海上風電和陸上柔性直流輸電分析報告 更多行業、個股紀要請關注同名微信公眾號“新調研紀要”
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報告分為三個部分，第一個部分柔性直流輸電的基本情況和技術原理，第二部分發展情況，第三塊是投資運營。
第一部分：柔性直流輸電的基本情況和技術原理
1. 柔性直流輸電的發展歷程。早在20世紀90年代已對技術產生嘗試，97年ABB在瑞典中部的Hellsjon進行了世界上第一個VSC HVDC工業試驗；99年世界上第一條柔性直流輸電工程在瑞典投運，標誌著風電柔直輸電從實驗室走向工程投運。中國：第一個柔性直流輸電專案是上海南匯風電場的柔性直流的專案，這一塊正式的開啟了中國投資的發展趨勢。早期的整個柔性直流輸電專案，它的電壓等級相對來講是比較低的，在±30千伏或者是±150千伏，隨著技術進步容量逐步從150，200，320到400千伏到500千伏到800千伏，整個電壓等級快速提升。最新的全球的電壓等級的記錄都是由中國來創造的，張北柔直開啟了一個500千伏的柔性直流輸電的高電壓，緊接在2020年南方電網的烏東德水電站電壓等級達到了歷史新高的±800千伏，目前全球最高的電壓值是800千伏。2021年，一個禮拜之前，中國第一個海上風電的柔性直流電專案，三峽和中廣核的如東海洋風電專案是正式投運，這個專案有±400千伏的一個電壓等級，因為它的電壓等級要跟陸上的500千伏的變電站所相連，所以它的電壓等級實際上是控制在400千伏，而海上風電目前的海纜最多的用的直流輸電的一般來講是220千伏，整體上來講，海洋風電目前可能更多的它的電壓等級會集中在400千伏左右。從整個的輸送容量這個角度上來講是一樣的，它從之前的二三十，到三四百，到最新的可能800兆瓦，甚至最大的6100兆瓦，它的整個的輸送容量實際上在快速的一個提升的狀態，也是開啟了整個柔性直流輸電的一個新的發展。
2.柔性直流輸電效能優勢。我們講特高壓的時候，一般來講就會講到只有特高壓跟柔性，直流特高壓和交流特高壓。直流特高壓比較適用於遠距離長端的一個運輸，因為它的電壓升高到了至少要達到800千伏以上，甚至要達到1100千伏這樣的電壓等級，因此它的電流相對來講就會比較小，在電量比較小的情況下，它的線損就比較小，這樣一來的話就有利於電能的一個長距離遠距離的運輸。
柔性直流輸電專案優勢
1）不需要無功補償，採用可關斷器件。說白了就是用了IGBT（之前的特高直流用的是閘流體），因此在需要的時候可以關斷換流閥，不需要提供換向的或反向的電壓，避免消耗無功；
2）沒有換相失敗；
3）非常適用於向孤島供電，可以工作在無援網路狀態下，受端系統可以是一個無援網路。歐洲許多小島，南澳實現向島嶼輸電的專案。而常規直流測壓需要電網換向，受端需要較強援交系統，不適於孤島供電。
4）適用於多端系統，例如烏東德、南澳專案等。所謂多端， 發電端、受電端可以多個埠，實現多端對多端傳輸（直流沒有此能力）。
總結而言，適用於新能源運輸主要原因包括：無需無功補償、孤島運輸，適用於多端系統，因此相對於直流應用場景更多。但相應來說，其裝置成本更高；為實現多端情況，整體技術難度、系統控制難度更高，這也是為什麼裝置成本更高，單套柔性直流輸電專案換流閥，以最新的張北柔直和烏東德柔直來看，要20-30多個億的水平，要比常規直流高壓13-15億更高。技術難度決定了裝置投入更大。還有一個細節，柔性直流輸電佔地面積小，海洋風電場景下，整個換流站、分壓站不能建大的情況下有優勢。
3.柔性直流電與常規直流裝置區別。
