论述电气系统和自动化对电网的影响及其未来发展趋势。

中国是世界上最大的发展中国家，也是世界上碳排放量最大的国家之一。在过去的30年里，随着经济的持续快速增长，能源消耗急剧上升。2009年中国能源消费总量约为365438+亿吨标准煤，2006年5438+0至2009年年均增长率为9.1%。中国一次能源消费以煤炭为主，约占一次能源消费总量的70%。能源需求的快速增长增加了碳排放。根据国际能源署的报告，2005年中国二氧化碳排放总量约为565438+亿吨，占全球排放量的18%，居世界第二位，仅次于美国。2007年超过美国成为全球二氧化碳排放第一大国，占全球排放量的21%。

在我国，燃煤发电装机容量约占总装机容量的865，438+0%，因此电力行业排放大量的二氧化碳。根据国际能源署的数据，火电排放的二氧化碳占全国二氧化碳排放量的40% ~ 50%，未来还会继续上升。因此，电力行业的碳减排对中国的低碳发展具有重要意义。

电力系统主要包括电源、电网和电力用户，其中电网是连接电源和电力用户的纽带。当前电力行业碳减排的重点是:提高发电、输电和用电效率；大力发展清洁能源发电。建设坚强的智能电网可以促进清洁能源的开发和利用，提高电力行业的能源效率。2010十一届全国人大三次会议政府工作报告中已经明确提出“加强智能电网建设”。

坚强智能电网在节能减排中的作用

目前，国家电网公司提出了建设坚强智能电网的目标。到2020年，建成“以UHV电网为骨干，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动为特征的坚强智能电网”，实现传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。坚强智能电网建设包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六大环节。清洁能源机组大规模并网技术、柔性UHV交流/DC输电技术、智能变电站技术、配电自动化技术、双向互动关键技术和智能调度技术是建设坚强智能电网各方面的关键技术。

坚强智能电网建成后，将在节能减排方面发挥重要作用，主要体现在:支持清洁能源机组大规模接入，加快清洁能源发展，促进我国能源结构优化调整；引导电力用户将用电高峰时段转移到低谷时段，提高电力负荷率，稳定火电机组出力，降低发电煤耗；推动先进输配电技术在电力系统的推广应用，降低输电损失率；为电网与用户的有效互动提供了技术支持，有利于用户智能用电，提高用电效率；推动电动汽车发展，带动相关产业发展，促进产业结构升级。

坚强智能电网的碳减排效益

从支持清洁能源发电接入、提高火力发电效率、提高电网输电效率、支持用户智能用电、促进电动汽车发展五个方面来看，到2020年，如果在国家电网公司营业区域内基本建成坚强智能电网，可减排二氧化碳约6543.8+0.53亿吨。(2020年坚强智能电网的碳减排效益见表1。)

支持清洁能源的获取。发展水电、核电、风电、太阳能等清洁能源，对优化中国能源结构、减少化石能源消耗、减少温室气体排放具有重要意义。坚强智能电网集成了先进的信息通信技术、自动化技术、储能技术、运行控制和调度技术，为清洁能源的集约化、规模化开发应用提供了技术保障。坚强智能电网可以解决风电、太阳能发电等大规模接入带来的电网安全稳定运行问题，提高电网接纳清洁能源的能力。强大的跨区域电网结构可以为远离负荷中心的清洁能源大规模集约化发展提供输出条件。

根据规划，到2020年，国家电网公司运营区域内水电、核电、风电、太阳能装机分别比2005年增加约156.6万、5018万、9725万、182万千瓦。按照水电、核电、风电、太阳能发电年利用小时分别为3500小时、7500小时、2000小时和1.400小时计算，2020年国家电网公司运营区域清洁能源发电量将比2005年增加1.1.4万亿千瓦时，可减少煤炭消耗3.93亿吨标准煤

提高火力发电效率，降低煤耗。在坚强智能电网发展的带动下，清洁能源发电装机容量增加；同时，由于调峰电源的增加，提高了火电厂的运行效率，降低了单位发电煤耗，从而降低了发电系统的燃料消耗。通过“需求侧响应”，引导用户将电力负荷从高峰时段转移到低谷时段，从而减少高峰负荷、电网负荷峰谷差、火电机组出力调整的频率和幅度，提高火电机组效率，降低火电机组煤耗，减少温室气体和环境污染物排放。根据电力系统整体优化规划和系统生产模拟软件计算，在坚强智能电网发展的影响下，2020年全国平均火电机组煤耗将下降5.8 g/kWh。根据规划，2020年国家电网公司运营区域火电装机容量将达到9.36亿千瓦。按火电利用小时5300小时计算，减少发电煤耗可节约标准煤2900万吨，减少二氧化碳排放8000万吨。

