5G专题：5G起，电源增，泛在兴.pdf

电气设备 |证券研究报告 行业深度 2019 年 10 月 20 日 Table_Industr yRank 强于大市 公司名称 股票代码 股价 (人民币 ) 评级 亿纬锂能 300014.SZ 32.96 买入 比亚迪 002594.SZ 46.90 买入 海兴电力 603556.SH 18.21 买入 国电南瑞 600406.SH 21.76 增持 宁德时代 300750.SZ 70.09 增持 国轩高科 002074.SZ 12.40 增持 璞泰来 603659.SH 47.64 增持 星源材质 300568.SZ 24.75 增持 恩捷股份 002812.SZ 32.99 增持 新宙邦 300037.SZ 24.38 增持 中恒电气 002364.SZ 12.50 未有评级 新雷能 300593.SZ 22.20 未有评级 岷江水电 600131.SH 21.19 未有评级 金智科技 002090.SZ 10.92 未有评级 资料来源：万得，中银国际证券 以 2019 年 10 月 18 日当地货币收市价为标准 Table_relatedreport 中银国际证券股份有限公司 具备证券投资咨询业务资格 Table_Industry 电气设备 Table_Analyser 沈成 (8621)20328319 cheng.shenbocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300517030001 李可伦 (8621)20328524 kelun.libocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300518070001 朱凯 (86755)82560533 kai.zhubocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300518050002 张咪 (8610)66229231 mi.zhangbocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300519090001 Table_Title 电新行业 5G 专题 5G 起，电源 增 ，泛在兴 Table_Summary 5G 基站较高的功耗水平对通信电源系统提出了新的需求，我们预计在未来的主要建设时期内， 5G 基站开关电源市场空间有望超 300 亿 元 ，磷酸铁锂电池需求或超过 155GWh。此外 5G网络切片契合泛在电力物联网 建设 需求，有望推动部分新应用场景落地，加速泛在电力物联网建设。 支撑评级的要点 5G 基站 建设空间广阔 ， 7 年 155GWh 锂电池需求增 量可期 ： 通信电源是向通信设备提供交直流电的电源，是整个通信网的能量保证。 蓄电池是保障通信电源不间断供电的核心设备 ， 目前阀控密封式蓄电池占通信电源用蓄电池市场 绝大多数 份额 。 随着 5G 基站的建设， 磷酸铁锂电池 高能量密度、 长 使用寿命、环保性、大电流充放电等 优势 凸显 ，有望 逐步替代铅酸蓄电池， 提升在 5G 基站后备电源市场的 渗透率。 5G 商用牌照正式发放， 基站建设速度有望加快 ； 同时 5G 时代“ 宏站 +微站”成为新模式，微基站占比有望大幅提升 ，供电方式更加灵活多 样。 我们 预计2019-2025 年期间， 5G 宏基站 、微基站 建设数量有望 分别 达到 1311、 2600万个 ， 基站储能电池对锂电池的需求量分别为 3.9GWh、 23.1GWh、28.9GWh、 31.4GWh、 21.0GWh、 23.9GWh、 23.1GWh，合计带来 155.4GWh的锂电池需求增量。 开关电源市场空间有望 超 300 亿元： 根据 3AAU+1BBU 的典型配置方案，5G 基站需要配置至少 48V/100A 规格的开关电源方可满足供电需求。按照一般价格和预测需求计算， 5G 基站所需开关电源总价值约 300-400 亿元，高峰期年市场空间有望超过 50 亿元。 5G 应用赋能泛在电力物联网建设： 泛在电力物联网 的整体架构中， 数据的获取、传输、处理、应用是核心 ，需要高速、可靠的通信系统为保障。