将进一步带动传感器、电能计量等产品的需求以及电能管理系统的采购。根据中国节能协会的数据，从“十二五”到“十三五”期间，我国节能服务业发展迅速。截至2019年，我国节能服务业总产值达到5222亿元，同比增长9.38%；同期，我国合同能源管理总体投资规模呈上升趋势。 2019年，我国合同能源管理投资1141亿元。展望“十四五”，随着“双碳”目标的逐步落实，电力侧换电有望产生大量综合能源服务（节能服务）需求。 )，以能源数字化为路径可控，实现低碳能源消费。

2）电力电子：终端电器设备电力电子有望继续保持加速渗透趋势。以逆变器、工业变频等产品为代表的终端能源设备的增长，在有效增加多电源系统影响的同时，也预示着对自身及其核心器件——功率半导体（如IGBT）的需求将持续增长增加。其中，IGBT产品需求覆盖广泛的电源下游领域，国产化前景广阔。建议关注在逆变器领域具有全球竞争力的国内龙头企业和在中高压IGBT环节逐步实现量产的国内企业。

IGBT产品主要下游应用领域

资料来源：中国行业信息网、中信证券研究部

中国IGBT市场规模

资料来源：GGII、中信证券研究

“双碳”目标下新电力系统的电网

投资

在电力供给（政策导向）和需求（电力替代）格局发生巨大变化的背景下，电网作为电力系统枢纽的作用凸显，需要解决的痛点更加集中。在此背景下，我们预计“十四五”期间，电网及下游行业投资将呈现两大特点：1）结构重于总量；2）“杠杆”电网投资属性”将得到强化。

中国国家电网公司董事长辛宝安以视频方式出席世界经济论坛“达沃斯议程”对话会时，在“加快清洁能源转型”环节发表讲话，提出国家电网将实施“四一场革命，一次合作” “新能源安全战略是加快能源互联网企业建设。为此，中国国家电网公司未来五年每年将投资超过700亿美元，累计投资额将超过700亿美元。超过3500亿美元，基于此，我们期待“十四五”电网投资预测，预计在总体规模的基础上，结构趋势和重点建设方向将进一步明确；结合电网的历史投资经验，预计2021年国网投资计划将同比增加，全年规模有望扩大转让4700亿元。

我国电网投资结构有望更加突出

资料来源：中国电力企业联合会、北极星电力网、中信证券研究部预测

2020年以来，国家电网逐步强调电网投资对产业链相关投资的带动作用； 2020年10月，国家电网在接受央视采访时提到，预计“十四五”期间电网及相关产业投资将超过6万亿。袁，在未来新电力系统建设过程中，电网投资将突出镇流器作用，聚焦系统痛点和难点，带动社会资本参与新电力系统建设，利用国网放开1000亿股权投资助力抽水蓄能电站建设。预计未来，综合能源服务等商业模式和场景拓展领域，开放共建将成为发展主题。

风险因素

“双碳”目标未如预期推进，新电力系统建设未达预期，电网投资波动，行业竞争加剧，特高压建设未达预期，智能终端普及率未达预期，本地化替代进展缓慢，综合能源服务推广不及预期。

“双碳”目标下的投资主线

我们预计电网将成为新电力系统的枢纽。未来，新电力系统的发展将继续围绕完善大电网骨干网、扩大升级有源配电网、电力侧换电三大方向，结合实施数字集成场景。 ，推动全行业从装备体系到商业模式迎来全面的商业升级。具体优势包括：跨区域输电通道核心站领先设备供应商、新一代调度系统供应商、优质储能产业链、领先智能终端品牌、综合能源服务解决方案供应商、低压电器通过替代电力推动需求增长 以及中国领先的功率半导体制造商。