本文来自格隆汇专栏：中金研究，作者：曾韬 刘倩文 蒋昕昊
新型电力系统建设背景下电网亟待升级，我们看好“十四五”期间电网投资回暖，投资侧重关键及偏薄弱环节，行业景气度持续向上。
摘要
多因素共振，电网投资迎拐点。旺盛的用电需求催生结构优化与电力资源调配需求，是电网投资回暖的根基；而发电侧和用电侧的改变共同倒逼中间的电力输送和调配环节进行升级革新，投资迫切性加大，国网和南网积极推动新型电力系统构建，南网于近日发布“十四五”电网发展规划，投资额约6700亿元，较“十三五”增速在20%以上；此外，电网投资呈现“逆周期性”，经济压力下电网投资边际向好。在多重因素共同催化下，我们认为“十四五”期间电网投资有望较“十三五”增长10%以上。
电网投资结构性变化突出，重点在与电力系统变化密切相关、偏薄弱的领域。1）配电网：“十三五”期间接近1.5万亿元，“十四五”期间考虑分布式电源接入、电动汽车并网需求，CAGR有望达到7%；2）电网信息化：数字化电网发展带动电网信息化投资复苏，CAGR有望保持15%左右的水平，年均投资额500亿元左右；3）抽水蓄能：电网调峰能力建设和抽水蓄能规划带动项目“十四五”期间密集投资建设，CAGR或达到20%；4）特高压及其他投资：总体保持稳定，与“十三五”期间投资额接近持平。
发电侧关注新能源友好并网技术，用电侧关注柔性负荷调节和智慧能源管理。新能源友好并网技术能够减少新能源发电给电网运行带来的稳定性挑战，例如通过“虚拟同步机”VSG技术提升频率响应能力，通过SVG设备实现无功功率补偿等；而在用电侧，充分挖掘柔性负荷资源的调控能力、提升用电质量为重点发展方向，因此我们看好新一代智能电表、需求侧响应终端、智能充电桩以及智慧能源管理的发展空间。
正文
投资总量：“十四五”电网投资增速可期
在用电量增长、新型电力系统构建以及经济下行压力三重因素共同催化下，我们认为“十四五”期间电网投资增速有望达到10%以上。按照中电联统计口径，“十三五”期间电网建设投资总额2.6万亿元，我们预测“十四五”有望达到2.85万亿元以上。按照电网披露的全口径电网业务投资，“十三五”期间国网+南网电网业务投资总额达到2.82万亿元，我们预测“十四五”期间有望增长至3.3万亿元以上。
图表1：电气设备行业复盘
资料来源：万得资讯，中电联，中金公司研究部；注：2021年板块行情数据截止至2021年10月19日
4Q为电网投资关键时期，2021年仍有千亿元投资待释放。2020年国网完成电网投资4605亿元，同比增长3.0%，超额完成年初4200亿元投资任务；2021年国网计划投资4730亿元，同比增长2.7%，维持高位。根据中电联披露，1-10月全国电网工程投资完成额为3408亿元，同比上升1.1%。从过去两年电网分月投资金额情况来看，4Q电网投资占全年电网投资比重约39%。按照2021年电网投资增速3%初步测算，我们认为11-12月或为电网投资关键时期，仍有1358亿元投资有待释放。
图表2：电网工程投资单月完成情况（2019-2021）
资料来源：中电联，中金公司研究部
图表3：年度电网基本建设投资情况
资料来源：中电联，中金公司研究部
图表4：电网基本建设投资完成额（累计）
资料来源：中电联，中金公司研究部
用电量与用电负荷双增下电网投资修复
旺盛的用电需求催生结构优化与电力资源调配需求，是电网投资回暖的根基。我们认为2022年全社会用电量增速虽然边际放缓但有望保持同比增长6%，略高于行业预期。与此同时，电网最大负荷也在随着用电结构优化、电气化程度提高不断增长。我国“十三五”期间电网最大负荷由2015年的7.0亿kW增长至2020年的11.8亿kW，年均增速6.5%，略高于全社会用电量年平均增速5.5%。考虑到电网建设应满足最大用电负荷需求，我们认为电网投资增速有望进一步超出用电量增速预期。
图表5：电力需求增长持续超预期，电网投资与用电增速背离，有待修复
资料来源：国家能源局，万得资讯，中金公司研究部；注：2021年-2060年用电量为中金公司研究部预测
图表6：电网大负荷增速略高于用电量增速
资料来源：中电联，中金公司研究部
构建新型电力系统要求电网升级革新
