电气设备行业深度研究报告_前瞻_柔性直流悄然兴起_以柔克刚_大有可为_49页_6mb

电气设备行业总结：柔性直流输电技术兴起与应用

核心内容

柔性直流输电技术作为新一代输电技术，正在全球范围内悄然兴起并逐步实现商业化应用。该技术以IGBT器件和脉宽调制技术为基础，具有灵活可控、无换相失败、可向无源网络供电、无需站间通信等优势，成为解决传统交流电网缺陷、促进可再生能源并网、提升电网稳定性的关键技术。

主要观点

1. 柔性直流输电技术悄然兴起，可控灵活大有可为

• 柔性直流输电技术实现了对电能潮流方向和大小的精准控制，可提供无功支持，是未来电网升级的重要方向。
• 该技术在孤岛供电、城市配电网增容、大规模风电并网、异步联网等领域具有显著优势，能有效提升电网的稳定性和适应性。
• 随着可再生能源并网需求增加，柔性直流输电技术的互补性价值日益凸显，有望进入产业化应用阶段。

2. 国内外应用广泛，国内技术逐渐成熟

• 自1997年第一条柔直工程投运以来，全球已有25条柔直工程在运行，15条在建，技术逐渐成熟。
• 我国已掌握全面工程技术能力，建设了多个示范项目，如南澳、舟山、厦门等，且张北柔直项目即将启动，电压等级达到±500kV，实现技术自主知识产权。
• 国内企业开始向国际市场输出，如南瑞集团与全球能源互联网研究院中标英国设得兰岛项目，打破国外垄断。

3. 核心装备是基础，已成功出口国际市场

• 柔性直流工程的核心装备包括IGBT换流阀、直流断路器等，其中换流阀成本占比约为25%~30%。
• 国内企业已实现核心装备的国产化，并逐步向国际市场输出，如南瑞集团中标英国设得兰岛项目，标志着我国柔直技术走出国门。
• 虽然部分核心器件仍需进口，但国产替代进程正在加快。

关键信息

项目与数据

• 张家口-北京柔直电网示范项目：总容量9000MW，投资126.4亿元，2017年12月通过国家核准，预计2018年建成。
• 张北柔直工程：四端环网，电压等级±500kV，是全球首个此类工程。
• 南澳岛柔直工程：三端柔直，2013年投运，容量200MW，电压等级±160kV，累计送电4.7亿度，安全运行775天。
• 舟山五端柔直工程：2014年投运，容量400MW，电压等级±200kV。
• 厦门岛柔直工程：扩建中，容量10000MW，电压等级±320kV。
• 鲁西背靠背联网：2016年投运，容量1000MW，电压等级±350kV。
• 渝鄂背靠背联网：在建，容量2500MW，电压等级±420kV。

技术对比

• 柔性直流 vs 特高压直流：
  • 柔性直流可实现有功、无功独立控制，无换相失败问题，适用于“小而精”的场景。
  • 特高压直流适用于长距离大容量输电，但存在功率控制灵活性不足、谐波污染等问题。
• 技术优势：
  • 可支持无源网络供电。
  • 可实现功率潮流快速反转。
  • 无需站间通信，易于构成多端直流系统。
  • 可作为“电网减震器”，隔离故障连带效应。

市场前景

• 柔性直流输电市场规模预计在未来十年内达到1000亿元。
• 国内核心装备市场高度集中，主要由南瑞集团、许继电气、中国西电、赛晶电力电子等企业主导。
• 柔性直流工程可承接特高压产能转移，提升企业毛利率和市场竞争力。

相关公司及评级

应用场景

1. 大规模可再生能源并网：如张北、南澳、南汇等项目，实现风能、太阳能等清洁能源的高效并网。
2. 远海风电并网：如德国DolWin、Borkum West II等项目，解决海上风电远距离送回问题。
3. 孤岛供电：如舟山、厦门等项目，适用于海岛供电、跨海输电。
4. 城市供电：如厦门柔直工程，建设城市柔性直流输配电网，提升城市供电可靠性。
5. 异步联网：如鲁西背靠背、渝鄂背靠背等工程，实现不同交流系统间的互联。

