敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告2022年9月7日电力设备新能源为什么一边缺电、一边弃风弃光？——兼议新型电力系统的灵活性挑战电力设备新能源事件：今年8月份以来，全国多地遭遇了60年一遇的高温天气，长江流域也出现了60年来最严重的旱情。在此背景下，四川省出现严重电力短缺，单日最大电力缺口超1700万千瓦、电量缺口超3.7亿千瓦时。为缓解缺电问题：（1）增加受电：实施30余次德宝直流反转增送四川，增送电量5.5亿千瓦时；额外调拨西北、华中、华北电量8000万千瓦时，跨省区支援四川电量达1.32亿千瓦时；调集国网系统13省市公司50台应急发电车支援四川。（2）减少外送：协调减少川电外送、增加水电留川，减少送西北电量2200万千瓦时；（3）削减负荷：加快新型电力负荷管理系统建设，形成约620万千瓦响应资源库、占最大用电负荷的10.5%；四川省8月15日至20日工业企业放高温假六天（生产全停，保安负荷除外）；四川省21日至25日采取分区、分时段“轮停轮供”。为什么会缺电？造成供电紧张的三个主要因素：（1）煤电等托底保障装机建设积极性不足；（2）新能源受波动性、随机性影响造成的可靠替代能力不足；（3）配套电源建设滞后、送受端网架薄弱等因素造成的输送通道能力建设不足。是什么影响了新能源消纳？影响消纳能力主要的三个因素：（1）负荷大小；（2）电源结构；（3）区域联络情况。系统中某一时刻理论可以接受的新能源出力由系统的向下调节能力决定，即系统最大负荷与常规机组最小出力之差；而系统的向上调节能力指常规机组的调峰范围，表明系统平衡新能源出力波动大小的能力。为何灵活性是系统转型核心？（1）表征电力系统能够可靠且经济有效地应对全时间尺度的供需平衡变化和不确定性的能力，以确保电力系统瞬时稳定性、并支持长期供电安全。（2）系统调节能力不足会降低电力系统的稳定性，或产生大量的弃电。（3）电力系统灵活运行能力既来自电力供给侧，还可以通过电网基础设施，需求侧响应和电力存储来提供系统运行调节能力。投资建议：电力需求与国民经济的发展呈现显著的正相关性。（1）火电作为保障性电源，起到电力供应“压舱石”的关键作用，为缓解结构性缺电问题，火电投资及盈利能力将得到修复，建议关注东方电气。（2）受新能源波动性、随机性影响，为保障系统安全稳定运行，灵活性调节能力要求提高，火电厂灵活性改造、抽水蓄能、储能、虚拟电厂需求增加，建议关注东方电气、宁德时代、阳光电源、恒实科技、国能日新。（3）区域联络能力直接影响电力供需平衡与系统可靠性水平，特高压建设有望提速，建议关注思源电气、国电南瑞、许继电气、特变电工。（4）电力行业受政策驱动，作为稳增长的重要选择，在适度超前基础设施建设政策刺激下，有望提前实现超额收益。风险分析：政策变化风险、电力市场建设不及预期、电力投资建设不及预期。买入（维持）作者分析师：殷中枢执业证书编号：S0930518040004010-58452063yinzs@ebscn.com分析师：王威执业证书编号：S0930517030001021-52523818wangwei2016@ebscn.com联系人：刘满君010-56513153liumanjun@ebscn.com联系人：和霖021-52523853helin@ebscn.com行业与沪深300指数对比图-34%-21%-9%4%16%08/2111/2103/2206/22电力设备新能源沪深300资料来源：Wind相关研报深化电力市场改革，破解能源不可能三角——新型电力系统深度研究二新能源大基地加速特高压建设——新型电力系统深度研究一要点敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告电力设备新能源投资聚焦截至2021年底，我国发电装机容量23.8亿千瓦，系统最大负荷11.9亿千瓦，为什么发电装机远远大于负荷水平，还是会出现缺电？2021年，需求侧工业生产快速恢复、夏季持续高温天气带动负荷快速增长，供给侧能耗双控、煤炭价格上涨、来水偏枯等多重因素叠加，“拉闸限电”现象波及黑龙江、吉林、辽宁、广东、江苏等10余个省份。2022年8月，受高温导致用电负荷激增、干旱导致水电资源锐减、本地电源支撑不足等因素影响，四川省出现严重电力短缺。新能源出力波动大使电力供应紧张和弃风弃光问题同时存在，新能源低出力时段，电力系统需要高可靠出力电源实现电力平衡；新能源高出力时段则给系统消纳、安全带来巨大挑战。我们的创新之处（1）对比国内外主要国家电源结构特点，深入分析我国不同电源发电特性、各区域负荷需求水平与区域联络情况，论述了缺电的原因与供需形势；（2）结合新能源出力波动性、随机性、不确定性的特点，从负荷水平、电源结构、送出通道能力几方面论述了新能源供给消纳体系建设关键点；（3）从电力安全稳定运行的本质需求出发，分析了灵活性资源的需求。投资观点电力需求与国民经济的发展呈现显著的正相关性，我国将建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系，电力供应的安全可靠与新能源消纳利用将成为新型电力系统建设的关键。（1）火电作为保障性电源，起到电力供应“压舱石”的关键作用，为缓解结构性缺电问题，火电投资及盈利能力将得到修复，建议关注东方电气。（2）受新能源波动性、随机性影响，为保障系统安全稳定运行，灵活性调节能力要求提高，火电厂灵活性改造、抽水蓄能、储能、虚拟电厂需求增加，建议关注东方电气、宁德时代、阳光电源、恒实科技、国能日新。（3）区域联络能力直接影响电力供需平衡与系统可靠性水平，特高压建设有望提速，建议关注思源电气、国电南瑞、许继电气、特变电工。（4）电力行业受政策驱动，作为稳增长的重要选择，在适度超前基础设施建设政策刺激下，有望提前实现超额收益。