十四五”全国电网规划，特高压迎新一轮建设高峰

1. 发展新型电网有助于提升对新能源发电的消纳能力

1.1 全球能源消费结构正向低碳化转型

受全球气候变暖、不可再生的化石能源不断消耗等因素影响，全球能源消费结构正向低碳化转型。国际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题日益重视，许多国家已将可再生能源作为新一代能源技术的战略制高点和经济发展的重要新领域。可再生能源规模化利用与常规能源的清洁低碳化将是能源发展的基本趋势，加快发展可再生能源已成为全球能源转型的主流方向。

1.2 国内政策推动特高压行业发展，提升电网对新能源消纳能力

近年来，中国特高压行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。特高压行业的发展，有利于优化我国电网和电源布局，促进电力工业整体和区域经济协调发展，能够有效的实现能源和资源的配置。因此，2017年-2022年，我国出台多项政策推 动特高压行业的持续发展。加大力度规划建设以大型风电光伏基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系”。国 家在“十四五”期间将持续推动特高压发展，以提升国内的电网对新能源的消纳能力。

国家电网、南方电网 2021 年发布了双碳目标行动方案。国家电网提出充分发挥电 网“桥梁”和“纽带”作用，带动产业链、供应链上下游，加快能源生产清洁化、能源 消费电气化、能源利用高效化。推动电网向能源互联网升级，着力打造清洁能源优化配 置平台，推动网源协同发展和调度交易机制优化，着力做好清洁能源并网消纳，推动全 社会节能提效，着力提高终端消费电气化水平。推动能源电力技术创新，着力提升运行 安全和效率水平。南方电网提出，必须加快构建以新能源为主体的新型电力系统，构建 清洁低碳安全高效的能源体系，通过能源电力绿色低碳发展引领经济社会系统性变革。电网自动化、电力信息通信、新能源行业面临新的发展机遇。

1.3 中国全社会用电量不断增长，国内电力结构持续转型

电力行业作为国民经济的基础工业，其发展对经济增长有很强的推动作用，经济的增长也会带动电力需求的增长。近年来，我国社会用电需求不断增长，据国家能源局统 计数据，2021年我国全社会用电量为83,128亿千瓦时，同比增长10.3%，2017-2021年国内用电需求保持增长趋势。

根据国家能源局，截至2021年底，全国发电装机容量约23.77亿千瓦，同比增长 7.9%，其中，可再生能源发电装机达到10.63亿千瓦，占总发电装机容量的44.8%。可 再生能源发电装机中，水电装机 3.91 亿千瓦（其中抽水蓄能0.36亿千瓦）、风电装机 3.28 亿千瓦、光伏发电装机 3.06亿千瓦、核电发电装机5326万千瓦、生物质发电装机3798 万千瓦，分别占全国总发电装机容量的16.5%、13.8%、12.9%、2.24%和 1.6%。

现阶段我国发电结构仍以化石燃料发电为主，根据全球能源互联网合作组织测算， 到 2025 年，中国发电结构中，煤电占比下降至 49%，风光发电占比将从 8%上升至 20%；到2050 年，煤炭发电占比大幅下降至 6%，风光发电上升为主力，合计占比 66%，未来我国的电力结构将保持持续转型趋势。

2. 两大电网公司发力智能电网建设，特高压迎新一轮建设高峰

2.1 十四五”全国电网规划投资大幅提升

根据国家电网中国电力科学研究院，智能电网定义为以物理电网为基础(中国的智能 电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代 先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集 成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应 的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为 目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

2021 年 9 月，中国国家电网公司董事长和中国电力企业联合会理事长在 2021 能源 电力转型国际论坛上宣布，未来五年，国家电网计划投入 3500 亿美元(约合 2.23 万亿元)， 推进电网转型升级；其中研发投入 90 亿美元，用于突破构建新型电力系统的关键核心 技术。2020 年中国电能占终端能源消费比重约为 27%，预计 2030 年、2060 年将分别提 升到 39%和 70%。其中，2022 年，国家电网计划发展总投入为 5795 亿元，在电网投资 方面，国家电网计划投资金额为 5012 亿元。这是国家电网年度电网投资计划首次突破 5000 亿元。

