中國儲能網(wǎng)訊：2024年，我國電網(wǎng)投資額預計超過6000億元，較去年增加700億元左右，達到兩位數(shù)的增長，且投資額還在不斷提高中。其中，特高壓建設貢獻了一半的增量，增速顯著。
在今年二三季度經(jīng)濟增速放緩、各行各業(yè)紛紛縮減投資的背景下，特高壓建設卻開啟了一路狂飆的模式。我們預計2024-2026年特高壓投資額都將保持兩位數(shù)以上的增長，數(shù)值將達到千億規(guī)模。
迅速增長的背后是什么原因？增長的持續(xù)性如何？細分領域內又有哪些機會？今天，我們就來聊一聊特高壓。
1.何謂特高壓
特高壓（Ultra High Voltage, UHV）是指電壓等級在1000千伏及以上的交流輸電，或者±800千伏及以上的直流輸電技術。
簡單地說，就是輸電線路的電壓非常高，遠高于普通高壓的220kV和超高壓的500kV。
它的原理其實很簡單。我們知道，輸電損耗主要由電流引起的電阻損耗決定，損耗功率與電流的平方成正比，即損耗功率P = I2 · R。由于功率P = V · I，在功率一定的情況下，提高電壓可以顯著降低電流，從而減少線路損耗。因此，在超長距離輸電的場景下，提升電壓能夠有效地降低輸電過程中的電能損耗。
那么，特高壓的技術路徑又有哪些呢？我們按照電流的流動方式，可以把特高壓分為特高壓直流輸電（UHVDC）和特高壓交流輸電（UHVAC）。
直流特高壓通常是指±800千伏及以上的直流輸電，適合長距離（超過1500公里）、大容量的電力傳輸，損耗更低。一般三北地區(qū)和西南地區(qū)送往中東部的電都是直流，典型的特高壓直流項目包括哈密-重慶、寧夏-湖南等工程。交流特高壓通常指1000千伏及以上的交流輸電，一般用在省內/省間短距離地區(qū)。典型應用如張北-勝利、阿壩-成都東等特高壓交流工程。
二者的本質區(qū)別在于，直流電的電流方向單向穩(wěn)定，而交流電的電流方向會按照一定頻率不斷往復變化，由此就產生了同步性的問題。如果交流電電壓和電流的波形不一致，或者不同發(fā)電站、不同線路的傳輸電流不同步，電力的傳輸效率就會降低，進而影響整體電網(wǎng)的經(jīng)濟性。
由于交流電的以上特性，輸電的無功功率損耗就會增加，需要進一步提高電壓來降低損耗，這也是交流特高壓需要達到1000kV的原因。當然，這就帶來了建設成本和安全性方面的問題。因此，業(yè)內對直流特高壓的認同度是相對較高的。
在直流特高壓中，還有一個最近熱度很高的細分概念叫做柔性直流輸電（High Voltage Direct Current Flexible，HVDC），簡稱柔直。通俗的說，就是讓直流輸電更加智能，遇到復雜的電網(wǎng)結構和電力流動可以更“柔和”的處理。這里面的核心設備是采用IGBT的電壓源換流器，能夠更精確地控制電能的流向和大小。
柔直一般用于受端交流電網(wǎng)還沒成型的情況下，用來隔離輸受兩端，二者互不影響，是一種可以選擇的技術。像白鶴灘、甘浙、蒙西到京津冀的輸電線路，都是采用柔性直流，預計未來將有1/3左右的直流線路采用柔直的技術，當然造價也相對較高。
2.與新能源的因果
了解了特高壓的概念后，我們來看這一輪的加速建設。實際上，23-24年迅速推進的特高壓建設起因于新能源。
公開資料顯示，此前已經(jīng)有過兩輪集中的特高壓建設，分別是2014-2016年的“五直四交”和2018-2022年的“七直七交”，總投資額分別超過了1800億和2000億。早期輸送的主要是火電和水電，將中西部和西南地區(qū)豐富的傳統(tǒng)電力資源輸送至東部用電區(qū)；而18-22年的建設更多的是以優(yōu)化電網(wǎng)結構、調節(jié)區(qū)域間電力資源、推進基礎設施建設為出發(fā)點，存在半數(shù)左右?guī)资畠|投資額、省間短距離的特高壓輸送，線路更多的是偏向于優(yōu)化與調節(jié)，而非新增需求。
