2025年输变电设备行业研究报告:柔性直流输电加速渗透,柔直换流阀及其零部件有望受益

  • 来源:华创证券
  • 发布时间:2025/04/24
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输变电设备行业研究报告:柔性直流输电加速渗透,柔直换流阀及其零部件有望受益。更灵活、更可控、适用性更高,柔直技术助力构筑新型电力系统。柔性直流输电是一种基于电压源换流器的高压直流输电方式,其具备更灵活、可控、适用性高的特性,拥有无换相失败风险、独立控制有功功率和无功功率、无需无功补偿、谐波水平低、节约用地等优点,在新能源发电并网、偏远地区电网接入、海岛互联、多端直流接入等工况的方案解决有显著优势,随着技术愈发成熟、新能源大规模接入,柔性直流输电技术有望得到更多应用。特高压、海风等多领域加速渗透,柔直换流阀设备市场有望爆发。我们预计国内特高压、海上风电、背靠背三类输电工程将成为柔直技术的三大应用...

一、更灵活、更可控、适用性更高,柔直技术助力构筑新型电力系统

(一)什么是柔性直流输电?

基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)是一种继交流输电、常规直流输电后 的第三代直流输电方式。基于 1990 年加拿大 McGill 大学 Boon-Teck Ooi 等人首次提出的 基于电压源换流器的直流输电概念,柔性直流输电采用全控型器件如绝缘栅双极型晶体 管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)构成的电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)取代了常规直流输电中基于半控器件晶闸管的电流源换流器(Current Source Converter,CSC)。1997 年,ABB 公司在瑞典 Hellsjön–Grängesberg 工程中进行了柔直首 次工业性试验验证了其工程可行性。2006 年 5 月,在中国电力科学研究院组织了“轻型 直流输电系统关键技术研究框架研讨会”中,专家将第三代直流输电技术命名为“柔性 直流输电”。

柔直的“柔”体现在其控制的灵活性、换流的自主性以及对多场景的适用性。第一,柔 直换流器具备“有源”特性:柔直的电压源型换流器(VSC)可通过自主调节输出电压的 幅值和相角,自由调控换流器与电网交换的有功功率和无功功率,灵活参与电网电压调 节,且无需依赖无功补偿装置。第二,柔直可实现自主换流,避免换相失败:柔直换流 器采用全控型器件 IGBT,换流全程关断可控,无需依赖外部电网的电压状态,这意味着 即使电网电压剧烈波动,柔性直流换流器仍能自主换流,极大避免了常直会出现的换相 失败问题。第三,柔性直流换流器具备强大的自适应特性:无需依赖外部交流电压支撑, 甚至可适配无源网络,并且易于构建多端网络,因而它能够在大规模新能源基地、海岛、 城市中心等传统直流输电技术受限的区域运行,应用场景显著拓展。 以送、受均为单端的输电模式为例,柔直输电系统由两端换流站和直流线路组成,换流 站根据运行状态可以作为整流站(交→直)或逆变站(直→交)运行,其中核心设备有柔 直换流阀、换流变压器、电抗器和直流控保等。除此之外,按拓扑结构分,柔直系统还包 括背靠背柔性直流输电系统与多端柔性直流输电系统:背靠背柔性直流输电系统的送端 和受端位于同一柔性直流换流站内(即输电线路长度为零);多端柔性直流输电系统由多 于两个柔性直流换流站和连接它们的直流输电线路组成,能够实现多电源供电以及多落 点受电。

用电压源换流器(VSC)取代电流源换流器(CSC),是柔直得以实现“柔”的核心基础。 电流源换流器的主流实现形式为电网换相换流器(Line Commutated Converter,LCC), 基于半控型器件晶闸管,需要依赖电网电压换相,换相失败风险高;相较而言,电压源换 流器采用了全控型器件 IGBT,可以同时控制开通和关断,并且独立调节有功和无功功率, 可以有效提升电网安全稳定水平。VSC 主要有两类拓扑结构:(1)二电平或三电平电压 源换流器,基于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)理论。(2)模块化多电平 换流器(Modular Multilevel Converter,MMC),基于最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM),通过子模块(Sub-Module, SM)级联实现高电压、低谐波输出, 是当前柔性直流输电的主流结构。