另外，南方电网印发的《南方电网“十四五”电网发展规划》提出，“十四五”期 间，南方电网公司总体电网建设将规划投资约 6700 亿元，以加快数字电网建设和现代 化电网进程，推动以新能源为主体的新型电力系统构建。

根据以上规划，国家电网和南方电网“十四五”电网规划投资累计将超过 2.9 万亿 元，叠加国内陆方性电网公司的投资规划，“十四五”期间全国电网总投资预计近 3 万 亿元，将大幅高于“十三五”期间全国电网总投资 2.57 万亿元。巨大的投资规模将对国 内智能电网产业链公司带来巨大的发展机遇。

智能电网产业链共涉及发电、变电、输电、配电以及用电五个大环节。目前，在我国国家电力系统中，发电环节主要公司有“五大六小”发电集团。输电、变电与配电环 节，由国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司以及一些地方电力公司承接，输电、变电和配电相关设备制造涉及的公司较多，包括国电南瑞、许继集团、平高集团、 特变电工等主流一次设备和二次设备厂商。下游用电环节主要为工业用电、居民用电及 其他工商业用电等。

2.2 建设特高压能够满足日益增长的电力输送需求

国内电力和电网建设对特高压的需求保持高位。电力是影响国家经济发展的重要能 源，通过将各种一次能源转换成电能供给生产和生活使用，促进国家经济的发展。随着 全社会用电量的不断增长，对提高电力输送效率的需求也不断增强。根据电压等级不同， 可分为中低压、高压、超高压、特高压几大类，在我国电网中，中低压是指 10kV、35kV 和 66kV 电压等级，高压是110kV 和 220kV 电压等级，超高压是 330kV、500kV 和 750kV 电压等级，特高压是1,000kV 交流电压和±800kV 直流电压等级。根据电压的不同，电 器可划分为高压电器和低压电器两大类。其中，高压电器可划分为高压（110kV～220kV电压等级）、超高压（交流 330kV～750kV、直流±400kV～±660kV 电压等级）和特高 压（交流 1,000kV、直流±800kV 及以上电压等级）电器。

特高压具有大容量、远距离输电、损耗小的特点，发展特高压可以极大提升我国电 网的输送能力。据国家电网，一回路特高压直流电网可以送 600 万千瓦电量，相当于现 有 500 千伏直流电网的 5 到 6 倍，且输电距离是后者的 2-3 倍，输送距离高达 2000-3000 公里输电效率大幅提升；另外，输送同样功率的电量，如果采用特高压线路输电可以比 采用 500 千伏高压线路节省 60%的土地资源。

截至 2020 年，国家电网累计线路长度 35868 公里，累计变电（换流）容量 41267 万千伏安/万千瓦，累计输送电量 20764.13 亿千瓦时。随着“十四五”期间全国的电网 投资大幅增加，国内特高压工程建设全面加速。根据国网特高压部，目前，国家电网已 累计建成 29 项特高压工程。预计到 2030 年，国家电网跨区跨省输电能力将由目前的 2.4 亿千瓦提高到 3.7 亿千瓦以上，为各类清洁能源发展提供坚强网架支撑。

能源基地电力外送对特高压输电线路形成巨大需求。我国煤炭资源集中在山西、陕 西、内蒙、新疆等地；水资源集中在四川、云南、西藏等地；风能集中在东三省、内蒙、 新疆、甘肃、青海、西藏等地；太阳能集中在西藏、新疆、青海、甘肃等地；经济发达 的地区主要集中在东部沿海及南方地区。整体而言，能源基地主要分布在西部及北部， 而用电负荷中心却主要集中在东部和南部。发展特高压电网，不仅可以有力推动西南水 电和西部、北部清洁能源大规模开发外送，从而推动大能源基地的建设，促进当地资源优势转化为经济优势，还可以有力推动中东部地区提高接受外输电比例，增加清洁能源 供应，缓解能源供应紧张状况，有力支撑雾霾治理，特高压输电网络对我国的电力建设 发展具有重大意义。

