今年9月以來,從資本市場(chǎng)到街頭巷尾,最火的話題“電”。
開宗明義:本次限電的底層邏輯是傳統(tǒng)電力供需平衡在能源革命新進(jìn)程中遭遇挑戰(zhàn)。
作為世界上最大的煤炭消費(fèi)和生產(chǎn)國(guó),煤炭已深植于中國(guó)的能源體系,綠電替換煤炭是一項(xiàng)艱巨而又長(zhǎng)期的任務(wù)。過去十余年,中國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電容量大幅增長(zhǎng),毫無疑問該大勢(shì)已定;在能源革命下,我們?cè)桨l(fā)看到發(fā)展新型電力系統(tǒng)的緊迫性與重要性,可能這才是真正被我們忽略掉的大棋。
回顧歷史變遷,不管是工業(yè)革命還是能源革命,每一次變革都帶來了各個(gè)新興領(lǐng)域的投資機(jī)會(huì)。針對(duì)限電現(xiàn)象和保煤炭政策,我們不能只是停留在表面現(xiàn)象,甚至被帶節(jié)奏,而應(yīng)該透視到能源革命背后越來越多的行業(yè)正在被重構(gòu)。
01 能源革命的大潮
能源從轉(zhuǎn)型到革命
從煤炭代替柴薪火,再到油氣代替煤炭,當(dāng)今世界能源格局正在經(jīng)歷第三次能源轉(zhuǎn)型,低碳清潔的可再生能源擔(dān)當(dāng)本次的主角。自本世紀(jì)初以來,我國(guó)就積極鼓勵(lì)可再生能源的開發(fā)和利用,持續(xù)推動(dòng)風(fēng)電、光伏等新能源的發(fā)展,同時(shí)逐步減少化石能源的供給。政策的大力扶持,使得我國(guó)可再生能源發(fā)展引領(lǐng)世界。
能源除了轉(zhuǎn)型外,更為重要的是革命,提升能源利用效率是核心訴求。
從2014年開始,我國(guó)又提出能源消費(fèi)、能源供給、能源技術(shù)和能源體制四方面的“革命”,旨在控制能源總量和提高能源使用效率。整體來看,我國(guó)單位GDP的能耗呈下降趨勢(shì),但離發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的提升空間。根據(jù)2020年數(shù)據(jù),中國(guó)的單位GDP能耗大約是美國(guó)的2倍,日本的3倍,英國(guó)的4倍。未來我國(guó)需要加快提升能源利用效率,降低對(duì)能源消耗的依賴程度,其核心就是大力發(fā)展可再生能源。
其次,能源安全直接關(guān)乎國(guó)家的生存和發(fā)展。而我國(guó)石油和天然氣對(duì)外依存度一直居高不下,原油對(duì)外依存度超過70%,天然氣對(duì)外依存度超過40%。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)油氣的巨大需求和油氣依賴進(jìn)口之間的矛盾早已成為能源安全隱患,發(fā)展可再生能源來替代傳統(tǒng)化石能源迫在眉睫。
最后,為了應(yīng)對(duì)氣候變化,實(shí)現(xiàn)碳中和已經(jīng)是全球共識(shí),去年我國(guó)正式提出2030年前達(dá)到碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳目標(biāo)”。綜合來講,能源革命的方向很明確,要求我國(guó)將以化石燃料為主導(dǎo)的能源體系轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉礊橹鲗?dǎo)的能源體系。這是一舉多得的事情,不僅解決了能源自給自足的問題,也可以提高能源使用效率,還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略。
電力部門是能源革命的主戰(zhàn)場(chǎng)
講起能源革命,必然會(huì)涉及到各行各業(yè),包括電力、工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)。從碳排放源頭分析,2020年我國(guó)能源相關(guān)CO2排放占72.7%,具體到行業(yè),電力行業(yè)的碳排放占比高達(dá)40%,是第一大碳排放大戶。
為什么電力行業(yè)的碳排放這么高呢?這是我國(guó)多煤少氣的資源稟賦決定的,咱們的總發(fā)電量中,大約70%都來自于火力發(fā)電,而火力發(fā)電又主要是煤電,中國(guó)的煤電總裝機(jī)容量約為1050GW,比其他所有國(guó)家的煤電裝機(jī)總和還要大,這就不難理解我國(guó)的碳排放量占全球碳排放量的比重高達(dá)30%。
這時(shí)候有人會(huì)想,既然火電廠是碳排放的罪魁禍?zhǔn)?,正好我們擁有世界最大的光伏、風(fēng)電產(chǎn)能,把煤電廠關(guān)停,一股腦兒發(fā)展風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)不就可以了嗎?
