灵活性改造系列报告之技术篇：火电灵活性改造投资拐点将至-国泰君安.pdf-solarbe文库

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请务必阅读正文之后的免责条款部分 [Table_MainInfo] [Table_Title] 2022.09.14 火电灵活性改造投资拐点将至灵活性改造系列报告之技术篇徐强分析师邵潇分析师于歆研究助理 010-83939805 0755-23976520 021-38038345 xuqianggtjas.com shaoxiaogtjas.com yuxin024466gtjas.com 证书编号 S0880517040002 S0880517070004 S0880121050072 本报告导读火电灵活性改造的技术路线初步定型，同时国内新能源装机的消纳压力提升、电力辅助服务市场化制度逐步完善，有望催化改造投资加速落地。摘要 [Table_Summary] 投资建议火电灵活性改造技术路线初步定型的背景下，新能源消纳压力提升以及加速完善的全国统一电力市场催化改造需求加速释放。我国灵活性调节电源比重较低，在技术路线初步清晰的背景之下，新能源装机的消纳压力提升、电力辅助服务市场化制度逐步完善，催化灵活性改造订单加速释放。推荐1）推荐掌握宽负荷脱硝装置改造核心技术以及热电机组改造专利技术的火电灵活性改造龙头青达环保；2）推荐具备丰富火电烟气治理经验、大股东实力强劲的龙净环保；3）受益标的为兼具火电烟气工程运营业务的清新环境、高效节能锅炉设计制造商华光环能。火电灵活性改造目标明确，技术路线初步定型，奠定改造投资放量的基础。1目前火电纯凝机组与热电机组改造的技术路线已经初步确定，纯凝机组改造重点为稳定运行以及烟气排放达标；热电机组围绕热电解耦缓解北方地区“风热冲突”。2 火电装机规模与发电量均占我国电源主导，存量火电机组具备改造空间。“十四五”期间计划完成 2 亿千瓦，增加系统调节能力 30004000 万千瓦，对应煤电灵活性市场空间约 60-180 亿元。随着调节容量的提升，将进一步扩大灵活性改造规模，若考虑存量煤电机组全部改造，则灵活性改造市场空间将达约 600 亿元，同时创造电力辅助服务运维市场。中国新型电力系统建设迫切需要提升调峰调频资源，火电灵活性改造需求释放节奏有望超预期。我国清洁能源转型加速，要求输配端加大风、光等新能源装机的消纳能力并维持电网稳定。在“保供消纳”矛盾之下，利用火电灵活性改造增加调频资源是必然趋势。我们认为，“十四五”期间，搭建以灵活性火电与水、储相结合的电力调频调峰辅助服务体系是大概率事件。我国灵活性调节电源占比仍远低于欧洲等国，存在较大灵活性调节缺口，需求释放节奏有望超预期。全国统一电力市场加速建设，市场机制完善推动火电灵活性改造市场释放。1）电力现货市场已在 14 个省市开启两轮试点，辅助服务市场已实现区域、省级全覆盖。由于我国各试点地区现货交易规则不统一，导致跨地区交易存在壁垒。2）南方区域电力市场于 2022 年 7 月启动试运行，五省区根据统一的规则进行跨省、跨区交易，进一步衔接调频、备用以及调峰辅助服务市场。随着南方区域电力市场开启联合出清技术试点，全国电力现货以及辅助服务统一市场有望加速建设并且完善市场定价机制，进一步鼓励电源侧参与电力辅助服务市场，推动火电灵活性改造需求释放。风险提示新能源装机并网进度不及预期、行业政策变化、技术迭代的风险。 [Table_Invest] 评级增持上次评级增持 [Table_subIndustry] 细分行业评级 [Table_DocReport] 相关报告环保重视电力现货交易带来的投资机会 2022.09.12 环保重申输出负向碳税的再生油行业投资机会 2022.09.07 环保再生资源板块高增长，运营板块维持稳健 2022.09.04 环保地方碳配额周成交113 万吨 2022.08.31 环保重申新型电力系统的投资机会 2022.08.28 行业专题研究股票研究证券研究报告 [Table_industryInfo] 环保行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 10 目录 1. 新能源消纳压力提升，打开火电灵活性改造市场 3 2. 火电灵活性改造目标明确，技术路线初步完善 . 4 3. 纯凝机组改造重点为稳定运行环保达标 5 4. 