新型电力系统的特点、趋势与投资机会 Table_Industry 电力 行业 Table_ReportTime 2021年 09月 02日 请阅读最后一页免责声明及信息披露 2 证券研究报告 行业 研究 Table_ReportType 投资策略 报告 Table_StockAndRank 电力 行业 投资评级 看好 上次评级 看 好 Table_Author 左前明 能源 行业 首席 分析师 执业编号： S1500518070001 联系电话： +86 10 83326795 邮 箱： 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街 9号院 1号楼 邮编： 100031 Table_Title 新型电力系统的特点、趋势与投资机会 Table_ReportDate 2021 年 09 月 02 日 本期内容提要 : Table_Summary Table_Summary 核心提要 ： 当前， 电力行业 排放约占我国 CO2排放总量的四成 。 未来， “ 终端用能电气化 +电力系统脱碳 ” 是实现碳中和的主要路径。因此电 力系统转型升级是关乎我国 “ 双碳 ” 目标实现的决定性因素。 新型电力 系统是中央对于电力行业发展作出的系统阐述，明确了电力系统在实 现“双碳”目标中的核心地位，指明了电力系统转型升级的方向。 建议 关注加强电网建设、提升调节能力、电网智能化、涨电价、电能替代 五条主线。 新型电力系统的主要宏观表现是“以新能源为主体”。 存在 4 个关键时 点 ：新能源在新增装机中的占比超过 50%（ 2017 年）、在新增电量中 的占比超过 50%（ 2025 年左右）、在总装机中的占比超过 50%（ 2035 年左右）、在总发电量中的占比超过 50%（ 2045 年左右）。 建设新型电力系统存在巨大挑战。 从电力系统转型国际经验看， 转型 难以一蹴而就。 德国、英国等主要经济体新能源发电量尚未超过 30%， 且灵活性资源远多于我国 ；丹麦等北欧国家虽然已实现高比例可再生 能源接入，但是具有特殊性，包括风速平稳风电出力波动小、邻国提供 大量调峰资源、本国 深度 挖掘灵活性资源等。 缺电、电力系统安全稳 定等问题或将更早出现。 需求端， 2021 年全社会用电量增速 有望 达 到 10%， 2022 年有望保持在 6%以上， 明显 超过 “ 十四五 ” 规划年均增 速 预期。供给端， 2021-2023 年，水电和核电新增装机快速下滑；严 控煤电装机背景下，目前在建装机约 0.8 亿千瓦， 将于 2021-2022 年 陆续投产；即使考虑 2021-2023 年新增新能源装机 90GW、 105GW、 120GW（ “ 十四五 ” 新能源年均新增 120GW，前低后高），仍难以有 效缓解供需矛盾。 在上述假设下， 基于电量平衡测算，我们预计 2021- 2023 年煤电利用小时数较 2020 年提高约 200 小时，达到 4500 小时 左右；煤电利用小时数的提高对应调节能力的下降，将对新能源消纳 率产生压力。 新型电力系统与当前电力系统的区别表现在 ： 电源结构、负荷特性、 电网形态、技术基础和运行特性上 ，将 以坚强智能电网为枢纽平台，以 源网荷储互动与多能互补为支撑， 具有 清洁低碳、安全可控、灵活高 效、智能友好、开放互动 等 特征 。 构建新型电力系统，技术上要进行“六个提升” ， 提升电力供需预测水 平 、提升 电网建设 水平、 提升调节能力 （火电灵活性改造、抽水蓄能、 电化学储能、需求侧响应） 、 提升智能化水平 、 提升新能源并网标准 、 提升 电网调度体系 ； 政策上需要还原电力的商品属性，理顺电价体系， 实现成本的合理疏导 ， 我们 预计电价水平将逐步提升 。 投资机会：（ 1） 加强电网建设， 配网关注许继电气、思源电气，主网 （特高压）关注 中国西电 、 平高电气； （ 2）提升调节能力，火电灵活 请阅读最后一页免责声明及信息披露 3 性改造方面 关注龙源技术、青达环保、杭锅股份 ， 抽水蓄能方面 关注 东方电气、 中国电建 ， 电化学储能 方面关注宁德时代、永福股份 ， 需求 侧响应 方面关注南网能源、苏文电能 ； （ 3）电网智能化 ，关注国电南 瑞、杭州柯林、宏利达； （ 4）涨电价 ， 火电 板块关注 中国神华（煤电一 体化）、 华能国际、华电国际， 水电 板块关注华能水电、长江电力， 核 电 板块关注中国核电、中国广核； （ 5）电能替代， 关注 卧龙电驱、汇川 技术、方大炭素 。 风险因素： 1、电价政策落地不及预期； 2、电力供需形势超预期恶化 制约新型电力系统建设； 3、国内气候 变化政策与减碳力度变化带来不 确定性。