一、特高压产业链概况
1、特高压概况
输电电压可分为高压、超高压和特高压，高压一般是35-220kV电压，超高压是在330-1000kV范围内，特高压的电压等级则是在交流1000千伏及以上和直流+800千伏及以上，是一种能够极大提升电网输送能力的输电技术。具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势，适用于超远距离和超大容量的电力输送。
特高压按输电模式，可分为特高压交流和特高压直流。柔性直流是一种新型的输电方式，与直流输电结构相似，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率，在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，但成本较高，换流损耗大，目前容量不大。
特高压交流、直流和柔性直流对比
资料来源：公开资料整理
柔直技术与常规直流技术的对比
资料来源：公开资料整理
2、特高压发展历程
我国将1kV以上称为高压线路；330-750kV的线路称为超高压输电线路（包含±500kV的直流线路）；±800kV的直流输电线路及1000kV的交流输电线路称为特高压线路。自2006年我国探索特高压示范工程开始，目前已经历三轮大发展：1）2011-2013年：“十二五”期间，国家电网公司规划建设“三纵三横”特高压骨干网架和13项直流输电工程，形成“西电东送”、“北电南送”能源使用格局；2）2014-2016年：国家能源局提出加快推进大气污染防治行动计划12条重点输电通道的建设，推进9条特高压线路建设；3）2018-2020年：作为新基建拖底经济，特高压迎来快速发展，截至2020年底，中国已建成“14交16直”在建“2交3直”共35个特高压工程，在运在建特高压线路总长度4.8万公里。
特高压行业发展历程
资料来源：公开资料整理
3、特高压发展背景
1）政策
2022年4月26日，中央财经委员会第十一次会议指出，将适度超前开展基础设施投资，聚焦发力减污、降碳以及新能源、新技术、新产业集群等重点领域的新型基础设施建设。2022年5月，能源局出台《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》指出，要创新新能源开发利用模式，加大力度规划建设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。多项政策明确提出要加快特高压工程建设，由此可见特高压建设的持续性和紧迫性，特高压行业将在政策加码下快速、可持续发展。
2021-2022年中国特高压行业相关政策梳理
资料来源：政府公开报告，华经产业研究院整理
2）社会
近年来，中国用电需求快速增长。据国家统计局数据，2016-2021年全中国用电量逐年递增，2020年受疫情影响增速放缓，但仍呈正增长态势，2021年中国全社会用电量8.3万亿千瓦时，同比增长10.7%，增速明显提升。2016-2021年全中国发电量始终略高于用电量，2021年发电量8.5万亿千瓦时，同比增长9.7%，增长率路低于用电量增速，供需平衡偏紧。同时我国面临东西部电力供需结构性失衡，东部地区用电量较大，而发电能力远不及用电需求，存在较大的缺口；西部地区发电量远超用电量。中西部用电存在结构性失衡的问题，特高压跨区输电是解决这一问题的有效方式。
2016-2021年中国全社会发电量及用电量情况统计
资料来源：中电联，国家能源局，华经产业研究院整理
2021年中国各地区发电量及用电量情况统计
资料来源：中电联，国家能源局，华经产业研究院整理
2017-2021年中国全国跨省及跨区输送电量情况统计
资料来源：中电联，国家能源局，华经产业研究院整理
4、特高压产业链及全景图
特高压产业链可以分为上游的电源控制端与原材料、中游的特高压传输线路与设备、下游的配电设备。其中特高压线路与设备是特高压建设的主体，可进一步分为交/直流特高压设备、缆线和铁塔、绝缘器件、智能电网等。
上游行业主要影响特高压设备原材料的成本，金属材料的成本占比最大，原材料供应商众多，议价能力弱。中游行业主要是特高压输电设备，分为直流、交流与配套器件，行业集中度高，进入壁垒高。下游行业主要为以国家电网、南方电网为代表的电网行业，为垄断市场，特高压设备行业议价能力较弱。
特高压产业链
资料来源：公开资料整理
5、特高压行业现状简析
1、整体现状
受益于基建刺激叠加环保需求，特高压工程建设加速。2018年，我国先后核准并开工5条特高压重点工程，投资建设规模达658亿元；2019年，先后核准并开工2条特高压重点工程，投资建设规模达553亿元；2020年，核准并开工“五交两直”共7条特高压重点工程，投资建设规模达919亿元。经初步统计，2021年，中国特高压投资建设规模约为851亿元。
2018-2021年中国特高压行业建设投资规模情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2021年特高压工程累计线路长度进一步增加至42156公里左右，与2020年相比提高了17.52个百分点，预计2022年特高压工程累计线路长度将继续增长至44613公里。
2021年累计输送电量为24416亿千瓦时，同比增长17.6%，市场增速放缓，预计2022年国家电网特高压跨区跨省输送电量达28346.11亿千瓦时。
2016-2021年中国特高压线路长度及输送电量情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2、项目建设情况