剛提及換流閥一般採用IGBT全控器件，可以控制南極的將器械開通或關斷，不需要換箱電流。但常規直流一般採用大功率的閘流體，是一個非常控關斷器件。
IGBT這裡主要講烏東德的專案，此專案在IGBT採用電壓表的形式是2100伏，電流差不多1200安，單個IGBT供應模組功率接近3兆瓦，這些模組中包括多的小的IGBT組成。電網裡IGBT分為一下幾個類別：1300V、1700V、2300 V、3300V、4300V，電流一般都是50安培，100安培較多。因此像我們說的1200安培電流這類並聯至少20個IGBT晶片組成這樣的模組，會進一步將更多模組串並聯，才能實現換流容量幾兆瓦的功率。（3兆瓦——串並聯兩三百個）
換流變壓器的特殊性：常規變壓器在串流電抗器。電抗器也會有些不同，暫且不展開。
4.應用場景比較。
柔性直流輸電是長距離海上風電的最佳選擇，當海洋風電距岸超過59公里之外，線損高，適當提高輸送電壓，有助於線損下降，同時，海上風電場與交流電網相互影響，之前都是用220V的海纜輸電，併入交流電網過程中，會有相互影響。若用柔性直流輸電，其具備高電壓穿越效能，換向失敗風險低，減少風機拖網機率；還有一點就是，其佔地面積小，適合海上施工困難場景運用。
如東海上風電專案說明（代表性專案）：由2個開發公司共同開發，一個是三峽新能源，一個是中廣核，有3個風場，每個風場都有幾十臺到上百颱風機，加起來容量達1100兆瓦，基本採用四至五兆瓦的風機，風場裡有300個風機的水平，是一個非常大的風電基地。（而常見風電基地規模是300兆瓦左右），實現了海洋風機的連片。
H6 H8 H10的升壓站，會把當地三個海域海上風電的電壓升高之後，直接通到海上換流站，交流電變直流電，透過400千伏的高壓直流電纜送至陸上換流站。所以這個專案是一個典型的一個傳送端一個接收端的換流站，這裡面離岸距離不一樣，H6離岸距離近 50公里，H8 H10更遠60多公里。超過50公里即為偏深海專案，柔性直流輸電是非常好的選擇，因此超過50公里的未來偏向選擇柔性直流。
江蘇鹽城海洋供電規劃了9GW 24GW深遠海的海洋供電，這幾年近海重點發展，毫無疑問2025以後深遠海會更多。2025前後，中國遠海專案爆發，廣東這邊也是這個情況，遠海有大約100GW的規劃，這也是符合邏輯的，因為：近海很多有軍事，建立海洋供電也會對生態環境造成影響。深海趨勢明確。
第二章 柔性直流輸電發展情況
1. 市場角度來看，展示具體專案：歐洲（英國到挪威），實現典型的跨海互選。具備以下特點：輸送距離較長，一個海島和另一個海島連線，因此適用於柔性主流輸電。專案橫跨了450公里，大約是目前20-30倍的離岸距離，技術難度高，其主要目的實現跨島嶼、跨地域、長距離的互聯互通。這邊就是另外一個專案，新能源運送專案。澳大利亞的太陽能、電池儲能專案連線到高壓直流的輸電系統，透過800公里的高壓直流線路運送到新加坡。然後透過澳洲這邊發電，把相關電力運送給新加坡。專案比較複雜：實現洲際電能互聯互通，不同的是把太陽能發電、電池儲能有機結合，即新能源跨洲際，跨度更高（800公里），新加坡4000多公里海底電纜，這個專案比較罕見，投資大的，300億澳元的專案。容量雖然不高，17-20GW，但實現了跨洲際互聯互通。
2.海外目前正在規劃的柔性直流輸電專案數量眾多。