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 4 目 录 新型电力系统的特点 . 6 1、新型电力系统的提出 . 6 2、对新型电力系统的认识 . 8 3、建设新型电力系统的时间线 . 9 4、新型电力系统的主要特征 . 11 5、建设新型电力系统是一项长期而艰巨的任务 . 12 新型电力系统的发展趋势 . 14 1、技术趋势 . 14 2、政策趋势 . 18 新型电力系统的投资机会 . 19 风险因素 . 22 表 目 录 表 1：我国实现 2060 年碳中和目标的五项策略 . 6 表 2： “四个革命、一个合作 ”能源安全新战略 . 7 表 3：智能电网和能源互联网概念对比 . 8 表 4：国内各方对新型电力系统的认识 . 8 表 5： 2019 年德国和英国电源装机情况 . 12 表 6：国家电网公司电网投资情况 . 19 表 7：特高压规划建设情况 . 20 表 8：抽水蓄能中长期发展规划（征求意见稿） . 20 表 9：重点投资领域和相关上市公司 . 22 图 目 录 图 1：我国温室气体排放的构成 . 6 图 2：我国实现碳中和的主要举措和贡献度 . 7 图 3：终端电气化水平预测 . 7 图 4：我国深度减排情景下的终端能源需求 . 7 图 5：我国深度减排情景下的一次能源需求 . 7 图 6：各类型电源的新增装机容量（万千瓦） . 9 图 7：各类型电源在新增装机中的占比 . 9 图 8：各类型电源新增发电量（亿千瓦时） . 10 图 9：各类型电源在新增发电量中的占比 . 10 图 10：各类型电源的累计装机容量（万千瓦） . 10 图 11：各类型电源在累计装机中的占比 . 10 图 12：各类型电源发电量（亿千瓦时） . 11 图 13：各类型电源在总发电量中的占比 . 11 图 14：清华气候院关于未来发电量结构的预测 . 11 图 15：国网能源研究院关于未来发电量结构的预测 . 11 图 16：德国发电量结构变化情况 . 12 图 17：英国发电量结构变化情况 . 12 图 18：欧洲高压电网线路图 . 13 图 19：丹麦各类型电源发电量 . 13 图 20：丹麦发电量结构 . 13 图 21：瑞典各类型电源发电量 . 13 图 22：瑞典发电量结构 . 13 请阅读最后一页免责声明及信息披露 5 图 23：挪威各类型电源 发电量 . 14 图 24：挪威发电量结构 . 14 图 25： “十四五 ”常规水电投产装机规模预测 . 14 图 26： “十四五 ”核电投产装机规模预测 . 14 图 27：构建新型电力系统的主要问题和举措 . 15 图 28：不同时间尺度下的风电场、光伏电站出力情况 . 15 图 29：不同空间尺度下的新能源出力情况 . 15 图 30：我国电力市场架构和电价体系 . 18 请阅读最后一页免责声明及信息披露 6 新型电力系统的特点 1、 新型电力系统的提出 当前，电力行业 CO2排放约占我国 CO2排放总量的四成；未来，“终端用能电气化 +电力系统脱碳”是实现碳中 和的主要路径。因此 电力系统转型升级是关乎我国“双碳”目标实现的决定性因素。 我国温室气体排放中， CO2占比约 80%； CO2排放中，接近 90%来自于能源活动；对于能源相关 CO2排放， 从消费侧来看，主要来自于电力、工业、建筑、交通四部分，电力部门占比最高，超过 40%。 图 1： 我国温室气体排放的构成 资料来源： 清华气候院， Global Carbon Project， 信达证券研发中心 根据能源基金会 五项策略实现中国 2060 年碳中和目标 研究显示，我国实现碳中和，需要重点推进 可持 续能源消费、电力部门脱碳、终端用能部门电气化、非电力低碳燃料转换、负排放 五 方面举措 ，其中终端用 能电气化和电力部门脱碳是重点。另据国网能源研究院中国能源电力发展展望 2020研究显示，深度减 排情境下， 2060 年我国终端电气化率将由 2020 年的 26.8%上升至 69.8%，终端能源需求主要由电力满足， 一次能源需求主要由风、光、水、核等非化石能源发电满足。 表 1：我国实现 2060 年碳中和目标 的 五项策略 策略 主要内容 可持续能源消费 通过能效提升、结构变革、城市规划和生活方式改变，在维持较高生活水平的同时，实现终端部门可持续能源消费。 电力部门脱碳 通过逐步淘汰常规燃煤发电，快速增加以可再生能源为主，核能和碳捕集、利用和封存为辅的多样化技术组合发电量，实现电力部门脱碳。 终端用能部门 电气化 通过增加电动汽车的普及，促进某些工业部门（如钢铁、化工和玻璃）以电产热，以及加速建筑供暖和热水供应的电 化，实现终端用能部门的电气化。 