2010年及以前，国内特高压输电线路核准进度较为缓慢，2011年后国内特高压核准速度显著加快。2021年后特高压仍是重要电网基建内容，十四五期间，国家电网规划建设的特高压线路为交流24条，直流14条。具体来看，根据国家电网相关数据，2022年中国待核准特高压项目工程有3条，一条直流：金上-湖北，两条交流：武汉-南昌（扩）；川渝交流。
2011-2022年中国特高压项目核准情况统计
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
开工方面，2022年共计两条交流特高压开工，分别是驻马店-武汉（扩）、福州-厦门（扩）。
2011-2022年中国特高压项目开工情况统计
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
二、特高压产业链中游分析
1、特高压直流
1）投资、成本结构
直流特高压（UHVDC）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。直流特高压输电的主要特点是输送容量大、电压高，可用于电力系统非同步联网。直流特高压输电系统由送端交流系统、整流站、直流输电线路、逆变站、受端交流系统五个部分构成。直流特高压主要用于1000km以上长距离大功率输电尤其是西南地区水电外送。
从投资结构来看，直流特高压的核心设备投资占总投资25%。其余投资结构情况为基础土建占比47%，铁塔投资占比26%，电缆占比2%。从特高压直流工程历年招标的情况来看，直流特高压关键设备主要包括换流变压器、换流阀及其控制保护系统，投资占比分别为15%和16%。
特高压直流项目投资结构分布情况（单位：%）
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
特高压直流核心设备成本结构占比情况（单位：%）
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2）市场整体竞争格局
2021年直流特高压市场以国电南瑞、许继电气和中国西电为主，市场份额占比分别为51.2%、32.7%和14.8%左右，整体来看市场集中度较高。
2021年中国直流特高压市场份额占比情况
资料来源：公开资料整理
3）特高压直流设备
特高压直流的核心设备为换流阀、换流变压器和直流控制保护。换流阀领域主要市场份额被国电南瑞、许继电气、中国西电和四方股份占据，CR4>93%，国电南瑞占57.6%的市场份额，为龙头企业。
换流变压器头部企业主要有特变电工、山东电工、中国西电和保变电气，四者市场份额较为接近，分别为30.3%.27.8%、20.7和21.2%。直流控制器领域中国电南瑞占据了52%的市场份额，为龙头企业，许继电气次之，份额为37.1%，四方股份与前两者相比份额较小，为8.6%，CR3>98%特高压直流设备整体集中度高，市场份额大多被中国西电、国电南瑞、四方股份、特变电工和许继电气所占据，竞争格局稳定，行业进入壁垒极高。
2021年中国换流阀行业市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2021年中国换流变压器市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2021年中国直流控制保护市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2、特高压交流
1）投资、成本结构
特高压交流输电是指1000千伏及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。交流特高压目标是三华电网联网和600~800km距离的大功率火电输送，实现异步互联和海底电缆送电等。相对而言，直流送火电电源有次同步振荡的风险。交流特高压可以大幅度降低电网进一步扩容的成本，代价就是系统稳定性的进一步复杂化。
从投资结构来看，交流特高压的核心设备投资占总投资22%。其余投资结构情况为基础土建占比43%，铁塔投资占比32%，电缆占比3%。特高压交流的关键设备是变压器、气体绝缘金属封闭开关电器（GIS）。从特高压交流工程历年招标的情况来看，交流变压器投资金额约占比12%、GIS约占比15%。
特高压交流项目投资结构分布情况（单位：%）
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
特高压交流核心设备成本结构占比情况（单位：%）
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2）市场整体竞争格局
2021年交流特高压市场以中国西电、特变电工和保变电气占据较多的份额，三者的市场比重分别为29.8%、34.2%和28.7%。
2021年中国交流特高压市场份额占比情况
资料来源：公开资料整理
3）交流特高压核心设备
特高压交流设备主要由GIS、交流变压器、电抗器、断路器、避雷器、550KV组合电器、互感器和变电站监控组成，核心设备为GI5、变压器与电抗器。GIS又称气体绝缘开关设备，高度集成大部分变电站一次设备，市场份额主要被平高电气、中国西电、新东北电气和四方股份占据，CR4接近90%，集中度高。