提高电网传输效率，降低线损。未来，中国的UHV技术和强大的智能电网将大大减少电力传输过程中的电能损耗。此外，柔性输电技术对智能站的智能控制，以及与电力用户的实时双向交互，可以优化系统的潮流分布，提高输配电网的传输效率。

坚强智能电网的先进电压控制系统能有效提高常规电网的节能电压调控水平，提高电能传输效率，降低输配电损耗。美国西北太平洋国家实验室(PNNL)的研究表明，先进的电压控制系统可以使电网本身的节电潜力为上网电量的1% ~ 4%。

考虑到国内线损的实际情况，未来下跌空间相对较小。假设发展坚强智能电网可使国家电网公司运营区域平均线损率从2005年的6.58%降至2020年的5.7%，可减少线损电量502亿千瓦时，相应减少二氧化碳排放量51.45万吨。

支持用户智能用电，提高用电效率。智能电网的一个重要特点是可以通过创新的营销策略实现电网与电力用户的双向互动，引导用户积极参与市场竞争，实现有效的“需求侧响应”。

一方面，智能电网可以为用户提供用电信息的存储和反馈功能。通过智能电表采集用户用电信息，及时反馈不同时期的电价、用电量、电费等信息，引导和改变用户用电行为。用户可以根据自己的用电习惯、电价水平和用电环境，为各种用电设备设置参数。空调、照明等智能用电设备可以根据相关参数自动优化其用电模式，以达到最佳用电效果，从而提高设备的用电效率，节约用电，通过选择用电时间减少电费支出。PNNL的研究表明，信息干预和反馈系统可以将用户的用电效率提高3%。

另一方面，智能电网可以为用户提供自动故障诊断服务。实时采集电气设备的运行情况，及时发现故障并反馈给用户，用户及时调整和优化设备的运行方式，降低电能消耗和运维成本。研究表明，通过提供这项服务，用户的用电效率可以提高3%。

目前我国电价机制不尽合理，电力用户与电力系统互动较差，电力用户节电潜力仍很大。随着坚强智能电网建设的发展，电网与用户的互动将不断加深，电力用户将更加积极地节约用电。参考PNNL的研究成果，结合我国用电实际情况，假设坚强智能电网可以提高用户用电效率4%。按照2020年国家电网公司运营区域全社会用电量6万亿千瓦时、厂用电率5%计算，2020年国家电网公司运营区域电力用户可节电约2654.38+05亿千瓦时，减少二氧化碳排放2.35亿吨。

促进电动汽车的发展，减少石油消耗。汽车是中国能源消费的重要领域。随着汽车保有量的不断增加，燃料消耗量将持续上升，这给中国的能源安全带来了极大的隐患。汽车尾气排放也成为城市空气污染的重要来源。电动汽车是指以电能为动力的车辆。在能效方面，电动汽车的能效比燃油汽车高1 ~ 2倍。从运营的经济性来看，电动汽车百公里仅耗电10千瓦时，运营成本远低于普通汽车。

预计2020年，在智能电网相关技术的推动下，2020年国家电网公司运营区域将比2005年新增约2500万辆电动汽车。按每辆电动汽车每年行驶2万公里计算，每年可替代汽油3550万吨，实现二氧化碳减排约7940万吨。

建设坚强智能电网对实现中国碳减排目标的贡献

在未来相当长的一段时间内，中国工业化和城市化进程将加快，经济将保持平稳较快增长，经济的快速发展将带动能源需求的大幅增长。据相关机构预测，2020年中国能源消费将达到45亿吨标准煤，全国GDP将达到62万亿元(2005年可比价格)。按照2005年的碳排放强度，2020年中国二氧化碳排放总量将超过6543.8+073亿吨。这已经远远超出了中国资源环境的极限。

气候变化作为人类社会可持续发展的重大挑战，引起了国际社会的高度关注。为积极应对气候变暖问题，实现绿色发展和低碳发展，中国政府提出了“到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年减少40% ~ 45%”的碳减排目标。如果2020年中国二氧化碳排放强度比2005年降低40% ~ 45%，2020年二氧化碳排放总量要控制在95 ~ 654.38+00.4亿吨以下，需要减少二氧化碳排放69 ~ 78亿吨。