但現(xiàn)實(shí)情況是,光伏、風(fēng)電的綜合發(fā)電成本仍然高于傳統(tǒng)火電,并且要想可再生能源的發(fā)電量滿足國(guó)家對(duì)電能的龐大需求,還要配置相應(yīng)的大量儲(chǔ)能,這些不是短期能夠?qū)崿F(xiàn)的。再者,火電廠的初始建設(shè)成本高,火電機(jī)組的設(shè)計(jì)使用年限通常超過30年,從經(jīng)濟(jì)角度講,也不能一下就完全放棄火電。
那么未來怎么能既讓火電“后退”,又滿足持續(xù)增長(zhǎng)的能源需求呢?在“碳中和”的長(zhǎng)期政策指引下,火電的規(guī)模會(huì)逐漸減少,釋放的容量份額逐步被光伏、風(fēng)電等可再生能源替代,這是個(gè)長(zhǎng)期的過程。這時(shí)候問題也出現(xiàn)了,在這個(gè)能源轉(zhuǎn)型的過程中,由于光伏、風(fēng)能發(fā)電的閑歇性和不穩(wěn)定性,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將面臨巨大的考驗(yàn)。
02 電力系統(tǒng)正面臨前所未有挑戰(zhàn)
電力供需平衡難度劇增
過去這些年,我國(guó)一直將調(diào)整電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)作為電力系統(tǒng)優(yōu)化的工作重點(diǎn),逐步減少火力發(fā)電量的比例,并增加可再生能源裝機(jī),電力供需平衡悄然被重塑。
理論上講,用可再生能源能源彌補(bǔ)火電發(fā)電量的減少不是什么難事。但是光伏、風(fēng)電是間歇性能源,往往光伏、風(fēng)電的出力高峰與用電高峰是不一樣的,結(jié)果就是,棄風(fēng)棄光一直是風(fēng)電、光伏行業(yè)的痛點(diǎn),再加上風(fēng)電、光伏的長(zhǎng)期缺乏價(jià)格優(yōu)勢(shì),各地主動(dòng)消納意愿不足,根據(jù)2014年的數(shù)據(jù),當(dāng)時(shí)東北部分地區(qū)的棄風(fēng)率甚至超過10%。
電氣化場(chǎng)景加速
不被大眾所了解的是,我國(guó)的電氣化起步雖然大大落后歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,但是發(fā)展速度驚人,今天我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重從2000年的不足12%提高到了2020年的27%左右,遠(yuǎn)超全球平均水平的19%。
未來電氣化的場(chǎng)景還將會(huì)越來越豐富,包括工業(yè)領(lǐng)域電氣化、電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、智能家居、5G基站等等。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測(cè),到2060年,電能占終端用能的比重有望達(dá)到66%,電能將成為最主要的能源消費(fèi)品種。
電氣化場(chǎng)景加速對(duì)電力系統(tǒng)主要會(huì)有兩方面的影響,一是顯著增加對(duì)電力的需求;二是電氣化場(chǎng)景復(fù)雜之后對(duì)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力可是一大考驗(yàn)。
以大家熟悉的電動(dòng)汽車為例,隨著電動(dòng)汽車保有量的增長(zhǎng),私人充電樁的保有量也在快速增加,但是私人充電樁一般都是在晚上進(jìn)行充電從而滿足白天的用車需求,這將導(dǎo)致以往用電的低谷期將會(huì)變成用電高峰期,進(jìn)而產(chǎn)生調(diào)峰的需求。
終端用戶需求的增長(zhǎng)
我國(guó)經(jīng)濟(jì)還處在快速發(fā)展過程中,人們生活水平還在逐步提高,自然對(duì)電的需求同步增多,包括家庭中的電子設(shè)備產(chǎn)品快速增長(zhǎng);冬季高峰期取暖用電用氣需求不斷攀升,都加大了調(diào)峰保供的難度。以美國(guó)作為參照,美國(guó)居民用電量在全社會(huì)用電量的占比是中國(guó)的三倍之多,中國(guó)的人均用電量增長(zhǎng)潛力還很大。
03 大變局:發(fā)展新型電力系統(tǒng)是必由之路
短期的限電難以徹底解決