新型电力系统下发电侧和用电侧的改变共同倒逼中间的电力输送和调配环节进行升级革新。我们认为，传统“源随荷动”的电网模式已不再适用，构建“源网荷储协同互动”的新型电力系统是大势所趋。
图表7：传统电力系统vs. 新型电力系统
资料来源：国家电网社会责任报告，南方电网数研院，中金公司研究部
两大电网积极推动新型电力系统构建，带动电网环节投资增速。国家电网2021年3月1日发布“碳达峰、碳中和”行动方案，辛保安董事长在7月14日研讨会上明确“新型电力系统是清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的系统。”[1]南方电网于11月11日发布《南方电网“十四五”电网发展规划》，提出“十四五”期间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。根据我们初步测算，南网“十四五”电网投资规模较“十三五”增速在20%以上。
图表8：国家电网“碳达峰、碳中和”行动方案要点
资料来源：《国家电网“碳达峰、碳中和”行动方案》，中金公司研究部
图表9：南方电网“十四五”电网发展规划要点
资料来源：南方电网报，中金公司研究部
经济下行压力有望带动电网基建需求
电网投资呈现“逆周期性”，经济压力下电网投资边际向好。由于2018年起发生的中美贸易摩擦、国内经济面临的转型阵痛，叠加新冠疫情反复，经济面临下行压力，我们认为电网建设有望成为刺激经济的基建措施之一，投资回暖在即。
图表10：电网投资呈现“逆周期性”，经济压力下电网投资边际向好
资料来源：国家电网社会责任报告，万得资讯，中金公司研究部
结构性机遇：关注配电网、信息化、储能等关键环节
我们认为，电网投资的结构性变化突出，投资重点在与电力系统变化密切相关、偏薄弱的领域。1）配电网：“十三五”期间接近1.5万亿元，“十四五”期间考虑分布式发电、电动汽车并网需求，CAGR有望达到7%；2）电网信息化：数字化电网发展带动电网信息化投资复苏，CAGR有望保持15%左右的水平，年均投资额500亿元左右；3）抽水蓄能：电网调峰能力建设和抽水蓄能规划带动项目“十四五”期间密集投资建设，CAGR或达到20%；4）特高压及其他投资：总体保持稳定，与“十三五”期间投资额接近持平。
图表11：“十四五”期间电网投资总量及结构性变化预测
资料来源：中电联，国家电网社会责任报告，南方电网社会责任报告，中金公司研究部
图表12：新型电力系统投资方向全景图
资料来源：中金公司研究部
配电网：分布式电源渗透率提升的驱动下投资有望提速
重要的能源基础设施，构建新型电力系统的关键环节。配电网直接面对电力用户，通过配电设施就地或逐级分配电力，是联系能源生产和消费的关键枢纽。目前，配网仍是我国电网中相对薄弱的环节，电网的整体自动化率、线损率、供电可靠率等指标仍待改善。特别地，在分布式电源以及新能源车等多样终端接入配电网、用户与电网供需互动加深的背景下，对配电网提出了更高的要求。以分布式光伏接入配电网为例，整县推进试点政策给出屋顶光伏渗透率量化指标，打开行业发展天花板，而大规模的分布式光伏接入配电网将带来配电变压器容量不足、潮流控制和电能质量控制难度增加、加剧配电网功率波动和电压波动等问题。
配电环节是电网投资结构性倾斜的重点方向。“十三五”期间，配网投资总额近1.5万亿元，较“十二五”期间同比增长55%，占全国电网完成投资额的57%。我们认为，新阶段我国的配电网需要具备更科学的网架结构、必备的容量裕度、适当的专供能力、合理的装备水平和必要的数字化、自动化、智能化水平，以提高供电保障能力、应急处置能力和资源配置能力，“十四五”期间配网投资占电网投资的比重有望提升至60%以上，投资总额较“十三五”期间增长11%，年均投资额有望达3300亿元。
特别地，农网改造空间广阔。一方面，我国农网配电水平和城网差距较大，待改进空间广阔；另一方面，在整县推进和风电下乡的政策背景下，大规模分布式电源接入了相对薄弱的传统农村电网，其承载力亟待强化。我们预计，“十四五”期间农网改造投资总额有望达1.1万亿元。
图表13：配电自动化、供电可靠性等指标仍待改善，农网与城网发展水平仍存差距
资料来源：国家电网社会责任报告、官网，国家能源局，中金公司研究部