5G 应用的重要创新点网络切片契合泛在电力物联网的应用需求， 3GPP定义的 三种典型切片 eMBB、 mMTC、 uRLLC 分别 可应用于 智能化无人巡检 、 负荷精准控制 、 配电自动化 、 分布式可再生能源控制 、 终端数据采集 等多个 不同 场景 。 投资 建议 通信电源： 预计 5G 基站开关电源总价值有望超 300 亿元，建议关注国内通信 开关电源 标的 中恒电气 、新雷能 等。预计 2019-2025 年 5G 基站将带来锂电池需求增量 155GWh，利好磷酸铁锂电池产业链，推荐电池龙头宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科等，推荐电池材料龙头璞泰来、星源材质、恩捷股份、新宙邦等。 泛在电力物联网： 5G 应用赋能泛在电力物联网建设，推荐引领电网智能化、信息化升级的龙头标的国电南瑞，建议关注岷江水电；同时建议关注电能采集、配网智能化等标的，推荐海兴电力，建议关注金智科技。 风险提示 5G 建 设推进不达预期；泛在电力物联网建设不达预期；通信锂电渗透不达预期；价格竞争超预期。 Table_Companyname 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 2 目录 5G 建设催生通信电源增量需求 . 5 电源系统是通信系统的动力源 . 5 5G 基站“宏微”并举，供电方式灵活多变 . 7 开关电源与锂电池拥抱增量市场 . 13 5G 应用赋能泛在电力物联网建设 . 18 泛在电力物联网需要高速可靠的通信保障 . 18 5G 网络切片契合泛在需求 . 20 投资建议 . 24 风险提示 . 25 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 3 图表 目录 图表 1. 通信电源系统构成 . 5 图表 2. 开关电源结构图 . 6 图表 3. 正常工作时通信电源系统运行示意图 . 6 图表 4. 市电停电时通信系统运行示意图 . 6 图表 5. 铅酸电池和磷酸铁锂电池性能对比 . 7 图表 6. 截至 2019 年 6 月我国移动基站数量 . 8 图表 7. 支持 5G 基站建设的相关政策及企业措施 . 8 图表 8. 2019 年三大运营商 5G 基站规划建设数量 . 9 图表 9. 2019 年三大运营商 5G 投资预算 . 9 图表 10. 我国主要城市 5G 基站建设规划 . 9 图表 11. 宏基站示意图 . 10 图表 12. 微基站示意图 . 10 图表 13. 5G 基站主要分类 . 10 图表 14. 2G/3G/4G/5G 基站覆盖范围对比 . 10 图表 15. 5G 宏基站 240V 高压直流远供比较方案 . 11 图表 16. 微基站 POE 供电系统示意图 . 11 图表 17. 微基站供电方案对比 . 12 图表 18. 48V 直流直供供电系统示意图 . 12 图表 19. 280V 直流远供供电系统示意图 . 12 图表 20. 小微电源供电系统图 . 12 图表 21. 三大运营商每年 4G 宏基站新建数量 . 13 图表 22. 2019-2025 年三大运营商 5G 宏基站新建数量预测 . 13 图表 23. 2019-2025 年 5G 宏基站与微基站建设数量预测 . 14 图表 24. 华为 4G/5G 基站布置图 . 14 图表 25. 5G 基站和 4G 基站功耗对比 . 15 图表 26. 5G 基站基本供电模式 . 15 图表 27. 部分 5G 基站功耗对比 . 16 图表 28. 微基站分类及功耗 . 16 图表 29. 2019-2025 年 5G 基站对锂电池的需求预测 . 17 图表 30. 国家电网能源互联网基本结构与业务框架 . 18 图表 31. 泛在电力物联网建设阶段安排 . 18 图表 32. 国家电网“三型两网、世界一流”战略目标 . 19 图表 33. 泛在电力物联网分层结构 . 19 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 4 图表 34. 5G 网络切片的生成过程 . 20 图表 35. 无人机巡线作业 . 