波动性能源带来电力的稳定性挑战,下半年电力行业走向将会如何?

发电技术团 2022-10-17
5454 字丨阅读本文需 12 分钟

2017-2021 年,中国市场交易电量呈上升趋势。据中国电力企业联合会统计, 2021 年,全国各电力交易中心累计组织完成市场交易电量 37787.4 亿千瓦时, 同比增长 19.3%,占全社会用电量比重为 45.5%,同比提高 3.3 个百分点。省 内交易电量(仅中长期)合计为 30760.3 亿千瓦时,省间交易电量(中长期和 现货)合计为 7027.1 亿千瓦时。2017-2021 年期间,市场交易电量复合增长率 23.3%。

一、扰动因素不断,板块大幅波动

过去一年电力板块整体走势出现了较大幅度的波动,但是整体走势明显优于沪深 300 指数。

细分板块方面,水、火、风、光四个板块与电力板块整体走势基本保持一致。2021 年 5月末开始,光伏、风电板块一直领先于其他板块处于优势。

光伏板块涨幅最高点相 对期初上涨近 80%,风电板块涨幅最高点相对期初上涨超过 60%。进入 2022 年 4 月后 风电、光伏板块相对电力板块出现超跌,走势被其他细分板块赶超。

其中光伏发电板块 超跌明显,4 月末跌至最低较 2021 年参考日下跌 6.54%,之后呈现反弹趋势。火电板块 与电力板块走势高度一致;

水电板块在 2021 年 7 月相对电力板块整体出现超跌,2022 年 4 月份开始逆势上涨,超越电力板块整体出现上涨。

截止 2022 年 5 月 18 日,火电/水 电/风电/光伏板块较 2021 年 5 月 7 日分别上涨 10.71%/18.29%/14.45%/7.37%,分别领先 沪深 300(下跌 20.10%)30.81/38.39/34.55/27.47 个百分点。

自 2021 年三季度以来,受疫情、国际地缘冲突加剧等一系列因素影响,我国能源 供需紧张,煤炭价格大幅上涨,导致火电企业出现大面积亏损。

短期来看,在保障能源 供应以及强政策监管下,火电板块有望实现底部反转;长期来看,火电企业正加快步伐 进行清洁能源转型,有望实现从火电运营商到综合能源供应商的转型。

放眼整个行业,在“碳达峰、碳中和”的长期目标下,行业将迎来确定性机遇:供 给端,能源的绿色转型背景下,新能源以及火电运营商的转型仍存在广阔空间;

需求端,城镇化发展、人民物质生活水平的提高以及用能端的电气化转型,为电力需求增长提供 持续强大的驱动力;

价格端,电力市场化改革将建立良好的价格传导机制,电价有望实 现边际上行。在供给、需求以及价格的“三重奏”下,电力行业将迎来长期发展机遇。

二、波动性能源带来的电力安全稳定挑战

1、 电力商品的特殊性

电能不能大量存储,电能供需应保持实时平衡,不平衡将引致电力系统失稳、崩 溃,乃至大停电。电力市场相较于普通商品市场具有显著的特殊性:(1)无仓 储性:生产、交割和消费几乎同时完成,交割速度远快于一般商品;(2)同质 性:不带有任何生产者的标识,电能实际生产和消费过程中不存在对应性;(3) 可预测性:电能需求在较长周期内会以日或周为单位呈现周期性波动;(4)生 产资料和生活资料的双重属性:既关系国计,又关系民生。电力市场服务具有广 泛性及其产品的不可替代性,电力需求与国民经济的发展呈现显著的正相关性, 既要遵循市场规律,又要顾及社会承受能力。

系统停电、缺电、限电是短时电力不平衡的一个重要表征因素。受设备故障、停 运检修、功率大规模波动等影响,当系统发电容量或输电容量不能满足负荷需求 时,若没有灵活性的资源进行调节补充,便会造成系统停电,严重时有可能造成 系统性的大停电事故,如 2021 年 2 月中旬,美国得克萨斯州受极端寒冷天气影 响,电力供需严重失衡,电力现货价格暴涨,发生大面积、轮流停电事故;又如 2021 年 7 月后,中国大陆局部地区电力缺口问题开始逐渐显现,自 2021 年 9 月 24 日开始,中国大陆多个省份开始出现大规模限电状况,其中以中国东北地 区的辽宁、吉林、黑龙江三省尤为严峻。