从硬件角度来看,IGBT 的特性使得 VSC 可以带来“柔”。换流阀是换流器的核心功率单元,由多个电力电子零件组成,通过开关控制实现电能转换。柔直换流阀最核心的部 件是绝缘栅双极型晶体管(IGBT),而柔直较常直输电系统上的优点很大程度就来自于 IGBT 和晶闸管的差异。晶闸管是半控型器件,只能控制开通,而关断依赖电网反向电压: 晶闸管是 PNPN 层序 4 层结构器件,其关断特性是,PN 结中积聚载流子的电容效应产生 反向恢复电流,该电流在经过峰值后迅速减小过程中,回路电感上产生感应电压,并与 电源电压叠加作用在晶闸管两端,使之承受很高的反向过电压,从而晶闸管逐步恢复到 高阻状态。而 IGBT 是全控型器件,这也是柔直可以利用 PWM 或 NLM 调制的基础: IGBT 的输入端(栅极)采用 MOSFET 的栅极绝缘层结构,通过电压信号控制导通和关 断;输出端(集电极-发射极)采用 BJT 的双极型载流子(电子和空穴)导电机制;通过 对门极信号的控制,IGBT 可随时开通和关断,实现动态调节。

(二)为什么要用柔性直流输电?

柔性直流输电在继承直流输电技术固有优势的同时,其“柔性”特点意味着其不仅不依 赖交流电网的强弱独立运行,还可为交流电网和新能源机组提供动态支撑,拥有“无换 相失败风险、可同时分别独立控制有功功率和无功功率、无需无功补偿、谐波水平低、 节约用地”等优点,在新能源发电并网、偏远地区电网接入、海岛互联、多端直流接入 等工况的方案解决有显著优势。

1) 无换相失败风险: 换相是指电流从一个支路转移到另一支路的过程;“换相失败”是指退出导通的阀在反向 电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力,或者在反向电压期间换相过程未进行完毕, 则在阀电压变成正向时,被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相,主要原因是 交流系统故障使得逆变侧换流母线电压下降。 柔直的核心元件 IGBT 是全控型器件,导通和关断由栅极电压决定,不需要外加交流电 源作为换相支撑,可以自己实现换相,即使受端交流系统发生严重故障,只要换流站交 流母线仍然有电压,就能输送一定的功率,无换相失败风险。而传统直流输电采用的晶 闸管是半控型器件,其关断需要电压自然过零,若电网电压发生跌落或畸变等情况时, 反向电压不足,晶闸管无法关断,换相则会失败;通常只要逆变站交流母线电压因交流 系统故障导致瞬间跌落 10%以上幅度,就会引起逆变器换相失败,而在换相失败恢复前 传统直流系统无法输送功率。

2) 可以同时分别独立地控制有功功率和无功功率,无需无功补偿: 常直电流源换流器基于半控型器件晶闸管,其只能控制导通而不能控制关断,因此通常 依赖于改变触发角(α)来控制直流电压的大小(控制自由度为 1),以实现对有功功率 (P)的调控,因无功与有功强耦合,无法独立调节无功功率(Q)。而柔直电压源换流器 的 IGBT 器件是全控型器件,既可以控制导通也可以控制关断,反映在输出电压的基波 相量上,就表现为电压的幅值和相位角都是可控的(控制自由度为 2),因此支持独立调 节有功和无功功率。另外,柔直换流器不需要交流侧提供无功功率,而且本身能够起到 静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的作用,动态补偿交流系 统无功功率,稳定交流母线电压;而 LCC 运行需要吸收大量无功。 具体而言,柔性直流系统可以在四象限运行,运行灵活性较高,适用于不同情形。根据 Q 正负的不同,可以分为不同的无功功率形式,当 Q<0 时,为容性无功,当 Q>0 时,为 感性无功;根据 P 正负的不同,可以区分 IGBT 元件不同的工作模式,当 P<0 时,为逆 变模式,即直流向交流的转变,当 P>0 时,为整流模式,即交流电转变为直流电的模式。

