新型電力系統(tǒng)建設(shè)帶來(lái)電力設(shè)備新需求分析

新型電力系統(tǒng)建設(shè)帶來(lái)電

力設(shè)備新需求分析

錄

一、新型電力系統(tǒng)的典型"兩化”特征.......................3

1.1供給側(cè)的清潔能源化、需求側(cè)的電氣化趨勢(shì)會(huì)加速.......3

1.2電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)管理面臨挑戰(zhàn).............................4

1.3電網(wǎng)需要加強(qiáng)投資并改變投資重心.....................7

二.電力系統(tǒng)需要加強(qiáng)投資................................8

2.1用電量與電費(fèi)增加，電力系統(tǒng)投資有望增長(zhǎng)............8

2.2輸、配、用電側(cè)電力設(shè)施可能面臨缺口................10

三.特高壓仍然有發(fā)展需求和一定的空間...................12

3.1特高壓將配合解決送出消納、電網(wǎng)優(yōu)化配置問(wèn)題.......12

3.2特高壓將是電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)之一.....................13

四.配用電設(shè)施需要持續(xù)擴(kuò)容升級(jí).........................15

4.1配網(wǎng)、用電網(wǎng)設(shè)施還需要持續(xù)投入和建設(shè)..............15

4.2GIS與中高壓配電設(shè)施仍將有發(fā)展...................16

五、低壓電器是電氣化發(fā)展的長(zhǎng)期受益者....................16

1

六、電力電子比例持續(xù)提升，電能質(zhì)量治理需求體現(xiàn)..........20

6.1〃兩化〃趨勢(shì)下電力電子器件比例大幅提升...........20

6.2電能質(zhì)量相關(guān)設(shè)備有較大的應(yīng)用空間................21

七.風(fēng)險(xiǎn)提示............................................24

2

圖3我國(guó)單位發(fā)電量二氧化碳排放量困4我國(guó)非化石能獴消費(fèi)量占比

^666帶6者看榕6耕新就熱/

|■承田|

IEA.

能源消費(fèi)電氣化主要表現(xiàn)為終端能源消費(fèi)中的電能比重大幅提高。電

作為清潔高效的終端能源載體，電能消費(fèi)占終端消費(fèi)比重每提高1

個(gè)百分點(diǎn)，能源強(qiáng)度可下降因此，加快終端能源消費(fèi)領(lǐng)域的

3.7%O

電氣化進(jìn)程，是助力〃碳達(dá)峰〃、〃碳中和〃的重要途徑，要實(shí)現(xiàn)雙碳

目標(biāo)，2060年我國(guó)電能消費(fèi)比重必須達(dá)到70%以上。當(dāng)前,我國(guó)

終端用能電氣化態(tài)勢(shì)逐步清晰，2020年我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比

重持續(xù)提升至27.0%。但是，我國(guó)在工業(yè)、建筑供暖、交通等能源

消費(fèi)領(lǐng)域還存在能耗高、排放量大的問(wèn)題，電氣化水平仍有很大提升

空間。

圖5我國(guó)全社會(huì)用電量圖6我國(guó)電愷占性端能源消費(fèi)比重

80,000

60,000

40,000

歿00028

26

656SSS6$6SS24

305

O0000o0O?0O00022

O0?"ZE.S.9.目6RL

L二fS9=5Z

LULLLLL20

Oa80RRO08R禽R0

Z8K2R2eRZ

主色的電t(0千瓦時(shí))堂社叁蜴電魚禽，同比(%)

1.2電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)管理面臨挑戰(zhàn)

〃兩化〃將給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。以〃電氣化、清潔能

源化〃為主要特點(diǎn)的新型電力系統(tǒng)加速發(fā)展。供給端來(lái)看，到近幾年，

4

我國(guó)光伏、風(fēng)電、核電、水電、生物質(zhì)等新能源發(fā)電裝機(jī)占比超過(guò)40%,

發(fā)電量占比超過(guò)33%；在目前的清潔能源裝機(jī)強(qiáng)度上加一定的增長(zhǎng)，

保持到2030年就能實(shí)現(xiàn)70%的裝機(jī)占比和接近60%的發(fā)電量占比。

而在需求端，目前電力在終端能源消費(fèi)中占比26%左右，

2030-2035年有希望提升近10個(gè)百分點(diǎn)，非化石能源占一次能源

的比重大概在15%左右，2030-2035年有望提升到32%以上。關(guān)

于供給端的清潔能源化和需求端的電氣化〃兩化〃特點(diǎn)是過(guò)去20年

全球電力甚至能源系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，未來(lái)幾十年可能會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化，

大部分產(chǎn)業(yè)參與者也都比較認(rèn)同。而電網(wǎng)如何順應(yīng)新型電力系統(tǒng)，分

歧就比較大，特別是〃兩化〃趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)、管理模

式都提出了巨大的、長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。

表1：三代電力系統(tǒng)發(fā)展歷程

第二力系統(tǒng)第二代電力系他第百電方樂現(xiàn)

（19*紀(jì)末-20世紀(jì)150年代）（20世5?隼代-20甘?*木）（21世紀(jì)杯214包中葉）

主要轉(zhuǎn)往j機(jī)紅血戕.演（不永也廠區(qū)大機(jī)如SEW.反電,水電經(jīng)苗再生自我等不花石死^發(fā)電力工

電壓：220v）.小電網(wǎng)（城市電高壓（750kV以下）.大電網(wǎng)（交（發(fā).電量占70*80%以上）.常干

獨(dú)立也同）沃互及電網(wǎng)）電SS與分布坎電瑪結(jié)合.主干電網(wǎng)