2.3 柔性直流输电是新能源高比例并网的必然发展趋势

在过去，交流输电凭借其组网和便捷的升压优势，成为电力系统最主要的输电方式。经过多年发展，直流输电的优势也逐渐突显。根据中国工程院院士李国杰，“大功率电 力电子技术的发展与成熟，使得直流输电受到青睐，远距离大功率输送促使直流输电进 一步发展，直流输电系统还提高了电力系统抗故障的能力，无需进行无功补偿，同样电 压等级的直流输电能输送更大功率，损耗小。”（报告来源：未来智库）

目前，世界各国几乎都采用了大范围交 直流混合电网技术。随着电压等级从 10 千伏、110 千伏到 500 千伏，再到 1000 千伏， 随着电压等级的不断升高，电网规模也在不断扩大，相应的交、直流输电技术始终同步 发展。在我国特高压电网建设中，将以 1000kV 交流特高压输电为主形成特高压电网骨 干网架，实现各大区电网的同步互联；±800kV 特高压直流输电则主要用于远距离、中 间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。

柔性直流输电技术是基于电压源换流器的高压直流输电（被国际权威学术组织命名 为“电压源换流器型直流输电”（VSC-HVDC）），仍是由换流站和直流输电线路构成， 同时也是采用了作为新型电力半导体场控自关断器件IGBT（绝缘栅双极晶体管）的新一 代直流输电技术，具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及 易于构成多端直流系统等优点，是目前世界可控性最高、适应性最好的输电技术，在大 规模可再生能源并网、交流系统互联、直流网络构建、弱系统联网、城市配电网增容改 造、孤岛供电等场合具有技术优势。

自20世纪20年代起，高压直流输电技术经历了三次技术革新，其主要推动力来自换 流器基本元件的重大变化。根据国网经研院，第一代直流输电技术采用的换流元件是汞 弧阀，其换流器拓扑是6脉动Graetz桥，主要应用于20世纪70年代以前。第二代直流输电 技术采用的换流元件是晶闸管，其换流器拓扑与第一代直流输电技术相同，主要应用于 20世纪70年代初至20世纪90年代。基于可控关断器件的第三代直流输电技术诞生于20世 纪90年代初，又称为“轻型直流输电”（HVDC Light）、“新型直流输电”（HVDC Plus）。我国将此技术命名为“柔性直流输电”。

一方面，柔性直流输电技术能提升电力系统稳定性，增强系统对清洁能源的消纳能 力，提高配电网可靠性和灵活性。另一方面，柔性直流输电可携带来自多个站点的风能、 太阳能等清洁能源，通过大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心， 为新能源并网、大城市供电等领域提供有效的解决方案，避免新能源发电的间歇性和不 确定性对电网造成的冲击，是全球公认的新能源接入电网最佳方式。另外，和传统充油 直流电缆和海缆相比，柔性直流电缆和海缆不会因漏油污染海洋环境，是新一代的高效 环保的输电产品，可以为我国未来远海海上风电开发、远距离海上平台作业、远距离岛 屿开发提供安全稳定的输电支持。

目前，我国已有多个柔性直流输电工程建成投运，其中，英国设得兰（Shetland） 柔性直流输电工程是我国柔性直流输电技术走向国际的第一个项目，体现了我国柔性直 流输电技术经过多年发展后已具备国际竞争力；国内方面，乌东德电站送电广东广西特 高压多端直流示范工程于2020年12月投产，这也是我国建成的全球首个特高压柔性直流 工程，把水电分别送往广东和广西的用电负荷中心。

国内一些较为偏僻的海岛或者是村庄一般都是运用孤立负荷主网，交流供电的应用 难度较大，所以当地都是采用柴油机组就地发电。这种方式虽然能解决当地居民的用电 问题，但具有环境污染大、能源消耗大等弊端，这与我国致力于实现双碳目标的理念相 悖。而柔性直流输电技术能较好地解决此类问题，柔性直流输电技术将是未来的一大应 用方向。