2、 高比例可再生能源加大电网可靠性压力

长时间来看,新能源发电可以满足电量平衡需要,但由于出力波动,在短时内无 法满足电力平衡需要。新能源出力具有不确定性、间歇性以及不可控性的特点, 为电力系统维持发电及负荷的实时平衡带来挑战。由于新能源机组出力具有间歇 性,同样容量的新能源机组与常规火电或水电机组带负荷的能力并不相同,因此 电力系统充裕度分析中新能源容量无法与常规机组同等对待。以风电为例,风电 可信容量指等可靠性前提下风电机组可以视为的常规机组容量大小,风电容量可 信度为其可信容量占其装机容量的比例,根据王彤等对南网的可靠性评估结果, 南网 2020 年风电的容量可信度在 0.67%~18.75%之间。而方鑫等人在《并网光 伏电站置信容量评估》一文中测算,光伏的容量可信度在 54%~56%之间。

系统灵活运行能力是电力系统转型的核心。灵活性用于衡量电力系统管理供需波 动性和不确定性的能力,随着波动性可再生能源的日益增长,系统灵活运行能力 变得更加重要。(1)波动性是可再生能源发电企业的固有属性,最大发电量随 气候状况波动,对波动的预测准确性取决于预测时间;(2)波动性可再生能源 占比大小,影响了电力系统转型不同阶段对系统灵活性的部署需求;(3)灵活 性要求在不同时间范围内存在较大差异。

波动性可再生能源并网会对电力系统产生多种影响。这些影响并非突然出现,而 是随着波动性可再生能源渗透率的提高而逐步增多。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%,已进入第 3 阶段,有些省份已经进入第 5、甚至第 6 阶段,对系统灵活性的要求不断提高。 第 1 阶段:已部署第一批波动性可再生能源发电厂,但对系统基本没有影响;只 会造成极少的局部影响,例如在发电厂的并网点。 第 2 阶段:随着波动性可再生能源发电厂数量的增加,负荷与净负荷之间的变化 日益明显。改进系统运行方式以更充分地利用现有系统资源,通常足以满足系统 并网要求。

第 3 阶段:供需平衡难度更大,需要系统性地提高电力系统灵活性,现有设施和 改进运行方式难以满足这一要求。 第 4 阶段:在某些特定时段,波动性可再生能源发电量足以提供系统大部分电力 需求,电力系统在系统受到扰动后迅速响应的方式发生变化。可能涉及到规则调 整,使波动性可再生能源发电也要提供频率响应服务,如一次调频和二次调频。 第 5 阶段:波动性可再生能源发电量经常超过电力需求,如果没有额外处理方式, 将导致出现净负荷的结构性过剩,增加弃电风险。(1)将用电需求向波动性可 再生能源发电量较高的时期转移;(2)通过电气化创造新需求;(3)增加与 相邻系统的电力交换。 第 6 阶段:提高波动性可再生能源占比的主要挑战是:在风能和太阳能可用率持 续较低时(比如数周)如何满足电力需求,以及供应不易于电气化的应用需求。 因此,这个阶段需要季节性储能,以及应用氢等合成燃料。

3、 电力市场改革体现电力发展周期

电力作为特殊的商品和生产要素,具有时间价值和空间价值。(1)电力具有时 间价值:一天内不同时刻负荷大小不同,负荷高的时刻发电成本高,负荷低的时 刻发电成本低,分时电价反应不同时刻的边际机组发电价格;(2)电力具有空 间价值:不同地区电力资源供求关系不同,负荷中心发电资源稀缺,发电成本高, 电源中心发电资源富裕,发电成本低,节点/分区电价反应不同地区的边际机组 发电价格。