與勒城區(qū)月.微網(wǎng)結(jié)合

技制保護(hù)前單代護(hù)和手動(dòng)控制快速保護(hù)和優(yōu)七控電：檢變電世與智能的電月控制.保護(hù)系統(tǒng),智能

故障的快速切球輸變電設(shè)各和網(wǎng)絡(luò)的白起

恰電方式220k、以下架交代和電境崎電域高區(qū)文立兆好電.隼空檢電方式大容左.壞地友好的WT電

為土方大

調(diào)度粕能會(huì)管經(jīng)驗(yàn)空調(diào)層分析型調(diào)度，迫應(yīng)負(fù)荷文化的電密迨應(yīng)算-普/仇史化的臬中-分H甘

理倒他支管理系的能型調(diào)度.充分考慮*長(zhǎng)保響應(yīng)和

儲(chǔ)能,電動(dòng)汽率的冰合能支甘理殺

統(tǒng)

第一代電力系統(tǒng)第二代電力系統(tǒng)第三代電力系統(tǒng)

（19-at-fe.X-20世紀(jì)so年代）（20世ft.50年代-20）（21世紀(jì)初-21世紀(jì)中葉）

電沔去￡中供電T*0他左史il可亦＜1提南，大電網(wǎng)停電風(fēng)供電可拿住大怕提高?&A掛除用

險(xiǎn)依然存在戶的意外停電風(fēng)險(xiǎn)

資籌和置方式飪濟(jì)桂青#優(yōu)化4&工能力上大機(jī)罐大電網(wǎng)XL模修濟(jì)禮.大JL*生十：，」.的必國(guó)國(guó)能

受之優(yōu)化和五能力，電力市埼算電力總合市場(chǎng)

配同能番電力單向電力法.單一電力服務(wù)配電月單向電力次.單一的電力發(fā)分右式能我廣泛拄入我智能配電

務(wù)網(wǎng).?H.雙向能潛電力流.解企

能乘.電力和信息限著

發(fā)展接式詞城階段的發(fā)展株式高度依我化石能毫.不可持續(xù)發(fā)展昱于可再生能圻和清潔能我,可帶

模大情發(fā)展的后合能算電力發(fā)展模式

5

風(fēng)電、光伏等隨機(jī)性、波動(dòng)性電源替代火電等確定性可控電源，給電

網(wǎng)調(diào)節(jié)調(diào)度、靈活運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。而新能源為主、高比例電力電子設(shè)

備的大面積應(yīng)用將帶來(lái)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性、安全控制和生產(chǎn)模式的

根本性改變。

圖7：新型電力系統(tǒng)》帶來(lái)電網(wǎng)的深刻改變

高碳電力系統(tǒng)■---->1深度低碳或零碳

機(jī)械電磁系統(tǒng)I---?1電力電子器件

確定性可控連線電源?-------4不碉定性隨機(jī)波動(dòng)電源

高檔動(dòng)慣量系統(tǒng)|------J弱箝動(dòng)慣量系統(tǒng)

挑戰(zhàn)1:新能源消納——靈活配置儲(chǔ)能，推動(dòng)解決新能源消納

問(wèn)題。風(fēng)光等可再生能源的發(fā)電原理、控制方式、運(yùn)行特征區(qū)別于傳

統(tǒng)電源，儲(chǔ)能解決新能源消納及提升電網(wǎng)穩(wěn)定的剛需。目前儲(chǔ)能方式

以抽水蓄能為主，電化學(xué)等其他儲(chǔ)能方式仍亟需推進(jìn)市場(chǎng)化進(jìn)度，電

網(wǎng)運(yùn)營(yíng)側(cè)需要解決好6者能集中或分散配置，形式組合，運(yùn)行控制等問(wèn)

題。

圖8不同可再生能潺港?選比例下的系統(tǒng)挑戰(zhàn)圖9不同可再生能源滲透比例下的解決方案

?ew運(yùn)行電定態(tài)時(shí)間尺度

挑戰(zhàn)2:系統(tǒng)穩(wěn)定性——調(diào)整電網(wǎng)控制方案，維持系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

6

新型電力系統(tǒng)發(fā)電、用電具備高自由度特征，此前電網(wǎng)控制中采取的

〃源隨荷動(dòng)〃策略在電源本身具備隨機(jī)性的特征下不再適用，〃源網(wǎng)

互動(dòng)〃新模式下，電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)控制保護(hù)應(yīng)做針對(duì)性調(diào)整，并

要求在電源出力及負(fù)荷預(yù)測(cè)、源荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行、主動(dòng)需求響應(yīng)、虛擬

電廠控制等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)一步突破。挑戰(zhàn)3:智能網(wǎng)聯(lián)化——進(jìn)一步

提升電網(wǎng)智能化。電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張及自動(dòng)化程度的大幅提升對(duì)電網(wǎng)

的響應(yīng)處理能力提出更高的要求，能源電力配置方式將由〃部分感知、

單向控制、計(jì)劃為主〃，轉(zhuǎn)變?yōu)椤ǜ叨雀兄?、雙向互動(dòng)、智能高效〃。

新型電力系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的深度融合，既要求底層監(jiān)測(cè)、