非电力低碳 燃料转换 在电气化不具可行性的情况下，工业（作为燃料或原料）和交通（如长途货运、航运和航空）部门改用氢气和生物燃料 等低碳燃料。 负排放 将碳封存在自然系统中（如植树造林和增加土壤含碳量），或通过二氧化碳清除技术，抵消主要来自交通和工业部门的 残留碳排放，在 2060 年之前实现碳中和。 资料来源： 能源基金会，信达证券研 发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 7 图 2： 我国实现碳中和的主要举措和贡献度 资料来源 : 能源基金会， 信达证券研发中心 图 3： 终端电气化水平 预测 资料 来源 : 中国能源电力发展展望 2020 ， 信达证券研发中心 图 4： 我国深度减排情景下的终端能源需求 资料来源 : 中国能源电力发展展望 2020， 信达证券研发中心 图 5： 我国深度减排情景下的一次能源需求 资料 来源 : 中国能源电力发展展望 2020， 信达证券研发中心 新型电力系统是“四个革命、一个合作”能源安全新战略以来，中央对于电力行业发展再次作出的系统阐述，明 确了电力系统在实现“双碳”目标中的核心地位，指明了电力系统转型升级的方向。 首次提出： 2021 年 3 月 15 日，习近平总书记 主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健 康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措。 会议指出， 要构建清洁低碳安全高效的能源体系， 控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主 体的新型电力系统。 初步阐释： 2021 年 8 月 3 日， 人民日报发表 加快构建新型电力系统 一文， 提出 构建以新能源为主体 的新型电力系统，需要在电能的产、送、用全链条加大投入力度。 从电源侧看， 为了解决新能源装机带来的 随机性、波动性问题，必须加快推动储能项目建设； 从电网侧看， 保障供电可靠、运行安全，需要大幅提升 电力系统调峰、调频和调压等能力，需要配置相关技术设备； 从用户侧看， 政府鼓励用户储能的多元化发展， 需要分散式储能设施与技术。长远来看，这是推动电力行业高质量发展、实现碳达峰、碳中和目标的必要之 举。 表 2： “四个革命、一个合作” 能源安全新战略 主要内容 能源消费革命 抑制不合理能源消费。坚决控制能源消费总量，有效落实节能优先方针，把节能贯穿于经济社会发展全过程和各领域， 坚定调整产业结构，高度重视城镇化节能，树立勤俭节约的消费观，加快形成能源节约型社会。 能源生产革命 建立多元供应体系。立足国内多元供应保安全，大力推进煤炭清洁高效利用，着力发展非煤能源，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系，同步加强能源输配网络和储备设施建设。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 8 能源技术革命 立足我国国情，紧跟国际能源技术革命新趋势，以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，并同其他领域高新技术紧密结合，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。 能源 体制 革命 坚定不移推进改革，还原能源商品属性，构建有效竞争的市场结构和市场体系，形成主要由市场决定能源价格的机制， 转变政府对能源的监管方式，建立健全能源法治体系。 国际合作 在主要立足国内的前提条件下，在能源生产和消费革命所涉及的各个方面加强国际合作，有效利用国际资源。 资料来源： 新华社 ，信达证券研 发中心 2、 对新型电力系统的认识 新型电力系统 的内涵 与智能电网、能源互联网等概念 相似，但更多强调“以新能源为主体”。 新型电力系统尚无 官方定义，但从各方对其描述来看，新型电力系统与 2009 年的“智能电网”概念、 2015 年的“能源互联网”概 念存在较高相似度，均 涉及加强电网建设、与大云物移智 等现代信息技术的充分结合、支撑绿色能源发展等方面。 不同之处在于，新型电力系统更加强调“以新能源为主体”，需要适应以风电、光伏为代表的新能源发电装机快 速提升，寻求安全、经济、绿色的平衡点。 