热电机组热电解耦缓解供暖季“风热”冲突 . 6 5. 全国统一电力市场加速建设，推动灵活性改造需求释放 . 8 6. 投资建议 . 8 7. 风险提示 . 9 行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 10 1. 新能源消纳压力提升，打开火电灵活性改造市场我国新能源装机持续提升，消纳压力不断加大。据全国新能源消纳监测预警中心，截至 2022 年二季度，我国风电、光伏累计装机规模分别为 3.42、3.36 亿千瓦，新增装机分别同比增长 3.7、114。 “十四五”期间，国家风电光伏发电大基地项目进入并网投产期，新能源消纳压力不断加大。2022 年一季度累计弃风电量 60 亿千瓦时，弃光电量 24 亿千瓦时。新能源消纳量压力提升，倒逼新型电力系统加速建设。我们前期发布的行业深度报告中提出，参照发达国家新能源消纳经验，我们认为，我国将1）建设以市场化手段为核心的电力电力辅助服务交易市场，配置调峰、调频资源；2）并将宽负荷火电的调峰、调频资源，与大型电化学储能、抽蓄等技术路线的调节资源进行综合配置，实现兼顾新能源消纳的同时保证电网稳定的目标。 “十四五”期间，电源侧将以灵活性火电与水、储结合的形式提供辅助服务，保障输配平稳。我们认为，在国内加速建设新型电力系统的过程中，火电作为最主要的电力基荷供应来源，累计装机 13 亿千瓦，具备较大的改造空间。“十四五”期间将以灵活性改造存量火电机组，同时结合抽水蓄能以及电化学储能的方式进行调峰调频，化解风电、光伏电源投产并网对输配侧产生的压力。我国灵活性调节电源比重较低，火电灵活性改造市场即将开启。据中电联统计，2018 年我国火电深调、抽水蓄能、燃气发电等灵活调节电源装机占比不到 6，而西班牙与德国灵活性调节电源占比分别达到 34和 18。中电联预计，至 2025 年风电、太阳能发电和核电装机占总装机的比重为 28，而灵活调节电源占总装机比重将达到 9.4。我国非化石能源装机虽已达到世界第一，灵活性调节电源占比仍远低于欧洲等国，电源侧存在灵活性调节缺口，火电灵活性改造市场即将开启。图 12021年度“三北”地区弃风率较高。图 22021年度“三北”地区弃光率较高。 0 2 4 6 8 10 12 甘肃河北新疆蒙西青海 0 5 10 15 20 25 陕西宁夏蒙西青海西藏行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 10 数据来源全国新能源消纳监测预警中心、国泰君安证券研究数据来源全国新能源消纳监测预警中心、国泰君安证券研究 2. 火电灵活性改造目标明确，技术路线初步完善火电装机规模与发电量均占我国电源主导，存量火电机组具备改造空间。根据全国煤电机组改造升级实施方案，存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”期间完成 2 亿千瓦，增加系统调节能力 30004000 万千瓦。表 1 “十四五”火电向调节性电源转型释放灵活性改造需求。时间文件相关内容 2021年 10月全国煤电机组改造升级实施方案存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五” 期间完成 2 亿千瓦，增加系统调节能力 30004000 万千瓦，促进清洁能源纳。“十四五” 期间，实现煤电机组灵活制造规模 1.5 亿千瓦。新建机组全部实现灵活性制造，探索进一步降低机组最小发电出力的可靠措施。 2021年 10月 2030年前碳达峰行动方案加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造，积极推进供热改造，推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型。 2022年 1月 “十四五”现代能源体系规划发挥煤电支撑性调节性作用，加快推进煤电由主体性电源向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础保障性和系统调节性电源转型，充分发挥现有煤电机组应急调峰能力，有序推进支撑性、调节性电源建设。全面实施煤电机组灵活性改造，优先提升 30 万千瓦级煤电机组深度调峰能力，推进企业燃煤自备电厂参与系统调峰。 