电力大变局：特高压、储能与智能电网
今年9月以来，从资本市场到街头巷尾，最火的话题“电”。
开宗明义：本次限电的底层逻辑是传统电力供需平衡在能源革命新进程中遭遇挑战。
作为世界上最大的煤炭消费和生产国，煤炭已深植于中国的能源体系，绿电替换煤炭是一项艰巨而又长期的任务。过去十余年，中国风电、光伏发电容量大幅增长，毫无疑问该大势已定；在能源革命下，我们越发看到发展新型电力系统的紧迫性与重要性，可能这才是真正被我们忽略掉的大棋。
回顾历史变迁，不管是工业革命还是能源革命，每一次变革都带来了各个新兴领域的投资机会。针对限电现象和保煤炭政策，我们不能只是停留在表面现象，甚至被带节奏，而应该透视到能源革命背后越来越多的行业正在被重构。
01 能源革命的大潮
能源从转型到革命
从煤炭代替柴薪火，再到油气代替煤炭，当今世界能源格局正在经历第三次能源转型，低碳清洁的可再生能源担当本次的主角。自本世纪初以来，我国就积极鼓励可再生能源的开发和利用，持续推动风电、光伏等新能源的发展，同时逐步减少化石能源的供给。政策的大力扶持，使得我国可再生能源发展引领世界。
能源除了转型外，更为重要的是革命，提升能源利用效率是核心诉求。
从2014年开始，我国又提出能源消费、能源供给、能源技术和能源体制四方面的“革命”，旨在控制能源总量和提高能源使用效率。整体来看，我国单位GDP的能耗呈下降趋势，但离发达国家还有很大的提升空间。根据2020年数据，中国的单位GDP能耗大约是美国的2倍，日本的3倍，英国的4倍。未来我国需要加快提升能源利用效率，降低对能源消耗的依赖程度，其核心就是大力发展可再生能源。
图：中国单位GDP能耗远高于欧美日韩发达国家，资料来源：Wind，BP，申万宏源
其次，能源安全直接关乎国家的生存和发展。而我国石油和天然气对外依存度一直居高不下，原油对外依存度超过70%，天然气对外依存度超过40%。经济发展对油气的巨大需求和油气依赖进口之间的矛盾早已成为能源安全隐患，发展可再生能源来替代传统化石能源迫在眉睫。
最后，为了应对气候变化，实现碳中和已经是全球共识，去年我国正式提出2030年前达到碳达峰，2060年前实现碳中和的“双碳目标”。综合来讲，能源革命的方向很明确，要求我国将以化石燃料为主导的能源体系转变为可再生能源为主导的能源体系。这是一举多得的事情，不仅解决了能源自给自足的问题，也可以提高能源使用效率，还能同时实现低碳发展的国家战略。
电力部门是能源革命的主战场
讲起能源革命，必然会涉及到各行各业，包括电力、工业、交通、农业等众多行业。从碳排放源头分析，2020年我国能源相关CO2排放占72.7%，具体到行业，电力行业的碳排放占比高达40%，是第一大碳排放大户。
为什么电力行业的碳排放这么高呢？这是我国多煤少气的资源禀赋决定的，咱们的总发电量中，大约70%都来自于火力发电，而火力发电又主要是煤电，中国的煤电总装机容量约为1050GW，比其他所有国家的煤电装机总和还要大，这就不难理解我国的碳排放量占全球碳排放量的比重高达30%。
图：2020年我国温室气体排放来源，资料来源：清华气候院，信达证券
这时候有人会想，既然火电厂是碳排放的罪魁祸首，正好我们拥有世界最大的光伏、风电产能，把煤电厂关停，一股脑儿发展风电、光伏产业不就可以了吗？
但现实情况是，光伏、风电的综合发电成本仍然高于传统火电，并且要想可再生能源的发电量满足国家对电能的庞大需求，还要配置相应的大量储能，这些不是短期能够实现的。再者，火电厂的初始建设成本高，火电机组的设计使用年限通常超过30年，从经济角度讲，也不能一下就完全放弃火电。
那么未来怎么能既让火电“后退”，又满足持续增长的能源需求呢？在“碳中和”的长期政策指引下，火电的规模会逐渐减少，释放的容量份额逐步被光伏、风电等可再生能源替代，这是个长期的过程。这时候问题也出现了，在这个能源转型的过程中，由于光伏、风能发电的闲歇性和不稳定性，传统电力系统将面临巨大的考验。
图：我国未来各电源发电量预测（万亿千瓦时），资料来源：中电联，申万宏源
02 电力系统正面临前所未有挑战
电力供需平衡难度剧增
过去这些年，我国一直将调整电力供应结构作为电力系统优化的工作重点，逐步减少火力发电量的比例，并增加可再生能源装机，电力供需平衡悄然被重塑。
图：中国火力发电量占全国发电量的比例逐步减少，资料来源：中电联，国家统计局
理论上讲，用可再生能源能源弥补火电发电量的减少不是什么难事。但是光伏、风电是间歇性能源，往往光伏、风电的出力高峰与用电高峰是不一样的，结果就是，弃风弃光一直是风电、光伏行业的痛点，再加上风电、光伏的长期缺乏价格优势，各地主动消纳意愿不足，根据2014年的数据，当时东北部分地区的弃风率甚至超过10%。
图：光伏功率曲线与负载功率曲线不匹配，资料来源：户用光伏网，长江证券
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