21 图表 36. 毫秒级精准负荷控制系统总体架构示意（基于其他通信协议） . 21 图表 37. 华为 IoT-G/5G 双模配电网通信架构 . 22 图表 38. 双向潮流配电网基本架构 . 22 图表 39. 国网安徽电力营销大数据平台设计总体思路 . 23 附录图表 40. 报告中提及上市公司估值表 . 26 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 5 5G 建设催生通信电源增量需求 电源系统 是 通信 系统 的动力源 电源系统 是通信系统的“心脏” ： 通信行 业是电源的重要 应用 场景 之一 ， 根据中国信通网的报告，通信 电源占电源市场的 份额高达 35%。 通信电源是向通信设备提供交直流电的电源，是整个通信 网的能量保证。 尽管电源 仅占 通信系统固定资产投资 的 2%-3%，但是由于 电源设备供电质量及供电可靠性直接影响整个通信系统及其质量 ，一旦电源设备发生故障， 将会影响 通信系统运行， 造成较大的经济损失和社会影响， 所以电源系统被誉为 通信运行系统的“心脏” 。 通信设备要求电源系统具备 高 可靠 性 、 高 稳定 性 、高效率 ： （ 1） 可靠性： 必须保证连续供电，不能中断， 交流电源供电的通信设备都应当采用不间断 电源（ UPS），在直流供电系统中，应当采用整流器与电池并联浮充供电方式；（ 2） 稳定性： 通信设备对于电压波动、杂音电压、瞬变电压等非常敏感， 要求电源电压稳定，不能超过允许的变化范围，通信设备一般都由稳压电源供电；（ 3） 高效率： 要求通信电源热损耗低，功率密度大，有利于节能、减小占地面积，减少投资。 图表 1. 通信电源系统构成 资料来源： 通信电源系统简介 ，中银国际证券 通信 电源系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统三部分组成 ： 交流供电系统 由高压配电所、降压变压器、油机发电机、 UPS 和低压配电屏组成 ， 交流供电系统有三种交流电源，分别为变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电和 UPS 供给的后备交流电；直流供电系统由整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关馈电线路组成， 为各种通信设备提供不间断直流电源，整流器经过几年的发展，变成了开关电源设备；为了提高通信质量、确保通信设备与人身安全，通信固定台站的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。 开关电源 是电源系统电能转换的核心 通信电源系统中所使用的整流部件是高频开关电源的一种，通常由 整流模块、监控单元、交流配电、直流配电、降压单元（输入电压较高时）、蓄电池组 及相关辅助单元组成。 开关电源的基本工作原理是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等） 对输入电压进行脉冲调制，从而实现 AC/DC 和 DC/DC 等模式的 电压变换， 同时可实现 输出电压可调和自动稳压。 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 6 图表 2. 开关电源结构图 资料来源：中恒电气招股说明书，中银国际证券 48V 开关电源是移动通信应用的主力： 按照使用环境分，通信电源可分为室外通信电源与室内通信电源。室外通信电源是指为室外基站、直放站、射频拉远基站等室外通信设备提供直流电的电源，其标称电压值通常为 48V 或 24V，适用于户外环境恶劣、 缺乏机 房 建设条件的山地、丘陵等偏远地带及征地困难的居民区。 室内通信电源系统是指在通信系统中为电信设备、计算机、主控设备等负载提供直流电的电源，其标称电压值通常为 48V 或 24V，适用于通信机房、移动基站、交换机房内。在我国移动通信领域，应用最广泛的是 48V 室内通信 开关 电源 。 蓄电池是电源系统正常工作的重要保障 蓄电池是保障通信电源不间断供电的核心设备 ： 蓄电池是 通信系统直流供电和交流不间断供电的重要组成部分，当市电正常供电时，蓄电池和整流器并联运行， 能改善整流器的供电质量，起到平滑滤波的作用，当市电异常或者整流 器故障时，由蓄电池单独给供电设备供电，起到备用电源作用。 