图表14：“十四五”期间配网投资及占比预测
资料来源：中电联，中金公司
图表15：“十四五”期间农网改造总投资预测
资料来源：中电联，中金公司研究部
我们认为自动化、智能化将是“十四五”期间配电网投资的重点方向。从招标情况来看，一次设备招标增速放缓，二次设备和一二次融合设备的招标占比显著提升。我们更看好具备核心技术优势、具备配网解决方案能力的配网二次设备和一二次融合设备龙头。
图表16：2020年国网配网协议库存主要设备招标金额占比
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部；注：2020年国网配网协议库存招标总金额约为753亿元
图表17：配网自动化系统及设备供应商
资料来源：国家电网，中金公司研究部
图表18：一次设备招标增速放缓（以配电变压器为例）
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部；注：2021年配网协议库存中标情况截止至10月31日
图表19：一次设备中标格局分散（以配电变压器为例）
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部；注：中标数据为2021年截止至10月31日
图表20：一二次融合设备景气向上（以环网柜/箱为例）
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部；注：2021年配网协议库存中标情况截止至10月31日
图表21：二次设备景气度向上（以配电终端为例）
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部；注：2021年配网协议库存中标情况截止至10月31日
输电网：关注特高压输电与柔性电网技术
特高压输电
“新基建”和“双碳”目标引领“十四五”期间特高压投资稳增。特高压输电技术是解决我国能源资源与用电负荷分布不均衡、大规模集中式清洁能源消纳问题的重要方式。“十三五”期间共有12回特高压直流投产运行。国网在“碳达峰、碳中和”行动方案提出“十四五”期间将规划建成7回特高压直流。考虑到风光大基地项目带来的新增清洁能源消纳需求，我们认为“十四五”期间有望陆续核准一批特高压直流输电线路。
特高压核心设备价值集中，常态化建设趋势下带来稳定可观增量。从“十三五”期间历史招标情况来看，特高压直流/交流单条线路总投资分别约200/150亿元，核心设备价值集中，分别为68.7/39.9亿元。由于特高压项目空间规划、建设规划、安全生产等方面的审批日趋严格，我们认为未来的核准和建设进度更为常态化，以每年核准2条交流1条直流的节奏计算，可为特高压市场的主要参与者带来150亿元的稳健营收增量。
图表22：国家电网“十四五”规划建成7回特高压直流
资料来源：国家电网社会责任报告，国家能源局，中金公司研究部
图表23：2014-2020年国网特高压线路重要设备中标情况
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部
柔性直流
柔性直流（VSC-HVDC）与常规直流（LCC-HVDC）的主要区别在于用全控型IGBT器件取代半控型晶闸管器件，因此不存在换相失败的故障，能够实现有功与无功的独立控制、向无源网络供电和快速潮流翻转，控制灵活性大幅提高，是传统交直流电网的重要补充技术。我们认为“十四五”期间柔性直流有望在交流电网的异步互联、海上风电场并网等领域进一步应用。
► 交流电网通过柔性直流异步互联：能够有效控制交流电网规模，降低严重连锁性故障导致的全网大停电风险，同时能够为电网提供双向灵活调节能力、无功和黑启动支撑。南方电网此前在“十三五”规划中已明确采用以直流为主的西电东送技术路线，在“十四五”规划中进一步提出推动柔性互联主网架技术路线，新建直流受端以柔性直流为主，存量直流逐步实施柔性直流改造。
► 海上风电送出：由于直流输电单回线路的输电容量高于交流输电，柔性直流输电可以为线路施工困难的领域，特别是输电距离超过50公里的海上风电场并网节省大量投资。2021年11月，三峡集团江苏如东柔性直流海上风电项目正式并网。我们预计广东阳江海上风电项目也将采用柔性直流并网方式。我们认为，随着海上风电建设的提速，柔性直流并网方式前景广阔。