3) 谐波水平低,节约滤波器用地: 传统直流输电换流器会产生特征谐波和非特征谐波,必须配置相当容量的交流侧滤波器 和直流侧滤波器,才能满足将谐波限定在换流站内的要求。而柔性直流输电的两电平或 三电平 VSC 采用 PWM 技术,开关频率相对较高,谐波落在较高的频段,可以采用较小 容量的滤波器解决谐波问题;对于采用 MMC 的柔性直流输电系统,通常电平数较高, 不需要采用滤波器己能满足谐波要求。滤波器体积较大,减小滤波器的尺寸可以有效减 小换流站的体积,根据徐政《柔性直流输电系统》,柔直比传统直流输电占地少很多,典 型值为传统直流输电的 20%。

4) 适用场景广: 柔直较常直适用于更多场景。 ① 可向弱电网或无源网络供电:常直需要交流电网提供换相电流,要保证换相的可靠, 受端交流系统必须具有足够的容量,即必须有足够的短路比(Short Circuit Ratio),当 受端交流电网比较弱时便容易发生换相失败。而构网型柔直 VSC 能够自换相,可以 以无源逆变方式工作,不需要外加的换相电压,因此受端系统可以是无源网络(如孤 立岛屿、偏远地区等)或弱电网。 ② 多端系统构建:常规直流输电系统电流只能单向流动,潮流反转时电压极性反转而电 流方向不变,因此在构成并联型多端直流系统时,单端潮流难以反转,控制很不灵活。 而柔性直流输电系统的 VSC 电流可以双向流动,直流电压极性不会改变,在潮流反 转时仅需调整直流电流方向,利于构成既方便控制潮流又具有较高可靠性的多端直 流系统,通过多个换流器的连接,将多个电源和负荷连接在一起,实现电力的灵活分 配和传输。 ③ 分布式可再生能源并网:柔直可以调节功率方向与大小,解决新能源波动性与间歇性。 以风能、太阳能为主的可再生能源发电具有间歇性、波动性和分散性等特征,柔性直 流输电系统控制灵活且能够为孤岛可再生能源电场提供稳定的交流电压和频率支撑, 非常适合用于实现可再生能源的可靠并网;并且柔性直流系统易于构建具有多送端 和多受端的直流电网,通路冗余性强,有利于解决分散的可再生能源大规模并网和送 出难题。

(三)柔直技术发展日益成熟,新能源大规模并网背景下有望加速渗透

1、柔直技术逐渐成熟,输电容量逐步提升

柔直技术逐渐成熟,朝更高电压、更大容量发展。我国柔直技术起步较晚,但在发展速 度和工程容量上都呈赶超趋势,尤其在双碳目标加快实施的背景下,国内应用的柔性直 流工程电压和容量增加了上百倍。2020 年 12 月,由南方电网公司投资建设的国家西电东 送重点工程乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(昆柳龙直流工程)提前 正式投产;该工程是世界上首个特高压多端混合直流工程,额定电压为±800kV,送端输 送容量为 8000MW,两个受端容量分别 3000MW、5000MW。

柔直技术的发展,一方面来源于拓扑结构的设计、控制策略的优化等,另一方面来自核 心器件 IGBT 规格的升级,我国在提升其电压等级和容量、降低损耗等方面均有进展。 2025 年 2 月 18 日,南方电网超高压公司牵头研发的基于 6.5kV/3kAIGBT 的柔性直流换 流阀装备,顺利通过中国机械工业联合会组织的新产品技术鉴定;该柔直换流阀相比于 4.5kV/3kAIGBT 的柔直换流阀有如下优势(1)节约用地:功率密度提升约 27.8%,单桥 臂单塔占地面积减少约 18.6%,使柔直换流阀更加紧凑,解决了在土地资源稀缺和减重 需求较高的应用场景下新能源远距离输送难题;(2)节能降耗、技术经济:降低损耗 23%, 以 5GW 换流站为例,年节约电量约 0.4 亿度电,增加直接经济效益超 2000 万元。该产 品未来可广泛应用于大型水电站、大型新能源基地和海上风电柔性直流送出工程,推广 应用前景广阔。