根据以上计算，建设坚强智能电网可减少二氧化碳排放约1.53亿吨，2020年二氧化碳排放强度比2005年降低8.8%，为实现2020年中国碳减排目标贡献19% ~ 22%。如果国家加强相关政策的执行力度，这个贡献率可能会提高。

“十二五”UHV建设——5000亿想象空间

电气设备行业下游涉及发电、输配电和用电，包括电力、电网、冶金、煤炭等行业，与工业生产和居民生活密切相关。由于其特殊的地位，国家对下游电力、电网行业监管严格，出台了一系列政策和规范来约束企业的经营行为。

自上而下，十二五规划是目前国家层面最具指导性的政策，将影响未来五年的发展和转型。通过解读十二五规划建议和新兴产业规划，可以确定未来五年电气设备行业将重点发展智能电网(含UHV)、工业节能产品和配电网改造。

自下而上，先推广成熟技术(如柔性输变电、变频技术、智能电力系统)；基于对市场空间和发展进度的综合分析，特高压直流输电、柔性输变电、高性能高低压变频器、智能变电站和智能用电系统、农村配电网改造将成为十二五规划的发展重点。

从十二五开始，未来五年电气设备行业投资将呈现“两极化”趋势:UHV骨干网和配电网改造将成为电网投资主题，“智能化”将推动二次设备占比，而工业领域变频器将进一步普及。具体来看，UHV方面，DC建设基本符合进度，因示范线验收延迟导致通信延迟，目前呈现提速趋势。“十二五”将建设9条特高压直流线路，预计总投资217亿元。UHV空调完成了“三横三纵一环网”的建设。乐观估计投资将达到2989亿元。如果考虑项目延期的影响，预测约为2092亿元。预计特高压直流换流站投资1014亿元，其中换流变压器、换流阀、DC保护系统占65%；UHV交流变电站投资654.38+0225亿元，主要包括变压器、电抗器和GIS开关，分别占654.38+08%、654.38+06%和24%。

发展智能电网和UHV是内生需求。

中国的电力供应长期面临着远距离、高负荷、大容量的现状，这是与世界上大多数国家不同的发展问题。内生需求决定了中国电网必须在强度、广度和稳定性上超越其他所有国家和地区。

能源和电力负荷分布的差异使得UHV成为必然的选择。

中国的能源分布主要在北部和西部。以火电为例，已探明煤炭储量的近80%集中在山西、内蒙古、新疆等地区，而经济发达的东部沿海地区对电力的需求较大。在过去，通过铁路运输煤炭既不经济也不环保。在未来，通过电网直接输电可以很好地解决这个问题。

根据新能源发展规划，预计到2020年我国新能源在一次能源消费中的比重应达到15%左右。风能和水电也存在资源分布远离负荷中心的问题。

在中国，UHV指的是交流1000kV及以上和DC 800kV及以上的电压等级。根据国家电网公司提供的数据，一级UHV DC可送出600万千瓦的电力，相当于现有500千伏DC网的5~6倍，传输距离也是后者的2~3倍，大大提高了效率。同时也能传递同样的力量。如果采用UHV线输电，与500千伏超高压线路相比，可节约60%的土地。正是因为这些优势，UHV成为未来中国电网建设的必然方向。

电网规模和区域联网对安全稳定提出了新的要求。

我国电力装机容量已超过9亿千瓦，2065.438+05年将增至654.38+0.3.5亿千瓦，2020年将增至654.38+0.7.9亿千瓦。

截至2009年底，中国220千伏及以上输电线路环长达到39.94万公里，中国电网规模已超过美国，居世界第一。

电网规模的增大、结构的日益复杂以及区域电网的互联对运行的安全性和稳定性提出了更高的要求。通过引入先进的传感测量技术，采用更加安全环保的设备，实现设备与控制的整体集成和双向通信，是电网“智能化”的体现。

城市化进程和新农村建设有利于配电网的发展。

中国工业化已经进入中后期。按照这个工业化水平，城市化率应该是55%~60%，而2009年，我国城市化率只有46.6%。未来5~10年，城市化进程将推动电网特别是配电网的建设，重点是城网的扩建和改造。