通信設(shè)備的同步更新，也要求電網(wǎng)后臺(tái)控制調(diào)度軟件的智能化改造。

挑戰(zhàn)4:基礎(chǔ)技術(shù)攻關(guān)——突破底層材料、設(shè)備制造、工程應(yīng)用等

技術(shù)難關(guān)。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建涉及多學(xué)科多領(lǐng)域的深度合作，現(xiàn)階

段亟需攻克或優(yōu)化的核心技術(shù)包括新型絕緣材料、SiC等寬禁帶電力

電子器件、電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、高效低成本發(fā)電、綜合能源系統(tǒng)等。

挑戰(zhàn)5:電力市場(chǎng)機(jī)制——完善電力市場(chǎng)及引導(dǎo)機(jī)制。新型電力系

統(tǒng)的構(gòu)建依托高效且市場(chǎng)化的電力治理方案，需要形成科學(xué)合理的電

價(jià)機(jī)制和經(jīng)濟(jì)政策。例如，我國(guó)持續(xù)以補(bǔ)貼形式引導(dǎo)風(fēng)光裝機(jī)，現(xiàn)已

進(jìn)入平價(jià)階段，當(dāng)前在儲(chǔ)能配置弓I導(dǎo)、應(yīng)用終端〃以電代煤〃〃以電

代油〃〃以電代氣〃等領(lǐng)域如何完善現(xiàn)有電價(jià)機(jī)制，配套適宜的經(jīng)濟(jì)

政策仍然是需要持續(xù)探討解決的方向。

13電網(wǎng)需要加強(qiáng)投資并改變投資重心

全球電力工業(yè)180年的產(chǎn)業(yè)史，近150年都是集中大電網(wǎng)模

7

式，這是其經(jīng)濟(jì)性所驅(qū)動(dòng)的。還要注意，其實(shí)過(guò)去50年電網(wǎng)也沒

有發(fā)生特別里程碑式的變革，如果要算的話，應(yīng)該是電力電子應(yīng)用（直

流輸電、層出不窮的用電端電力電子應(yīng)用i微機(jī)與信息化在電力系

統(tǒng)中的應(yīng)用，向后展望，我們暫時(shí)還沒有看到能解決現(xiàn)有問(wèn)題的大技

術(shù)進(jìn)步。在現(xiàn)有的技術(shù)體系下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，我們分析比較

務(wù)實(shí)的措施可能包括：a、加大投資以支撐新能源接入與消納，例如

發(fā)展柔性直流接入風(fēng)電，建設(shè)更多的特高壓送出通道；b、加強(qiáng)儲(chǔ)能

設(shè)施投入，以降低電網(wǎng)撮合實(shí)時(shí)波動(dòng)的電力需求與供給的難度，這不

僅包括抽水蓄能等比較成熟的大容量存儲(chǔ)方式，也包括化學(xué)電池儲(chǔ)能、

壓縮空氣儲(chǔ)能等方式；c、加強(qiáng)充電樁等配電、用電設(shè)施建設(shè)，新能

源車的推廣對(duì)電力消費(fèi)量拉動(dòng)不顯著，但是對(duì)配電設(shè)施的沖擊是巨大

的，隨著更多電力驅(qū)動(dòng)家用消費(fèi)品的應(yīng)用，未來(lái)配電網(wǎng)可能需要系統(tǒng)

性擴(kuò)容。城市配網(wǎng)考慮到占地要求可能更多使用GIS、GIL。d、推

動(dòng)電力體制與機(jī)制改革；e、改造設(shè)施以支持電力雙向流動(dòng)；f、針

對(duì)更多的電力電子裝置，需要加大電能質(zhì)量治理；g、加強(qiáng)和關(guān)注超

導(dǎo)、新型儲(chǔ)能材料與新型電力電子器件基礎(chǔ)領(lǐng)域研究。

二.電力系統(tǒng)需要加強(qiáng)投費(fèi)

2.1用電量與電費(fèi)增加，電力系統(tǒng)投資有望增長(zhǎng)

電力投資總體穩(wěn)中有升。中國(guó)電力的投資模式下，電價(jià)、用電

量、管制模式是決定投資能力的三大主要變量。成本加成的模式，賦

予了將投資成本轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者的能力，管制模式在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不

會(huì)有大的變化，主要周期就是電費(fèi)周期。

8

用m史投資模式演變

近幾年電網(wǎng)投資強(qiáng)度走弱。由于電力系統(tǒng)長(zhǎng)期保持超前建設(shè)，導(dǎo)

致電力系統(tǒng)資產(chǎn)冗余較大，特別在2014-2015年經(jīng)濟(jì)下行周期過(guò)程

中，電力系統(tǒng)資產(chǎn)利用率偏低的現(xiàn)象尤為明顯。因此，國(guó)家電網(wǎng)公司

在2016年之后調(diào)低電網(wǎng)投資規(guī)模，2020年電網(wǎng)投資降低到了

4699億元。社會(huì)用電總量增長(zhǎng)疊加電價(jià)逐步回歸商品屬性，電力系

統(tǒng)投資強(qiáng)度有望增強(qiáng)。全社會(huì)用電量的增速一般是GDP增速的兩倍,

隨著國(guó)內(nèi)GDP的持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)國(guó)內(nèi)用電量有望穩(wěn)步提升。同時(shí)，

近期各級(jí)政府部門出臺(tái)的文件釋放出電價(jià)逐步回歸商品化的信號(hào)。8

月31日，廣東發(fā)改委發(fā)文將峰平谷比價(jià)從現(xiàn)行的1.65:1:0.5調(diào)整

為1.7:1:0.38。尖怪電價(jià)在上述峰谷分時(shí)電價(jià)的峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮

