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电改背景下的水电行业深度研究(32张高清大图业界良心奉献~~~)
点评:
一、清洁能源满发成为要求
由于种种原因,清洁能源长期以来存在着弃水、弃光、充风等一系列的问题,借助电改的启动,此次细则明确提出了:在技术条件框架内的全额上网,优先上网等一系列要求。
二、认可调峰调频的作用
长期以来承担调峰调频任务的电站,并没有获得市场的进一步补偿。此次重点对此予以说明,未来区内、跨省区间的调峰调频电站,将迎来市场的认可,并追加投资,不再成为:活雷锋。
三、强调公开公平,加强监管
从技术层面出发,确保清洁能源全额上网或全力发电的基础上,针对细节问题,鼓励开展沟通协调工作。并全面公开发电动行信息,确保公平。
受益群体:
一、历史以来相关文件众多,但此次文件重点明确了水力发电在清洁能源中的地位和参与方式,从而使拥有低成本和调节能的水力发电企业,得到了充分的上网保证。建议关注:川投能源、国投电力、长江电力、黔源电力,以及港股上市公司中国电力,华电福新。
二、风电、光电、燃气发电等清洁能源全产业链,在电改的背景下,得以充分保障。必将迎来全面发展。建议关注中环股份、隆基股份,爱康科技,航天机电,金风科技,以及港股上市公司保利协鑫、顺风清洁能源)
目录:
一、水力发电概念、特性、分类及资源开发现状
(一)水力发电的概念
(二)水力发电与其他能源的区别和特点
(三)水电站折旧及现金流是投资重点
(四)、市场化电价与水力发电的关系
(五)、水电站的资源总量与经济开发情况
二、中国的能源困境与发展格局
(一)、我国能源发展有两大矛盾
(二)、应对策略
(三)、水电资源在其中发展路径
三、后水电时代的投资展望
(一)电力投资总量预计
(二)现有规划中存在的问题
(三)、电网急需调峰能力
(四)、水电是调峰主要解决方案
四、主要水电上市公司估值情况
五、水电资源收购模式及定价模型
六、水电行业的潜在风险
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水力发电概念、特性、分类及资源开发现状
水力发电的概念
水力发电,研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。
水力发电站,是利用水位差产生的强大水流所具有的动能进行发电的电站,简称“水电站”。即——利用河流的水能推动水轮机带动发电机组而发电的工业企业。
1:长江三峡水电站总布置图
资料来源:信达证券研发中心整理
水力发电与其他能源的区别和特点
1、水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生,而且免费的清洁能源。
它仅利用大自然所赋予的能量,不消耗水,也不产生污染。总投资中固定成本所占比例较高,但运行成本低,销售客户确定,回款及时,盈利稳定。
2、一方面水力发电稳定,相较自然界的阳光、风等资源,河流的径流均匀稳定,具有季节特性。
不存在阴雨、狂风、无风等频繁影响。汛期刚好处于用电高峰,使得电站发电量也随之呈线性输出。另一方面,水能具有可存蓄性。因为电,是瞬间消费品。电的产生,输送,销售,使用,是在瞬间形成的。目前为止,还没有很好的大型蓄电池可用。而水电站,可以通过合适的地理位置加以利用,形成调节水库库容。使之成为最优质的电网电源。
3、运营周期长,没有开发年限限制
与众所周知的高速公路、污水处理厂等最长时间限制为30年的BOT项目不同,目前我国的水电资源开发,开发年限没有时间限制(通常按50-100年寿命进行设计)。随着折旧(通常按25-33年计提)逐年摊销完成,界时全部的电费收入都将最大程度的体现为利润。同时,只要持有成本可控,在未出现颠覆性的新能源技术之前,为长期持有(五十年以上)的投资者,提供了足够的投资回报之余,还提供了巨大的现金流收益。
