特高压柔性直流换电龙头,多次中标大项
发布时间: 2023-07-11

之前我们介绍过特变电工,也了解过新能源大趋势下特高压的市场,另外,中国电力建设企业协会也曾发布过《中国电力建设行业年度发展报告2022》,规划要在电网建设上将新增500千伏及以上交流线路9万千米,变电容量9亿千伏安。存量通道输电能力将提高至4000万千瓦以上,新增开工建设跨省跨区输电通道6000万千瓦以上。电网计划投资额将接近3万亿元。国家电网计划投入2.23万亿元。特高压领域上,规划建设“五交四直”特高压工程合计交直流线路3948千米(折单),新增变电(换流)容量2800万千伏安,投资总额443.65亿元。这对输变电装备厂商都是未来的市场看点。

也正是受益于新能源的大趋势,去年国家电网计划开工10余条特高压线路,总投资超1500亿元。上半年,白鹤滩-江苏直流工程竣工投产,福州-厦门、驻马店-武汉特高压交流工程开工,武汉-南昌交流工程获得核准。国电南瑞全面助力白鹤滩-江苏、龙政直流改造等项目按计划投运,助力南阳-长沙、荆门-武汉等特高压交流以及闽粤联网、白鹤滩-浙江特高压直流建设。

去年上半年,国电南瑞的电网外新签合同同比增长27.75%,中标国能集团新电商平台咨询项目等系统外重大项目。国际业务方面,国电南瑞完成7项产品国际认证测试,签约沙特变电站运维系统,中标智利AMI及智能电表项目。也就是说国电南瑞的业务主要依赖于国家电网的投资建设,订单量与电网投资额相关度较高。

柔性直流换电优势

在众多做特高压业务的厂商里,国电南瑞主要是在特高压柔性直流换电厂有较强竞争力。特高压柔性直流输电主要是基于电压源换流器的直流输电技术,拥有可向无源网络供电、不会出现换相失败、易于构成多端直流系统的问题,主要用于清洁能源开发、 海上风电输送及直流电网构建等领域。柔性直流系统主要由换流站、线路及其控制保护与通信系统组成。其中换流站主要包括换流变、换流电抗器、换流阀、直流电容器、直流电抗器及其他直流场设备。

在这方面国电南瑞主要可以提供电力控制保护、特高压/高压直流输电、柔性直流输电、柔性交流输电核心技术、产品、系统集成和专业服务,实现电力系统故障的快速隔离和供电的及时恢复、高效率大容量远距离灵活输电。主要产品包括电力控制保护、换流阀、直流断路器、固定和可控串联补偿器、可控高压并联电抗器、无功补偿装置(SVC)及静止同步补偿器(STATCOM)、集中式和分布式统一潮流控制器、故障电流限制器等。在柔性输电领域,国电南瑞的高压大容量换流阀、直流断路器、控制保护系统和电流电压高速测量装置等关键设备都做得比较好。其柔直IGBT已达到国际领先水平,已在1700V风电变流器实现应用,并布局800V/600V车规级IGBT等。

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和常规直流比较来看,柔性直流有一个换流阀的成本,不过降低了换流变压器、交流滤波器成本,线路部分和常规直流差不多。比较明显的不一样就是需要把换流器中的半控器件改为全控器件,利用控制电压源换流器中全控型电力电子器件的开通和关断,改变输出电压的相角和幅值,实现对交流侧有功功率和无功功率的控制。

其中换流阀为柔性直流输电工程里比较重要的设备,整流和逆变过程都是利用换流阀进行,IGBT和晶闸管搭配在直流换流阀中使用。之前厦门柔直项目进行过计算,换流阀约占整体柔直项目投资的20%,IGBT器件占柔直换流阀价格的17%-26%,而IGBT为光伏逆变器和风电变流器的核心设备,在这方面,国电南瑞研发了IGBT,开展了1200V、1700V、3300V和4500V IGBT产品研发设计和产业化,其中1200V、1700V及3300V IGBT产品已成功示范应用。目前其IGBT业务的产品技术主要面向柔性交直流输电、新能源发电、新能源汽车相关领域。若是未来大力进行新能源发电并网及深远海上风电发展,那么会增加对IGBT的需求。

电力自动化、智能化

国电南瑞还做电力自动化,智能发电、智能输电、智能变电、智能配电、智能用电以及综合能源等都可以做,为我国电网装备制造领域的整体解决方案供应商和电力二次设备龙头企业。