3. 特高压 智能电网打开输配电设备行业成长空间

3.1 特高压建设对高压输配电设备需求不断增长

电力生产消费主要包括发电、变电、输电、配电和用电等环节，输配电包括输电、 变电和配电。输变电系统主要由输电设备和变电设备组成，输电设备包括输电线、架空 线路、杆塔、绝缘子串等，主要用于保证电力的安全传输；变电设备主要包括变压器、 断路器、互感器、开关、继电保护、监控和电力通信系统等设备，主要用于电力的安全 转换。

国内电力建设对输配电设备的需求保持高位。电力是影响国家经济发展的重要能 源，通过将各种一次能源转换成电能供给生产和生活使用，促进国家经济的发展。用电 的需求促进电力工程建设投资的需求；电力工程建设投资带动电源及电网建设，其中， 电源建设形成对输配电及控制设备的需求，电网建设形成对输配电设备的需求。

电网投资中高压设备需求较大。高压输变电设备——尤其是特高压输变电设备对于 大容量长距离电力传输意义重大，利用高压变压器将电压调节到需要的等级，通过高压 输电线缆将电力进行远距离传输，能够有效的降低耗损、提高效率。在超远距离大容量 输电领域采用特高压交直流输电技术可以大幅度提高输电效率，降低输电损耗。

根据国家电网，“十四五”期间，国家电网规划建设特高压工程“24交14直”，涉 及线路3万余公里，变电换流容量3.4亿千伏安，总投资3800亿元，较“十三五”特高压 投资2800亿元大幅增长35.7%，特高压将迎来新一轮加速建设期。2022年，国家电网计 划开工“10交3直”共13条特高压线路。另外，“十四五”期间，南方电网电网建设将 规划投资约6700亿元，其中，南方电网将配电网建设列入“十四五”工作重点，规划投 资达到3200亿元，规划投资占比将近总投资的一半。

2008-2020 年，中国特高压线路长度从 640 公里增长至 35868 公里。当前我国有 14 回特高压交流输电线路，16 回特高压直流输电线路，共计 30 回线路，特高压输电工程 线路总长约 41000 公里。根据中商产业，预计到 2022 年特高压工程累计线路长度将进 一步达到 44613 公里左右。

2022 年 3 月，国家电网两项 1000 千伏特高压交流工程同时开工，分别是福州—厦 门特高压工程和驻马店—武汉特高压工程，总投资 109 亿元，打造升级版特高压工程。工程采用我国自主研发、国际领先的特高压输电技术，聚焦稳定安全可靠目标，以“六 精四化”为主线，在本质安全可靠、核心技术装备全自主可控、智能化机械化施工与绿色建造方面迈上了新台阶，是升级版的特高压工程，对于进一步提升电网安全稳定水平 和能源资源优化配置能力意义重大。

建成以特高压为骨干网架的坚强智能电网，可以有效支撑各种新能源开发利用和高 比例并网，实现各类能源设施便捷接入。根据国家电网，未来特高压建设工程建设将强 化科技创新，在世界上将首次研发柔直 常规的混合级联特高压直流输电技术，研发应 用能够快速实现毫秒级能量平衡的可控自恢复消能装置，将特高压直流馈入由依赖电网 转变为支撑电网。

3.2 一次设备是输配电设备核心硬件，特高压设备技术含量高

3.2.1 输配电设备行业在电力工业发挥核心作用

我国能源基地与用电负荷中心的地理分布不均衡导致了在全国范围内进行大容量 长距离输电的必然需求，电网建设成为国家重点基础建设投资领域，输配电设备对于电 网建设和电力传输意义重大。输配电设备行业依赖于电网行业的发展。随着“十四五” 期间国内特高压和智能电网的加快建设，对输配电设备的需求将迎来新一轮增长增长。