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告电力设备新能源目录1、能源清洁化是全球发展方向..............................................................................................51.1、全球主要国家可再生能源发电量占比.....................................................................................................51.2、我国清洁化发展及其平衡难题................................................................................................................62、我国电力供给与消费特点.................................................................................................82.1、电力供需平衡及其不确定性...................................................................................................................82.2、结构性缺电与全力电力供应保障承压...................................................................................................103、新能源供给消纳能力分析................................................................................................123.1、向上、向下调峰能力直接影响新能源消纳...........................................................................................123.2、灵活性是高比例新能源电力系统的核心...............................................................................................134、投资建议.........................................................................................................................165、风险分析.........................................................................................................................17仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告电力设备新能源图目录图1：2021年全球主要国家发电量结构..............................................................................................................5图2：2020年法国发电量结构............................................................................................................................5图3：2021年德国发电量结构............................................................................................................................5图4：2021年英国发电量结构............................................................................................................................6图5：2021年日本发电量结构............................................................................................................................6图6：2021年中国各地发电量构成及可再生能源占比........................................................................................6图7：2021年中国各地发电量构成及省间电量流动............................................................................................7图8：碳中和情景下各区域电力流动示意图.......................................................................................................7图9：中国逐年发电量构成及发电量增速（2009-2021）....................................................................................8图10