此外,部分柔直项目也有采用全控型器件集成门极换流晶闸管(IGCT),但目前应用还 较少。2024 年 12 月,三峡集团云南弥勒风电场柔性直流工程转入正式并网运行阶段,该 工程采用 288 只全国产化 6.5kV/4kA(通流 2kA)IGCT-Plus 器件,是对 IGCT 器件及其 换流阀技术的全面工程检验。IGCT 具有更高的阻断电压、更低的通态压降和制造成本等 优点,但目前应用还较少。

2、柔直输电技术能够解决新能源大规模接入带来的“双高”问题

“双碳”目标下新能源快速发展,高比例可再生能源和高比例电力电子设备的新型电力 系统“双高”特性日益明显。相比于同步发电机主导的传统电力系统,“双高”电力系统 低惯量、低阻尼、弱电压支撑等特征明显,且我国电网呈现交直流送受端强耦合、电压 层级复杂的电网形态,送受端电网之间、高低压层级电网之间协调难度大,故障后易引 发连锁反应。具体而言,“双高”的主要特征包括:①支撑能力变弱:新能源设备的频率 调节和支撑能力、电压控制和支撑能力弱;②振荡风险提升:高比例电力电子装备引入 宽频振荡问题,多类型设备间并网特性差异大;③随机波动增加:新能源出力具有随机 性、间歇性、波动性,在网设备难以随时保持可用、按需响应;④抗扰能力减弱:新能源 暂态过载能力弱,复杂、恶劣条件下电力电子设备可靠性面临挑战。

构网型(Grid-forming)柔直可以缓解“双高”带来的问题,为电网强度提供支撑。要应 对新型电力系统惯量降低、电压支撑能力不足问题,其中一个解决方案是应用构网技术 的电力电子设备提供支撑。以构网技术为核心构建具有电压源特性的电力电子变流器, 使电力电子设备向电网提供类似于同步机的电压、频率支撑能力;构网型变流器功率环 输出电压指令且能够相位自同步,根据各种负载的需求实时调整功率。构网技术的载体 包括柔直换流阀、储能变流器、SVG、新能源(风电、光伏)并网变流器等,不同类型设 备对电网支撑能力有差异,其中,柔直容量大,在惯量支撑、一次调频、电压支撑方面 表现良好,因此柔直构网控制技术对电网的支撑作用非常重要。国网冀北电力在张北柔 直工程中探索应用构网型开环控制策略,平抑新能源出力随机波动给柔直电网带来的影 响,大幅提高柔直电网调节能力和灵活性,提升绿电输送能力 30%以上。

3、政策与电网规划推进柔直输电技术运用

政策要求推广柔直技术,构建以新能源为主体的新型电力系统。22 年 1 月,发改委、国 家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》要求科学推进新能源电力跨省跨区输送, 稳步推广柔性直流输电。24 年 10 月,国家发展改革委等部门《关于大力实施可再生能源 替代行动的指导意见》中要求,要加快可再生能源配套基础设施建设,推进柔性直流输 电等先进技术迭代。两网均规划加强对于柔直的研究和应用。21 年 11 月《南方电网“十 四五”电网发展规划》中提到推动柔性互联主网架技术路线,新建直流受端以柔性直流 为主,存量直流逐步实施柔性直流改造;25 年 1 月,国网召开“±800kV/8GW”特高压 柔性直流技术成果发布暨应用推进会。