4、水力发电是再生能源,对环境冲击较小。除可提供廉价电力外,还有下列之优点:控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运,有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济,特别可以发展旅游业及水产养殖。
图7:千岛湖风光
图8:渔业养殖
水电站折旧及现金流是投资重点
1、水力发电站的固定资产投资总额占比很高,每年产生巨大的资产折旧。
水电站虽然形式各异,但投资角度分析,参考同行业投资经验,常规中小水电站,主要由以下部分组成:建筑工程(约占总投资的50%-60%)、机电设备及金属结构工程(约占总投资的15-25%)、征地和移民安置工程(约占5%-15%)、设计及建管费用(约占10%)、其他费用(约占10%)。
其中,对于投资占比最大的就是建筑工程和机电设备两项。按我国的相关会计制度,部分上市公司及业内企业,会根据各自的企业管理需要,来制定相关的计提标准。案例如下:
(1)、建筑物的寿命
【1】我国的工程设计标准为50或100年;
【2】水泥的水化作用是不可逆的。从理论上讲,大坝混凝土强度是只升不降的,即早期快速上升,中期慢速上升,后期趋于稳定。
【3】实体混凝土坝断面较厚具有良好的抗表面损伤能力。
【4】实体混凝土坝可在不影响正常使用条件下对各种损伤进行维修。
(PS:美国垦务局曾在一批混凝土坝内部钻孔取芯,进行抗压强度试验,成果见下表可见,坝体内部混凝土强度普遍高于室内Φ15cm×30cm试件标准养护28d的强度,而且到龄期22年时,强度仍然略有增加。)
11:混凝土寿命实验数据
综上所述,在良好设计和施工、严格监控和维修条件下,实体混凝土重力坝和拱坝有可能超长期服役。
换言之,部分项目的关键部位使用寿命有可能为无限大。
(2)、机械设备的寿命
水电站的机械设备投资中,除大量的辅助设备外,最主要的水轮机、发电机、升压设备、启闭设备,占据了主要投资份额。
由于每一座水电站的引用流量与落差不同,故主要的运行设备,均需单独设计、加工、运输。每一座电站的机组都各不相同,均为定制生活,无法进行替换,从而大大提高了其采购成本。但也正因为此,对其设计可靠性和维护可靠性提出了很高的要求。基本按电站规模等级,实行全寿命设计。即电站的生命周期内,通过正常的维护保养,无需更换。
12:稳定运行90年的水电机组
于1925年建成的四川省洞窝水电站,
采用美国通用公司的水轮发电机组,
至今仍在正常运行。
另据长江电力公司2014年公开资料:其下属的葛洲坝水电站于1988年建成发电的水轮机组,经专业勘测机构勘测结果为:尚可使用50年。鉴于其总体状态良好,且存在升级技改空间,三峡总公司于2013年9月16日开展了针对现有机组的升级工程。预计全部完成后,可直接增加装机47.5万KW。
事实说明,水电站主要设备的折旧值,仅为相对概念。只要在设计、施工、运行等各个方面严格按照国家相关要求开展,其使用周期通常大大超出折旧期。
在单独列支了必要的维护保养、升级改造费用后,土建及主要设备折旧成为企业经营的重要资源。在水电公司的日常经营管理中,往往利用此部分偿还银行贷款本金。同时由于银行贷款还款周期与电费回收周期不同步,还可以适当从事各项短期业务,获取额外收益。
2、水电站现金流稳定、充沛。
由于水力发电不需要采购煤炭,亦没有较大规模的生产性支出。全部管理成本中,财务费用占主要权重。故相对拥有良好的现金流量。
:主要水电上市公司现金流量一览表。注:报告期:最新一期(MRQ) 单位:%
表2:主要火电上市公司现金流量一览表。注:报告期:最新一期(MRQ)单位:%
1、用电习惯对于电力供应的要求
因为人们的日常作息安排,地域特性,电力的使用不是线性的。存在用电高峰和用电低谷。现实中,不可能完全建设满足高峰用电的机组,因为这样在不同季节,不同时间段,会出现机组闲置浪费。