：中国逐月发电量与全社会用电量大小（2016.5-2022.7）.........................................................................8图11：中国逐年各产业用电量及增速（2009-2021）..........................................................................................9图12：中国逐年各区域最大负荷（2010-2021）.................................................................................................9图13：3%尖峰负荷、5%尖峰负荷示意图..........................................................................................................9图14：电力投资与电力弹性系数......................................................................................................................10图15：煤电装机与系统最大负荷增量...............................................................................................................10图16：未来三年供需形势.................................................................................................................................11图17：2021年各地区发电量构成.....................................................................................................................11图18：中国逐年装机构成及调峰能力（2012-2021）.......................................................................................12图19：2019-2021年全国弃光率逐年变化情况.................................................................................................12图20：2019-2021年全国弃风率逐年变化情况.................................................................................................13图21：系统灵活性运行资源.............................................................................................................................13图22：电力系统频率调节阶段示意图...............................................................................................................14图23：换流器高占比电力系统有效惯量组成....................................................................................................14图24：美国PJM地区24小时负荷及风光出力变化（2022年8月31日）......................................................15图25：美国PJM地区24小时净负荷随风光比力变化（基于2022年8月31日实际数据）...........................15表目录表1：灵活性提升手段比较...............................................................................................................................14仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告电力设备新能源1、能源清洁化是全球发展方向1.1、全球主要国家可再生能源发电量占比根据BP世界能源统计年鉴，2021年全球可再生能源发电量占比27.9%，其中非水可再生能源发电（含风电、光伏、生物质）占比为12.8%。中国、美国、印度发电量分别为8.5、4.4、1.7万亿千瓦时，分别占全世界总发电量的30.0%、15.5%、6.0%，合计占51.5%。可再生能源发电量占比方面，中国可再生能源发电量占比28.7%，智利与加拿大排名靠前，分别为77.5%和67.2%，其中水电分别占其总发电量的55.4%和59.4%；非水可再生能源发电量占总发电量比例方面，中国为13.5%，英国与德国排名靠前，分别为37.7%和37.2%。