二、特高压与海风柔直快速渗透,2025 年柔直设备市场有望爆发

(一)特高压柔直:2025 年将成为直流线路开工数量与柔直渗透大年

满足新能源大基地外送需求,特高压柔直工程渗透率提升、项目储备丰富。为满足可再 生能源并网、风光大基地新能源外送需求,国家电网十四五期间规划“24 交 14 直”特高 压工程项目,2024 年国家电网公司又新增“10 直 3 交”13 项特高压工程储备项目,项目 数量储备丰富。柔直方面,截至 2024 年底,国家电网共建成投运“21 交 16 直”共 37 项 特高压工程,其中柔性直流特高压工程仅有 2022 年投运的白鹤滩-江苏(受端混合柔直) 工程;根据招标和相关可研规划,我们预计后续涉及柔性直流输电的特高压工程渗透率 会明显提升,2024 年国网招标 2 直,其中甘肃-浙江为两端柔直工程;我们预计 2025 年 有望开工 6 条直流工程,其中藏东南-大湾区、蒙西-京津冀、南疆-川渝、巴丹吉林-四川 为柔性直流工程。

单条特高压柔直换流阀价值量约 40 亿元。以已经完成招标的白鹤滩-江苏、甘肃-浙江工 程为例,白鹤滩工程因只有受端是混合柔直(高端常规直流+低端柔性直流),柔直换流 阀价值量为 16.77 亿元,常规换流阀价值量为 9.57 亿元;甘肃-浙江工程为两端全柔直工 程,柔直换流阀价值总量为 43.46 亿元,按全柔直线路来计算,特高压工程的柔直换流阀 单位价值量(按线路输送容量计算单位价值量)约为 5.4 亿元/GW。

预计 2025 年柔直换流阀市场空间将达到 120 亿。预计 2025 年开工 6 直,其中柔直渗透 率假设为 50%(单端柔直算 0.5 条柔直),单条全柔直特高压线路柔直换流阀需求量为 40 亿元,2025 年柔直换流阀市场空间为 120 亿(招标额)。考虑大西北风光大基地特高压外 送需求,我们假设后续 2026-2030 年每年开工 4 条直流特高压工程,在新能源大规模介 入下,柔直渗透率持续提升,分别为 50%/50%/63%/75%/75%,对应柔直换流阀市场空间分别为 80/80/100/120/120 亿元。

(二)海风柔直:海上风电向深远海发展,柔直送出渗透率有望提升

大规模、大容量、远距离深远海风电场景下,柔直送出方案更为经济。目前远海风电送 出采用的技术方案主要有交流送出和直流送出方式两种,根据李岩等《大容量远海风电 柔性直流送出关键技术与展望》测算,对于 2000MW 容量系统,交直流等价距离为等于 70 km 左右,风电场离岸距离大于等效距离时使用柔直送出更为经济。具体而言,从成本 端考虑:(1)交流送出方案中,初始一次性投资低,但交流电缆投资较高,且需要配备无 功补偿设备,适合于近海风电送出;(2)柔直送出方案中,两侧换流站建设成本高、初始 一次性投资高,但直流电缆投资较低,适合用于大容量远海岸风电送出。 海上风电逐渐向深远海挺进,海风柔直将迎来加速发展期。目前我国近海建设风电资源 趋于饱和,除此之外,近海风电开发还会受到军事、航道、渔业等多重因素的影响。根据 IRENA 统计,2010/2017/2023 年中国海上风电场的加权平均离岸距离分别为 12/15/27km, 加权平均水深分别为 9/12/29km,近年来增长迅速,我国海风逐渐向深远海发展。根据国 家气候中心评估,我国深远海风能资源技术可开发量超过 1200GW,发展潜力巨大。随 着我国海上风电逐渐向深远海挺进,柔直送出需求增长趋势明确。

我国多项柔直海风项目已在规划,项目容量合计约 19.15GW。目前我国已并网的海风柔直送出项目仅有江苏如东海上风电柔性直流输电项目,汇集输出三峡如东 H6、H10 与中 广核如东 H8 项目电能,采用 4.5kV/2 kAIGBT 器件,项目容量为 1.1GW,于 21 年 12 月 实现全容量并网,作为早期项目对我国海风集中连片规模化和远海大容量风电开发建设 具有示范作用。截至 25 年 3 月,我国已规划海风柔直送出工程项目容量合计约 19.15GW。 其中,阳江三山岛(一至四)风电项目,采用海陆一体柔直输电技术方案把深远海域风 能输送至粤港澳大湾区,实现海陆资源集约高效利用,有利于降低整体输电成本、节约 海洋资源。