2022年 3月 2022年能源工作指导意见加强煤炭煤电兜底保障能力，科学规划建设先进煤电机组，按需安排一定规模保障电力供应安全的支撑性电源和促进新能源消纳的调节性电源。 2022年 5月关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案全面提升电力系统调节能力和灵活性，充分发挥电网企业在构建新型电力系统中的平台和枢纽作用，完善调峰调频电源补偿机制，加大煤电机组灵活性改造、水电扩机、抽水蓄能项目建设力度。资料来源国务院、国家发改委、国家能源局、国泰君安证券研究火电纯凝机组与热电机组改造后最小技术出力大幅降低，但不同机组改造重点有所差异。根据中电联，目前我国在运煤电机组一般最小出力为 50～60，国内试点灵活性改造示范项目最小出力可低至 30～35额定容量，部分机组可以低至 20～25。  纯凝机组灵活性改造重点为低负荷运行条件下，保障锅炉燃烧稳定性以及脱硝装置排放达标，现阶段主要改造内容为低温烟气升温以及锅炉升级。行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 10  热电机组主要通过热电解耦等方式提升机组深度调峰能力，缓解供暖期热电冲突引发的新能源消纳压力。根据中电联，在运煤电机组冬季供热期最小出力为 75～85，经改造后，热电联产机组最小技术出力达到 40～50额定容量，部分热电解耦改造最小技术出力可进一步降低。 3. 纯凝机组改造重点为稳定运行环保达标纯凝机组灵活性改造的重点为保障锅炉低负荷稳定运行，同时实现烟气排放达标。纯凝机组灵活性改造的目的为降低机组最小技术出力，增加调峰能力，为间歇性可再生能源消纳提供调频调峰资源。  锅炉改造在锅炉系统改造方面，核心在于降低负荷的同时保证燃烧稳定性。一方面保持燃烧稳定的最低出力决定了机组的最大调节深度，另一方面燃烧稳定性也是保证运营安全的核心指标。  烟气改造低负荷将导致燃烧量的减少，使炉膛的整体烟气温度降低，使得烟气温度脱离 SCR 催化剂的活性温区。为保障烟气排放达标，灵活性改造也需要针对排放烟气进行提温。用综合性手段实现锅炉低负荷稳定燃烧。稳定燃烧的改进措施包括低负荷精细化燃烧调整，燃烧器、制粉系统优化改造，入炉煤质的改善，加装等离子燃烧器或富氧燃烧器，增加微油点火系统等。此外，从安全性的角度，为防止深度调峰工况时，锅炉水冷壁进水分配不均造成的爆管风险，同时还需要提高水动力安全性。低负荷运行机组脱硝系统需增加烟气温度调节装置，水侧烟侧方案并行。为了符合超低排放标准（即在基准氧含量 6条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、35、50 毫克/立方米），火电厂对产生的氮氧化物通过化学还原法进行脱除。我国主流的脱硝方法为选择性催化还原法（SCR）。机组低负荷运作时，SCR 入口温度低于催化剂活性要求的温度区间，如未进行改造，将造成脱硝系统被迫退出，烟气排放不达标。改造措施包括省煤器水侧和烟气侧两种方案，提升入口温度，保障催化剂在活性温度区间运作，使得烟气达到超低排放标准。宽负荷脱硝工艺改造根据省煤器改造流程可分为水侧与烟气侧。  水侧技术路线水侧改造仅针对省煤器内水体流程进行改造，以此提高烟温，不改变烟气的流场和温度场，对整个燃烧系统的性能影响较小。水侧改造对增加管道管径有限，便于现场装置，因此省煤器水侧旁路相较其他水侧改造方案，工期较短、改造费用较低。  烟侧技术路线省煤器烟气侧改造需要针对烟气流程以及烟道进行改造，使得烟道流场以及温度场进行改变。省煤器烟气旁路与水侧旁路相比，温升程度较高，可满足锅炉在较低负荷下烟温提升的需求。由于烟气旁路增加管径较多，因此相较水侧旁路工期较长、改行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 10 造成本较高，但是可以承担更深度的功率调节。表 2 宽负荷脱硝工艺改造根据省煤器改造流程可分为水侧与烟气侧。方案温升（摄氏度）改造成本水侧省煤器水旁路 10 低省煤器给水再循环 1020 中/低省煤器再循环加水侧旁路 1030 中增加前置高压加热器 2030 高烟气侧省煤器内部烟气旁路 20 中省煤器内部烟气旁路 815 低省煤器分级 2055 高资料来源脱硝宽负荷运行的水侧改造途径、燃煤机组深度调峰技术探讨、燃煤电站脱硝系统灵活性改造技术分析与比较、国泰君安证券研究 4. 