图1：2021年全球主要国家发电量结构28.7%20.0%19.4%19.0%20.4%77.5%67.2%7.2%40.5%39.3%39.9%46.1%28.9%33.1%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,000石油天然气煤核电水电非水可再生其他非水可再生占比可再生能源占比资料来源：BP，《BPStatisticalReviewofWorldEnergy》，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时图2：2020年法国发电量结构图3：2021年德国发电量结构0.99%6.61%0.95%7.64%2.55%12.53%66.46%1.22%1.05%石油天然气煤风电光伏水电核电生物质其他0.82%15.23%27.82%20.14%8.38%3.27%11.80%8.71%3.84%石油天然气煤风电光伏水电核电生物质其他资料来源：IEA官网，光大证券研究所整理资料来源：BP，《BPStatisticalReviewofWorldEnergy》，光大证券研究所整理仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告电力设备新能源图4：2021年英国发电量结构图5：2021年日本发电量结构0.50%40.07%2.10%20.80%4.00%1.62%14.80%12.91%3.20%石油天然气煤风电光伏水电核电生物质其他3.07%31.98%29.60%0.81%8.46%7.61%6.00%3.51%8.96%石油天然气煤风电光伏水电核电生物质其他资料来源：BP，《BPStatisticalReviewofWorldEnergy》，光大证券研究所整理资料来源：BP，《BPStatisticalReviewofWorldEnergy》，光大证券研究所整理1.2、我国清洁化发展及其平衡难题中国各地区能源结构与清洁化水平差异较大。2021年，（1）发电量前五的地区：广东、内蒙古、山东、江苏、新疆，发电量大小分别为6115.2、5952.6、5808、5782.4和4578.1亿千瓦时；（2）用电量前五的地区：广东、山东、江苏、浙江、河北，用电量大小分别为7867、7383、7101、5514、4294亿千瓦时；（3）可再生能源发电量占比前三西藏、云南、四川，分别为95.9%、86.8%和84.7%，其中水电分别为85.5%、79.1%和81.6%；（4）风光发电量占比前三青海、甘肃、宁夏，分别为29.4%、22.7%和19.4%。图6：2021年中国各地发电量构成及可再生能源占比0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%01000200030004000500060007000广东山东江苏浙江河北内蒙古河南新疆四川福建安徽山西辽宁湖北广西湖南云南陕西江西上海贵州甘肃重庆北京宁夏黑龙江天津青海吉林海南西藏火电水电风电光伏核电可再生能源占比风光占比（加拿大发电量）（英国发电量）（德国发电量）资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时我国的能源资源分布与能源负荷重心呈逆向分布关系。目前我国80%以上的能源资源分布在西部和北部地区，70%以上的能源消费集中在东中部地区。2021年1-11月各地区外送电量与输入电量情况：（1）外送电量排名：内蒙古、云南、四川、山西、新疆为主要电力输出地区，外送电量占总发电的比例分别为41.6%、49.7%、33.5%、34.4%、25.2%；（2）外送比例排名：宁夏、云南、甘肃外送比例最高，分别为52.2%、49.7%、46.2%。（3）输入电量排名：广东、河北、浙江、江苏、山东为主要电力输入地区，输入电量占总用电量的比例分别为25.1%、42.6%、26.3%、20.1%、16.4%；（4）输入比例排名：北京、上海、天津输入比例最高，分别为62.0%、49.0%、44.1%。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告电力设备新能源图7：2021年中国各地发电量构成及省间电量流动-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%(3,000)(1,000)1,0003,0005,0007,0009,000广东山东江苏浙江河北内蒙古河南新疆四川福建安徽山西辽宁湖北广西湖南云南陕西江西上海贵州甘肃重庆北京宁夏黑龙江天津青海吉林海南西藏输出电量（截至11月）输入电量（截至11月）发电量（截至11月）输出电量占比（右）输入电量占比（右）用电量增长（右）资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时新能源出力波动大使电力供应紧张和弃风弃光问题同时存在。随着“三北”地区风电光伏大基地建设及陆上九大清洁能源基地建设加速，跨区跨省的电力流动规模将进一步提高。新能源出力受天气因素影响，具有波动性和不确定性，因此某一时刻系统中所有新能源机组出力与系统总用电负荷之比，也存在较大波动。新能源低出力时段，电力系统需要高可靠出力电源实现电力平衡；新能源高出力时段则给系统消纳、安全带来巨大挑战。图8：碳中和情景下各区域电力流动示意图资料来源：Nature,《CostincreaseintheelectricitysupplytoachievecarbonneutralityinChina》，光大证券研究所整理仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告电力设备新能源2、我国电力供给与消费特点2.1、电力供需平衡及其不确定性火电现在是、未来三年仍将是主体电源。据Wind数据统计，2021年全社会发电量8.4万亿千瓦时，火电发电量占全社会发电量的67.4%。从发电量占比上看，水电是第二电源，2021年占全社会发电量的16.0%。