表 3： 智能电网和能源互联网 概念对比 名称 定义 特点 智能电网 智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、 新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新 技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互 动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运 行 。 坚强、智能、互动、互联 能源互联网 能源互联网是以电为中心，以能源为对象，以智能电网为基础， 以物联网为支撑，充分运用现代能源技术、现代信息通信技术 和控制技术，实现绿色能源发展、多能互补、实时精准互动、 广泛而智能互联的智慧能源网络。 能源是主体，互联网是手段 推动电网向能源互联互通、共享互济，用互联网技 术改造提升传统电网 资料来源： 国家发改委能源局 关于促进智能电网发展的指导意见 ， 国家电网， 信达证券研 发中心 虽然当前新型电力系统 尚无官方定义，但是产学研各界对其认识已趋于一致 ： 发展 新型电力系统 的过程，就是 适 应新能源大规模接入 的过程， 核心是 “双高” （ 高比例可再生能源 、 高比例电力电子设备 ）背景下电力系统的发 展问题 ： 高比例可再生能源 主要是具有 随机性、波动性、间歇性 的新能源 ， 需要 提高预测能力、加强电网建设、提高 调节能力、提升智能化水平。 高比例电力电子设备 极大改变了电力系统内部电气特征， 需要 提高新能源并网要求、更新电力系统控制与保 护等二次设备、升级电网调度体系 。 表 4： 国内各方对新型电力系统的认识 认识 国家电网 总信息师孙正运： 以新能源为主体的新型电力系统，将推动 电源侧清洁化、电网侧智能化、用户侧电气化， 加快以电力为中心的 清洁低碳高效、数字智能互动的能源体系建设。 从内部电气特征方面来看， 新型电力系统将由高碳电力系统向深度低碳或零碳电力系统转变，由以机械电磁系统为主向以电 力电子器件为主转变，由确定性可控连续电源向不确定性随机波动电源转变，由高转动惯量系统向弱转动惯量系统转变。 从外部表现形式方面来看， 新型电力系统将通过广泛互联互通推动电网向能源互联网演进，现代数字技术与传统电力技术深 度融合将使得电力系统发输配用等各领域、各环节整体智能化、互动化，虚拟电厂、抽水蓄能电站、多种形式的新型储能、电 力辅助服务等将让电力调度和源网荷储互动更加灵活智能，安全智能可控的技术手段成为交流电网与直流电网、电网和电源 协调发展的关键保障。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 9 南方电网 绿色高效： 新能源将成为新增电源的主体，并在电源结构中占主导地位；终端能源消费 新电气化 避程加快，用能清洁化和能 放水平显著提升 ；电力体制改革持续深化，市场在能源资源配置中的决定性作用充分发挥 柔性开放： 电网作为消纳高比例新能源的核心枢纽作用更加显著；储能规模化应用有力提升电力系统调节能力、综合效率和 安全保障能力 数字赋能： 数字与物理系统深度融合，以数据流引领和优化能源流、业务流 华能集团 董事长舒印彪： 新型电力系统有四方面基本特征 广泛互联。 “要形成更加坚强的互联互通网络平台，发挥大电网优势，获取季节差互补、风广水火互调和跨地区、跨领域补偿 调节等效益，实现各类发电资源充分共享和互为备用。” 智能互动。 “现代信息通信技术与电力技术的深度融合，实现信息化、智慧化、互动化，改变传统能源电力的配置方式，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。” 灵活柔性。 新能源要能够主动平抑处理波动，成为电网友好型电源，要具备可调可控能力，提升主动支撑性能。电网要充分具 备调峰调频能力，实现灵活柔性性质，增强抗扰动能力，保障多能互补，更好适应新能源发展需要。 安全可控。 以实现交流与直流各电压等级协调发展，建设新一代调控系统，筑牢安全三道防线，有效防范系统故障和大面积 停电风险。 周孝信（中 科院院士） 推动能源转型发展、构建以新一代能源系统为核心的新一代电力系统应包括以下特征： 可再生能源等非化石能源发电为主（发 电量占 70%80%以上），骨干电网与分布式电源结合，主干电网与局域网、微网结合。 清华大学能 源互联网创 新研究院 工程应用研究室主任赵东来 ： 从确定性系统演变为强不确定性系统 ， 包括电源端、负荷端、电力潮流的不确定性。 从机电装备主导向电力电子装备主导的演变： 新能源的并网、传输和消纳在源 -网 -荷端引入 了更多电力电子装备，电力系统呈 现显著的电力电子化趋势问题。电力系统基本特性将由旋转电机主导的机电稳态过程为主演变为电力电子装备的电磁暂态过 程为主。 