25%。上海市經(jīng)信委近日也發(fā)布進(jìn)一步完善〃基準(zhǔn)價(jià)+上下浮動(dòng)〃電

力市場(chǎng)價(jià)格形成機(jī)制。全社會(huì)用量的增長(zhǎng)疊加電價(jià)商品化的趨勢(shì)逐步

確立，有望使得電網(wǎng)的收入和盈利能力得到增強(qiáng)，電網(wǎng)有更強(qiáng)的支撐

加大資本開支強(qiáng)度，來(lái)配合新型電力系統(tǒng)建設(shè)。

9

S11全社會(huì)用電量及增速統(tǒng)計(jì)0312全國(guó)電力工業(yè)投資領(lǐng)統(tǒng)計(jì)

80000

60000

40000

20000■mTilKHII!M

nZE"my.9iCi00i6i0iiiZirir^69iCi8i6i0

O0O9O0O0O0O0O0O00—010I0I0I0—0I0I0一0一0Z

ZZZZZZZ~~ZZZ7ZZ77ZZ■Ml電網(wǎng)找資（億元）也必投資<化九）

|■—仝?社會(huì)用電呈（億千瓦時(shí)）-----電網(wǎng)投資yuy電力投責(zé)yuy

色*+來(lái)身：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中電隊(duì).招商證券資料未溥：國(guó)《能用勒,

表2:充客電價(jià)機(jī)制政策梳理

政氯時(shí)間*n重點(diǎn)內(nèi)客

口標(biāo)：找感工商及用戶配五魯能；

總體臬求：適應(yīng)新彩等要來(lái)（可再生能分.電力市場(chǎng)或造.H?4特收變化等）.鬃

《關(guān)于道一步尢*慶有就的市場(chǎng)化峰時(shí)電的信號(hào)；

國(guó)家發(fā)我

分時(shí)也價(jià)機(jī)制的通月方式："大峰谷階星.葉學(xué)劃分埠谷時(shí)收，合之峰卷電價(jià)價(jià)是：上隼亞當(dāng)預(yù)

202147委JS%4

知》計(jì)最大系統(tǒng)*谷是*趣過(guò)40%的地方，省谷價(jià)是原則上不慎于4:1（高峰時(shí)段是傀

谷4倍以上），算他比力不低于3:1：

方式：尖峰電價(jià)上兩：尖峰電價(jià)在號(hào)段電價(jià)基礎(chǔ)上的上浮比例原用上不低于20%：

《關(guān)于近一步無(wú)害

拉大埠備電價(jià)JL峰平與比價(jià)從現(xiàn)行的1.65:1:0.5調(diào)終為1.7:1:0.38

我義峰谷分時(shí)電價(jià)

2021年8月

政氯布關(guān)付跑的通廣東分發(fā).

尖峰電價(jià)&上述峰》分時(shí)電階的年段電價(jià)達(dá)班上上浮25%

知》改工

本通知自2021年10月1日起找竹

《關(guān)于開展2021根我國(guó)室發(fā)展改革要耍米.尸悔執(zhí)什《國(guó)章發(fā)我和改革委員會(huì)關(guān)于樂化燃柒丸電上

4■上海市電力用戶上海市經(jīng)H電價(jià)形成機(jī)制改革的指導(dǎo)走見》（發(fā)改價(jià)格規(guī)（2019）1658號(hào)）文件規(guī)乏.之一

?臺(tái)售電公司）與2021年8月濟(jì)信息化步完工-基準(zhǔn)價(jià)+上下浮動(dòng)”電力市場(chǎng)價(jià)格再成機(jī)制.取消?2021年上海市電力

發(fā)電企業(yè)直接交另委用戶（臺(tái)/電公司）與發(fā)電企業(yè)立拄交砂工作方案》（滬經(jīng)信運(yùn)C202031036號(hào)）

工作的補(bǔ)充通知》中“彷不上浮”的規(guī)定.

資料定香：各政府部n官網(wǎng).招商證不

2.2輸、配、用電側(cè)電力設(shè)施可能面臨缺口

電氣化水平提高，會(huì)有越來(lái)也多的用電的地方，需要加大投入

滿足終端用電需求：思想1:依據(jù)住宅用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，單戶用電負(fù)

荷在，對(duì)應(yīng)計(jì)量表電流值不超過(guò)而理論上隨著家電電

6-10kW60Ao

器越來(lái)也多（洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、電烤箱、地暖等），入戶標(biāo)

準(zhǔn)需要相應(yīng)做提升。

10

表3:住宅用電負(fù)荷和電能計(jì)量表的選擇

杰型速筑面積m2用電負(fù)荷kW電能計(jì)量表（單相）

A<6065(60)

B60~9085(60)

C90-140105(60)

注：超過(guò)140平.可共3OY0W/平計(jì)算M電負(fù)苻

表4:部分家用電器功率范圍

大功率電器功率范圍KW

空遇2P1.6-3

電磁爐1.9-2.2

電烤箱0.5-2

取暖器0.8-3

烘干機(jī)0.5-1

思想2:電動(dòng)車普及后，充電樁設(shè)施影響很大，假設(shè)5000萬(wàn)臺(tái)電

動(dòng)車存量，20%在晚上8-10點(diǎn)間充電，可能帶來(lái)5億千瓦的短時(shí)

用電負(fù)荷。而2020年底我國(guó)全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量22億千瓦,以此