但水电发电有明显的季节特性，丰水期发电量大、枯水期发电量小，2021年3月至12月，水电的月度发电量最大为1422.2亿千瓦时，最小为669.6亿千瓦时，最大发电量是最小发电量的2倍。风力发电具有一定的季节性差异，冬春发电量较夏秋发电量大；光伏发电月度变化较小。图9：中国逐年发电量构成及发电量增速（2009-2021）0%2%4%6%8%10%12%14%16%010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,0002009201020112012201320142015201620172018201920202021火电水电核电风电太阳能发电发电量增速（右）资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时图10：中国逐月发电量与全社会用电量大小（2016.5-2022.7）0100020003000400050006000700080009000020040060080010001200140016002016/52016/82016/112017/22017/52017/82017/112018/22018/52018/82018/112019/22019/52019/82019/112020/22020/52020/82020/112021/22021/52021/82021/112022/22022/5用电量（右）水电风电光伏核电资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时第二产业用电是全社会用电量主体。2021年全社会用电量8.3万亿千瓦时，第一产业、第二产业、第三产业、城乡居民生活用电量分别为0.1、5.6、1.4、1.2万亿千瓦时，各占全社会用电量1.2%、67.5%（其中工业占全社会用电量为66.3%）、17.1%和14.1%。负荷大小有明显的区域差异和时间差异。2021年全网最大负荷11.9亿千瓦，华东、华北、南方区域用电负荷较大，最高负荷分别为3.4亿千瓦、2.5亿千瓦和2.2亿千瓦；东北、西北区域用电负荷较小，最高负荷分别为0.7亿千瓦和1.1亿千瓦。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告电力设备新能源图11：中国逐年各产业用电量及增速（2009-2021）-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,0002009201020112012201320142015201620172018201920202021第一产业第二产业第三产业城乡居民生活用电量全社会用电量增速居民用电量增速第三产业用电量增速第二产业用电量增速第一产业用电量增速资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦时图12：中国逐年各区域最大负荷（2010-2021）05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,000201020112012201320142015201620172018201920202021华北东北华东华中南方西北资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：万千瓦随着我国经济社会从高速增长向高质量增长转型，用电结构持续优化调整，三产及居民生活用电比重不断上升，负荷尖峰化特征愈发明显。据中国能源报《源荷协调才能控制电力尖峰负荷》统计，2016-2019年南方五省3%尖峰负荷持续时间一般不超过30小时，单次持续时间最长为2-6小时，全年出现频次6-25次；5%尖峰负荷持续时间一般不超过100小时，单次持续时间最长为3-6小时，全年出现频次10-40次。受夏季降温负荷和冬季采暖负荷影响，年负荷曲线呈现出夏冬双高峰特性。图13：3%尖峰负荷、5%尖峰负荷示意图资料来源：电力规划设计总院，《未来三年电力供需形势分析》仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告电力设备新能源2.2、结构性缺电与全力电力供应保障承压“十三五”较“十二五”电源投资减小。“十三五”电源投资总额18132.89亿元，较“十二五”减少5%，仅为同期电网投资总额的70%。受煤价、能耗双控等因素影响，煤电建设积极性不足，2021年全国新增投产煤电装机2800万千瓦，是15年以来的最低水平，“十一五”、“十二五”、“十三五”年均装机增量分别为6400万千瓦、4900万千瓦和3600万千瓦。图14：电力投资与电力弹性系数01,0002,0003,0004,0005,0006,00000.20.40.60.811.21.41.61.82000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021投资金额电力弹性系数/投资系数电源投资（右）电网投资（右）电力消费弹性系数（左）电力生产弹性系数（左）电源投资/电网投资（左）平均电力生产、平均电力消费弹性系数为1.06，略高于GDP增速电网投资/电源投资具有周期性，电网投资高于电源投资资料来源：Wind，国家统计局，光大证券研究所绘制；单位：亿元（右）多重因素叠加造成局部地区电力供需偏紧。（1）2021年，需求侧工业生产快速恢复、夏季持续高温天气带动负荷快速增长，供给侧能耗双控、煤炭价格上涨、来水偏枯等多重因素叠加，“拉闸限电”现象波及黑龙江、吉林、辽宁、广东、江苏等10余个省份。（2）2022年8月，受高温导致用电负荷激增、干旱导致水电资源锐减、本地电源支撑不足等因素影响，四川省出现严重电力短缺。