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(报告出品方/作者:中泰证券)
1.“电网升级+结构转型”双驱动,电力温控设备前景向好
1.1.电力温控设备:电力系统稳定运行的重要保障设施
电力温控设备属于专用性空调的重要应用领域。专用性空调是为满足某些工业工艺和特殊环境的需求,将被控环境的物理参数(如温度、湿度、风压、风速)、化学参数(如腐蚀性气体的浓度)、生物参数(如空气含尘量、微生物量)等严格控制在特定范围内而设计制造的设备,或者为使用场景的特殊要求(如防爆、防震、抗冲击)专门设计制造的设备。基于专用性空调的定义,电力温控设备为电力行业控制电力设备运行环境物理参数(温度、湿度等)的相关设施。
环境温控设备是保障电力设备安全运行和使用寿命提高的重要设施。电力设备运行过程中,内部温度环境过高或过低均不利于电力设备的稳定可靠运行。同时,由于电流热效应存在,电流通过导体时电阻会消耗部分电能,而这部分电能会转化为热能,从而使得发电和送电设备产生发热问题,影响电力设备的运行安全和使用寿命。因而,为保障电力设备安全、稳定的运行,在电力系统中会配置相应的环境温控设备,保障电力设备运行在恒温恒湿的环境下,降低电力设备出现事故的概率。此外,部分温控设备由于节能降耗设计,运行能耗低,有助于推进电力系统降低能耗。
温控设备广泛应用于发电、输电和配电等电力产业链主要环节。发电环节,采用蒸发冷却式冷水机组、满液式冷水机组、组合式空调机组等温控设备系统实现发电机组冷却,保障发电机组设备安全稳定运行。输电环节,输电设备多采用封闭式结构,散热性差,可采用组合式空气处理机等温控系统设备为输电设备提供恒温恒湿的环境。配电环节,温控设备系统保障变压器、高压电器等配电设备运行稳定,降低设备发生故障的概率。
发电端:汽力发电机组蒸汽乏汽以及辅助设备的冷却。经过超高压机组多次循环后的蒸汽乏汽依然具有较高温度,需要通过凝汽器并用冷却水冷却凝结成水,以便于进行水质处理后再度引入锅炉。用于火力发电厂的冷却技术大体分为:直接空冷技术、间接空冷技术、蒸发冷却技术。
输电端:换流站晶闸管换流阀的冷却。晶闸管换流阀是换流站的核心设备之一,系统运行过程中会产生大量的热,因此,可通过采用合适的冷却方式提供晶闸管正常的工作环境,也提高系统的稳定运行能力。换流阀冷却系统主要由两个循环系统组成,即阀内冷却系统和外冷却系统。外冷却系统的特点是非封闭的循环系统,其散热方式是把换流阀里冷却水中的热量通过外部的换热设备散到设备外。根据介质的不同,外冷系统的方式主要有水冷方式、空气冷却方式以及空气冷却串联辅助水冷却的方式。
配电端:变压器及室外控制柜的冷却。变压器在工作过程中会产生大量的热,因此需要对温度进行控制。电力变压器的冷却系统包括两部分:内部冷却系统,它保证绕组、铁芯的热量散入到周围的介质中;外部冷却系统,保证介质中的热散到变压器外。根据变压器容量的大小,介质和循环种类的不同,变压器采用不同的冷却方式。常见的冷却方式包括油浸自冷式、油浸风冷式、强迫循环风冷式和强迫循环液冷式。电力系统二次设备的核心装置由大量电子器件组成,户外柜就地保护的装置若长时间工作在高温下,会引起元器件性能降低,对电网系统的稳定性造成重大影响。目前,国内已建设投运的智能变电站户外柜,在温度控制方面,主要采用风机、热交换器或空调器散热方式,其中风机属于直接风冷,而热交换器和空调器则属于间接风冷。
1.2.智能电网建设推进,形成电力温控设备新需求
国家电网推进泛在电力物联网建设,智能电网建设步入新阶段。年,国家电网公司提出“三型两网”发展战略,即打造“枢纽型,平台型,共享型”企业和建设运营好“坚强智能电网,泛在电力物联网”,意在通过建设运营好“两网”实现向“三型”企业转型。为落实“三型两网”战略,-年期间,国家电网公司将重点完成建设泛在电力物联网,将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备等连接起来,以电网为枢纽,发挥平台和共享作用,为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇。
国家电网提出分两阶段推进泛在电力物联网建设,预计年建成。泛在电力物联网是充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。同时泛在电力物联网建设分为两个阶段:第一个阶段,到年初步建成泛在电力物联网。第二个阶段,到年建成泛在电力物联网。此外,泛在电力物联网建设将聚焦分布式光伏服务生态、综合能效服务生态、电动汽车服务生态、能源电商服务生态、数据商业化服务生态、线上产业链金融生态、电工装备服务生态7个重点方向推进。
受益智能电网建设推进,电力温控设备需求持续增长。近年来,随着智能电网建设推进,智能变电站、智能控制柜等设备装配率上升,电力系统中控制器、传感器等电子器件用量显著增加,对电力设备运行环境的物理参数控制要求进一步提升,为温控设备带来新需求。此外,智能电网中发电、输电设备以及电网设备的性能密度和功率密度不断提升,设备发热量和发热密度也随之提高,对设备散热要求提高成为普遍趋势,亦驱动电力设备需求增长。整体而言,智能电网建设推进背景下,环境物理参数控制要求进一步提升,将会形成新的电力温控设备市场需求,驱动电力温控设备市场规模扩张。
1.3.“双碳”目标下电力结构转型,电力温控设备增量需求释放
“双碳”目标推进,电力结构低碳化转型发展。碳达峰、碳中和政策背景下,未来电力结构将以风电、太阳能等清洁能源为主,低碳化成为电力行业未来发展趋势。在以风电、光伏为主的新型电力系统发展过程中,对电力温控设备提出新要求。