图表24：目前在运柔性直流输电工程
资料来源：郭贤珊《能源转型中高压直流输电的机遇和挑战》，中金公司研究部
图表25：传统直流与柔性直流对比
资料来源：郭贤珊《能源转型中高压直流输电的机遇和挑战》，中金公司研究部
电网数字化：看好数字电网建设与智能用电双轮驱动
数字电网
新型电力系统下电网数字化发展成为主要趋势，带动电网信息化投资回暖。随着新能源比例的逐步提升，电网数字化、智能化运行成为必然，两网均表示将在构建数字电网方面加大力度。我们预测“十四五”期间电网信息化投资占比有望提升至10%以上，年均投资额500亿元以上，年均复合增速15%。我们认为“十四五”期间电网信息化投资主要集中在：1）电网数字基础设施建设；2）电网数字化应用及数据中台。
图表26：国家电网数字化发展战略
资料来源：国网能源研究院《能源数字化转型白皮书（2021）》，中金公司研究部
图表27：南方电网数字电网发展战略
资料来源：南方电网《数字电网白皮书》，中金公司研究部
电网信息化招标加速，服务类金额占比稳步提升。2021年国网共有四批次电网信息化项目招标采购。第一次采购总金额297.96亿元，其中：设备类金额111.87亿元，占比37.5%，采购内容包括数字化服务器、存储设备及配套、网络设备、安全设备、调度类软件、调度类硬件、数字化软硬件（扩容）等；服务类金额186.09亿元，占比62.5%，包括能源工业云网设计开发实施、新技术及应用、电网数字化咨询设计、数据分析应用等数字化服务项目。从中标格局来看，国电南瑞和国网信通作为国网系全领域龙头，是电网信息化建设的重要参与者。
图表28：2021年国网第一批信息化设备类中标金额占比
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部
图表29：电网信息化招标总体市场份额（数量占比）
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部
智能用电
电力市场化改革、电网体制改革推动用电侧主体多元化、商业模式创新，智能用电是能源互联网模式创新的基础条件。我们认为，随着用户侧和电动汽车等新兴主体广泛进入电力市场，叠加需求侧响应和现货交易机制，在配售电侧未来将形成多种能源互联网新业态，分时计量、双向计量等智能用电环节将成为物理基础。
智能电表更新迭代替换需求加速。国网在2009-2015年大规模推进第一批智能电表更换，智能电表更换周期一般在8年左右。自2019年起国网智能电表招标量开始复苏，招标量同比增长94%。综合2021年国网两批招标状况来看，电能表及用电信息采集设备招标数量合计6902万只，较2020年同比增长27%，总金额合计201亿元，同比上涨近50%。
► 单表价值量有望提升：2020年8月，国网发布单相/三相智能电能表（2020版）通用技术规范，2021年9月发布单相/三相智能物联电能表通用技术规范。从中标金额来看，2021年单表平均价值较2019年平均涨幅在24%。我们认为新一代智能电表和智能物联电能表的推出将加速电表替换需求，同时单表价值量也有显著提升。
图表30：2019 vs. 2021平均单表价值
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部
► 市场格局有望集中：从目前的市场格局看，国电南瑞、威胜信息、三星医疗、华立仪表等龙头企业仍保持领先，招标金额占总金额比重分别为5.9%、4.9%、4.79%、4.29%，但竞争格局仍较分散。国网2021年第一批电能表招标中，浙江、江苏、天津、河北等省份已陆续开启智能物联电能表招标，招标总量达到12.65万只，中标企业包括三星医疗、威胜集团、林洋能源、许继电气等。我们认为随着智能物联电能表招标占比提升，龙头企业有望凭借领先的研发、产品实力和规模优势进一步获得更高份额。
图表31：2013-2021YTD电能表招标情况
资料来源：国家电网电子商务平台，中金公司研究部
图表32：2021年电能表中标格局（金额占比）
资料来源：国家电网电子商务平台，南方电网招标平台，中金公司研究部