输电和配电是电网的必要组成部分，电能从电源点送往负荷中心的线路称为输电线 路，将电能在负荷中心进行分配的线路称为配电线路。输配电设备包括一次设备和二次 设备。一次设备主要包括开关、变压器、电抗器、电容器、互感器、绝缘子、避雷器、 直流输电换流阀及电线电缆等，是电力输送的硬件设备；二次设备则主要是针对电力设 备控制及电网自动控制、保护和调度，是电力控制设备、电力输送的软件设备。

一次设备指在电网中直接承担电力输送及电压转换的输配电设备。主要包括高压开 关、变压器、电抗器、电容器、互感器、绝缘子、避雷器、直流输电换流阀及电线电缆 等，是电力输送的核心硬件设备。一次设备成套指按照用户的实际需求，能够为用户设 计、生产、安装输配电系统中的主要一次设备。

根据头豹研究院，2020 年中国特高压电器企业有 15 万家，其中 A 股上市公司有 61 家。国内特高压设备市场中，主要有国电南瑞、特变电工、中国西电、保变电气、山东 电力、许继电气和平高电气等主要制造商。其中，国电南瑞的综合实力最强，属于龙头 企业，许继电气、平高电气次之。这些拥有生产优势的龙头企业已经可以生产 550kV-1100kV 以上的超高压、特高压产品，并占据大部分市场份额。特高压的技术含 量相对较高，因此在特高压设备领域的竞争对手相对较少，市场份额较为集中。

电网行业主要由国家电网、南方电网及蒙西电网等15家地方电网所组成，国家电网 和南方电网对输配电设备采取集中招标模式进行采购。以国家电网为例，国家电网2005 年开始实施输配电设备集中招投标的采购模式，在国网公司系统内全面实行招投标集中 管理，建立国家电网总部和国家电网下设的省级电网公司两级管理体系。国家电网总部 对220kV及以上电压等级的线路和变电站内主设备、材料实行集中规模招标。各省级电 网公司对220kV、110kV电压等级的线路，变电站内主设、材料及大宗办公用品（工器 具）实行集中规模招标，并逐步开展二次设备和35kV及以下电压等级主设备、材料的集 中规模招标。实施两级管理体系，可以提高电网建设质量，确保电网安全稳定运行，提 升集团化运作效率和整体经济效益。

3.2.2 换流阀和换流变压器设备市场集中度较高

直流特高压电器主要包括：换流变压器、换流阀、直流控制保护系统、GIS、平波 电抗器、直流滤波器、直流开关设备、直流测量设备和直流避雷器等。关键设备有换流 变压器、换流阀、直流控制保护系统和GIS。

换流变压器：直流输电系统中核心设备之一，占特高压直流总投资比例为25.4%。换流变压器可实现交流电与直流电之间的相互转换，换流变压器的主要作用为改变电 压、提供30度的换相角、实现交直流电压隔离等。

换流阀：直流输电系统的核心部件，占特高压直流总投资比例为27.6%。换流阀是 由单个或多个换流桥组成，其功能为进行交、直流电相互转换。换流阀可分为整流器和 逆变器，整流器是将交流电转换为直流电，而逆变器是将直流电转换为交流电。目前， 中国多数高压直流输电系统采用小阀，其主要作用是将交流电力变换成直流电力(整流 器)，将直流电力变换成交流电力(逆变器)。当直流电输送的时候，会产生谐波，可以理 解为一种“污染物”，谐波会对电网的运行效率以及电网通信相关方面产生一定的影响。所以为了降低这种影响，在直流输电线路当中会串联一个干式平波电抗器，能够起到抑 制甚至消除这些谐波的作用，同时防止直流线路中的抖波进入阀厅，从而对换流阀造成 损害，对于换流阀有一定保护作用。

GIS：气体绝缘全封闭组合电器，占特高压直流总投资比例13.5%。GIS是由断路器、 隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成的高压配电装 置。上述设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，并在其内部充有一定压力的SF6绝 缘气体。

直流控制保护系统：占特高压直流总投资比例约16.3%。控制保护系统的功能是利 用数据在线分析特高压稳定性，包括暂态功角稳定、小信号稳定、频率稳定、暂态与长 期电压稳定、低频振荡、次同步振荡以及确定实时输电能力并分析故障风险以及优化控 制决策，进一步避免因仪器故障引起的问题。