特高压变压器设计和制造难度大。壁垒较高，中国变压器技术处于世界前列，头部企业为山东电工、保变电气、中国西电和特变电工，CR4>99.6%，市场高度集中；电抗器是交流系统中重要的无功调节设备，主要作用为无功补偿，头部企业为中国西电、保变电气和特变电工、CR3>95.4%，市场高度集中，特高压交流设备整体集中度高，市场份额大多被中国西电、特变电工、平高电气和保变电气所占据，且竞争格局稳定，行业壁垒高。
2021年中国交流变压器市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2021年中国GIS市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2021年中国电抗器市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2023-2028年中国特高压输电行业市场深度评估及投资战略规划报告》
3、柔性直流
柔性直流输电指的是基于电压源换流器的高压直流输电，是继交流输电、常规直流输电后的一种新型直流输电方式。其在结构上与高压直流输电类似，但是柔直输电成本高昂。
受制于关键器件成本高昂（如柔直换流阀中一般使用IGBT作为主要控制元件，IGBT在柔直换流阀中的成本占比近40%，90%以上的IGBT器件依赖进口且价格较高）等因素，国内柔性直流项目的成本高昂（张北送电端为常规换流阀、受端为常规换流阀+柔直换流阀，项目投资额近500亿元，比常规直流项目高出近300亿元）。
特高压柔性直流输电项目投资结构分布（单位：%）
资料来源：CNKI，华经产业研究院整理
特高压柔性直流输电换流站关键设备价值占比情况
资料来源：CNKI，华经产业研究院整理
常规特高压直流输电的约束条件多，需要发电端、受电端强交流电网才能正常运行。柔性直流相比于常规直流，具备适应性强、灵活调节、故障风险低等优点，适用于风电光伏并网发电、孤岛供电等网架建设薄弱的区域，以及异步互联、多端直流互联等电网互联，国内已有多个柔直示范工程落地，例如张北柔直、如东海上风电柔性直流工程等。
随着IGBT自主化，柔直项目有望放量。柔性直流项目的主要成本在于换流站，其中换流阀&控制保护系统为核心，南瑞联研（国电南瑞子公司）、时代电气等优质企业已具备柔直换流阀、柔直控制保护等柔直核心产品，IGBT自供能力在不断提升，未来柔直技术有望进一步经济化进而实现规模化应用，带动柔直其他核心装置需求提升。就市场前景而言，柔性直流技术可以进一步提高电压到超高压甚至特高压，要比现有直流技术更有利电网安全，但是目前技术主要用在较低电压上，比较适合新能源并网。
柔性直流输电项目建设情况一览
资料来源：北极星电力网，华经产业研究院整理
三、特高压产业链下游分析
1、配电网
由于《大气污染防治行动计划》等环保政策及坚强大电网发展方针的影响，特高压交直流输电在2010-2016年迎来建设高峰。但在2016年后，受到配套电源建设受阻、投资监管趋严、国家环保政策收紧、国网严控投资等多重因素影响，电网工程投资额连续负增长。据统计，2021年我国电网工程投资额为4951亿元，同比增长1.12%。
2009-2021年中国电网工程投资额及增速情况
资料来源：国家能源局，华经产业研究院整理
我国配电网目前较为薄弱，“十四五”规划投资将向配网侧倾斜。传统电源（火电、水电）等作为主要能源时，电网投资多集中于坚强主网建设，电网规模持续扩张、电气化率大幅提升等对电网的响应处理能力提出更高的要求，能源电力配置方式将由“部分感知、单向控制、计划为主”，转变为“高度感知、双向互动、智能高效”，但我国配电网目前在供电能力、电网结构、自动化智能化水平等方面仍存在较大提升空间。”十四五”投资规划中配网侧投资占比明显提升，配网侧投资占比有望上升至约60%。
我国配电网现存问题
资料来源：国电南瑞，华经产业研究院整理
1）配网设备-一次设备
配电网的主要作用为分配电能，一次设备直接参与配网的电能分配功能。配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、开关柜、环网柜、故障指示无功补偿器及一些附属设施等组成，一次设备可直接参与电能分配，是配网侧存量中占比最大的部分。
配网侧一次设备基本情况
资料来源：公开资料整理
配网侧一次设备市场结构占比情况（单位：%）
资料来源：电能革新，华经产业研究院整理
“十四五”期间，配网侧投资占比有望提升，变压器、开关柜等为配网侧核心一次设备，有望迎新增需求。根据国网2021年招标口径，变压器的中标份额排名前列的企业为特变电工、山东电力、常州东芝，中标份额占比分别为14.3%、13.7%、8.4%。
2021年国家电网变压器设备招标份额市场竞争情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
整体上，一次设备的竞争格局较为分散，但市场空间巨大且代表性企业市场份额稳中有升，有望受益于行业需求提升。从开关柜市场中标情况来看，开关柜的中标份额排名前列的企业为山东泰开、许继电气、上海平高（平高电气子公司）。
2021年国家电网开关柜设备招标份额市场竞争情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2）配网设备-二次设备
电力二次设备是指对一次设备进行保护、监视、测量、操作控制的辅助设备。配电网中的二次设备主要包含主/子站系统、通信终端、继电保护、自动化控制装置以及各类检测、检测类设备等，可帮助一次设备实现数据获取、远程运维及控制。配网智能化需求下，电力二次设备作为核心环节，有望获得更快增长。