中国城乡发展差异很大。今后，无论是从改善民生、促进社会和谐的角度，还是从拉动内需、鼓励农民消费的角度，都要求建设和升级农村电网，以适应新农村建设的需要。

正是因为中国电网的发展必须与工业生产和居民用电水平相匹配，才出现了UHV、智能电网和配电网建设的需求。内生增长符合产业和经济运行规律，是持续稳定的趋势。

未来电网发展呈现“两极三重点”

“十二五”中国电网发展的三大方向是:UHV、智能改造和配网建设。

UHV与智能电网:规划建议中提到大力发展包括水电、核电在内的清洁能源，同时“加强电网建设，发展智能电网”。

配电网建设:规划建议要求“加强农村基础设施建设和公共服务”，“继续推进农村电网改造”。

过去十年，我国电网建设以220~500kV(西北750kV)输电网为主，未来将向“UHV”和配网两端发展。智能化满足复杂网络的稳定和控制要求，电网“三个重点”明确。

考虑到电网对安全稳定的要求，相对成熟的技术应先推广，尚处于挂网阶段的设备或试运行线路建设可能会有所延迟，因此应区分细分行业投资。一般来说:

一是特高压直流建设进度基本符合预期，高端一次设备制造商和柔性输变电企业未来受益显著。

第二，“智能化”的发展对应的是二次设备的新建和改造，配电网和用电终端的智能化相对成熟，看好具有技术和渠道优势的龙头企业。

第三，配电网尤其是农网的改造，强调设备升级和电气化。上游设备商数量众多，竞争激烈，区域化特征明显。

预计特高压直流尤其是柔性输变电技术推广最快，其次是DC高端一次设备制造、智能变电站投资和农村电网改造。

特高压直流——发展一流高端一次设备

“UHV电网”是指交流电压1000kV，DC电压800kV及以上，能满足东西2000~3000 km，南北800~2000 km远距离大容量输电需求的输电网络。

十一五初期，国家电网提出“加快建设以UHV电网为核心的强大国家电网”。经过5年的发展，晋东南-南阳-荆门1000千伏交流示范工程通过验收，DC±800千伏示范工程在嘉八-沪线投运，初步形成华北-华中-华东UHV同步电网，基本建成西北750千伏主网，实现与新疆750千伏联网。

大规模投资启动DC输电将成为“十二五”规划的亮点

目前我国特高压直流输电主要是800kV。技术上可以点对点、大功率、远距离直接向负荷中心输电，适合大功率、远距离输电，同时保持电网之间的相对独立性。

南方电网800kV广韵UHV DC 6月投运2010；国家电网800千伏UHV DC也在年内通过验收，这表明“十一五”DC项目进展顺利，DC输电技术发展进度基本符合预期。

根据国家电网的发展规划，十二五期间计划投入运行9条±800千伏DC线路，十二五期间将开工2条。目前，金平至苏南线的招标工作正在有序进行。

总投资方面，2016建成的两条线路，按70%投资确认十二五期间。国家电网±800千伏UHV DC总投资规模预计达到217亿元(见表1)。南方电网规划的DC±800kv工程是糯扎渡至广东的线路，总投资约6543.8+087亿元。计划于2065.438+02年投入运营。

十二五期间，国家电网和南方电网预计±800千伏特高压直流输电投资将达到2357亿元，特高压直流全面开工建设。

同时，考虑到国家电网660千伏和400千伏DC、南网500千伏DC的建设，十二五期间两网总DC投资规模达到331.2亿元。

设备供应商——高端一次设备的盛宴

特高压直流包括线路和换流站建设，其中换流站对上游设备供应商的增量投资效应更明显。换流站主要设备包括换流变压器、电抗器、避雷器、换流阀和无功补偿装置，其中主要投资项目为换流变压器和换流阀。

广韵线换流站设备投资超过计划总额的一半。考虑到示范线设备价格较高，预计未来规模建设后比例约为43%。

“十二五”特高压直流800kV设备总投资约为654.38+0.01.4亿元，其中换流变压器395亿元，换流阀203亿元，DC保护系统6654.38+0亿元。如考虑660kV、500kV、400kV两网后，主站换流设备投资为1424亿元，其中换流变压器555亿元，换流阀285亿元，DC保护85亿元。