图表 3. 正常工作时通信电源系统运行示意图 图表 4. 市电停电时通信系统运行示意图 资料来源： 通信电源系统简介 ， 中银 国际 证券 资料来源： 通信电源系统简介 ， 中银 国际 证券 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 7 通信电源用蓄电池经历了数次演变： 通信电源用蓄电池需要具备使用寿命长、安全性高 、 安装方便、免维护、低内阻 、低成本 等 特点 。通信电源用蓄电池经历了开口式铅酸蓄电池 、 GGF 型防酸隔爆蓄电池、镉镍碱性蓄电池 -阀控式铅酸蓄电池的演变。阀控式铅酸蓄电池克服了 传统 铅酸 蓄电池的缺点，具有 免维护、无酸雾、不腐蚀设备、自放电小、结构紧凑、密封良好、抗震动、高低温性能好等优点， 逐渐成为通信电源用蓄电池的主 流 。 阀控式密封铅酸蓄电池无法满足 5G 基站后备电源要求： 随着通信电源对于蓄电池的要求提高 ， 阀控式密封铅酸蓄电池的缺陷日益凸显，一是温度对于阀控式密封铅酸蓄电池的影响大 ， 且有电池鼓胀现象，真实使用寿命短；二是可能出现隐蔽缺陷的情况，当交流市电失电时，短时间容量跳水；三是 对过充电比较敏感，过充情况下容易出现燃烧和爆炸现象 ； 四是随着铅酸蓄电池大量废弃处理，环保压力越来越大。 随着 5G 基站的大量建设，磷酸铁锂电池作为后备电源的优势凸显 ： 5G 基站的功耗可能将数倍于 4G基站，同时对电源系统提出了极大的扩容需求 ， 这意味着运营商当前几乎所有的机房都必须对电源系统进行改造以保证电力供给，包括开关电源、蓄电池、电源线都 需要 重新更换 ； 5G 基站电池容量高于 3G/4G，后备蓄电池容量成倍增加，现有空间无法容纳 ，高能量密度的后备电源将成为趋势 ； 同时 5G 基站功耗的增加，意味着运营成本的大幅增加，低购置和 维护 成本的后备电源 成为运营厂商的必然要求 。与阀控 式 密封铅酸蓄电池相比， 磷酸铁锂电池 在 能量密度、使用寿命、环保 性、大电流充放电 等方面 优势凸显，随着技术的进步和上游原材料价格的下降，磷酸铁锂电池的价格优势逐步显现 ， 此外梯次利用磷酸铁锂电池成本优势更加突出。尽管目前 梯次磷酸铁锂电池价格仍然高于铅蓄电池，但其充放电次数、使用寿命，以及体积重量优势却可以弥补价格高的缺陷，综合使用成本优于 铅蓄电池。 随着 5G 通信基站的大量建设，磷酸铁锂电池应用前景广阔。 图表 5. 铅酸电池和磷酸铁锂电池性能对比 铅酸蓄电池 磷酸铁锂电池 正极 二氧化铅 磷酸铁锂 负极 海绵状铅 碳材料 电解液 稀硫酸溶液 聚合物电解液 电压 （ V） 2 3.6 比能量（ Wh/kg） 30-45 155 比功率（ W/kg） 150-400 315 体积比能量（ Wh/L） 60-80 320 循环次数（次） 300-500 1000-2000 自放电率 4%-5% 3% 工作温度 （） -2060 -4060 有害物质 铅 无 环保性 污染环境 环境友好 记忆效应 有 无 成本 低 中等 资料来源： 钜大锂电，中银国际证券 5G 基站 “宏微”并举，供电方式灵活多变 4G 基站仍为主流， 5G 基站 建设提速 通信基站 数量 快速增长， 4G 基 站 仍为主流 ： 根据工信部统计数据显示， 2018 年，全国净增移动通信基站 29 万个，总数达 648 万个 ， 2013-2018 年年均复合增速为 21.87%， 其中 4G 基站净增 43.9 万个，总数达到 372 万个 ； 2019 年上半年，受物联网业务高速增长、基站需求增大影响，移动通信基站总数达 732 万个，其中 4G 基站总数为 445 万个，占 比 60.8%。 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 8 图表 6. 