2023年气体绝缘输电线路行业市场需求结构分析及投资规模评估预测
(1)气体绝缘输电线路行业基本概述:气体绝缘输电线路(GIL)是一种采用SF6等气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备。GIL具有安全可靠性高、输电容量和架空线相当、输电损耗低、电磁辐射几乎为零、使用寿命长、占地面积小、防护性能好、故障率极低、抗冰雪和地震等灾害能力强等优点,相对于架空线和地下电缆在性能上有显著优势。GIL主要应用于发电、输电、用电等领域。
当前城市输电在地上以电力架空线为主,在地下以高压电缆为主。GIL同时具备架空线大容量输电,以及地下高压电缆不占用土地资源的优点,并且解决了电力架空线占用城市稀缺的土地资源、电磁辐射影响居民身心健康和高压电缆输电容量不足的痛点。采用GIL地下输电方案替代电力架空线可以盘活出大量的土地资源,提升城市形象,减少架空线对周围居民的辐射,为地方政府带来巨大的经济效益。GIL在城市大容量输电领域逐步替代架空线和地下高压电缆是大势所趋。
GIL的综合成本远远低于高压电缆和架空线。220kV三相共箱GIL与高压电缆相比,GIL的设备成本大约是电缆的1.3倍,但生命周期是电缆的1.6倍左右,输电容量是电缆的3-4倍,故GIL综合成本远远低于电缆。220kV三相共箱GIL与电力架空线相比,每公里GIL建设成本约1亿元(含隧道建设),但可以盘活上百亩土地。以下是每公里220kV的三相共箱GIL、高压电缆和电力架空线的各项指标对比:
(2)行业政策及影响分析:当前我国多个城市逐步出台一系列政策以支持地下综合管廊、城市架空线迁改入地项目建设,将进一步推动GIL行业的发展。其近年来主要政策为:
以下为部分城市架空线路入地改造政策:
(3)行业发展阶段分析:GIL技术的研究始于20世纪60年代,世界上第一条242kV的GIL于1972年应用于新泽西州的Hudson电厂,该条GIL线路已安全运行近50年。GIL在中国起步时间较晚,1992年开始敷设第一条GIL线路-天生桥水电站500kV线路,该GIL工程的单相长度为50米。截至2013年6月,全世界范围内敷设的80-1200kVGIL设备的累计长度已经超过750km(回路长度超过250km)。
在发电端领域,当前GIL应用较为成熟,未来仍将稳定发展。GIL在城市大容量输电、工业用电、储能电站等领域仍处于起步阶段,但增速非常快。根据《2020年全国电力可靠性报告》,我国220kV及以上输电线路回路长度79.4万千米,每年新增回路长度近4万千米。随着城市用电量快速提升和土地资源愈加紧缺,GIL将逐步替代高压电缆和架空线。
中金企信国际咨询公布的《全球及中国气体绝缘输电线路市场全景监测调研及竞争战略可行性预测报告(2023版)》
(4)行业发展有利因素分析:
1、“新基建”促进公司三大业务发展:新基建正成为国家政策和各地方高质量发展的重要抓手,“十四五”规划提出:系统布局新型基础设施,加快第五代移动通信、工业互联网、大数据中心等建设。“十四五”期间我国新基建投资将达到10.6万亿,占全社会基础设施投资10%左右。新基建主要包括数字经济、5G、大数据中心、东数西算、特高压、充电桩和城际高铁轨交等七个方面。特高压能更好连接电力生产与消费,并变输煤为输电,是支持全球全新能源互联网、保障能源供应安全的关键一环,也是落实“碳达峰、碳中和”战略的关键一环。
数字基础设施日益成为耗电大户,一些大型数据中心甚至能耗掉半个县城的用电量。未来新型基础设施进入快速发展,将带动数据传输、存储、计算、应用环节和互联设备等用电量大幅提升。另外,中国大多数人口集中在东部地区,资源主要分布在西北地区,因此,中国电力能源消耗与能源供应中心分离,大容量、长距离的特高压输电技术成为中国新型基础设施建设的必要保障。