风光装机规模持续扩张,有望驱动电力温控设备需求不断增长。年风力发电机组装机容量达2.82亿千瓦,装机容量增速高达34.61%;太阳能光装机容量达2.53亿千瓦,装机总容量增速达24.12%。到年,国内风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上,相较于当前装机规模,未来仍有较大提升空间,随着未来风光新能源装机规模持续扩张,将为电力温控设备带来增量市场需求,驱动电力温控设备市场规模增长。
国内风光资源分布不均,电力区域间输送带动升压站建设增加,驱动电力温控设备市场规模增长。我国风光资源主要分布在西部和“三北”地区,而这些地区电力需求相对较小,其中大多数风能资源丰富区,远离电力负荷中心,电网建设薄弱,大规模开发需要电网延伸的支撑。因而,在未来风光新能源电力发展背景下,为更好地实现电力跨区域输送,与之匹配的电网投资将进一步增加。在这一过程中,将会增加升压站的建设数量。为保障升压站稳定、安全运行,需配备专用的电力温控设备用于控制环境物理参数,进而保障电力高效率的跨区域传输。此外,西北地区风沙较大,独特的地理环境也对专用性空调提出需求,有助于促进特种空调设备销量增长。
海上风电为风电重点发展方向,未来装机规模持续上升驱动专用性空调需求增长。目前,陆上风电可开发资源逐步减少,而海上风电处于逐步开发的过程中,海上风能资源丰富,且可开发资源较为充足,未来随着海上风电投资和运行成本下降,海上风电装机规模有望持续增长。由于亚太地区快速增长和欧洲地区的持续增长,到年,全球海上风电装机容量将从年29.1GW增至GW以上,随着海上风电装机规模增加,海上风电升压站建设数量亦将有所增长。由于海上风电升压站对防腐性能要求较高,这将驱动特种空调设备市场需求增长,利好专用性空调厂商。
新能源电力发展背景下储能规模增长,热管理市场需求逐步释放。为有效促进新能源电力消纳,需建设相应规模的储能电站来保证。可以预计的是,未来储能装机容量将显著增长。预测到年,全球电池储能系统累计装机量有望达到64.3-GWh;预测到年,全球储能装机容量将达到GWh,中国市场储能部署容量将达到GWh。热管理系统作为储能系统的重要组成部分,未来有望受益于储能装机容量增长的过程,市场规模持续扩张,这将也为电力温控设备带来增量需求。
2.储能热管理产业加快发展,电力温控设备迎来发展新机遇
2.1.政策支持储能发展,产业有望加快发展
储能为电力供需的全部环节提供“再分配”,“双碳”目标下不可或缺。电能具有即产即用的特点,储能系统可以在发电端过剩的时候将多余的电能储存起来,待需求端高于发电端时补充供应。除此之外,近年来风电、光伏等清洁能源装机规模不断提升,这类自然能源具有不稳定和间歇性的特点,一般也需要储能系统将电能储存起来,以便稳定并入电网。通过储能可实现可再生能源实现消纳、调频和削峰填谷等多重功效。“双碳”目标下,一方面要优化电网结构增强电网可调度性,使得发电端能效最优化;另一方面,大力发展清洁能源发电,储能系统将在未来的电力行业各个环节变得不可或缺。
抽水蓄能发展最为成熟,电化学储能为未来发展方向。储能系统按照储存介质可分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。机械类储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能,主要优点为规模大、效率高、技术成熟以及稳定性好,但一般适用于大规模、集中式能量存储,适用场景相对较窄。电气类储能主要包括超级电容储能和超导储能,主要优点是充放电快、效率高以及响应速度快,但投资成本和维护成本较高。电化学类储能即基于各种电池的储能方式,具有技术成熟、价格低廉、寿命长和循环次数多等优点,目前主要的缺点为成本偏高以及对安全性要求比较高。化学类储能主要包括合成天然气以及电解水两种方式,优点是储能能量大、储存时间长,缺点是效率较低。
抽水蓄能技术成熟装机占比极高,电化学储能增长较快。截至年底,中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW,同比增长9.8%;其中抽水蓄能累计装机占比89.30%,其次为电化学储能,累计装机规模3.27GW,占比9.2%。未来随着储能应用场景由当前以电源侧为主逐步拓展至电网侧和用户侧的全场景覆盖,电化学储能有望依托高效率和高循环次数等优势,成为未来储能的主流发展方式。年以来中国电化学储能装机规模快速增长,年新增电化学储能装机功率规模高达0.61GW,同比增长%。截至年,中国电化学储能市场累计装机功率规模为3.27GW,同比增长91.2%,年全年新增电化学储能累计装机功率规模达到1.56GW,国内电化学储能呈快速增长态势。
政策密集出台,政策支持有望驱动产业加快发展。近年来,国家出台多项政策,从多个维度推动储能产业发展。尤其是年7月以来,国家接连出台多项利好储能产业发展的政策。到年,新型储能规模达到30GW规模提上。此后通过拉大峰谷价差的举措,间接推动用户侧储能产业发展。年8月10日,发改委、国家能源局发布通知鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模,鼓励发电企业市场化参与调峰资源建设,超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例(时长4小时以上)配建调峰能力,按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。整体而言,随着国家政策大力支持储能产业发展,储能装机规模有望快速增长,利好储能产业链相关公司。
2.2.热管理是储能系统安全运行的保障,市场
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