图15：煤电装机与系统最大负荷增量542845594090452454023812385530563236402728030200040006000800010000120001400020112012201320142015201620172018201920202021最大负荷增量煤电装机增量十二五年均煤电4900万千瓦十三五年均煤电3600万千瓦资料来源：Wind，电力规划设计总院，《未来三年电力供需形势分析》，光大证券研究所整理；单位：万千瓦（左）全国电力供应保障压力仍然较大。据电力规划设计总院预测，未来三年全社会用电量将保持5%中速增长，但电力供应存在较大不确定性，主要原因：（1）煤电等托底保障装机建设积极性不足；（2）新能源受波动性、随机性影响造成的可靠替代能力不足；（3）受配套电源建设滞后、送受端网架薄弱等因素影响造成的输送通道能力建设不足。按照装机平衡考虑，结合当前电源、电网工程投产进度，预计2022年安徽、湖南、江西、重庆、贵州等5个地区负荷高峰时段电力供需紧张；2023年、2024年电力供需紧张地区将分别增加至6个和7个。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告电力设备新能源图16：未来三年供需形势资料来源：电力规划设计总院，《未来三年电力供需形势分析》图17：2021年各地区发电量构成资料来源：Wind，光大证券研究所整理仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告电力设备新能源3、新能源供给消纳能力分析3.1、向上、向下调峰能力直接影响新能源消纳我国将建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。影响消纳能力主要的三个因素：（1）负荷大小；（2）电源结构；（3）区域联络情况。系统中某一时刻理论可以接受的新能源大小由系统的向下调节能力决定，即系统最大负荷与常规机组最小出力之差；而系统的向上调节能力指常规机组的调峰范围，表明系统平衡新能源出力波动大小的能力。图18：中国逐年装机构成及调峰能力（2012-2021）050,000100,000150,000200,000250,000050,000100,000150,000200,000250,0002012201320142015201620172018201920202021火电核电水电风电光伏全部向上调节边界最大负荷最小出力向上调节能力由机组调峰范围决定向下调节能力由系统负荷与机组最小出力之差决定向上调节表示常规机组由最小出力向上调整，即调峰范围向下调节表示常规机组由当前出力向下调整，即消纳能力资料来源：Wind，光大证券研究所整理；单位：亿千瓦新能源消纳量不断提高，2021年，全国风电、光伏累计发电量同比增长35.0%，消纳比重提高2.0个百分点。2020年，风电、光伏发电量7276亿千瓦时，占全部发电量的9.5%；2021年风电、光伏发电量9785亿千瓦时，占全社会用电量的比重首次突破10%，达到11.7%。图19：2019-2021年全国弃光率逐年变化情况1.8%0.9%0.9%3.5%0.4%1.1%0.4%2.0%1.5%13.8%2.5%1.7%0%2%4%6%8%10%12%14%16%河北山西山东蒙西辽宁吉林黑龙江陕西甘肃青海宁夏新疆2019202020212021年青海地区弃光率增加资料来源：全国新能源消纳监测预警中心，光大证券研究所整理仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告电力设备新能源图20：2019-2021年全国弃风率逐年变化情况4.6%2.5%1.5%8.9%2.0%2.9%1.9%2.3%4.1%10.7%2.4%7.3%0%2%4%6%8%10%12%14%16%河北山西山东蒙西辽宁吉林黑龙江陕西甘肃青海宁夏新疆2019202020212021年青海、蒙西、东北地区弃风率增加资料来源：全国新能源消纳监测预警中心，光大证券研究所整理2021年蒙西、青海两个地区外送电量均超其总发电量的30%，分析新能源利用率降低原因，主要有：（1）地区社会用电量增长小，新能源集中并网规模较大，本地消纳空间有限；（2）冬季供热机组“以热定电”运行，火电调节能力有限，新能源消纳受到制约；（3）受支撑电源建设进度滞后，特高压输送新能源能力受限，制约新能源消纳。以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目将在2022年陆续并网投产，新能源项目较为集中，西部和北部部分地区消纳压力增大。3.2、灵活性是高比例新能源电力系统的核心系统灵活性在不同时间尺度下需求各异，长时间以满足电量平衡、短时间以满足电力平衡为主要特点。维持电力稳定供应需要在所有时间尺度内（从瞬时到数年）平衡供应和需求，因此需要考虑不同时间尺度内的系统灵活性。短期灵活性与系统的稳定性有关，包括电压和频率管理等，主要考虑供需不平衡导致的频率偏差；长期灵活性与容量和资源的可用性有关，主要考虑非波动性可再生能源组合，以满足波动性可再生能源偏离预期发电比例时的系统电量平衡需求。图21：系统灵活性运行资源频率调整季节性套利运行备用负荷平衡若干秒若干分钟若干小时若干天若干月持续时间分布式/终端用户集中式/跨区输送电网公司/发电厂第三方/电网公司/发电厂抽水蓄能联络线路氢燃料灵活发电电池储能需求响应数字电网虚拟电厂智能充电储能改进电网灵活发电需求侧灵活性定位资料来源：IEA，《中国电力系统转型》当系统产生不平衡功率后，需经惯量支撑、一次调频以及二次调频等过程建立新的平衡状态。第一种功率波动的产生频率较高、幅值较小且难以预见，主要由小型机组或负荷的投切造成，其调节尺度对应于一次调频；第二种功率波动的产生仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告电力设备新能源频率有所降低且幅值较大，主要由大型机组或设备的启停造成，对应于二次调频；第三种负荷变动则是反应了长时间尺度下负荷跟随时间变化的整体趋势，需要对各电厂的功率进行调度调整，即三次调频。