电力市场改革可发挥市场优化配置资源作用, 经济发展放缓、电力行业产能过 剩、电价未能反映真正成本,构成了电力行业市场化改革的最强大动力。 第一阶段:“电荒”问题促使垂直一体化的电力部进行所有制结构改革。20 世 纪 80 年代,中央政府财政资金并不充裕导致电力投资严重不足,第三方被允许 投资发电项目。中央政府于 1987 年开始实施“三公”调度原则,以确保电力调 度的“公开、公平、公正”。 第二阶段:成立国家电力公司,计划体制改造成由市场配置资源的体制。1997 年,为减少政府干预经济,电力行业的大部分资产都从电力工业部转移至新成立 的国家电力公司。

第三阶段:区域产能过剩、调度不灵活、省间交易壁垒,促成第一次电力体制改 革。2002 年,《电力体制改革方案》(中发[2002]5 号文件)发布,实现“厂 网分开”、“政企分开”,发电公司与电网公司开始独立运营。 第四阶段:经济发展放缓、电力行业产能过剩、电价未能反映真正成本,第二次 电力体制改革迎难而上。2015 年,《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》 (中发[2015]9 号文)正式印发,目标是实现“三放开、一独立、三加强”,管 住中间,放开两头,激活发电侧与售电侧市场动力。 第五阶段:促进新能源消纳、市场化决定电价、提高运行效率,全国统一电力市 场建设正式启动。2021 年 10 月,《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化 改革的通知》(发改价格〔2021〕1439 号)发布,燃煤发电量全部进入电力市 场、工商业用户全部进入电力市场。2022 年 1 月,《关于加快建设全国统一电 力市场体系的指导意见》(发改体改〔2022〕118 号)印发,明确到 2025 年, 全国统一电力市场体系初步建成,电力中长期、现货、辅助服务市场一体化设计、 联合运营;到 2030 年,全国统一电力市场体系基本建成,电力资源在全国范围 内得到进一步优化配置。

三、 电力产业链利润分布

电力行业产业链包括上游原材料、中游准备制造、下游电力发输配用环节。上游 原材料包括支撑装备制造的能源金属、工业金属,同时包括用于电力生产的煤炭 等能源资源;中游装备制造包括电源设备制造、电网设备制造,同时包括电力工 程的 EPC 组织;下游包括电力的生产、传输、配售和使用,其中电力生产环节 包括火电、核电、水电、光伏发电、风力发电、生物质和其他能源发电,电力输 送环节包括交直流输电与变电,配售环节包括中低压配电网与电能的售卖,用电 环节包括工商业、居民等不同用户的电力设备安装、使用和负荷调节控制。

电力行业产业链利润总额整体向好。2021 年电力行业利润总额 6417.5 亿元,同 比增长 20.9%,五年复合增长 9.0%。受环境政策影响,可再生能源相关发展受 益,原材料利润总额 3746.8 亿元,同比增长 100.9%,五年复合增长 20.8%; 新能源制造利润总额 1261.2 亿元,同比增长 80.7%,五年复合增长 35.7%;新 能源运营利润总额 261.3 亿元,同比增长 38.1%,五年复合增长 14.7%;水电 行业利润总额 524.6 亿元,同比下降 9.3%,五年复合增长 3.6%。原材料、新 能源制造、新能源运营、水电利润总额占比分别为 58.4%、19.7%、4.1%和 8.2%。

受“市场煤、计划电”影响,火电行业利润水平存在较大波动。火电行业 2008 年、2021 年利润总额为负,而 2015 年利润总额 1000 亿元,占电力行业整体利 润的 30.5%,同年煤炭仅占 4.4%;2021 年利润总额为-639.4 亿元,同比下降 183.1%。电网行业具有公用事业属性,在“准许成本、合理收益”原则下,自 2015 年电力体制改革以来,利润总额占比逐年下降,2016-2021 年分别为 28.5%、24.0%、21.8% 、20.5%、13.2%和 12.9%;2021 年利润总额 825.8 亿元,同比增长 17.5%。装备制造(电机、电网装备为主)利润水平主要受原 材料价格和电源、电网投资影响,2021 年利润总额为 437.2 亿元,同比下降 13.6%。