那么，2022年以后新能源發(fā)生了什么？
我們先把時間往前倒一倒。2020年9月，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會上明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，風光裝機開始顯著增長。隨著2022-2023年的資本涌入與技術迭代，光伏發(fā)電降本增效進程突飛猛進，度電成本顯著下降。集中式地面電站的初始建設成本由2019年的4.55元/瓦降至2023年的3.4元/瓦，同安裝面積下的組件功率更是接近翻倍。光伏發(fā)電成為了能源轉型最直接、最方便的路徑選擇，新增裝機在2023年達到了驚人的216.88GW。
但是，裝機增長突出，帶來的問題也同樣突出。
光伏發(fā)電的本質問題在于消納，消納最核心的就是發(fā)電與用電、時間與空間錯配的問題。一方面，光伏集中在午間發(fā)電、波動較大，與用電高峰的時段是錯位的，這部分矛盾目前我們暫時選擇了新型儲能的技術路徑，通過電力的短期儲存來平滑發(fā)電/用電的時差，削峰填谷；另一方面，光照條件充足、場地資源豐富的三北地區(qū)和西南地區(qū)是建設光伏發(fā)電的第一選擇，但這類地區(qū)與東部用電負荷中心存在空間上的錯位，這部分矛盾我們選擇的就是建設長距離的特高壓通道來進行電力輸送。
3.箭在弦上
最早，我們計劃的是隨著三北及西南地區(qū)沙戈荒風光大基地的建設，同步進行特高壓通道的建設。當前風光大基地二期已經(jīng)過半，三期尚在起步之中，但是特高壓通道的建設卻遲遲沒有推進。
特高壓的難點在于前期的規(guī)劃核準。由于特高壓通道需要跨越多個省市，線路的走向需要前期規(guī)劃的多輪設計、多個層級部門的合作確定，穿越部分民用區(qū)域可能還需要進行一定的征收補償；同時，特高壓技術路徑的選擇在當時還存在一定爭議；再加上過去幾年疫情的影響，跨區(qū)域的工作很難推進。因此，2022年之前，特高壓的核準和建設都是非常滯后的。
建設周期方面，光伏電站一般在半年左右，風電在一年左右，但特高壓光是建設周期就達到1.5-2年，這里還沒有加上前期的規(guī)劃準備階段。所以說，如果是理想情況，特高壓通道的建設反而應該先行，才能將風光電站所發(fā)電力“應送盡送”。
當前時段，已投運的特高壓通道容量遠不能滿足新能源的外送需求，風光大基地三期的延遲就是側面印證。就直流特高壓來說，去年已經(jīng)開工了4條線路，今年已經(jīng)開工3條，預計能夠開工5條，正在加快建設當中。
可以說，特高壓建設已經(jīng)箭在弦上。
4.九直五交？還不夠！
我們來算算還需要多少條特高壓線路。
“十四五”期間，我們最早的規(guī)劃是“九直五交”，共14條。其中柔直為3條，占直流條數(shù)的1/3。14條中，僅2條在2022年開工，其余12條集中于2023-2024年開工，并爭取2025年年底前投入運營。
隨后，特高壓的中期調整又新規(guī)劃了13條交直流線路，在“十四五”期間滾動增補。加上原先“九直五交”遺留下的4-5條待開工項目，以及中期調整預估新增的4-5條待開工直流項目，業(yè)內預計2025年開工的直流項目至少有7-8條，交流5條。預計明年單年開工項目就達到了八直五交，共13條，是開工數(shù)量最高的一年。
那么，這些數(shù)量的特高壓通道能否滿足沙戈荒風光大基地的外送需求呢？
風光大基地目前總共三期，一期基本已經(jīng)建成，二期部分項目已經(jīng)并網(wǎng)，三期的項目清單已經(jīng)發(fā)布。一期是利用在運特高壓通道送出，而二三期總共規(guī)劃的450GW當前還沒有足夠的通道容量進行外送。