从单一电力系统向综合能源系统演变 资料来源： 信达证券研 发中心 3、 建设新型电力系统的时间线 建设新型电力系统的主要宏观表现是“以新能源为主体” 。 长远来看，为实现碳中和目标，“终端用能电气化 +电 力系统脱碳 ”是主线，新能源发电量占比需要大幅提升 。 在此过程中， 将 存在 4 个关键时点 ： 新能源在新增装机 中的占比超过 50%（ 2017 年 ） 、在新增电量中的占比超过 50%（ 2025 年 左右 ） 、在总装机中的占比超过 50% （ 2035 年左右 ） 、在总发电量中的占比超过 50%（ 2045 年左右 ） 。 新能源在新增装机中的占比于 2017 年超过 50%， 2020 年已达到 64%。 自 2017 年起，风电和太阳能发电 装机在所有新增装机中的占比 分别为 52.3%、 55.4%、 49.8%、 63.8%。 需要说明的是， 此处每年新增装机 为当年与上一年装机之差，实为净增装机，但由于退役装机较少，对上述结论影响非常有限。 图 6： 各类型电源的新增装机容量（万千瓦） 资料来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 图 7： 各类型电源在新增装机中的占比 资料 来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 10 新能源在 新增发电量中占比波动较大， 2020 年达到 33.1%，有望 2025 年左右超过 50%。 从中长期来看， 2020 年 总发电量 7.6 万亿千瓦时 ， 我们 预计 2025 年达到 9.8 万亿千瓦时，年均增速 5.3%。结合当前经济 形势来看，“十四五”用电量 /发电量增速大概率呈现前高后低趋势： 今年 1-7 月，全社会用电量累计 47097 亿千瓦时，同比增长 15.6%。 保守估计 2021 年 发电量增速 9.5%（中电联预测今年 下半年全社会用电量同 比增长 6%左右，全年全社会用电量增长 10%-11%）； 2022 年用电量 /发电量有望维持在 6%以上；“十四五” 末期年增速或将下滑至 3.5%左右，年新增用电量 /发电量约 3300 亿千瓦时。考虑年新增新能源装机 120GW （风电 40GW、光伏 80GW） ，保守估计风电、光伏利用小时数分别为 2100、 1200，则新能源新增发电量 1800 亿千瓦时，占新增发电量的比重 55%。 图 8： 各类型电源新增发电量（亿千瓦时） 资料来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 图 9： 各类型电源在新增发电量中的占比 资料 来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 新能源在 累计 装机 中占比逐年上涨， 2020 年达到 24.3%， 我们 预计 2025 年左右可再生能源发电装机占比 将超过 50%， 2035 年左右新能源发电装机占比将超过 50%。 截至 2020 年 底 ， 火电、水电、核电、风电、 太阳能发电装机分别达到 12.5 亿、 3.7 亿、 0.5 亿、 2.8 亿、 2.5 亿千瓦 。根据目前装机规划和电量平衡测 算， 我们预计 煤电装机“十四五”新增 1.5-2 亿千瓦， “十五五”不再新增 ；气电保持较快增长。 水电装机 “十四五”新增 0.75 亿千瓦，其中常规水电新增约 0.4 亿千瓦，抽水蓄能新增约 0.35 亿千瓦； 我们预计 水 电装机“十五五”大致新增 0.6-0.8 亿千瓦。 核电装机“十四五”新增 0.16 亿千瓦 ，“十五五”存在较高不 确定性， 我们 预计大致新增 0.4 亿千瓦 ；风电和太阳能发电“十四五”“十五五”年均新增 1.2 亿千瓦。 图 10： 各类型电源的 累计 装机容量（万千瓦） 资料来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 图 11： 各类型电源在 累计 装机中的占比 资料 来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 新能源在 总发电量中占比稳步上涨， 2020 年达到 9.5%， 或将在 2045 年左右超过 50%。 2020 年 总发电量 7.6 万亿千瓦时，新能源发电量 7276 亿千瓦时，占比 9.5%。基于根据目前装机规划和电量平衡测算， 2030 年全社会用电量约 11 万亿千瓦时，“十四五”和“十五五”期间新能源年均新增 120GW（风电 40GW、光 伏 80GW）， 2030 年达到 17.3 亿千瓦，年发电量达到 2.6 万亿千瓦时，在全社会用电量 /总发电量中占比达 到约 23%，年均提升 1.3 个百分点。 