热电机组热电解耦缓解供暖季“风热”冲突北方地区供热需求提升以及新增风电装机并网投产加剧供暖季“风热冲突”，新能源消纳压力加大。1）风电出力与供热峰值的时段重叠导致供暖期间热电联产机组调峰能力下降。据 2020 年城市建设统计年鉴，“十三五”期间，我国城市集中供热面积由 67亿平方米提升至 99亿平方米，逐步提升的供暖需求将进一步加剧了热电矛盾。2）根据全国新能源消纳监测预警中心，2022 年二季度，北方地区风电新增装机占全国 79.5，同比增加 44.5 个百分点。国家风电光伏发电大基地项目在北方地区投产比重较大，进一步加大北方地区消纳压力。图 3 供热需求逐年提升，加大北方地区“风热冲突”。数据来源城市统计年鉴、国泰君安证券研究 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 20 40 60 80 100 120 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 集中供热面积（亿平方米）供热总量（亿吉焦）行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 10 热电联产机组可通过增加储热装置或改造机组等热电解耦方式进行灵活性改造，缓解北方地区新能源消纳压力。  第一类改造技术为增加蓄热罐、热泵、蓄热式电锅炉等辅助供热装置。在电负荷峰值时，通过辅助热源承担热电厂的热负荷，增加新能源出力；在电负荷低谷时，可将多余的风电生产的热量储存，用于非弃风时段供热。  第二类改造技术为对机组进行改造，提升机组的供热能力，降低电负荷。改变机组的设计运行工况将影响机组使用寿命，同时增加运行成本，因此第二类改造多用作应急调峰手段使用。图 4 辅助供热系统通过热电协同进行热力调峰。资料来源促进风电消纳的燃煤热电厂热电调峰一体化技术研究及其优化第一类改造技术  机组热泵改造增加电驱动热泵机组提取循环水热量，通过对热网水二次加热实现对外供热，可提升机组供热能力，对机组进行一定程度的调峰。  蓄热罐适用于机组具有富余的供热能力，如富余供热能力较大，可保证电负荷高峰时段蓄热罐蓄热充足，从而可在电负荷高峰期进行供热。  电锅炉储热式电锅炉通过电加热器将多余的可再生能源以显热的方式将热能进行存储，在供热需求提升的时候进行对外供热，适用于可再生能源发电占比较大的情况。第二类改造技术  低压缸背压机改造对汽轮机低压缸通流部分进行高背压改造，提高机组低压缸效率。  旁路供热系统对机组旁路系统进行供热改造，补充供热的不足部分，满足热负荷的同时降低机组电负荷。  光轴供热改造供暖工况下，蒸汽几乎全部用于供热，大幅提高供热能力，降低电负荷。  低压缸零出力供热改造技术方案切除低压缸的进汽，将低压缸进行“零”出力运行，使得蒸汽大部分用于供热，可大幅提高机组供热能力。行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 10 5. 全国统一电力市场加速建设，推动灵活性改造需求释放电力现货市场在 14 个省市开启两轮试点，辅助服务市场已实现区域、省级全覆盖。1）2017 年 8 月，国家发改委、国家能源局选取南方（以广东起步）、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃 8 个地区作为第一批电力现货交易试点。2021 年 5 月，电力现货试点范围扩大，上海、江苏、安徽、辽宁、河南、湖北等 6 省市为第二批电力现货试点。2） 2017 年，国家能源局印发完善电力辅助服务补偿（市场）机制工作方案，计划通过地区改革试点，分三阶段在“十三五”期间完善电力辅助服务补偿（市场）机制。自 2017 年起，东北、福建、山西、甘肃等地相继正式运行地方电力辅助服务市场，截至 2020 年底，全国 6 个区域电网和 30 个省级电网启动电力辅助服务市场，实现各区域、省级辅助服务市场全面覆盖。南方区域电力市场启动跨省区联合出清试运行，全国电力现货以及辅助服务统一市场加速建设。1）国家发展改革委、国家能源局发布关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见，目标到 2025 年，初步建成全国统一电力市场体系，到 2030 年，基本建成全国统一电力市场体系。 