直流特高压设备方面，换流阀的市场集中度很高，其中，国电南瑞的市场份额约 50%，CR3 达到 95%。换流变压器生产企业中，特变电工市场份额最高，达到 30%，CR3约 70%。换流阀和换流变压器行业均呈现寡头垄断格局。

在变压器方面，国内变压器主要公司有特变电工、中国西电和保变电气等，国际上 主要公司有 Asea Brown Boveri Ltd（ABB）和西门子等。和其他电压等级领域相比，特 高压领域对于设备的质量有着较为严格的要求，通常在设备正式投入运营前需要经过反 复的试验以保证后期运行的稳定性。

变压器相关主要原材料为取向硅钢（结晶排列有一定规律和方向的硅钢）、电磁线、 绝缘纸板、变压器油等。原材料成本占产品生产成本的比重较大，其中取向硅钢片成本 占变压器制造成本的比重在 25%左右。取向硅钢生产工艺、制造技术较为复杂，技术壁 垒较高，国内取向硅钢企业主要是武汉钢铁集团公司和宝钢集团有限公司，随着两家钢 铁公司对相关技术的掌握，取向硅钢国产化率提升，但部分高电压等级变压器的原材料 仍进口自韩国、日本等发达国家的取向硅钢。铜材料成本占变压器制造成本的比重在 30%左右，变压器油则占比在 15%左右。特变电工目前的原材料采购中，硅钢、铜材、 变压器油等现货采购均为国内采购，占比约在 97%左右，原材料进口采购占比为 3%左 右。

截至 2020 年末，在 33 个特高压工程的变压器和电线电缆等输变电项目中，据不完 全统计，特变电工、中国西电和保变电气合计中标 1168 个项目，其中特变电工中标数 量最多，达到 462 个，占比约 39.6%，体现出较强的竞争力。

3.3 二次设备是电力控制设备、电力输送的软件设备

二次设备指为了保护输配电一次设备正常运转及电网监控调度的各种保护、调节、 监测及自动控制设备，包括保护及控制设备、电力通信设备、自动装置、电源系统，也 包括电力系统自动化系统以及二次系统安全防护设备等。二次设备主要是针对电力设备 控制及电网自动控制、保护和调度，是电力控制设备、电力输送的软件设备。继电保护是指自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除并终止异常状 况，使故障元件免于继续遭到损坏，并保证其它无故障部分迅速恢复正常供电。

当前，国内电力系统逐步形成“双高”的特性，即高比例新能源、高比例电力电子 设备接入。在电力市场化改革深入推进，国家电网能源互联网战略和双碳行动方案正在 落地实施的背景下，电网的调控运行担负着保障大电网安全、新能源充分消纳、现货市 场运行和源网荷储协同控制的重要任务，亟待研发建设具有“智能、安全、开放、共享” 特征的新一代调度技术支持系统，全面服务于“双高”电网一体化运行控制目标，有效 支撑“绿色低碳、安全高效”能源体系运转。

在火电、水电、核电、风电、光伏、抽水蓄能、分布式能源等各种发电领域，都需 要相应类型的机组控制保护及并网解决方案，如水电厂控制及自动化、发电厂/燃机电厂 电气二次系统、流域水电调度一体化、抽水蓄能电站控制及自动化、水利水电工程安全 监测、水利水电鱼道生态工程综合管控、清洁能源功率预测与调度管理系统、新能源及 储能并网控制和保护、新能源电站综合监控及远程集中监控等。（报告来源：未来智库）

在海上风电方面，海上风电场一体化监控、海上智能升压站对于海上风电的平稳安 全运行具有重要作用，国电南瑞作为国内头部企业在该领域的技术层面已经达到了国内领先国际先进水平。

注：出品方/作者：东莞证券，黄秀瑜、刘兴文，版权归原作者所有，如涉版权问题，请与我们联系，我们将删除或协商版权问题！