簡單計算一下，一條±800kV的特高壓直流能夠支撐12GW，十四五規(guī)劃的“九直五交”14條線路其中有5條是水電和閩粵聯(lián)網(wǎng)，剩下9條共100GW左右，剩下350GW的需求需要納入“十四五”中期調整以及“十五五”期間。若按70%外送計算，則需要250GW，相當于20條特高壓線路。
更何況，“十五五”期間可能還將規(guī)劃四期、五期的風光大基地，再加上西南水電（雅魯藏布江、金沙江、瀾滄江）的外送需求，此前計算的20條肯定屬于保守值?？傊笆逦濉逼陂g的特高壓建設不會停下，數(shù)量將超過“十四五”期間，增速也將更快。
5.嘗試抽絲剝繭
確定了整體的增長趨勢后，我們來對特高壓內部進行細分拆解。
一條特高壓線路的投資額根據(jù)線路的長短和穿越的具體區(qū)域而有所不同，其中穿越區(qū)域帶來的變量最大，穿越大山大河等復雜地形明顯需要更大的建設支出。
舉個例子，去年開工的金上到湖北的特高壓直流工程是從西藏下來的，穿越四川、湖北等多山省份，全長2107公里，預計動態(tài)投資343億，相對較高；另一條去年開工的川渝交流環(huán)網(wǎng)達到1300+公里，跨越多山地區(qū)且為長距離交流，預計投資額286億，相對較高；還有一條去年開工的隴東到山東的特高壓直流共1008公里，會穿過河南等平原地區(qū)，預計投資額202億，相對較低；而今年開工的蒙西到京津冀的直流工程700公里投資額僅174億元，就是因為穿越地形的施工條件比較好。大體上看，一條1000公里以上的特高壓直流線路的投資額一般在200-300億元左右。
直流和交流的成本構成有所不同。
根據(jù)產業(yè)調研，直流特高壓整體項目投資額中，有一部分投資額是相對固定的，就是兩端的換流站，每個站大約50-80億元。剩下每公里的線路投資額根據(jù)跨越區(qū)域的實際情況確定，平均造價一般在500萬元左右，波動較大。以上數(shù)據(jù)為總體投資額，并非單獨的設備成本。換一個角度，單條直流特高壓的設備投資占比約為25%-35%，電線電纜和鐵塔等線路相關的投資占比約為30%，剩下40%左右的投資占比為土建及其他項目。設備方面毛利率較高，所占價值量較大，是可以重點關注的。
交流特高壓的成本特性則相反。其兩端變電站的單位容量設備成本僅為直流特高壓換流站的一半不到，而線路的每公里造價卻達到數(shù)千萬元，是直流特高壓的三倍。這也從另一方面印證了直流特高壓在長距離輸電中的經(jīng)濟優(yōu)勢。
這里我們僅討論占多數(shù)的特高壓直流工程。
具體到換流站內，其主要設備可大致分為直流場、換流閥、換流變壓器、交流場和交流濾波器。以受端為例，輸送過來的直流電通過直流場進入換流閥，換流閥將直流電變?yōu)榻涣麟姾?，通過換流變壓器并到交流場內，最后并到當?shù)仉娋W(wǎng)中。另外，在交流場里還并了一個交流濾波器，來過濾頻率中多余的部分。
換流閥和換流變壓器占換流站設備投資的大頭。換流閥分為整流器和逆變器，分別用于送受兩端，一個特高壓換流站包括4個閥廳，整體設備投資額在8億元左右。換流變壓器是為交直流轉換提供必要電壓轉換和隔離的設備，每個換流站大概28臺，單個定價在4000-5000萬元，合計約14億元。這兩項加起來已經(jīng)超過20億元，占換流站設備投資的絕大部分，是設備價值量最高的部分，后續(xù)可以保持關注。
6.尾聲
前文已述，特高壓的建設周期在1.5-2年，而相關電力設備的訂單交付驗收也將跟隨特高壓的建設周期。一般而言，設備訂單的付款方式遵循3-3-3-1的原則，即新簽訂單支付30%、發(fā)貨前支付30%、驗收后支付30%以及最后10%的后期服務費用，當然，不同企業(yè)雙方的協(xié)定會有所差別。那么，自2023年特高壓加速建設以來，一年多的時間已經(jīng)過去，當前已經(jīng)來到了過往訂單交付驗收和新簽訂單陸續(xù)到來的雙重共振時期，相信當前階段相關企業(yè)的業(yè)績能夠得到有效兌現(xiàn)，特高壓建設及電力設備公司在“十五五”期間的未來依然可期。