目前正在規劃的數量已經超過了50-60個，這些規劃大概分成規劃、技術驗證、已經開工還沒有投運這幾種型別，基本上這些專案大多數都要在2030年實現投運。我們挑選了一些比較代表性的專案，一方面是包括了海上風電的專案，新澤西的400千伏的海上風電的一個運送專案。還有包括埃及和阿拉伯的這種兩國之間的一個電能的互聯互通的一個專案。還有一些是包括海纜的一些專案，走海底線路的，柔性直流輸電專案既有電能傳輸的功能，也既有普通的路上的電能傳輸，也有透過海底走海底電纜的這種海上風電電纜傳輸，它並不是只有某一種，架空的線路和陸海的這種海纜專案都有，它的具體的技術還是要跟當地的整個的施工條件有很大的一個關係。
3.我國柔性直流輸電專案梳理。
據不完全統計，中國明確規劃的有10個專案，已經投運的實際上是有8個專案。從電壓等級來看的話，從最小的在南匯的海上風電的專案三十千伏到最高的烏東德800千伏，它的電壓等級跨度非常大，很明顯的一點就是越靠近2020年和2021年它的整個電壓等級越高。參與相關換流閥，包括換流變壓器、控制保護這幾個核心的產品的公司的數量比較多，特別是換流閥這邊。換流閥是作為整個的系統裡面整個佔比非常高的一個產品，參與方非常多，至少有5-6家公司可以設計和開發換流閥。
4.全球柔性直流輸電專案梳理
接下來我們梳理了全球的柔性直流專案的大致的情況。目前來看的話已經投運的專案大概是55個，如果包括今年的話，中國一共投運了10個。其他的國家，比如德國，它投運了12條，整個已經投運的融資專案這塊的分佈來看，除了中國以外亞洲是比較少的，主要是分佈在歐洲，澳洲有兩條，美國也不多。因為歐洲它天生就是一個多島嶼的地區，而且歐洲的海上風電的佔比非常高，某些國家海上風電的發電量佔它本國的電能消耗的佔比非常高，歐洲整個的柔性直流輸電專案發展非常不錯。
從整個電壓等級來看，500千伏以上的電壓非常少，中國有兩條，一個是張北，一個是烏東德。而且全球最大的800千伏的專案在中國，因為中國500千伏800千伏都幾乎是中國廠商百分百自主生產的核心零部件，所以意味著中國柔性直流輸電專案至少能說在電壓等級上是在全球來看的話是比較領先的。電壓等級越高一定程度來講它的技術難度和它的技術水平也是更高的，整體上來講，柔性直流輸電專案在中國還是發展非常好的。除了500千伏以上的，最多的還是集中在300-400這樣的一個電壓等級。
接下來給大家展示一下目前我們梳理的全球還在規劃的一些專案，這些專案可能相對來講也不是那麼晚，數量也不是那麼完全完整，給大家做一個大致的參考。整體大家看的話，未來整個正在規劃的專案，主要是以歐洲地區為主，像英國、法國、德國，規劃數量還是偏多的。中國規劃數量這兩年規劃數量還不是特別多。從整個的電壓等級角度上來講，未來500千伏的數量明顯是更多的，這個是大致的一個全球規劃專案的梳理。根據我們的大致的瞭解，接下來國內在四季度或者是明年一季度還是會有一些柔性直流海上風電專案會啟動招標，如東專案的招標實際上在19年就已經完成了，只不過今年開始投運的。其實近兩年來看的話，海上風電的柔直專案確實不多。根據我們瞭解，後續大概還會有國網、南網、三峽可能還會有繼續的一些專案的招標，主要也是針對於海上風電這一塊的。我們目前大致的一個預期就是今年年底大致三峽新能源可能還有兩三個專案會啟動招標。
5.我國柔性直流輸電發展預期
針對於柔性直流輸電這塊市場，我們認為國內主要是有兩個發展方向：一個發展方向是十四五的路上的柔直一個發展。我們預測十四五中國的直流特高壓專案，包含柔直整體投運專案大概是20~25條，按照一條差不多200億或者接近200億的一個投資金額來看的話，整個十四五直流特高壓的投資專案大概是在4000億元左右。當然這裡面沒有考慮交流，我們覺得交流應該也有15~20條這樣的一條線路，差不多整個十四五期間中國大概是要投35~45條線路這樣的大致的體量。在直流特高壓這20- 25條裡面，我們預計柔直專案大概是有5條左右，總計投資差不多在1000億元左右，因為單條柔直換流閥的金額，從張北跟烏東德來看的話啊差不多是22~35個億。張北專案是一個500千伏的柔直專案，烏東德達到了一個800千伏的特高壓的柔直專案，不管是總投資額還是換流閥投資額烏東德的金額實際上比張北金額要高很多。