图22：电力系统频率调节阶段示意图图23：换流器高占比电力系统有效惯量组成资料来源：张崇，《可再生能源高占比系统中考虑频率响应需求的储能配置研究》资料来源：张武其等，《电力系统惯量评估研究框架与展望》系统调节能力不足会降低电力系统的稳定性，或产生大量的弃电。电力系统灵活运行能力既来自电力供给侧，还可以通过电网基础设施，需求侧响应和电力存储来提供系统运行调节能力。在具有较高波动性可再生能源占比的电力系统中，发电侧以外的其他系统组成提供的系统灵活性极为关键。表1：灵活性提升手段比较提升手段优势不足火电灵活性改造单位调节容量投资小，调峰能力提升显著配合检修同步进行，周期短见效快改造的技术方案成熟，提升空间大配套政策与机制依赖性较高响应调节速度慢，冷启动需5小时抽水蓄能电站启动速度快不仅提升灵活性，还能作为事故备用和黑启动电源抽发损失25%，使用成本高地理条件受限电化学储能站全自动化控制，响应快速控制精度高，可全容量调节缺乏转动惯量，不利于控制电网频率前期投资高，性价比较低目前尚不具备大规模建设条件需求侧响应潜力大前景好价格信号传导机制形成需要较长时间提升效果存在不确定性需求侧资源可控性相对较差响应效果难以精确计量，有争议资料来源：张晶等，《火电机组灵活性改造的激励机制研究》，袁家海教授课题组，《中国电力系统灵活性的多元提升路径研究》，光大证券研究所根据国家发改委、能源局《全国煤电机组改造升级的通知》，“十四五”期间完成2亿千瓦存量煤电机组灵活性改造，实现煤电机组灵活制造规模1.5亿千瓦。国家能源局在给全国政协1910号提案的答复函中明确表示，力争到2030年燃煤发电机组实现20%-100%调峰。根据潘尔生等《火电灵活性改造的现状、关键问题与发展前景》，不同机组特征、改造目标、燃料特性等条件都将带来改造投资的巨大差别，通常投资按30~90元/千瓦计算，“十四五”期间存量灵活改造投资60~180亿元，若以同等成本估算，灵活性制造投资45~135亿元。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告电力设备新能源储能作为灵活的电力电量平衡技术，在高比例可再生能源电力系统中将发挥越来越大的作用。新能源出力超出系统需求的部分，若没有发电侧可向下调节能力协调、需求侧用电向上调节或电网侧削峰填谷平抑，便只能选择弃风、弃光。随着风光发电量占比不断提高，系统净负荷（系统负荷减去风光出力）呈“鸭型”曲线，即新能源出力较高时，系统净负荷较小，随着新能源比例不断提高，会出现净负荷为负的情况，表现为储能充电需求增加；而早晚时刻新能源出力较小，系统净负荷较大，表现为储能放电需求。图24：美国PJM地区24小时负荷及风光出力变化（2022年8月31日）020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000010002000300040005000600001234567891011121314151617181920212223时序负荷（右）光伏出力风电出力新能源出力资料来源：PJM官网，光大证券研究所整理；单位：MW图25：美国PJM地区24小时净负荷随风光比力变化（基于2022年8月31日实际数据）(60,000)(40,000)(20,000)020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,00001234567891011121314151617181920212223净负荷10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%最小出力充电放电净负荷小于最小出力时充电，反之则放电10%现状20%30%40%50%60%70%80%90%100%资料来源：PJM官网，光大证券研究所整理；单位：MW仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-16-证券研究报告电力设备新能源4、投资建议电力需求与国民经济的发展呈现显著的正相关性，我国将建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系，电力供应的安全可靠与新能源消纳利用将成为新型电力系统建设的关键。（1）火电作为保障性电源，起到电力供应“压舱石”的关键作用，为缓解结构性缺电问题，火电投资及盈利能力将得到修复，建议关注东方电气。（2）受新能源波动性、随机性影响，为保障系统安全稳定运行，灵活性调节能力要求提高，火电厂灵活性改造、抽水蓄能、储能、虚拟电厂需求增加，建议关注东方电气、宁德时代、阳光电源、恒实科技、国能日新。（3）区域联络能力直接影响电力供需平衡与系统可靠性水平，特高压建设有望提速，建议关注思源电气、国电南瑞、许继电气、特变电工。（4）电力行业受政策驱动，作为稳增长的重要选择，在适度超前基础设施建设政策刺激下，有望提前实现超额收益。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-17-证券研究报告电力设备新能源5、风险分析（1）政策变化风险：电力行业与国家宏观经济政策、产业政策以及国家电力规划有着密切联系，直接影响电力行业投资。（2）电力市场建设不及预期：电力市场建设受中央政府、地方政府、发电企业、电网企业多方影响，各省省情与市场基础不同，全国统一电力市场建设推进或受制约。（3）电力投资建设不及预期：疫情下企业复工复产受阻，经济增速放缓，生产力竞争格局变化，电力生产成本与环境成本的顺价受到影响。