在电网控制和调度上钻研较多,研发了自己的调度自动化系统,完成应用场景和核心功能集中测试.3300VIGBT/FRD 芯片完成流片,还研发了国内第一台完全自主可控的火电DCS及9F重型燃机(400MW)SFC 系统,其690V/6MW 风电变流器批量投运并成功并网。

已完成3300V等级IGBT/FRD流片,实现6MW风电变流器批量交付和投运。也在参与功率半导体、大容量变流技术,目前已完成3300V等级IGBT/FRD流片,实现6MW风电变流器批量交付和投运。

输电业务上,根据“十四五”期间国家电网公司规划,要建设特高压工程“24交14直”,总投资 3.800 亿元。2022年,国家电网公司计划开工10余条特高压线路,总投资超1500亿元,进一步发挥电网投资拉动作用。根据国家能源局统计,去年上半年,电网工程完成投资1905亿元,同比增长 9.9%,跨省、跨区输送电量同比持续增长。白鹤滩-江苏直流工程及山东沂蒙、吉林敦化、黑龙江荒沟抽蓄电站竣工投产。雄安新区500千伏雄东站建成投运。浙江泰顺、江西奉新、湖南安化、黑龙江尚志抽水蓄能电站项目以及福州-厦门、驻马店-武汉特高压交流工程开工,武汉-南昌交流工程获得核准。

尤其是在输电上,国电南瑞的输配电设备涵盖一次设备、二次设备。一次设备主要为供电系统的主体,是用电负荷的载体,高电压或大电流是一次设备的主要特点,像开关、变压器、电抗器、断路器、互感器、绝缘子、避雷器、直流输电换流阀及电线电缆等,是电力输送的硬件设备。二次设备承担电力设备控制及电网自动控制、保护和调度功能,通过自动化技术实现人与一次系统的联系监视、控制,使一次系统能安全经济地运行,是电力控制和电力输送的软件设备,分为继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化、DCS 自动控制系统等。国电南瑞即做一次设备也做二次设备,但是二次设备做得比较多。

在一次设备里,换流阀是高压直流系统的核心设备,它是负责将交流转换成直流或实现逆交变,国电南瑞也做换流阀制造,特别是在柔性直流输电上,国电南瑞的IGBT换流阀达打破了国外厂商的垄断。研发了第一个±500kV/3000MWIGBT换流阀。

二次设备上,国电南端主要是做保护类设备以及监控类设备。在继电保护领域,国电南端打造出来从线路保护到主设备保护,从中低压到特高压的全系列继电保护产品。特别是变电站二次设备的保护和监控一直是南瑞优势,也有一定的市场占有率。在变压器、电抗器、断路器和母线保护设备做得也很不错,数据统计国电南瑞产品的市占率都在一半左右。

变电业务上,数据统计,2021年前五次变电类设备里,继电保护和变电站计算监控系统招标是最多的,,国网输变电设备招标每年大概6次到7次,继电保护及监控类设备招标金额次在6亿元左右,占比 6%-8%左右。国电南瑞在变电保护类设备中的份额大概有一半,在变电监控类设备中的份额大概有40.5%。

配电环节上,“十四五”期间也有过规划,国家电网在构建新型电力系统2021年至2030年重点任务中,提出过要加大配电网投入,以适应分布式电源、微电网的需求。在配网投入上,就要涉及配网设备、线路材料、EPC、技改扩容以及信息通信软件的投入。国家电网配网招标里,设备招标、配网线路及材料招标、技改扩容招标以及信息通信软件类招标都在百分之十左右,份额都不是很多,但是EPC招标要多一些,在一半的规模。在这些业务上,国电南瑞在配电网自动化业务上覆盖了配电终端、智能一体化系统、通信单元等,终端设备主要为一二次融合成套设备,曾经的中标产品涉及一二次融合成套环网箱,一二次融合成套柱上断路器、配电终端 DTU\TTU、通信单元-HPLC等,比如2021年各省市第一次配网协议库存招标是,国电南瑞产品占据16%左右。

从特高压发展建设趋势来看,特高压线路建成会对能源远距离输送提供有力保障,并成为坚强智能电网的重要骨架。国电南瑞的逻辑就是跟着国家政策,在新能源大趋势下做拓展做研究,尤其是随着十四五期间,东部交流同步电网的加强,要形成华北、华中、华东 特高压同步电网,建成“五横四纵”特高压交流主网架,西部地区加快形成川渝 “两横一环网”特高压交流主网架。未来的建设少不了国电南瑞、特变电工、许继电气等这些特高压厂商的参与。

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