此外，随着高可靠连续供电要求的不断提高，智慧能源管理业态有望快速发展。近年来，居民生活水平提高、国民经济发展、产业升级、高端制造对高可靠连续供电的要求不断提高，特别是高端制造业用户对电压波动、谐波治理、负荷切换等电能质量问题十分敏感。国际电网组织电能质量经济性研究小组的研究数据显示，单次电压暂降给装备制造/芯片制造带来的平均损失达10万/25万元。我们认为在此背景下，2C的智慧能源管理业态有望得到快速发展。以正泰电器可提供的解决方案为例，其利用智能配电设备和通信技术，通过丰富的能源互联网和工业互联网应用，保障用电的连续性、可靠性，降低整体电能消耗和碳排放量，保证稳定生产和产品质量。
图表33：给用户造成实际影响的电能质量问题类型
资料来源：美国电科院（2011），中金公司研究部
图表34：单次电压暂降给部分高端制造业带来的平均损失
资料来源：国际电网组织电能质量经济性研究小组，中金公司研究部
图表35：正泰电器智慧能源管理解决方案
资料来源：正泰电器官网，中金公司研究部
储能：电网灵活性需求突出，抽蓄与电化学储能装机有望双增
抽水蓄能
抽水蓄能有望在“十四五”迎来高速增长期。2021年9月，《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》正式印发，明确到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到62GW以上；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到120GW左右。截至2020年底，全国抽蓄电站在运容量约32.49GW，在建抽水蓄能容量约54GW。此外，根据我们初步统计，今年以来签订协议的抽水蓄能电站已有50GW，若按照正常项目节奏推进，我们认为有望超额完成抽水蓄能“十五五”规划目标的120GW装机规模。由于抽水蓄能电站建设周期较长（通常在8年左右），“十四五”期间抽水蓄能电站开工建设量需充分考虑到“十五五”、“十六五”投产目标。我们认为将首先利好抽水蓄能设备制造商。按照抽水蓄能电站单位千瓦造价5000元、机电设备成本占比20%测算，每新增1GW抽水蓄能装机将为抽水蓄能机电设备制造商带来10亿元左右的收入规模。
图表36：抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035）
资料来源：国家能源局，中金公司研究部
图表37：抽水蓄能产业链
资料来源：中金公司研究部
电化学储能
峰谷价差拉大和地方补贴政策助推电化学储能经济性边际改善。除国家政策促使各地峰谷价差拉大外，部分发达地区长期面临电力供需矛盾突出和错峰用电持续问题。相关地方政府出台若干储能补贴政策，给予储能系统发电量0.1-1元/千瓦时的补贴。我们认为峰谷价差拉大叠加地方补贴下，储能项目盈利能力有望进一步增强。
图表38：相关地方政府出台的储能补贴政策
资料来源：北极星电力网，各地方政府官网，中金公司研究部
政策春风鼓舞新能源配储进程。新能源发电具有波动性和间歇性特点，发电侧配储在解决新能源消纳问题上具有独特优势，逐渐成为新能源发电项目的政策要求。截至2021年11月，共有20个省份要求风电光伏配置储能，配置比例基本不低于10%，配置时间大部分为2h。从初步统计情况来看，内蒙古、湖北、广西的新能源配套储能容量分别达到5.8、5、2.3GWh。
“共享储能”新型商业模式叠加电力市场新机遇，储能未来市场主体地位有望获得进一步明确。常规的配套储能项目往往仅服务于单一的可再生能源电站，各个电站的储能装置并不能直接被电网调度使用，并且储能系统具有投资规模大和回报周期长的特点，发电侧储能发展面临诸多阻碍。为打破原有商业模式，目前储能正逐渐往共享模式进行探索。“共享储能”主要通过“以租代售”、共享节省电费收益、虚拟电厂和社区储能等方式提高储能系统的使用率和收益水平，并间接增强其消纳可再生能源的能力。随着电力市场化改革走向深水区，未来储能有望进一步参与电力市场交易，获得更高收益。
图表39：全球电化学储能装机预测
资料来源：BNEF，中金公司研究部
图表40：共享储能的运营模式