相比發(fā)達(dá)國(guó)家目前大約1%-2%的平均經(jīng)濟(jì)增速,中國(guó)超過5%的經(jīng)濟(jì)增速還將維持較長(zhǎng)時(shí)間,疊加電氣化驅(qū)動(dòng)和“雙碳目標(biāo)”,全社會(huì)用電量增速將顯著高于GDP增速。
但從供應(yīng)端來看,在嚴(yán)控煤電裝機(jī)背景下,新增裝機(jī)減少,又要面臨老舊機(jī)組逐步淘汰,煤電的供應(yīng)顯然無法滿足用電量的增長(zhǎng),水電資源受到地理因素限制,難以繼續(xù)大規(guī)模發(fā)展。毫無疑問未來的電力增量落在風(fēng)電、光伏頭上,與此同時(shí),風(fēng)電、光伏還要更進(jìn)一步替代煤電的市場(chǎng)份額。
前文已經(jīng)論述過風(fēng)電、光伏是間歇性能源:光伏一碰到雨雪天氣就無法出力、風(fēng)電在沒風(fēng)的時(shí)候也轉(zhuǎn)不起來,它們是典型的“靠天吃飯”。截止2020年,風(fēng)電、光伏的裝機(jī)占比已經(jīng)達(dá)到24.3%,但是去年全年的發(fā)電量占比只有9.5%,相反火電是可以24小時(shí)開機(jī)。顯而易見,用不穩(wěn)定的電力代替穩(wěn)定成熟的電力,很難做到平穩(wěn)過渡,一旦前者發(fā)生點(diǎn)意外,就會(huì)再次出現(xiàn)東北拉閘限電的情況。
縱觀全球能源轉(zhuǎn)型過程,缺電、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定等問題不是個(gè)別現(xiàn)象。離我們最近的案例便是德國(guó):由于棄核脫煤政策使得其對(duì)于可再生能源的依賴大幅上升,但由于惡劣天氣的影響風(fēng)電和光伏發(fā)電存在明顯的供需缺口,因此導(dǎo)致德國(guó)的電價(jià)大幅抬升,同時(shí)電力進(jìn)口量也大幅抬升。
因此,用電的供需緊張將可能是一個(gè)長(zhǎng)期存在的矛盾。
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)
對(duì)于此次的缺電,市場(chǎng)討論的落腳點(diǎn)主要還在拉閘、挖煤、進(jìn)口等方向上,本質(zhì)上都是治標(biāo)不治本的短期權(quán)益之計(jì),我們更應(yīng)該看到重構(gòu)電力系統(tǒng),是更底層的抽絲剝繭。
我國(guó)的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是圍繞火電廠、水電的特性建設(shè)的,隨著風(fēng)電、光伏的上網(wǎng)比例提高,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性很難與之匹配,以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其實(shí)早在今年3月15日中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)被重點(diǎn)提及,按照國(guó)家電網(wǎng)的規(guī)劃,未來五年將投資超過2萬億元,推進(jìn)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
而以下三個(gè)方向,又顯得尤為重要:
1) 繼續(xù)加快特高壓建設(shè)
由于我國(guó)的火電和水電主要分布在西北和西南地區(qū),但用電卻在東部,決定了我國(guó)電力遠(yuǎn)距離跨省輸送的格局。早在1999年,我國(guó)就提出西電東送,將西北地區(qū)的水電和火電輸送到珠三角、長(zhǎng)三角和京津唐等地區(qū),不過那時(shí)候的電壓等級(jí)低導(dǎo)致輸送容量小、損耗大。
從2004年開始,國(guó)家電網(wǎng)提出了建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)概念。所謂特高壓,是指電壓等級(jí)在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的輸電技術(shù),具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、效率高和損耗低等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