考虑未来全社会用电量增速逐步下降， 我们 大致判断 2045 年左右，新 能源发电量占比或将超过 50%。但需要特别说明的是，由于面向碳中和阶段的电源装机结构、发电量结构 存在较大不确定性（例如，若 CCS 技术出现突破，火电装机和发电量将有较大规模保留），因而上述时间点 请阅读最后一页免责声明及信息披露 11 可能存在较大变化。 不同假设条件下， 清华气候院预测 2050 年新能源发电量占比达到 62%，国网能源研究 院预测 2050 年这一比例约 50%。 图 12： 各类型电源发电量（亿千瓦时） 资料来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 图 13： 各类型电源在 总 发电量中的占比 资料 来源 : 万得，中电联， 信达证券研发中心 图 14： 清华气候院关于未来发电量结构的预测 资料来源 : 中国长期低碳发展战略与转型路径研究 ， 信达证券研发 中心 图 15： 国网能源研究院关于未来发电量结构的预测 资料 来源 : 中国能源电力发展展望 2020 ， 信达证券研发中心 4、 新型电力系统 的主要特征 “双碳”目标下， “终端用能电气化 +电力系统脱碳 ”作为主体的减排路径， 能源生产加速清洁化、能源消费高度 电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化 ， 为电力系统各环节带来深刻变化。 新型电力系统与 传统 电 力系统的区别： 电源结构 由可控连续出力的煤电装机占主导，向强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机占主导转变。 负荷特性 由传统的刚性、纯消费型，向柔性、生产与消费兼具型转变。 电网形态 由单向逐级输电为主的传统电网，向包括交直流混联大电网、微电网、局部直流电网和可调节负荷 的能源互联网转变。 技术基础 由同步发电机为主导的机械电磁系统，向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统转变。 运行特性 由源随荷动的实时平衡模式、大电网一体化控制模式，向源网荷储协同互动的非完全实时平衡模式、 大电网与微电网协同控制模式转变。 根据国家电网 构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案 ， 新型电力系统 是以坚强智能电网为枢纽平台， 以源网荷储互动与多能互补为支撑 的电力系统 ，具有 五方面基本特征： 清洁低碳： 形成清洁主导、电为中心的能源供应和消费体系，生产侧实现多元化清洁化低碳化、消费侧实现 高效化减量化电气化。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 12 安全可控： 新能源具备 主动支撑能力，分布式、微电网可观可测可控，大电网规模合理、结构坚强，构建安 全防御体系，增强系统韧性、弹性和自愈能力。 灵活高效： 发电侧、负荷侧调节能力强，电网侧资源配置能力强，实现各类能源互通互济、灵活转换，提升 整体效率。 智能友好： 高度数字化、智慧化、网络化，实现对海量分散发供用对象的智能协调控制，实现源网荷储各要 素友好协同。 开放互动： 适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入，与电力市场紧密融合，各类市场主体广泛参 与、充分竞争、主动响应、双向互动。 5、 建设新型电力系统 是一项长期而艰巨的 任务 长期来 看， 建设新型电力系统存在巨大挑战： 从我国电力系统转型速度来看， 需要数十年的持续推进， 我们 预计 2045 年左右能够实现新能源发电量占比超过 50%。 从电力系统转型的国际经验来看， 转型也 难以一蹴而就。 德 国、英国等主要经济体 新能源发电量尚未超过 30%； 丹麦等北欧国家虽然已实现高比例可再生能源接入，但是 具有特殊性，包括 风速平稳风电出力波动小、 邻国提供 大量 调峰资源、本国挖掘灵活性资源等。 截至 2019 年底， 世界主要经济体中， 德国 和英国 新能源发电量占比分别为 28.1%、 23.7%。英德两国较我 国拥有更好的转型基础，仅考虑气电一项调峰电源，其装机容量占比分别达到 35.5%、 13.8%，而我国 仅 4.5% （ 2020 年） 。此外，在新能源发电量比重提高过程中，已出现了电价明显上涨等问题。 