為基準(zhǔn)測(cè)算充電功率結(jié)構(gòu)占比超過(guò)1/5。雖然拉長(zhǎng)時(shí)間維度看，電動(dòng)

車的用電需求總量占比有限，但對(duì)充電設(shè)施要求高，尤其峰時(shí)功率占

比可能較大。

表5:電動(dòng)車充電功率測(cè)算

保有量假設(shè)萬(wàn)新10002000300040005000

充電功率假設(shè)kW5050505050

20%集中充電功率測(cè)算億kW12345

功率占比%4.5%9.1%13.6%18.2%22.7%

〃供給端清潔能源化、需求端電氣化〃趨勢(shì)對(duì)電網(wǎng)提出了更大的挑戰(zhàn)。

在現(xiàn)有的技術(shù)體系下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)仍然需要持續(xù)加大投資以支

撐新能源接入與消納，如發(fā)展柔性直流接入風(fēng)電，建設(shè)特高壓送出通

道等，配置抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能等多樣化儲(chǔ)能設(shè)施等。此外，新型

電力系統(tǒng)中，電力電子器件滲透率大幅提升造成諧波影響，也要求進(jìn)

一步加大電能質(zhì)量治理。

11

三.特高壓仍然有發(fā)展需求和一定的空間

3.1特高壓將配合解決送出消納、電網(wǎng)優(yōu)化配置問(wèn)題

新能源比例提升需要特高壓解決大規(guī)模、長(zhǎng)距離能源外送。電

源側(cè)的新能源替代造成了電力系統(tǒng)電源與負(fù)荷時(shí)間、空間維度的一定

程度錯(cuò)配，時(shí)間上供需不平衡主要由各類儲(chǔ)能解決，空間分布上的調(diào)

度，則需要依托大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸電走廊來(lái)配合實(shí)現(xiàn)。我國(guó)風(fēng)電、

光伏、水電等新能源電源分布遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，此前部分項(xiàng)目曾由于輸

出通道配套滯后，就地消納能力有限而造成棄電?？紤]未來(lái)北部、西

北部大規(guī)模風(fēng)電、西部和北部超大規(guī)模光伏電站等在未來(lái)將仍保持快

速的發(fā)展節(jié)奏，新能源電力的外送仍是需要關(guān)注和解決的問(wèn)題，隨著

電源側(cè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型或?qū)⑼苿?dòng)〃西電東送〃將由此前主要滿足水電、煤

電的大容量遠(yuǎn)距離外送，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗?、風(fēng)電、光伏及火電打捆外

送并重的模式。高壓互聯(lián)，發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)化配置資源功能。大電網(wǎng)

在系統(tǒng)穩(wěn)定性、調(diào)度裕度上更具優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍內(nèi)電力資源

的優(yōu)化配置。上世紀(jì)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)處在分區(qū)域獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，而后通過(guò)

多項(xiàng)超高壓、特高壓工程先后實(shí)現(xiàn)了東北、華北、華中等電網(wǎng)片區(qū)的

互聯(lián)互通。未來(lái)柔性直流等在控制靈活性上更具優(yōu)越性，將在電網(wǎng)異

步互聯(lián)發(fā)揮重要作用，區(qū)域電網(wǎng)間的聯(lián)系更加靈活緊密。

12

表6:抑高壓直流和轎高壓交流對(duì)比

轎高壓直海檢高壓交流

主要用于長(zhǎng)距舄大容量粉電.交流系統(tǒng)之同異步互也義42￡,“,生3三乂*如

住用聯(lián)和海底電境送電算各航電和構(gòu)架網(wǎng)架杓功能

經(jīng)濟(jì)：線路造價(jià)區(qū).年電能攜失小，也路讓沒初投為電瓜提高，可發(fā)少殘路的功更、利于連同,減少

"'資和年運(yùn)行費(fèi)用上裝及濟(jì).系統(tǒng)穩(wěn)定相對(duì)現(xiàn)定城體率

換油裝堂校吊貴：兩房換流?站消死無(wú)功功率為力倍系優(yōu)伐之往和可彌性問(wèn)題不易解決，同步發(fā)電機(jī)打

塊點(diǎn)送功率的40%60%:積污速度塊：不能用變質(zhì)國(guó)來(lái)要保持同步運(yùn)行.為了抑制工偵過(guò)電瓜,線路筑裝

忒變也足等級(jí)逾并聯(lián)電流器.

3.2特高壓將是電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)之一

2020年我國(guó)22條特高壓線路完成電量輸送5318億千瓦時(shí),

其中可再生能源電量2441億千瓦時(shí)，同比提升3.8%，占比45.9%。

國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的18條特高壓線路輸送電量4559億千瓦時(shí)，其中

可再生能源電量1682億千瓦時(shí),占輸送電量的37%;南方電網(wǎng)運(yùn)

營(yíng)的4條特高壓線路輸送電量759億千瓦時(shí)，全部為可再生能源電

量。特高壓將是電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域。2021年3月國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布

〃碳達(dá)峰、碳中和〃行動(dòng)方案，提出加大跨區(qū)輸送清潔能源力度，于

十四五期間規(guī)劃建成7回特高壓直流，新增輸電能力5600萬(wàn)千瓦,

2025年,國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)跨省跨區(qū)輸電能力達(dá)到3.0億千瓦，輸送清

潔能源占比達(dá)到50%。2021年4月能源局發(fā)布的《2021年能

源工作指導(dǎo)意見》中也提出〃提升輸電通道新能源輸送能力，提高中

東部地區(qū)清潔電力受入比重。加快建設(shè)陜北?湖北、雅中~江西等特

13

高壓直流輸電通道，加快建設(shè)白鶴灘~江蘇、閩粵聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)工程,