從2009年我國(guó)建成世界上首條1000千伏特高壓輸變電工程開始,特高壓的建設(shè)一直作為電網(wǎng)建設(shè)的重中之重。截至2020年底,我國(guó)已建成“14交16直”共計(jì)30條在運(yùn)特高壓線路。按照“十四五”的規(guī)劃,期間將建成7回特高壓直流,500千伏及以上電網(wǎng)建設(shè)投資約7000億元,特高壓建設(shè)將迎來第二輪建設(shè)高峰期。
今年以來特高壓指數(shù)累計(jì)漲幅達(dá)39.22%,其中特變電工、四方股份、思源電氣等特高壓概念股相繼在9月初創(chuàng)下歷史新高。
2) 儲(chǔ)能技術(shù)提升電力調(diào)節(jié)能力
由于電能即發(fā)即用,無法直接儲(chǔ)存,建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)核心挑戰(zhàn)就是新能源的間歇性。電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力在新型電力系統(tǒng)中的重要性不言而喻,而這主要靠?jī)?chǔ)能。
儲(chǔ)能的形式多樣,目前裝機(jī)量最大的是抽水儲(chǔ)能,占比達(dá)89.26%,其次是電化學(xué)儲(chǔ)能,占比9.2%。與新能源發(fā)電裝機(jī)相比,儲(chǔ)能的規(guī)模還微不足道,截至2020年底,中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為35.6GW,在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的背景之下,儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展將迎來爆發(fā)。
值得一提的是,鋰電儲(chǔ)能憑借能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間更快、適應(yīng)場(chǎng)景豐富等特點(diǎn),已經(jīng)成為新型儲(chǔ)能的主流路線。國(guó)內(nèi)鋰電儲(chǔ)能占新增電化學(xué)儲(chǔ)能的比例從2017年51%上升到2020年的的99%。
今年7月23日,發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》,首次從國(guó)家層面提出到2025年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上的目標(biāo),未來五年裝機(jī)規(guī)模將擴(kuò)大10倍。今年年初,寧德時(shí)代和永福股份已經(jīng)達(dá)成儲(chǔ)能領(lǐng)域的深度合作;另外,隆基股份、晶澳科技等光伏龍頭也開始布局儲(chǔ)能。
最后講講氫儲(chǔ)能,雖說現(xiàn)階段還處在商業(yè)化早期,但隨著氫燃料電池成本的下降,長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能前景最大的可能還是氫能,比如夏季光伏出力高峰,電力充沛的時(shí)候,便可以通過光伏制氫來大量?jī)?chǔ)存,待冬季雨雪天氣通過燃料電池發(fā)電并入電網(wǎng)。
3) 提高電網(wǎng)智能化水平
智能化,是最容易被忽視的一點(diǎn),好像電力系統(tǒng)就是大老粗的基礎(chǔ)設(shè)施,沒什么技術(shù)含量,但了解過國(guó)內(nèi)的電力輸配系統(tǒng)你就不會(huì)這么想,而新能源發(fā)電占比的提升,對(duì)電力智能化提出更高的要求,因?yàn)槠浒l(fā)電端的可預(yù)測(cè)性和穩(wěn)定性都會(huì)大大降低。
因此隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、能源革命,電力系統(tǒng)的復(fù)雜度將會(huì)成倍增加。這樣勢(shì)必要求新型電力系統(tǒng)具備更精準(zhǔn)、更快速的控制能力,提升電網(wǎng)智能化、自動(dòng)化水平勢(shì)在必行。當(dāng)前大家開始關(guān)注的標(biāo)的包括國(guó)電南瑞、許繼電氣、杭州柯林等智能電網(wǎng)企業(yè)。
由于電網(wǎng)智能化改造仍處在早期,未來這個(gè)領(lǐng)域可能出現(xiàn)更多的新的名字,成為孕育專精特新的又一沃土,值得重點(diǎn)關(guān)注跟蹤。
原標(biāo)題:電力大變局:特高壓、儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)