海风柔直换流站设备中换流阀价值量最高,其单位价值量预计在 5.0-6.8 亿元/GW。截至 2025 年 3 月 15 日,我国共有两个已完成换流阀招标的海风柔直送出项目: (1)如东海上风电柔性直流输电工程:已于 2021 年投运,输电容量共计 1.1GW,电压 等级±400kV;其中陆上柔直换流阀供应商为荣信汇科(中标价格 3.7 亿元),海上柔直 换流阀供应商为许继集团(中标价格 3.74 亿元),本项目柔直换流阀单位价值量约为 6.77 亿元/GW。 (2)阳江三山岛海上风电柔直输电工程(三山岛一至四):该项目输电容量共计 2GW, 电压等级±500kV;截至 25 年 3 月,海上+陆上工程均已完成招标,其中陆上/海上柔直 换流阀供应商均为南瑞继保,中标价格分别为 5.0/5.0 亿元,计算可得本项目柔直换流阀 单位价值量约为 5.00 亿元/GW。

预计 2025 年海风送出柔直换流阀市场空间将达到 10 亿。根据《中国海洋能源发展报告 2024》,我国海上风电有望延续高增长态势并加速向深远海发展,我们预计 2025 年海风 新增装机容量 10GW,柔直渗透率为 20%(阳江三山岛 1-4 期共 2GW,24 年 8 月和 25 年 3 月分别完成海上、陆上换流站招标,视作 25 年完成该柔直工程换流阀的招标),柔 直换流阀设备价值量按 5.0 亿元/GW 进行计算,则 2025 年柔直换流阀市场空间约为 10 亿;预计随海风向深远海发展,柔直送出渗透率将持续提升,假设 2026-2030 年柔直渗透 率分别为 35%/40%/45%/50%/55%,则柔直换流阀市场空间分别为 21.0/26.0/31.5/40.0/46.8 亿元。

(三)柔直背靠背:提升互联电网稳定性,柔直背靠背市场空间有望逐步提升

柔性直流背靠背工程是柔直在电网互联中的典型应用。背靠背直流输电系统是指输电线 路长度为零的直流输电系统,主要用于两个非同步运行的交流电力系统之间的联网或送 电,其整流站设备和逆变站设备通常装在一个换流站内。柔性直流背靠背工程采用全控 型功率器件,具有快速、独立的有功和无功控制能力,可作 STATCOM 运行等优点,随 着电力系统联网运行要求的增多以及功率器件的快速发展,柔性直流背靠背技术将得到 更广泛的应用。 我国单个柔直背靠背项目换流阀价值范围在 4-28 亿元。已投运项目中,大湾区柔直背靠 背工程电压等级±300kV,包括 4 个 1500MW 容量的背靠背单元,总容量 6000MW,总 投资 84.3 亿元;该工程新建广州粤中背靠背换流站、东莞南粤背靠背换流站,分别于 2023 年 3 月和 5 月投产,南瑞继保和荣信汇科各供应 4*1500MW 容量的柔直换流阀,中标价 格分别为 14.9 与 13.5 亿元,换流阀投资强度为 4.73 亿元/GW;其中广州工程首次实现 了 IGBT 国产化比例至 50%。该工程实现了具备异同步联络、容量最大并在直流多馈入 负荷中心分区互联等技术,化解了广东电网短路电流超标、多直流落点风险、大面积停 电三大问题。