2）目前，我国各试点地区现货交易规则不统一，导致跨地区交易存在壁垒。南方区域电力市场于 2022 年 7 月启动试运行，广东、广西、云南、贵州、海南五省区根据统一的规则进行跨省、跨区交易，进一步衔接调频、备用以及调峰辅助服务市场。随着南方区域电力市场开启跨省区现货市场联合出清技术试点，全国电力现货以及辅助服务统一市场有望加速建设。电力市场机制完善将推动火电灵活性改造百亿市场释放。我国目前电力现货市场未发挥调动调峰资源的市场化作用，辅助服务市场以补偿制为主，未将用户侧纳入定价机制。我们认为，我国将加速统一电力现货市场以及辅助服务市场并且完善市场定价机制，引入用户侧承担调峰、调频等服务成本，进一步鼓励电源侧参与电力辅助服务市场，推动火电灵活性改造需求释放。根据火电灵活性改造的现状、关键问题与发展前景，在不包括储能设备的情况下，平均改造投资 3090 元/千瓦。因此，“十四五”煤电灵活性市场空间约 60-180 亿元。随着调节容量的提升，将进一步扩大灵活性改造规模，若考虑存量煤电机组全部改造，则灵活性改造市场空间将达约 600 亿元，同时创造电力辅助服务运维市场。 6. 投资建议搭建清洁低碳、供应安全、价格低廉的电力能源体系，是我国清洁能源转型的终极目标。在现有价格机制和技术水平之下，三大目标的协同一直是“不可能三角”难题，快速提升新能源电源的消纳能力至关重要。行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 10 在目前我国灵活性调节电源比重较低的背景下，从装机规模与发电量两个维度来看，存量火电机组具备较大的改造空间。随着我国新能源装机的消纳压力提升以及电力辅助服务的市场化机制完善，火电灵活性改造市场需求将加速释放。投资建议1）推荐掌握宽负荷脱硝装置改造核心技术以及热电机组改造专利技术的火电灵活性改造龙头青达环保；2）推荐具备丰富火电烟气治理经验、大股东实力强劲的龙净环保；3）受益标的为兼具火电烟气工程运营业务的清新环境、高效节能锅炉设计制造商华光环能。表 3 盈利预测。 EPS元 PE 公司简称代码收盘价（元） 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 投资评级龙净环保 600388.SH 11.88 0.80 0.95 1.09 14.9 12.5 10.9 增持青达环保 688501.SH 30.87 0.59 0.74 0.94 52.3 41.7 32.8 增持数据来源Wind、国泰君安证券研究注收盘价日期2022-09-12 盈利预测来自国泰君安环保团队公司研究报告 7. 风险提示新能源装机并网进度不及预期、行业政策变化、技术迭代的风险。行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 10 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明 1.投资建议的比较标准投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的12个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的12个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数涨跌幅为基准。股票投资评级增持相对沪深300指数涨幅15以上谨慎增持相对沪深300指数涨幅介于5～15之间中性相对沪深300指数涨幅介于-5～5 减持相对沪深300指数下跌5以上 2.投资建议的评级标准报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深 300指数的涨跌幅。行业投资评级增持明显强于沪深300指数中性基本与沪深300指数持平减持明显弱于沪深300指数国泰君安证券研究所上海深圳北京地址上海市静安区新闸路 669 号博华广场20层深圳市福田区益田路6009 号新世界商务中心34层北京市西城区金融大街甲9 号金融街中心南楼18层邮编 200041 518026 100032 电话（021）38676666 （0755）23976888 （010）83939888 E-mailgtjaresearchgtjas.com