推進(jìn)白鶴灘?浙江特高壓直流項(xiàng)目前期工作。進(jìn)一步完善電網(wǎng)主網(wǎng)架

布局和結(jié)構(gòu)，提升省間電力互濟(jì)能力」

四16:國(guó)內(nèi)掙離壓累計(jì)輸送電量（單位：億千瓦時(shí)）

表7：沖土20處”高球電能愴縫g

201942。20年

可尋生能

■就送量可再生能年輸送量可再生能年修退包

我路名稱4可再生般可再生能簿電量同

（億千瓦海（億千瓦（化千瓦億千瓦量同比

應(yīng)占比我占比比

時(shí)）時(shí)）時(shí)）

長(zhǎng)向荊構(gòu)高壓491326.2%52.215.329.3%6.5%17.7%

蟒橫生界坊椅高居19100.0%247.100.0%29.4%*

幡31-山東5400.0%92.400.0%71.1%

院電東送29500.0%-----

浙福特高壓9200.0%76.500.0%-16.8%-

紫&-天津南9500.0%145.400.0%53.1%-

復(fù)奉真沆302302100.0%306.9306.9100.0%1.6%1.6%

稗蘇真流3663661000%3742374.2100.0%2.2%2.2%

天中直直41520850.2%408.6166.240.7%-1.5%-20.1%

真金比沆34134099.9%329.8329.8100.0%-3.3%-3.0%

靈紹宜京41510926.3%498.335.317.1%20.1%-21.7%

祁“丸五i/yR30.?%224.661.4N/.3%N3.3%9.6%

卮海直流25320.8%259135.513.7%2.4%16750%

鉆入支流11900.2%171.20.50.3%43.9%-

吧沂jLii1666036.1%286.2135.947.5%72.4%126.5%

?ra<x2369339.3%330956.717.1%40.2%?39.0%

古泉宜定1473322.3%439680.518.3%199.0%143.9%

是穩(wěn)食流283283100.0%259259100.0%￡.5%?8.5%

善僑真血217217100.0%192.7192.7100.0%-11.2%-11.2%

森樂JlJt271271100.0%255.3255.3100.0%?5.8%?5.8%

泄尸忖高壓--■282.200.0%■-

卡竦JLJL?-?34.134.1100.0%-

冕種龍魚；丸---51.751.7100.0%--

金國(guó)4483233202.4%M16244145.9%18.6%3.6%

14

圖17:國(guó)網(wǎng)特高壓瘦設(shè)情況概覽

家濘線踣長(zhǎng)度

5

W

歷

1萬(wàn)

及廿變電（模流）容一

2SI

紡

￡防

歷

,I在3成交旅工尊

S在3成且流I程一

OB陸淮田ER工理

區(qū)住在建國(guó)；箍工理

四、配用電設(shè)施需要持續(xù)擴(kuò)容升級(jí)

4.1配網(wǎng)、用電網(wǎng)設(shè)施還需要持續(xù)投入和建設(shè)

配電網(wǎng)從輸電網(wǎng)、地區(qū)電廠取電，就地分配或按電壓逐級(jí)分配

給各類電力用戶，扮演電網(wǎng)與終端負(fù)荷的銜接功能。近年來(lái)城鄉(xiāng)居民

用電量增速整體較全社會(huì)用電總量的增速更快2020年達(dá)到6.8%,

同期用電總量增速3.1%，城鄉(xiāng)居民用電的高增長(zhǎng)拉動(dòng)配網(wǎng)建設(shè)需求。

在新型電力系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，終端電氣化比例提高，負(fù)荷額定容量、

峰值功率將持續(xù)拉升，目配網(wǎng)的角色由單向被動(dòng)的電能配送向兼顧發(fā)

電、優(yōu)化等功能轉(zhuǎn)變，信息化、智能化趨勢(shì)下，進(jìn)一步激發(fā)配網(wǎng)設(shè)備

求。

圖18：2011N020年社會(huì)用電量（億千瓦時(shí)）困19：20112）20年社會(huì)用電量增速

80000.........................................................

60000------------------------------------111一???I*--1-

::LLLLllllll

2011201220132014201520162017201820192020

全社會(huì)用電董■工支?修艮全社會(huì)用電塞-----工業(yè)

15

4.2GIS與中高壓配電設(shè)施仍將有發(fā)展

配網(wǎng)系統(tǒng)容量擴(kuò)張，復(fù)雜度提升，GIS在配電網(wǎng)將大有可為。

配電網(wǎng)本身在架構(gòu)上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、分布分散、設(shè)備數(shù)量種類繁多且

邊界交叉的特征，在配網(wǎng)容量持續(xù)擴(kuò)張、自動(dòng)化智能化程度提升的趨

勢(shì)下系統(tǒng)復(fù)雜度進(jìn)一步提升，管理控制及優(yōu)化的難度加大，對(duì)開關(guān)設(shè)