仅供内部参考，请勿外传敬请参阅最后一页特别声明-18-证券研究报告行业及公司评级体系评级说明行业及公司评级买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上增持未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%；中性未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%；减持未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%；卖出未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上；无评级因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给出明确的投资评级。基准指数说明：A股主板基准为沪深300指数；中小盘基准为中小板指；创业板基准为创业板指；新三板基准为新三板指数；港股基准指数为恒生指数。分析、估值方法的局限性说明本报告所包含的分析基于各种假设，不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性，估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。分析师声明本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告，并对本报告的内容和观点负责。负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证，本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如实反映研究人员的个人观点。研究人员获取报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限公司的整体收益。所有研究人员保证他们报酬的任何一部分不曾与，不与，也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。法律主体声明本报告由光大证券股份有限公司制作，光大证券股份有限公司具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格，负责本报告在中华人民共和国境内（仅为本报告目的，不包括港澳台）的分销。本报告署名分析师所持中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格编号已披露在报告首页。中国光大证券国际有限公司和EverbrightSecurities(UK)CompanyLimited是光大证券股份有限公司的关联机构。特别声明光大证券股份有限公司（以下简称“本公司”）创建于1996年，系由中国光大（集团）总公司投资控股的全国性综合类股份制证券公司，是中国证监会批准的首批三家创新试点公司之一。根据中国证监会核发的经营证券期货业务许可，本公司的经营范围包括证券投资咨询业务。本公司经营范围：证券经纪；证券投资咨询；与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问；证券承销与保荐；证券自营；为期货公司提供中间介绍业务；证券投资基金代销；融资融券业务；中国证监会批准的其他业务。此外，本公司还通过全资或控股子公司开展资产管理、直接投资、期货、基金管理以及香港证券业务。本报告由光大证券股份有限公司研究所（以下简称“光大证券研究所”）编写，以合法获得的我们相信为可靠、准确、完整的信息为基础，但不保证我们所获得的原始信息以及报告所载信息之准确性和完整性。光大证券研究所可能将不时补充、修订或更新有关信息，但不保证及时发布该等更新。本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次发布时光大证券研究所的判断，可能需随时进行调整且不予通知。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。客户应自主作出投资决策并自行承担投资风险。本报告中的信息或所表述的意见并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，本公司及作者均不承担任何法律责任。不同时期，本公司可能会撰写并发布与本报告所载信息、建议及预测不一致的报告。本公司的销售人员、交易人员和其他专业人员可能会向客户提供与本报告中观点不同的口头或书面评论或交易策略。本公司的资产管理子公司、自营部门以及其他投资业务板块可能会独立做出与本报告的意见或建议不相一致的投资决策。本公司提醒投资者注意并理解投资证券及投资产品存在的风险，在做出投资决策前，建议投资者务必向专业人士咨询并谨慎抉择。在法律允许的情况下，本公司及其附属机构可能持有报告中提及的公司所发行证券的头寸并进行交易，也可能为这些公司提供或正在争取提供投资银行、财务顾问或金融产品等相关服务。投资者应当充分考虑本公司及本公司附属机构就报告内容可能存在的利益冲突，勿将本报告作为投资决策的唯一信赖依据。本报告根据中华人民共和国法律在中华人民共和国境内分发，仅向特定客户传送。本报告的版权仅归本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式、任何目的进行翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或引用。如因侵权行为给本公司造成任何直接或间接的损失，本公司保留追究一切法律责任的权利。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。光大证券股份有限公司版权所有。保留一切权利。光大证券研究所上海北京深圳静安区南京西路1266号恒隆广场1期办公楼48层西城区武定侯街2号泰康国际大厦7层福田区深南大道6011号NEO绿景纪元大厦A座17楼光大证券股份有限公司关联机构香港英国中国光大证券国际有限公司香港铜锣湾希慎道33号利园一期28楼EverbrightSecurities(UK)CompanyLimited64CannonStreet，London，UnitedKingdomEC4N6AE仅供内部参考，请勿外传