表 5： 2019 年 德国和英国电源装机情况 煤电 油电 气电 水电 核电 风电 太阳能发电 生物质发电 合计 德国 装机容量 （百万千瓦） 44 4.4 30 11 8 60.8 49.0 10.0 217.2 占比 20.3% 2.0% 13.8% 5.1% 3.7% 28.0% 22.6% 4.6% 100.0% 英国 装机容量 （百万千瓦） 10 0 38 5 9 24.0 13.6 7.3 106.9 占比 9.4% 0.0% 35.5% 4.7% 8.4% 22.5% 12.7% 6.8% 100.0% 资料来源： 全球能源分析与展望 2020 ，信达证券研 发中心 图 16： 德国发电量结构变化情况 资料来源 : IEA， 信达证券研发中心 图 17： 英国发电量结构变化情况 资料 来源 : IEA， 信达证券研发中心 截至 2019 年底， 丹麦 新能源发电量占比 达到 58.5%，新能源成为发电量的主体，但其 具有特殊性：一是 丹 麦风速较为平缓，风电波动性对电网运行的影响并不严重 ； 二是 丹麦与邻国 电网互联充分 ，瑞典、挪威等国 拥有大量水电机组能够为丹麦电网运行提供充足调节能力； 三是 丹麦深入挖掘了本地 灵活性资源 ，包括电力 系统与热力系统耦合等，提高了电网调节能力。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 13 图 18： 欧洲高压电网线路图 资料来源： ENTSO-E， 信达证券研发中心 图 19： 丹麦各类型电源发电量 资料来源 : IEA， 信达证券研发中心 图 20： 丹麦发电量结构 资料 来源 : IEA， 信达证券研发中心 图 21： 瑞典各类型电源发电量 资料来源 : IEA， 信达证券研发中心 图 22： 瑞典发电量结构 资料 来源 : IEA， 信 达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 14 图 23： 挪威 各类型电源发电量 资料来源 : IEA， 信达证券研发中心 图 24： 挪威 发电量结构 资料 来源 : IEA， 信达证券研发中心 短期来看， 缺电、电力系统安全稳定等问题或将更早出现。 需求端， 2021 年 1-7 月 全社会 用电量 同比增长 15.6%， 我们预计全年 增速将达 10%， 2022 年有望保持在 6%以上，超过“十四五”规划 年均增速 预期。 供给端， 2021- 2023 年， 水电和核电新增装机快速下滑 ； 严控煤电装机背景下，目前在建装机约 0.8 亿千瓦， 2021-2022 年 将 陆续投产；即使考虑 2021-2023年新增新能源装机 90GW、 105GW、 120GW（“十四五”新能源年均新增 120GW， 前低后高），仍难以有效缓解供需矛盾。 基于电量平衡测算，我们预计 2021-2023 年煤电利用小时数较 2020 年 提高约 200 小时，达到 4500 小时左右；煤电利用小时数的提高对应调节能力的下降，将对新能源消纳率产生压 力。 图 25： “十四五”常规水电投产装机 规模预测 资料来源 : 信达证券研发中心 图 26： “十四五”核电投产装机规模预测 资料 来源 : 信达证券研发中心 新型电力系统的发展趋势 1、 技术 趋势 构建新型电力系统 ， 其核心是要积极适应高比例可再生能源、高比例电力电子设备发展趋势，同时进一步需要以 提升终端电气化率、构建综合能源系统等方式全面支撑温室气体减排 。 电力系统转型升级的 技术趋势 决定了行业 的资本开支方向，将 主要影响 相关 电力设备、电力工程施工等领域。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 15 图 27： 构建新型电力系统的主要问题和举措 资料来源： 信达证券研发中心 （ 1）提升电力供需预测水平 电力系统逐渐 从确定性系统演变为强不确定性系统 ，新能源发电占比提高增大 电源端不确定性 ，第三产业和居民 生活用电占比提高带来负荷端不确定性，在供需两端变化基础上进一步带来了电网潮流的不确定性，三重不确定 性下， 凸显了 提升 电力供需预测 水平 的重要性和迫切性。 新能源出力 的不确定性： 新能源装机的出力 具有随机性、波动性、间歇性等特征 ，在不同地域、不同季节表 现出较为显著的差异。 图 28： 不同时间尺度下 的 风电场、光伏电站出力 情况 资料来源 : 大规模新能源发电基地出力特性研究 ， 信达证券研发中 心 图 29： 不同空间尺度下 的 新能源出力 情况 资料 来源 : 大规模新能源发电基地出力特性研究 ， 信达证券研发 中心 （图中出力曲线经归一化处理） 电力负荷的不确定性 ： 随着第三产业、居民生活用电量占比提升，电力负荷波动性加大 ，预测难度提高 。 