備小型化、智能化、可靠性的要求更高。相較以傳統(tǒng)以空氣為介質(zhì)的

開關(guān)設(shè)備，以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積更

小，環(huán)境適應(yīng)性更高，且設(shè)備運(yùn)營(yíng)可靠性大幅提升，將在配網(wǎng)領(lǐng)域大

有可為。配網(wǎng)一二次融合、數(shù)字智能化趨勢(shì)下帶來(lái)市場(chǎng)增量。2016

年國(guó)家電網(wǎng)提出《配電設(shè)備一二次融合技術(shù)方案》，由一二次融合解

決設(shè)備匹配性、兼容性等配合問(wèn)題，提升安裝運(yùn)維等可靠便捷性，此

后《配電網(wǎng)10kV及20kV交流傳感器技術(shù)條件》、《12kV智能

配電柱上開關(guān)通用技術(shù)條件》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)。2019年國(guó)網(wǎng)一二次

融合斷路器采購(gòu)數(shù)量達(dá)到8萬(wàn)套以上，份額超過(guò)傳統(tǒng)柱上開關(guān)，浙

江、福建累計(jì)應(yīng)用規(guī)模過(guò)萬(wàn)套，山東、陜西、湖北等多個(gè)省網(wǎng)同樣進(jìn)

展迅速。

■8:智能柱上開關(guān)柱進(jìn)階段

階段特征

一二次設(shè)各成套化配電柱上開關(guān)和控制終稿FTU預(yù)先成套化

一二次設(shè)各初步融合采用文定電壓/電流傳感國(guó)蜂化傳統(tǒng)電壓/電波互感宮

一二次設(shè)一派及融合電壓/電沆傳感器封笠在機(jī)■柱內(nèi)或安裝于匹體中，非電呈傳感京選擇性融入

五、低壓電器是電氣化發(fā)展的長(zhǎng)期受益者

低壓電器使用量更大，是未來(lái)電力系統(tǒng)繞不開的末梢：低壓電器

為在交流額定電壓1000V或直流額定電壓1500V以下的電器線

16

路中，根據(jù)外界的信號(hào)和要求，手動(dòng)或自動(dòng)地接通、斷開電路，以實(shí)

現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的電能分配、電路連接、電路切換、電路保護(hù)、

控制及顯示的各類電器元件和組件的總稱。在經(jīng)典的發(fā)電、輸電、配

電、用電領(lǐng)域，用戶需要通過(guò)低壓電器環(huán)節(jié)獲得電力，低壓電器是繞

不開的終端末梢。伴隨電力消費(fèi)的持續(xù)增長(zhǎng)，電力能源的配送系統(tǒng)

的增長(zhǎng)與擴(kuò)張是需要的，但高壓電力系統(tǒng)涉及到電網(wǎng)的發(fā)展方式變化

的影響（集中發(fā)電or分布發(fā)電，電網(wǎng)or儲(chǔ)能），但低壓電器不受

這些技術(shù)變革的顛覆和影響，確定性更高。電力在終端能源消費(fèi)占

比會(huì)持續(xù)提高，低壓電器的應(yīng)用點(diǎn)越來(lái)越多。目前我國(guó)電力在終端能

源消費(fèi)中占比26%左右，預(yù)計(jì)未來(lái)終端電氣化率在2035年、2050

年分別有希望增至40%、50%。從全世界終端能源消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)

來(lái)看，1980-2020年，終端能源消費(fèi)中電力比例持續(xù)提升,預(yù)計(jì)未

來(lái)20-30年全球達(dá)到40-50%的比例。

表9:低壓電器分類

美別主要產(chǎn)品

總電電耕塞殼斯路好、萬(wàn)能斯路拈等

控制電枝交流接觸各、小型電磁絕電粉

終端電譽(yù)小里斯路器、小型漏電斷路器

業(yè)近也若小三箱成條（低壓配電柜、圮包箱、照明箱）、互感舄、變壓器

儀表電導(dǎo)電表等（電能長(zhǎng)、智能終夠、數(shù)顯電衣等）

新型電力系統(tǒng)中，低壓電器使用密度更大。分布式電源、儲(chǔ)能在配網(wǎng)

側(cè)接入，使得實(shí)際上的配網(wǎng)功率流向由原本的單一流入用電負(fù)荷，轉(zhuǎn)

變?yōu)殡p向的功率流動(dòng)，配網(wǎng)的角色不單單是〃被動(dòng)〃的面向用電，也

肩負(fù)起一定比例的〃主動(dòng)〃發(fā)電、調(diào)控功能，意味著整個(gè)低壓配網(wǎng)的

電力通道變相拉長(zhǎng)，形成更豐富的低壓電器應(yīng)用場(chǎng)景。

17

表10:常見電源典型榆出及并網(wǎng)電壓參考

電源類型出口電壓kV并網(wǎng)電壓kV

火電20110/220/500

水也6110/220/500

風(fēng)電0.735/110/220

集中式光伏1.535/110/220

分布式光伏0.4-1.50.4/10/35

堂?科泉國(guó)：企業(yè)官網(wǎng)、招商江參（注:殖實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景4在靈活調(diào)絡(luò)宓間）

圖20：伶統(tǒng)配網(wǎng)與主動(dòng)和網(wǎng)拓?fù)涫疽?/p>

1）分布式光伏由配網(wǎng)接入:光伏并網(wǎng)電壓等級(jí)參考裝機(jī)容量，評(píng)判初

始投資、運(yùn)營(yíng)損耗等因素后決定，通常kw級(jí)電站由0.4kV并網(wǎng)，

幾個(gè)MW容量的電站由10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)，而大型集中式電站通

常在逆變后升壓至35kV、llOkV后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。分布式光伏組件產(chǎn)