我們大致預算，就十四五期間的柔直整體對應的需求差不多在110億到175億之間。我們一直推薦海上風電這個板塊。我們根據相關各個省份的一些規劃和全球 風電協會的裝機資料，我們得到中國海上風電新增裝機和全球的海上風電裝機的預期。我們預算整個十四五期間中國的海上風電預計大概要新增50個GW左右，其中2025年大概新增15GW，今明兩年分別是7GW和6.5GW。2025年我們預測全球大概是有32GW，新增裝機十四五期間合計大概是接近100個GW這樣一個水平。以2025年來計算，暫時不考慮海外這邊的投資專案，可能中國的企業會出海，就暫時只考慮中國的海上風電的裝機15GW，假設有一半的專案會用2025年會用柔直的話，也就是7.5GW，按照正常來看的話，整個中國差不多七八百兆瓦一個海風廠，10個海上風電場中每個風電廠的換流閥的金額大概是在8個億左右，合計80億元換流閥需求，同理全球2025年換流閥需求170億元。我們認為這80億是個增量，之前大家計算許繼也好、南瑞也好，換流閥需求大都算的是路上的，沒有充分考慮海上風電柔直對換流閥的需求，所以認為這是個增量，如果考慮20%淨利潤率，對應16個億近利潤，由許繼、南瑞進行瓜分，對於南瑞來說彈性不是非常大，但是對許繼來說就比較大。
第三部分：相關標的推薦
1.典型柔值專案分析——張北柔直500KV。
為了更好讓大家瞭解行業的情況，我們以張北柔直專案進行分析，因為烏東德這種800KV專案非常少，它電壓等級是全球最高，又是一個多端的複雜專案，它投資金額很大，不具備很好的參考意義。張北專案500KV具有參考意義，這個專案主裝置招標68個億（不包括一些輔助裝置），這個專案裡南瑞和許繼是分列前兩位，南瑞拿了將近20個億的訂單，許繼由12%的訂單8個億左右。換流閥在整個專案中佔比達33.4%，極線斷路器、換流變壓器招標金額分別為13.6億、12.5億元，佔比分別為20.1%、18.4%，電抗5.5%。產品非常多，核心產品是換流閥、直流變壓器、極線斷路器，這三個佔比非常高，合計接近70%的佔比。這個專案換流閥金額23個億左右，相比烏東德35個億要少不少。張北專案裡，南瑞、許繼、ABB四方都斬獲非常多，南瑞一家獨佔60%份額，許繼和ABB四方各佔20%。
極線斷路器中，南瑞份額佔比達66%，其次是思源、許繼。直換流變壓器，特變電工、西電、保變電氣等做，這邊份額比較均衡。控制保護這邊，都是以南瑞為主，許繼還分到了一些。從整個技術包括份額角度講，南瑞是整個柔直專案中最大的龍頭。包括在烏東德專案中，最大受益方是特變電工，特變電工和南網這邊一直在密切研發換流閥的技術，所以在整個專案中特變電工中標份額非常高，排名第二的是南瑞、第三是許繼。透過這兩個專案可以得出結論，南瑞、特變電工和許繼是核心地位的公司。烏東德這個專案中，直接換流閥最大的中標方是許繼，許繼由30%的份額，南瑞只有20%，另外榮信股份24-25的份額，特變電工20%，中國西電6%。
2.相關標的介紹
1）換流閥這邊給大家列了所有柔性直流輸電專案中標方，大概五家企業，榮信匯科現在改名這五家企業代表了國內柔性輸電最高技術，因為柔性輸電最關鍵的還是換流閥。極線斷路器這邊，思源電氣表現的不錯，在張北的專案裡極線斷路器份額排第二。