(例如:完全按上海8月晚上7点居民用电高峰,来设计电站,那么,在4月的凌晨1点居民休息时间,就会面临大量机组的闲置。作为一个商业行为,这样的浪费不容忽视。)
图13:电力负荷曲线图解
2、电源品种搭配趋势
截止2014年底,我国已建成火电9.2亿KW。即便考虑各种替代能源因素及技术发展,但鉴于我国的能源体系以煤为主,我们相信未来20年内,火电仍然是我国电力供应的重要组成部分。
参考各类电源技术特点、发达国家的经验、我国能源结构和用电习惯,我们可以做的最好的调配,应该是:以核电、火电、无调节能力的径流式水电站、光伏发电,按技术特性,作为全国电力负荷的基本负荷来规划。同时,以有调节能力的水电、燃气电站作为丰枯、峰平谷的调峰负荷。最后,以大型抽蓄工程配合风电,进行补充。这样可以最大限度的利用各种发电形式的特点,达到最高的发电效率。
图14:水电与其他电源的互补性
3、水电电价形成机制及改革趋势
目前我国大部分地区实行的电价机制是以:建设成本+运营成本+收益,为基础进行测算的地区标杆电价。即价格制定部门依据同时期物价水平、社会平均投资收益来进行测算,并制订统一价格实行。
由于价格管制的实行,水力发电上网电价长期低于火电站。伴随着电力体制改革的推动,电网企业将逐步退出营销市场,而改为专职从事电网规划、建设与维护。其赢利方式将从以售电价差为主,转变为收取过网费的经营模式。
我们预计,随着电力经营模式的规范和进一步的市场化,电价的市场化操作也会逐步开展。鉴于电力产品的同质化,最终会纳入统一的市场价格体系中去供消费者选择。
特别是水力发电所特有的低成本、环保、调峰等能力,必将得到市场进一步理解。
据中华人民共和国水力部2005年完成的第二次水利资源普查资料:全国水力资源理论蕴藏量10MW以上的河流共3886条,水力资源理论蕴藏量6.9亿 KW;技术可开发量5.4亿KW,年发电量24740亿KW.H;经济可开发量4亿KW,年发电量17534亿KW.H。
16:开发总量、技术开发总量与经济开发总量的关系
随着开发理念的加强、规划水平的提升,部分非经济开发水电资源,也逐渐具备了开发价值,但总量提升仍然有限。
1、理论蕴藏量不等于经济开发量
由前述水力发电的相关概念可知:决定一条河可供开发的条件最重要的有以下两点:
(1)、水力发电,其实与其它所有发电形式一样。都是通过用某种力,推动发电机转动,进而获得电量。
常规电站的装机功率计算公式为:X=8*Q*H
其中Q是每秒来水量(即动能),H是高度(势能),8为调节系数,按电站设计运行方式不同,通常在7-9之间调整。数值越大,代表其发电特性偏向均衡。
由上面两个电站可以看出,水量大或者落差大,成为控制电站装机规模的关键因素。
17:三峡水轮机运输现场
(PS:三峡水电站--是典型的以动能为主的电站,以三峡电站单台水轮机70万KW计算,以其公布的额定水头80.6米为可利用落差。在考虑综合利用及机械调节的基础上,可知其可利用每秒来水量为1000-1100立方米/秒。而岷江水电(600131)所拥有的草坡电站,是典型的势能为主的电站,据其公开资料,其设计水头391米,设计每秒利用来水量仅9.6立方米/秒,装机容量为3万kW。)
参考这两个最基本条件的同时,由于我国巨大的地域面积,不同河流季节、供水、环保特性各不相同,而且分布不均。经筛选,除黄河上游及东北和沿海部分中小型水电站外,主要的具有经济开发价值的水电资源,大部分集中于中西部地区。
(2)、综合成本成为关键制约因素
首先,需要重视的是建设成本。由于地质条件千变万化,电站在前期地质勘探工作中很难做到彻底摸清全面情况,从而给建设成本控制带来重大不确定性。即便很好的水利资源,如果没有合理的施工成本控制,也是不具备开发价值的。
其次,伴随经济的发展,由于征地、移民、水库淹没造成的赔偿问题,日益对电站投资造成巨大影响。个别电站甚至因此造价增加50%。伴随和谐社会工作的进一步开展,新建项目的成本控制,面临进一步的难度。