生的電能經(jīng)逆變后由低壓配網(wǎng)入網(wǎng)，交直流側(cè)用到塑殼、微斷、熔斷

器等大量低壓電器，形成了低壓電器的增量應(yīng)用空間。2）負(fù)荷儲(chǔ)能

配套也需要增加開關(guān)設(shè)備用量:類似的，負(fù)荷側(cè)中低功率場(chǎng)景配置儲(chǔ)

能，通常直流側(cè)電壓范圍在1.5kV以下，并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓多在lkV以

下，交直流側(cè)都需要配套熔斷器、斷路器、浪涌保護(hù)器等低壓電器設(shè)

備。

18

表11:光伏并網(wǎng)容量與電壓等或選擇參考

容量并網(wǎng)電壓

SkW220V

8-400KW380V

400-6000kW10kV

5-30MW35KV

其他110kV

貿(mào)"*T"solarbe.CNKI.招商證券

表12:儲(chǔ)能交流側(cè)電網(wǎng)電壓參考

企業(yè)型號(hào)電池DC電壓V電網(wǎng)AC電壓V

陽(yáng)光電源SC500TL520-850315-396

威弘股份PWS1-500K/630K600-900380(±15%)

上能電氣EH-0200-HA-M1000-1500586.5-759

鐘浪科技RHI-3P(5-10)K-HVES160-600320-480

ffl21:分布灰光伏并同環(huán)節(jié)低壓電X需求

3）分布式與儲(chǔ)能也會(huì)帶動(dòng)智能電表需求?，F(xiàn)行的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)

目實(shí)行發(fā)電量、上網(wǎng)電量、下網(wǎng)電量分別計(jì)量獨(dú)立結(jié)算的原則，上、

下網(wǎng)電量按國(guó)家規(guī)定的上網(wǎng)電價(jià)和銷售電價(jià)分別計(jì)算購(gòu)、售電費(fèi)。自

發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式的分布式光伏項(xiàng)目、儲(chǔ)能項(xiàng)目需要雙向計(jì)量的

智能電表。全額上網(wǎng)模式下用戶負(fù)載和電網(wǎng)之間只需要一塊電能表,

用于計(jì)量光伏系統(tǒng)總發(fā)電量；而自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式下光伏發(fā)電

存在不能全部被用戶消耗的情況，余下的電能需要輸送給電網(wǎng)，這就

需要電能表做到計(jì)量實(shí)時(shí)發(fā)電量、上網(wǎng)電量、下網(wǎng)電量。此前曾采

19

用兩塊單向電表的計(jì)量方式，一只表計(jì)量用戶輸給電網(wǎng)的電能，用另

一只表計(jì)量用戶使用電網(wǎng)中的電能，缺點(diǎn)在于成本高、施工難度大、

維護(hù)困難，不利于推廣；而功率和電能都是雙向計(jì)量的智能電表就解

決了舊式分布式光伏發(fā)電中雙向計(jì)量的問(wèn)題。

六、電力電子比例持續(xù)提升，電能質(zhì)量治理需求體現(xiàn)

6.1〃兩化〃趨勢(shì)下電力電子器件比例大幅提升

電力電子的應(yīng)用改變了電網(wǎng)相對(duì)粗放的控制方式，深刻影響了

電力系統(tǒng)的發(fā)展朝向。第一代電力電子器件以半控型器件晶閘管為代

表，至70年代，GTO、MOSFET等全控型器件誕生，在控制維度、

開關(guān)頻率層面實(shí)現(xiàn)代際優(yōu)化，80年代，絕緣柵極雙極型晶體管IGBT

兼顧驅(qū)動(dòng)功率小、通斷速度快及通態(tài)壓降低、載流能力大的優(yōu)點(diǎn)，成

為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的關(guān)鍵器件。新型電力系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程是電力

電子器件應(yīng)用比例快速提升的過(guò)程。新型電力系統(tǒng)中，可再生能源并

網(wǎng)發(fā)電、交流-直流電網(wǎng)的功率傳輸與柔性互聯(lián)、配用電側(cè)交直流變

換及功率雙向流動(dòng)、以及電網(wǎng)穩(wěn)定性所需的儲(chǔ)能、無(wú)功補(bǔ)償?shù)妊b置都

要借助電力電子裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在用電側(cè)各類驅(qū)動(dòng)、控制裝置已經(jīng)

廣泛采用電力電子器件。如交通運(yùn)輸領(lǐng)域，電動(dòng)汽車功率變換、電機(jī)

20

調(diào)速、充放電控制、電氣化機(jī)車整流裝置等，家用電器中空調(diào)、電腦、

電視機(jī)、音響設(shè)備等，工業(yè)領(lǐng)域伺服控制、備用電源等均是電力電子

器件的重要應(yīng)用場(chǎng)景。尤其隨用電自動(dòng)化、智能化程度提升，電力電

子應(yīng)用范圍越來(lái)越大。

圖24:電力電于費(fèi)件分類

0f岬?

表13:電力電子器件全面應(yīng)用于電力系統(tǒng)

系統(tǒng)位置/功能場(chǎng)景電力電子號(hào)件構(gòu)成設(shè)備

電再倜風(fēng)也兗流笈（VSC.MMC等多樣彳匕拓?fù)洌?/p>

光代逆變長(zhǎng).濾波區(qū).匯漉X等

電網(wǎng)倜直流輸■電傳統(tǒng)直流（晶詞管變流X》.《性宜海（全控?fù)Q流站）

潮制周態(tài)空壓國(guó)

即也州分布式電源功率變換M等

一般工業(yè)伺服系統(tǒng).電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝五.交詼裝五.直流電段等

交通運(yùn)輸電尢化鐵路.直