二次设备壁垒较高，202年国网六批招标份额中，变电站二次设备中南瑞及其子公司继保合计份额占到保护、监控市场40%的份额，思源、许继、四方等中标比例均保持前列。除此之外，杭州柯林等民企凭借高性价比、及时响应等优势，逐步由区域市场向全国区域扩展。具体来看，保护类设备市场前三为南瑞继保、国电南瑞和北京四方，分别占比24%、22%、16%。
2021年国家电网保护类设备招标份额市场竞争情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2021年国家电网监控类设备招标份额市场竞争情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
3）配网设备-一二次融合设备
“一二次融合”设备市场需求、行业渗透率提升，未来发展空间较大。一二次设备分开，存在一二次设备型号不匹配导致安装困难等问题。随着电网对供电稳定性、可靠性的要求不断提升，一二次融合（即在设计时将一次设备、二次设备的功能集成在一起）成为行业发展趋势，在反应速度、诊断准确率及智能化水平等方面具有明显优势，目前一二次融合设备主要为智能柱上开关（架空线路）、智能环网柜（埋构线）。
从国家电网配网断路器招标情况来看，一二次融合成套柱上断路器招标数量超过传统柱上断路器。据国家电网数据公开显示，2019年共计招标配网断路器12.47万台/套，一二次融合成套柱上断路器招标数量达74135台/套，占比59.43%。
2015-2019年国家电网配网断路器招标数量情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
招标情况来看，配网断路器行业市场集中度较高。中标份额排名前三为平高、ABB、西门子，分别中标份额占比25.58%、21.99%、15.05%，合计超60%。
2020年国家电网配网断路器招标份额市场竞争情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
从国家电网配网环网箱招标情况来看，一二次融合成套环网箱招标数量保持稳定，传统环网箱招标数量减少。据国家电网数据公开显示，2019年共计招标环网箱19177台/套，一二次融合成套柱上断路器招标数量达6483台/套，占比33.81%。
2015-2019年国家电网配网环网箱招标数量情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2、供电侧
1）智能电表
智能电表作为智能电网建设的关键终端产品之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础，对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用。智能电表属于强制检定类计量器具，检定周期不超过8年，一般换表周期为7-8年。
从我国智能电表招标数量来看，2014年我国智能电表需求量快速上升，2015-2017年智能电表需求逐渐趋于饱和，招标量逐年下降，2018年以后随着“坚强智能电网”计划进入引领提升阶段，2020年受新冠疫情影响，电能表铺设进度放缓，国家电网智能电表招标数量有所下滑，而2021年前述影响消除后招标量又重新回升，招标量为6674万只，同比增长28.2%。
单相智能电表需求量出现明显反弹，同比增长28.25%，21年招标数量达到5775万只；三相智能电表招标量来看，2018年至2019年国网三相表需求量同比持续增长。2020年受疫情影响，三相表需求出现下降后至2021年又同比回升，2021年招标量为899万只，同比增长27.7%。
2010-2021年中国智能电表招标数量及增速情况
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
从市场竞争格局来看，我国国家电网历次招标中，各家市场的市占率趋于稳定。三星医疗、东方威斯顿、许继电气、炬华科技位于第一梯队，市占率维持在3%-5%左右。其他公司比例差别不大，维持在2%-3%。
2021年国家电网智能电表招标市场竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
2）综合能源服务
目前综合能源服务尚未有明确定义，一般来说，综合能源服务包含两层含义：一是综合能源，涵盖多种能源，包括电力、燃气和冷热等；二是综合服务，包括工程服务、投资服务和运营服务。目前全社会综合能源服务对象可分为三大类：1）能源终端用户；2）能源输配、储存、购销企业；3）能源生产、加工转换企业。这三类服务对象分别有不同的综合能源服务需求。
综合能源服务主要参与者情况
资料来源：公开资料整理
国网呈现强示范作用，综合能源服务重视度显著提升。国网计划将综合能源服务地位提升至国网第二主业，计划到2025年、2030年综合能源服务业务实现800亿元、3000亿元营收，2020-2030年CAGR超30%。国网对综合能源服务的重视度显著提升对行业形成较强示范作用，综合能源服务在新型电力系统中的重要性在不断凸显。
综合能源服务市场需求将不断扩大。根据中电联数据，2020-2025年综合能源服务市场规模将达到0.8-1.2万亿元，2035年市场规模将达到1.3-1.8万亿元。
2017-2030年国家电网综合能源服务业务营收情况
资料来源：公开资料整理
华经产业研究院对中国特高压行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2023-2028年中国特高压行业市场全景评估及投资战略规划研究报告》。