普遍看好一级设备龙头。

特高压直流是一个强大的输电网络，在规模建设开始后，它将普遍受益于一次设备制造商。考虑到UHV对设备稳定性和技术要求较高，前期研发投入较大，细分行业龙头将继续领先。

变压器:已完成施工招标，设备供应商主要是TBEA、中国西电等行业龙头。

TBEA在换流变压器招标中的份额接近45%，中国西电约为35%，天威保变为20%。考虑到示范线招标量较小，份额相对集中，全面开工后龙头企业相对份额会略有下降，但绝对招标量会明显增加。

换流阀:国内换流阀制造商包括中国西电、许继集团和电力科学研究院。考虑到换流阀技术门槛高，未来将继续是三家公司共享天下的局面。

DC保护体系:许继电气、南瑞继保、四方继保三部分，占比分别为38%、60%、2%。

无功补偿技术——“UHV”驱动发展

无功补偿技术旨在调节电网中的无功功率，减少供电线路传输的无功功率，最终降低线路和变压器无功功率传输带来的电能损耗，提高电源和线路的利用效率，保证电网运行的稳定性。由于UHV输电线路距离长、电压高，需要在变电站和输电网的配电终端安装无功补偿装置。

无功补偿主要分为并联型和串联型。目前电科院是行业龙头，占比80%以上。荣信股份并联无功补偿SVC广泛应用于工业领域，年内获得国家电网订单显示电网开放步伐加快；TCSC中标南方电网，与西门子合资后有望在电网市场取得好成绩。

预计十二五期间，并联无功补偿(SVC+SVG)市场容量为51亿元，TCSC需求为60亿元，无功补偿总需求为11.22亿元，平均为22.2亿元。

基于以上分析，提出以下核心观点:第一，十二五特高压直流进展符合预期，通信建设延迟是大概率事件。目前国家电网正在加快项目审批和招标，未来项目的审批将使行业整体受益。

第二，UHV建筑主要是高端初级设备。由于技术难度大，需要大量前期投入，行业龙头优势明显，未来将占据主要份额。

三、2011是全面建设的元年，投资开工对行业相关公司业绩的贡献将在今年下半年逐步体现。

UHV AC-进度落后，期待加速项目审批

示范线验收推迟，通信建设提速指日可待。

国家电网UHV交流示范工程1000kV线路直到2010年8月才通过国家验收。目前，UHV空调的建设进度落后于市场预期。

国家电网公司去年9月开始对示范工程扩建项目进行招标。据悉，另一条UHV交流线路锡盟-南靖的前期工作正在有序进行，这表明国家电网正在努力推进UHV交流项目，未来建设速度可期。

根据国家电网规划，到2015年，华北、华东、华中(简称“三化”)UHV电网将基本建成，形成“三纵三横一环网”。UHV交流项目方面，锡盟、孟茜、张北、陕北能源基地通过三条纵向的UHV交流通道向三花送电，北方煤电、西南水电通过三条横向的UHV交流通道向华北、华中、长三角UHV环网送电。

从前期准备和招标情况来看，“三纵”线路进展迅速，未来有望先于其他线路开工。

预计国家电网UHV交流规划对应的总投资为2989亿元，其中UHV变电站6543.8+0225亿元，线路6543.8+0764亿元。

良好的设备-变压器、GIS、电抗器

UHV交流设备包括变压器、电抗器、组合电器开关GIS、隔离开关、避雷器和无功补偿设备，其中变压器、电抗器和GIS占比较大，根据示范线路投资构成粗略计算比例分别为65，438+08%、65，438+06%和24%。

乐观估计:十二五期间，UHV 7条交流线路已全部投入；悲观估计:预计投资的70%将在“十二五”期间完成。

变压器:主要设备供应商有TBEA、天威保变、中国西电，示范线招标比例分别为60%、40%、0%。估计中国西电技术实力较强，未来会享有一定份额，而其他变压器企业全面建设后有望拿到订单。

反应堆:从示范线招标来看，中国西电和TBEA分别占58%和42%。考虑到整体建设，估计其他企业可以分享10%~15%的市场份额。

GIS:高萍电气、中国西电、新东北电气在示范线招标上都是世界领先的，组合电器开关技术难度高。预计全面建设后，仍将是三大主导产业。

UHV空调建设进度低于预期。目前，晋东南-荆门扩能线正在有序招标，锡盟-南京线有望今年获批。未来投资建设有望加速，高端一次设备龙头仍是受益者。