图表概览

• 图表1：过去十年柔性直流已在欧洲大规模推广。
• 图表2：近十年直流工程容量中国占比71%。
• 图表3：国内外已建成大批柔性直流工程。
• 图表4：荷兰HelWin alpha海上柔直换流站。
• 图表5：德国Borkum West II海上柔直换流站。
• 图表6：柔性直流输电技术发展路线。
• 图表7：张北四端柔直电网地理示意图。
• 图表8：未来五年全球柔直建设热潮。
• 图表9：我国柔直技术正在发展追赶世界水平。
• 图表10：我国柔直技术仍处于产业应用示范前期。
• 图表11：核心装备市场高度集中。
• 图表12：国内已投运项目主要换流阀供应商。
• 图表13：我国柔直工程成本逐步下降。
• 图表14：柔直与特高压输电简要对比。
• 图表15：直流输电技术发展路径。
• 图表16：过去十年柔直已在欧洲大规模推广。
• 图表17：近十年直流工程容量中国占比71%。
• 图表18：柔直技术发展路线。
• 图表19：柔直应用场景示例。
• 图表20：柔直输电应用。
• 图表21：ABB、西门子已承建21条项目。
• 图表22：核心装备市场高度集中。
• 图表23：柔直工程成本逐步下降。
• 图表24：相关标的梳理。
• 图表25：柔直性能优异，应用空间广阔。
• 图表26：不同公司对柔直技术的称谓。
• 图表27：柔直可实现多种电网物理量的有效控制。
• 图表28：ERPI将柔直作为“电网减震器”。
• 图表29：柔直与常规直流输电区别。
• 图表30：柔直更适用于“小而精”的场景。
• 图表31：柔直损耗逐步降低，容量逐步提高。
• 图表32：国内外已建成大批柔直工程。
• 图表33：柔直应在世界各国大范围应用。
• 图表34：未来五年全球柔直建设热潮。
• 图表35：柔直应用场景十分丰富。
• 图表36：张北四端柔直电网地理示意图。
• 图表37：我国南澳柔直工程示意图。
• 图表38：南澳工程2015年10月功率运行曲线。
• 图表39：南澳工程2016年3月功率运行曲线。
• 图表40：德国风电场柔直送回输电距离大多超过100km。
• 图表41：海上风电场并网方案。
• 图表42：荷兰HelWin alpha柔直换流站。
• 图表43：德国Borkum West II柔直换流站。
• 图表44：世界最大海风电场送出换流站德国DolWin beta。
• 图表45：舟山群岛电网建设挑战。
• 图表46：舟山五端柔直工程示意图（地图）。
• 图表47：舟山五端柔直工程示意图（电网构架）。
• 图表48：舟山多端柔直衢山换流站。
• 图表49：舟山多端柔直衢山换流站。
• 图表50：直流输电所占走廊面积非常小。
• 图表51：厦门（岛）卫星图。
• 图表52：厦门柔直换流站示意图。
• 图表53：厦门±320kV柔直换流站。
• 图表54：厦门柔直换流站示意图。
• 图表55：电力系统三相交流电压正弦波形。
• 图表56：通过背靠背联网不必同步两交流电网。
• 图表57：鲁西背靠背直流工程示意图。
• 图表58：鲁西背靠背直流工程航拍图。
• 图表59：Tres Amigas Superstation背靠背柔直工程连接美国三大电网。
• 图表60：Tres Amigas Superstation使用超导后传输功率可达5000MW。
• 图表61：Estlink电力交易柔直输电工程。
• 图表62：全球柔直工程承包商市场占有率。
• 图表63：我国柔直技术正在发展追赶世界水平。
• 图表64：我国柔直技术仍处于产业应用示范前期。
• 图表65：柔直工程成本逐步下降。
• 图表66：英国设得兰岛示意图。
• 图表67：IGBT已成为最主流的电力电子器件。
• 图表68：换流阀实物图。
• 图表69：换流阀结构。
• 图表70：柔直换流阀工艺流程图。
• 图表71：特高压换流阀工艺流程图。
• 图表72：国内已投运项目主要换流阀供应商。
• 图表73：主要产品金额。
• 图表74：普瑞工程公布的主要原材料产品价格。
• 图表75：普瑞工程参与厦门项目换流阀情况汇总。
• 图表76：直流控制保护系统作用示意图。
• 图表77：浙江舟山±200kV高压直流断路器实物图。
• 图表78：我国柔直工程中IGBT主要供应商。
• 图表79：重组前、后股权结构对比。
• 图表80：重组前、后公司业务结构情况对比。
• 图表81：继保电气参与的项目汇总。
• 图表82：普瑞工程过去三年营收情况。
• 图表83：许继电气参与的柔直项目。
• 图表84：许继电气业务营收情况。

行业发展趋势

• 柔性直流输电技术将逐步成为全球电网升级和可再生能源并网的重要手段。
• 国内企业在技术上已实现突破，未来有望在国际市场占据更大份额。
• 与特高压输电相比，柔直技术更适合灵活、小型化、模块化的应用场景。
• 柔直工程成本逐步下降，市场空间逐步扩大，预计未来十年将达到百亿级别。

总结

柔性直流输电技术正在成为全球电网发展的重要方向，尤其在可再生能源并网、远海风电接入、城市供电、异步联网等方面展现出显著优势。我国在该领域已取得重要进展，实现了技术的全面国产化，并开始向国际市场输出。相关公司如国电南瑞、许继电气、中国西电等有望受益于柔直市场的快速增长，成为未来电网升级的重要参与者。