已规划项目中,棠下柔直背靠背工程项目容量在 2000MW 以上,电压等级 220kV,要求 建设四端柔直背靠背换流站,使用 6.5kV IGCT 器件,从东部增城片区、南部广南片区送 电至中部木棉片区,提供 90 万千瓦稳定可靠的电力供应;项目已进行柔直换流阀的招标, 许继电气中标柔性直流换流阀及其附属设备 4.68 亿元,换流阀投资强度为 2.34 亿元/GW (IGCT 器件成本更低)。 预计2025年柔直背靠背互联工程柔直阀市场空间约为24亿。参考过往柔直背靠背项目, 假设柔直背靠背项目柔直换流阀投资强度为 4 亿元/GW,预计 25 年招标 2 个 3GW 背靠 背柔直项目(湘粤和渝黔背靠背工程),则对应柔直换流阀价值需求达 24 亿元(市场规 模为招标额口径)。假设后续年份每年 2 个柔直背靠背工程开工,则柔直换流阀市场空间 有望维持在 24 亿元左右(市场规模为招标额口径)。

三、柔直换流阀设备最受益,IGBT 和支撑电容亟需国产化

(一)换流阀产业链最受益,核心零部件包括 IGBT 和电容

柔直换流阀价值量占比最高、提升幅度最大,穿墙套管价值量也有明显提升。以特高压 柔直线路为例,我们选取国家电网常规直流、混合柔直、全柔直三种类型线路中标结果 进行对比,从中标价值量上来看最受益的是换流阀,柔直换流阀相比常规换流阀价值量 提升 262%,穿墙套管价值量提升 134%,换流变、组合电器、电抗器价值量变化不大, 电容器设备的直接招标价值量有明显下降。

柔直换流阀核心零部件包括 IGBT 和柔性直流支撑电容。换流阀是柔直设备价值量最高 以及提升幅度最大的设备,因此换流阀产业链有望成为柔直设备最受益环节。IGBT 和柔 直支撑电容是换流阀最核心零部件,从换流阀成本结构来看,根据观研天下统计的国家 电网数据,IGBT 占换流阀成本 45%,柔直支撑电容器占 25%;从换流阀供应商荣信汇科 2019-2021 年 H1 采购成本结构来看,IGBT 成本占比约 30%,柔直支撑电容占比约 15%。

(二)竞争格局:换流阀集中度整体较高,IGBT 与支撑电容亟待国产化

柔直换流阀市场格局优质,国电南瑞份额超过 50%。从近几年柔直工程中标结果来看, 柔直换流阀供应商全部来自内资企业,核心供应商只有 6 家,分别是国电南瑞控股的中 电普瑞和南瑞继保、许继电气、中国西电、荣信汇科和特变电工。从市场份额来看,国电 南瑞优势明显,市场份额约 50%,许继电气、荣信汇科约 20%,中国西电约 10%。

大功率 IGBT 仍以进口为主,部分示范项目已有国产试点。IGBT 器件在产品设计、芯片 制造、封装测试、产品稳定性方面难度大,国内厂商起步相对较晚,导致过去中高端领 域 90%以上依赖进口,近些年在电网柔直换流阀领域的高压 IGBT 已有国内企业研发并 在相关示范项目进行了应用;IGBT 作为核心器件,其耐久性、工况适配性等仍需要时间 验证和更多的工程经验积累,但同时考虑到依赖进口导致的供应链风险与成本高昂问题, 我们预计国产 IGBT 在未来几年份额会逐步提升。

柔直支撑电容已有国产实现突破。柔直支撑电容通过为直流电压提供支撑、吸收波纹电 流,实现稳定电压和电流的作用,从而为换流器件的稳定工作提供安全保障。全球直流 支撑电容器市场主要参与者包括日本东京电气化学工业株式会社(TDK)、美国 RONKEN 公司、德国 Electronicon 公司、德国威世公司(Vishay)等。我国直流支撑电容器进口依 赖度较高,市场国产替代空间巨大,目前已有赛晶科技、桂林电容(白云电器控股子公 司)通过技术鉴定,并且赛晶科技自主研发的直流支撑电容已在多个柔直输电或大容量 SVG 项目等工程中实现应用,并且在“四川 SVG 构网项目”、“华能玉环 2 号海上风电项 目 220 千伏送出工程”等多个项目实现直流支撑电容器 100%进口替代。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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