电网潮流的不确定性： 高比例分布式光伏接入 ，使得电力消费者有可能变成电力生产者，出现 电网潮流倒送 等 现象 。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 16 提高 电力 供需 预测 水平 将节约电力系统建设、运行成本。 以新能源大规模发展的德国为例， 根据 德国能源 转型中的电力系统平衡和负电价问题 一文分析，德国 现货市场设计了一种平衡基团机制 ， 平衡基团 作为 一 个虚拟的市场基本单元，在此单元中，发电和用电须达到 基本 平衡。当单元内部 无法 自平衡时，必须买入或 卖出电量来保持平衡。 平衡基团的机制在很大程度上促进了可再生能源预测的发展，预测水平直接影响平衡 基团的收益情况。除了利用不同的数学预测方法之外，德国很早就采用了多种天气预报的模型预测可再生能 源发电，包括标准天气预报数据，卫星的图像数据、气象雷达和气象气球的实时数据，航海和航天的天气预 报数据等，基于大数据等技术不断提升新能源出力预测准确度。 （ 2）加强电网建设 加强电网建设 是提升新能源接入能力的基础 。大基地开发模式提升特高压等主干网架建设需求 ， 负荷快速增长 叠加分布式新能源发展催生配电网建设需 求。我国配电网 建设水平弱于主网 ，配电网将是未来 投资 建设的 重点。 国家电网构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案提出： “十四五” 500 千伏及以上电网建设投资 约 7000 亿元 。 加快特高压电网建设。在受端，扩展和完善华北、华东特高压网架，加快建设华中特高压网架。在送端， 推进西南特高压网架建设，完善西北、东北 750 / 500 千伏网架，支撑跨 区直流安全高效运行。“十四五” 500 千 伏及以上电网建设投资 约 7000 亿元， 2025 年华北、华东、华中和西南特高压网架全面 建成。“十四五”规划建 成 7 回 特高压直流 ，新 增输电能力 5600 万千瓦 。 “十四五”配电网建设投资超过 1.2 万亿元，占电网 建设总投 资的 60%以上 。 适应分布式电源、微电网、多元负荷规模化发展需要， 重点 实施农村电网巩固提升工程，推进国 际领先城市电网建设。 （ 3）提升调节能力 提升调节能力是实现新能源大规模消纳的必要条件。未来较长一段时间内， 结合潜力规模和经济性来看，应 以 火 电灵活性改造、抽水蓄能电站 、电化学储能 、可调节负荷 为主次， 加快提升电力系统调节能力 。 火电灵活性改造 ： 辅助服务、 容量电价有望加快出台， 加速火电灵活性改造落地。 “十三五”火电灵活性改造规模远低于预期， 我们 预计“十四五”期间将通过提高辅助服务费用、设置容量 电价等方式加强政策支持，加速火电灵活性改造。 电力发展“十三五”规划 提出，热电联产机组和常规 煤电灵活性改造规模分别达到 1.33 亿千瓦和 8600 万千瓦左右，合计 2.2 亿千瓦。 但 最终改造规模与规划 存在较大差距，公开数据 显示， 截至 2019 年底，我国累计完成煤电灵活性改造约 5775 万千瓦，仅为 “ 十 三五 ” 改造目标的 1/4 左右。 “十四五” 国家电网规划， 2025 年力争 “ 三北 ” 地区累计完成 2.2 亿、东中部地区累计完成 1 亿千瓦 改造 任务。 南方电网提出，具备改造条件的煤电机组最小技术出力达到 20%-40%。 抽水蓄能电站 建设： “十四五”开工规模 有望大幅增长。 现阶段，抽蓄技术经济性优于电化学储能，容量电价落地理顺收益机制， 我们 预计“十四五”将迎来快速发 展。 抽水蓄能电站 是 具备调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等多种功能的灵活性资源 ，现阶段技术经 济特性优于电化学储能。 5 月 7 日，国家发改委发布关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见（发 改价格 2021 633 号） ，提出 以两部制电价政策为主体，以竞争性方式形成电量电价，将容量电价纳入输 配电价回收，强化与电力市场建设发展的衔接，进一步完善抽水蓄能价格形成机制。 2019 年国家发改委发 布的输配电价成本监审办法 要求 抽水蓄能电站、电储能设施的成本费用不得计入输配电定价成本 ，导致 抽水蓄能电站 难以获取合理收益，建设积极性受到严重影响 。 而今年新 政策 的出台， 为 抽水蓄能电站 获取合 理收益提供了保障 ，建设 有望 提速 。 截至 2021 年 8 月 ，全国抽水蓄能 装机规模 3249 万千瓦 ，在建装机规模 5393 万千瓦 。 “十三五”期间，全 国抽水蓄能建设投产规模 299