为了推演“十四五”、“十五五”期间电力行业产业链各环节的利润变化,我们 引入系统价值的概念,并从系统价值、成本、环境收益三个维度进行比较。系统 价值指新增某种技术的发电项目带来的净收益,是对平准化成本等经典发电成本 衡量标准的补充,反映了新增发电容量对电力系统的影响,由该发电项目带来的综合效应(正面和负面效应相互作用)决定。如果一种技术的系统价值特别高, 则即使该技术成本较高,但从系统角度来看该技术是可取的。 (1)正面效应指的是可降低成本的所有评估因素,包括燃料成本降低,二氧化 碳等其他污染物减排,降低其他类型发电装机的需求,甚至可能降低对电网的使 用以及降低线路损失。(2)负面效应指的是某些成本的上升,如传统电厂投资 回收成本增加和新建电网基础设施造成的成本增加。

在碳达峰、碳中和战略背景下,我国将构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。 能源结构调整过程中,煤炭清洁高效转化和利用,按照“增容控量,控容减量, 减量不减容”三个阶段路径发展;非化石能源在新能源安全可靠、逐步替代传统 能源的基础上,不断提高非化石能源比重。波动性可再生能源占比提高,能源供 应成本下降、环境效益提升,但系统调节成本随之提高;火电发电量逐渐限坡, 机组利用小时数减小,加之受原材料成本波动影响,盈利受限。

我国正在构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统,在新能源安全可靠、逐步替 代传统能源的基础上,不断提高非化石能源比重,电力行业将迎来持续稳定增长, 我们认为新能源制造、能源金属与工业金属原材料、新能源运营的板块收益将依 次迎来高增速,新能源运营随着成本降低、系统价值提升、环境收益提高,盈利 向好;电网将还原公用属性,系统价值与成本增加,利润水平保持平稳;而火电 在“十四五”、“十五五”期间仍将是主体电源,受能源安全保障、新能源调节 需求、电力市场改革影响,整体利润水平有望实现增长,但长期发展受限。

四、下半年行业迎全年业绩兑现高峰

能源电力行业的广州发展(600098)三季报也预增。10月13日,广州发展披露三季报预增公告称,预计今年1-9月实现净利润11.6亿元到12.9亿元,与上年同期相比将增加约4.17亿元到5.47亿元,同比增加约56%到74%。

对此,广州发展进一步说明,公司2022年1-9月业绩增长主要是煤炭、天然气价格同比上涨,能源物流业务、天然气业务利润增加,风电、光伏发电项目装机规模增加,新能源业务利润增加,公司着力降本增效,成本费用控制较好。

10月13日,A股电力板块盘中发力拉升,晋控电力、建投能源、内蒙华电涨停,皖能电力涨超7%,广州发展、粤电力A、京能电力、大唐发电、华能国际等涨超5%。港股华能国际电力股份涨超6%,华润电力涨超4%。

对于电力板块,中信证券指出,自今年6月以来,电网暨电源投资均开始明显提速,截至8月底电网基本建设投资完成额为2667亿元(累计同比增长10.7%)、电源基本建设投资完成额为3209亿元(累计同比增长18.7%),相较截至5月底的累计同比增速分别为3.1%、5.7%,电网暨电源侧投资落地均提速明显。考虑到6月当月存在一定投资与订单确认的时间差,预计产业链企业三季度业绩环比增速改善将更为显著。同时,参考历史数据,三季度电网投资基本占全年的25%,后续四季度占比预计将达到40%,产业链企业有望迎来全年业绩兑现高峰。

行业内企业也对未来电价走势等做出了判断。内蒙华电9月14日接受机构调研时表示,目前内蒙古自治区针对高耗能企业电价上浮突破20%的政策仍在执行,在现有煤价的情况下,公司对电价维持较高水平还是有信心的,未来随着煤价的波动,预计电价也会进行联动调整。

粤电力A9月23日接受机构调研时坦言,目前煤炭价格仍然维持高位运行,为公司带来了较大的经营压力,公司希望未来煤价可在国家政策指导下回落至合理区间。若煤炭价格能理性回落,发电企业的经营压力将得到一定程度释放,盈利展望预期将有所提升。

文章来源: 未来智库,证券时报·e公司 ,慕容衣

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