2、新能源汽车保有量大幅提升促进GIL、智慧模块化变电站业务发展:根据国家能源局发布报告称,2021年全社会用电量83,128亿千瓦时,同比增长10.3%;城乡居民生活用电量11,743亿千瓦时,同比增长7.3%。
根据中金企信统计数据,我国城市能源消费占全国能源消费总量比例达85%,其中电能消费占城市终端能源消费比重达到23.7%。截至2021年底,全国新能源汽车保有量达784万辆,其中纯电动汽车保有量640万辆,中汽协预计2030年我国电动汽车保有量将达到8000万辆。
当前特斯拉V3充电桩功率最大充电功率可达到250kW,而充电5分钟续航200公里的广汽埃安超倍速电池技术最大充电功率可达到480kW。随着新能源汽车保有量大幅提升和快充技术的快速发展,以及新基建大力发展等,城市能源消耗总量将稳步增加,电能占城市能源消费比例将大幅提升,电网扩容迫在眉睫。
(5)产业发展前景分析:碳达峰、碳中和将改变发电结构,电网也将随之发生根本改变。我国应用GIL输电技术已近30年,积累了丰富的设计、安装和运行维护经验,其大容量、高电流、占地少、抗自然灾害能力强、与电网的适应性好等优点,决定了GIL输电技术将得到越来越广泛的应用。在未来的电力系统中,GIL输电技术的应用场景将主要体现在以下方面。
1.发达地区新建输电线路或老旧输电线路改造:随着我国经济稳定发展和新型城镇化建设,城市土地资源愈发珍贵。在城市发展中心区域,以及发达地区城镇用地范围内,架空输电线路占用大量土地和空间资源,与城市快速发展和居民对美好景观需求的矛盾日益突出,尤其是城市新建架空线路往往存在走廊紧缺、拆迁范围广、拆迁工程量及征拆协调难度大等突出问题,具有引发社会不稳定因素的潜在风险。为了适应城市现代化发展和新型城镇建设的需要,结合新区建设、旧城改造、道路新(扩、改)建,在城市重要地段和管线密集区采用地下输电方案,已成为电网发展的新趋势,也将成为GIL在未来替代架空输电线路的重要方向。
2.大型近岸与深远海风电的电力输送:根据国家能源局发布的《2020年全国电力工业统计数据》,2020年底风电和太阳能发电装机分别达到2.8亿千瓦、2.5亿千瓦,较2015年呈倍速增长趋势。考虑我国2030年风电和太阳能发电将达到12亿千瓦以上的目标,新能源在“十四五”及“十五五”期间的发展依然强劲,尤其是海上风电将成为风电发展的重点。采用GIL输电隧道接入海上风电,能够实现在集中化、大容量输送电量的同时,有效避免海上强风灾害和盐雾腐蚀,降低海上风电平台火灾事故,减少陆上连接点,降低海岸沿线占地和景观影响,保护海岸及海洋环境。
3.水电站出线线路:我国首条GIL线路是天生桥水电站GIL线路工程,始于20世纪90年代初期。其后,拉西瓦、锦屏一级、溪洛渡及乌东德等水电站陆续建成投运GIL线路工程,主要利用GIL的刚性特点,采取垂直竖井与水平廊道相结合的敷设方式,解决水电站高落差电力送出问题。随着我国大型水电站的开发建设,应用GIL技术连接主变压器和开关设备或架空线路,仍将是GIL应用的主要方面。
(6)需要进一步解决的技术难题:GIL技术是一种大容量输电技术,20世纪60年代发明、70年代投入工程应用以来,已在国内外多个工程上应用,新技术不断涌现。未来GIL输电技术可在经济发达地区电力新建和改扩建、大型新能源接入系统、水电站送出等方面发挥重要作用。同时,随着清洁低碳发展浪潮的推动,新一代环保型GIL将成为其发展的核心内容。另一方面,随着GIL在高电压等级甚至特高压工程上的应用,GIL运行安全可靠性要求将越来越高,如何提高气密性水平和绝缘技术水平、降低放电故障、抑制过电压、提高电弧故障定位率等都是当前亟需解决的技术难题。