2）直流變壓器以特變電工為主。
3）支流控制保護以國電南瑞一家獨大。
4）海纜方面，東方電纜、中天科技、亨通光電目前是海纜方面巨頭公司，CR3達80-90%的份額。海上風電海纜現在大部分做220kv的交流纜，也有一些500kv的像週三的島嶼的互聯專案，當時是由東方電纜這邊做的，是國內為主不多的用直流海纜的專案。目前國內做的比較好的還是東方點纜和中天科技，就他們兩家掌握了±500kv的海纜技術，國內第一個海上風電的專案用的是400kv的柔直輸送技術，海纜這塊就要用500kv的直流纜，目前國內就這兩家企業掌握了這種技術。特別是東方電纜，他是國內首家掌握500kv技術應用，中天科技還需要繼續驗證。
4）IGBT這塊，在很長時間內是被卡脖子的，大部分用ABB，少部分用英飛凌。ABB在電網級的IGBT是比英飛凌強的，在特高壓的專案包括柔性直流輸電專案的元器件方面是遙遙領先於其他競爭對手。英飛凌還是做一些常規的400伏、800伏的IGBT，ABB還是需要做2000伏的、3000伏乃至5000伏的高壓的IGBT。這裡特別強調南瑞，南瑞也有IGBT業務，目前已經實現了1300、1700、2300、3300、4300、5300伏等所有電壓等級的行測實驗，而且它的IGBT已經在廈門柔直專案上得到驗證了，透過這個廈門的驗證報告，他是能夠參加很多柔性直流輸電專案和特高壓專案競標的。它最大的優勢在於他是國家電網下唯一一家能做IGBT的，而且他在過去用了很多IGBT，所以它對於電網級的IGBT包括SVT、SVC這種二次裝置、也包括特高壓、柔性直流輸電高壓IGBT也好，他是一個實實在在的應用者，對IGBT的效能有很深的瞭解。加上他是國網子公司，所以認為國家電網很多專案會優先用國電南瑞的IGBT。雖然現在南瑞今年IGBT的銷售額就1億多，但是到2025年很可能超過10億。他自己並不是IDM的模式，它需要外面晶圓廠進行流線代工的，他只進行設計和後期的封裝、測算等環節。南瑞在IGBT上不是走重資產的道路，但他IGBT技術能力非常強。還有派瑞股份，它主要的業務來自電網，主要客戶是南瑞、許繼電氣、西電等，他在電網測IGBT有自己的獨特之處，它的大股東是西安電力電子技術研究所，這個研究所也是一個專門從事大功率電力電子研發的國內非常出名的研究所。
最後，針對整個板塊來看，我們首推的還是許繼電氣。對於許繼，他在海風的柔直換流閥上是一個先行企業，中國首標是由許繼和榮信匯科兩家企業中投，各佔50%。他在首次專案中拔得頭籌，主要是他在海上風電柔值換流閥做了先行的研究，有技術儲備。第二個，在柔值這塊，重點關注的是國電南瑞，他是國內乃至全球無愧的柔直龍頭，以後甚至可以實現IGBT的自主可控。南瑞在歐洲這邊也跟進了十幾條專案，在海外也是有很大的發展。許繼電氣彈性比較大，南瑞彈性份額就比較小了。我們自己做了個簡單的測算，假設2025年16個億的海上風電柔性直流換流閥，如果許繼電氣能拿到30%份額，就意味著5個億，2025年除了海上風電其他業務業績我們測算在18-19億水平，今年在9億左右，明年11-12個億，所以在2025年樂觀情況下在18-19億的基礎上，再加上5個億柔性直流的增值，彈性較大。對於南瑞來講，2025年業績彈性不是特別大，南瑞今年能實現接近60億的業績，2025年能實現接近100億的業績。除了許繼和南瑞以外，我們還推薦特高壓這邊龍頭特變電工，柔直海纜龍頭東方電纜，直流、交流領域通吃的中國西電，也包括交流測非常強的平高電氣，已經在換流閥領域非常有特色的四方股份、IGBT中的派瑞股份。。