截至 2019 年 6 月 我国移动基站数量 0%1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %8 0 %01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 02 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2019 年 6 月末移动电话基站数 3 G / 4 G 基站数 占比( 万个 )资料来源：工信部，中银国际证券 5G 商用牌照 正式 发放， 基站 建设速度有望加快： 2019 年 6 月 6 日， 工信 部向中国电信、中国移动、中国 联通、中国广电四家企业发放了 5G 商用牌照，标志着我国 5G 正式进入商用推广发展新阶段 。2019 年 6 月 5 日， 工信部和国资委联合下发了关于 2019 年推进电信基础设施共建共享的实施意见，要求加快 5G 基站站址规划。基础电信企业要根据 5G 业务发展需求和网络规划，及时提出 5G 基站站址需求。 相比 4G 基站， 5G 基站覆盖范围更小， 如果 5G 基站要达到目前 4G 基站的覆盖范围， 需要新建的基站数量 约为 4G 基站的 4-5 倍 。 根据 TD 产业联盟数据，截 至 2019 年 7 月，全国范围内已建成 5G 基站 3.8 万 个 ，预计至 2019 年底，全国 5G 基站建 设总数将达到 15 万 个 。 图表 7. 支持 5G 基站建设的相关政策及企业措施 时间 实施地方政府 /单位 事件 2019-09-24 深圳 深圳召开 5G 动员会，提出在 2019 年底建设 1.5 万个 5G 基站， 2020 年 8 月前建设 4.5 万个 5G 基站。 2019-09-15 山西 山西省政府印发加快推进数字经济发展的实施意见 和 政策，提出到 2022 年，山建成 5G 基站 3 万个 。 2019-08-07 中国铁塔 已 接到运营商关于 5G（基站）的建设需求 6.5 万个，今年建设主要是通过现有的铁塔改造实现，预计全年接到 10 万个基站的 建设需求。两年来，在雄安建设了 1500 多个塔类项目，是运营商存量基站数的 1.2 倍，室内分布 100 多万平米，是存量的 10 倍。 2019-06-14 北京通信管理局 落实北京市政府办公厅印发的 关于加快推进 5G 基础设施建设的工作方案 ，1）编制 5G 基础设施专项规划； 2） 在不同区域选取不同类型的灯杆，开展利用城市灯杆建设 5G 基站试点工作； 3） 做好基站环境影响登记表备案工作； 4）召开 北京通信行业“加快推进 5G 基础设施建设动员部署电视电话会”； 5） 加大宣传力度。 2019-04-25 广东移动 广东移动联合近百家 5G 产业链合作伙伴成立 5G 产业联盟， 2020 年在全省实现5G 网络覆盖，其中 2019 年规划 5G 基站建设 1 万个。 2019-03-04 沈阳移动 沈阳移动在沈阳铁西宝马厂区开通智慧工厂 5G 基站，满足厂区安防机器人、智能巡查等工作。 2018-04-28 湖北省 公布武汉市 5G 基站规划建设实施方案，规划建设 3000 个宏基站和 2.7 万个微基站， 2018 年开始试点工作， 2020 年建设完成并开始商用。 资料来源： 中国信通院，高工锂电，中银国际证券 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 9 三大运营商 发力 5G 基站 建设 ： 三大运营商 发布 2019 年 5G 基站投 资规划 ， 2019 年中国移动、中国电信、中国联通分别规划建设 5G 基站 5、 4、 4 万个，合计 13 万个； 2019 年三大运营商 5G 投资预算分别为 250、 90、 80 亿元，合计投资 金额 420 亿元。 北京、上海等 11 个 主要城市也发布了 5G 基站建设规划和 5G 网络覆盖时间表 ， 5G 基站建设空间广阔，建设速度有望加快。 图表 8. 2019 年三大运营商 5G 基站规划建设数量 图表 9. 2019 年三大运营商 5G 投资预算 02468101214中国移动 中国电信 中国联通 合计5G 基站建设数量( 万个 )0501 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 04 5 0中国移动 中国电信 中国联通 合计5G 投资预算( 亿元 )资料来源： 公司公告 ， 中银 国际 证券 资料来源 ： 公司公告 ， 中银 国际 证券 图表 10. 