Q&A
Q：海外專案由企業能拿到麼？
S：柔性直流輸電專案出海目前還是0.其實18年時候南瑞實際上已經拿到了一個柔性輸電專案，在蘇格蘭，最後因為種種原因沒有落地。所以說要出海的話，最可能的還是南瑞，因為它實力最強。當然其他企業也有可能。東方電纜已經實現了海外專案，在VSA輔助電纜這塊是有一些進展的，柔性直流輸電最重要的還是換流閥，所以說要真正出海還是得換流閥出海。
Q：柔性直流輸電適合光伏麼？
S：肯定適合的。我剛剛講了一個專案，從澳洲到新加坡的專案，把澳洲太陽能發電連帶儲能進行一個跨海運輸。
Q：行業增速？公司增速？合理估值
S：行業增速很難表達，我已經講了十四五的預期，海上風電這塊中國十四五的增長是37%，從21年3.1GW到25年15GW，五年翻五倍。因為越到後面，沿海專案越多，用VSA的技術佔比更高，所以說海上風電柔直增速會更快。路上柔直預期中國來看就五條，一年一條，看十四五的話，應該不會有太多增長，但是看到十五五的話，路上柔直就會有比較多的增長，隨著柔直成本快速下降以及技術收到認可，所以會受到更多認可。
Q：派瑞的IGBT水平
S：派瑞比較擅長的還是做閘流體，半控型的元器件，IGBT未必非常強。
Q：柔性直流下的海纜價值是更高了還是低了？
S：柔性直流的技術難度肯定比同電壓等級下直流海纜更高，柔直海纜，東方電纜之前做30kv比220交流的毛利率還要高很多。
Q：榮信的換流閥如何？
S：榮信是國內一家非常領先的大功率電力電子。我說的是榮信惠科，它技術水平確實很高，它主要專注於做柔性直流輸電、柔性交流輸電、大功率SVT、SVC，但是柔性直流、交流專案是比較少的。打個比方，烏東德30億的換流閥的專案，許繼中了3.75個億，它中了3.5個億。這種專案是一個一個的，不是連續的。所以說最大問題還是取決於柔性專案專案。
Q：思源電氣如何？
S：思源電氣在柔性直流輸電中還是不錯的。它的亮點是極線斷流器，烏東德它的中標量不是非常大，張北專案差不多中了一個多億。整體來說還是可以的。
Q：整體投資3000億，那麼換流閥佔30%不是有300億？
S：我說的3000億是包括土建施工的，以張北為例，土建施工就有68億。核心主裝置上只有70億。
Q：海上風電一定要用柔直嗎？
S：超過50公里用柔直是比較合理的，太近的話不好說，因為比較貴。
Q：許繼最近高管離職問題。
S：我理解更多是重組的考慮，近期高管職位變換可以看出來，重組的推進速度還是不錯的。
Q：國電南瑞怎麼看？
S：明年30倍的估值，相對來說相對不是很高的估值。大家都知道電新裡20倍的估值是基本沒有的。所以說國電納瑞明年30倍的估值是比較合理的。因為南瑞在電網這個行業是非常強的。我們用一句話來形容它的競爭力，它已經是電網行業的華為了。
Q：IGBT業務對國網南瑞的業績彈性
S：國電納瑞這家公司業績非常大，看到明年公司是70億利潤，後年80億利潤，2025年大機率要達到100-120億利潤，就算海上風電柔直給他40%的份額，有6個億利潤，也只有5%的彈性，確實不是非常大。南瑞IGBT這塊的業務我們自己的預期今年做1-2個億，2025年做到10-20個億問題不是非常大，他IGBT已經在專案中驗證了，我們判斷10-20個億是個比較中性的預測，如果利潤率能做到20%，就3-4個億利潤的影響，對公司整體的影響也不是非常大。
Q：南瑞IGBT能用於新能源車嗎？
S：可以。目前開始階段可能物流車用的比較多，因為物流車對IGBT穩定性要求比較低，安全性要求也低一些