我国主要城市 5G 基站建设规划 城市 5G 基站建设规划 5G 信号覆盖时间表 北京 2019 年底建设 5G 基站超过 1 万个 2021 年重点功能区 5G 网络覆盖 上海 2019 年底建设 5G 基站超过 1 万个， 2020 年累计建设 5G 基站 2 万个 2020 年实现 5G 全覆盖 广州 2019 年底完成不低于 2 万个 5G 基站的目标， 2021 年建成 6.5 万个 2021 年实现主城区和重点城区 5G 网络覆盖 深圳 2019 年底累计建成 5G 基站 1.5 万个， 2020 年 8 月底累计建成 4.5 万个 2020 年 8 月底实现 5G 网络全市覆盖 重庆 2019 年建成 1 万个 5G 基站 2022 年主城有望实现 5G 网络全覆盖 天津 2020 年建设部署商用 5G 基站超过 1 万个 - 杭州 2019 年建成 1 万个 5G 基站 2020 年杭州城区实现 5G 网络全覆盖 苏州 2019 年底完成 5000 个基站建设， 2021 年建成 2.3 万个以上基站 2021 年底实现全市范围 85%以上覆盖率 武汉 2021 年建成 5G 基站 2 万个以上 2021 年实现 5G 网络全覆盖 郑州 - 2019 年初步实现 5G 全覆盖 沈阳 - 2019 年底沈阳及沈抚新区重点区域实现 5G 网络覆盖 资料来源： 中新经纬， 中银国际证券 “宏微”并举 催生多元供电模式 5G 通信基站由宏基站向微基站发展： 按照功率 大小，基站 可 以 分为 宏基站、 微基站、皮基站、纳基站、飞基站等 ，其中微基站、皮基站 、 飞基站均属于小基站，其 功率 范围 一般在 50mW-10W，覆盖范围在 10-200 米 ，相 比之下，宏基站 的频率范围在 10W 以上， 覆盖范围可以达到数公里 。 由于不同基站的覆盖范围不同，因此其应用场景也各不相同。 宏基站一般指有专用机架的信息塔，可以提供大容量的数据传输，需要配套机房，可靠性较好，大区域的覆盖能力较强，使用场合不受外部环境影响。小基站可以看作小型化、低功 率的基站，将所有的设备浓缩在一个比较小的机箱内，是宏站的有效补充。小基站安装灵活，可以就近安装在塔顶或房顶的天线附近，直接用跳线将发射信号连接到天线端，馈缆短，损耗小。 2019 年 10 月 20 日 电新行业 5G 专题 10 图表 11. 宏基站示意图 图表 12. 微基站示意图 资料来源： 搜狐网， 中银 国际 证券 资料来源： 搜狐网， 中银 国际 证券 图表 13. 5G 基站主要分类 类型 英文名 单载波发射频率（ 20MHz 带宽） 覆盖半径 应用场景 宏基站 Macro Site 10W 以上 200 米以上 城市，空间足够大的热点人流地区 微基站 Micro Site 500mW-10W 50-200 米 受限于占地无法部署宏基站的市区或者农村 皮基站 Pico Site 100mW-500mW 20-50 米 市内公共场所如机场、火车站、购物中心等 飞基站 Femto Site 100mW 以下 10-20 米 家庭和企业环境中 资料来源： 微波射频网， 中银国际证券 “宏站 +微站”成为 5G 新模式，微基站占比有望大幅提升。 一是 5G 和 4G 相比， 用户需求发生变化 ：1） 巨大的设备连接数密度、毫秒级的端到端时延等技术和服务需求 ； 2） 由于 5G 频段的上移，网络覆盖 能力下降 ； 3） 目前大多数 数据流程量来自室内的热点区， 预计 5G 时代这一趋势仍将继续 。 “宏基站 +小基站”的组网方式 可以 有效 补充解决 4G 网络覆盖的问题，如超高流量密度、超高数据连接密度和广覆盖等场景 。 二是 由于 5G 频率高于 4G， 相比 4G 基站 传输距离大幅缩短， 覆盖范围大大减小。为覆盖同样的区域需要建设更多的基站，运营商网络建设成本压力大幅上升， 因此小基站也成为缓解运营商建设成本压力的重要手段之一。 图表 14. 2G/3G/4G/5G 基站覆盖范围对比 0246810122G 3G 4G 5G覆盖范围下限 覆盖范围上限( km )资料来源： 5G 基站环境条件与供电解决方案探讨 ，中银国际证券