加之,由于水电设备外型巨大,动辄上百吨(甚至单件数百吨)、数十米长,加上巨大的工程运输量,部分偏远山区交通不便带来的运输综合成本问题,也将很多资源排除在近期开发名单之外(例如雅鲁藏布江如进行整体开发,仅前期公路一项,投资将在数百亿元以上)。
18:雅鲁藏布大峡谷
、我国水电资源经济开发总量已基本建成
据中国电力企业联合会电力统计数据,截止2014年12月底,全国水电发电建成装机容量约2.8亿千瓦。在建及规划的重型电站除金沙江上游约900万KW、金沙江中游约1818万、下游约2620万千瓦外,还有雅砻江流域总计约1300万KW、大渡河流域约1700万KW、澜沧江3700万KW、怒江2132万KW等合计近1.4亿KW。两者合计4.2亿KW,甚至已超出原规划的经济开发总量4亿KW。
如果加上以雅鲁藏布江干流(5000万KW)为代表的近亿KW西藏水电集群后,我国的技术开发总量都已接近极限。
以四川省为例,据四川省2002年完成的第二次水利资源普查资料:全省水力资源理论蕴藏量1万KW以上的河流共781条,水力资源理论蕴藏量1.4亿 KW,年发电量12571.89亿KW.H;技术可开发量1.2亿KW,年发电量6121.59亿KW.H;经济可开发量1亿KW,年发电量5232.89亿KW.H。
据四川省电力公司统计,截止2014年12月底,全省已建成装机6293万KW。同时,在建及规划中电站中:雅砻江流域总计约1300万KW、大渡河流域约1700万KW、金沙江流域约800万千瓦(以上按2002年度统计数据估算,跨界河流平均分摊),除极个别偏远项目或造价较高项目外,现有正在开展工作的电站规模,合计已达1.1亿KW以上,已接近开发完成。
19:四川省水电开发现状
水电资源是可持续的,但水电资源点是有限的。
、技术开发总量转变为经济开发资源的可能
随着规划水平的提高、相关资源勘察工作的细化,技术开发总量正在部分转变为具有一定经济开发价值的资源点。
这也是前文已建成电站及在建、规划电站总量超过经济开发总量的主要原因。但我国总的水资源体系是确定的,装机总量的转变,不代表发电总量的同比例增长,伴随着主要省份的水电开发基本完成,其转变速度与效果将更多的依靠交通、电网、电价等客观因素的影响。
水电增量开发,已近尾声。。。。。。
20:已经建成的部分知名电站
资料来源:信达证券研发中心整理
二、中国的能源困境与发展格局
一)、我国能源发展有两大矛盾
总结为两大逆向分布:
第一是供需的逆向分布,消费中心在东部,资源主要在西北部,需要大规模、远距离地输送,物流成本和安全性面临很大的挑战。
第二个分布是能源资源和水资源的逆向分布,因为能源经济本质上是一个水经济,资源主要是在西北部,而西北部恰恰是最缺水的地区,水的流向是“南水北调”,但能源又是“西电东送”、“北煤南运”、“西气东输”,刚好是反方向的。
、应对策略
从“十三五”目前的政策初步意见来看,能源的生产布局的角度是:“五基两带”的格局。“五基”是陆上五个综合性的能源基地,分别是:东北、山西、内蒙、新疆四个煤炭基地(含部分原油及天然气)和西南水电基地。“两带”是指东部沿海核电带,以及近海的油气开发带。基地间通过特高压及区域电网相连,以图尽可能的减少运输负担,满足区域平衡与用电安全。
、水电资源在其中发展路径
由于低碳、环保等特性,相较其他几个基地,水力发电更是承担了更多的环保责任。“十三五”期间,水电这一部分明确未来开发主要增量是西南部的大江大河,但开发特点是参考经济性,逐步向西移。其中:大渡河、雅砻江、金沙江等靠近中部地区的资源点,是积极推动的。
此外,以华能公司近期公布的西藏藏木水电站相关信息进行测算,总计51万千瓦的电站,需要投资84.43亿元。如果不考虑其战略价值,算上长途输电的电损及运营费用,每度电成本已超火电。可见,随着经济开发总量的枯竭,目前正在开发的绝大部分项目,其经济指标很差。
综合统计数据及开发现状,虽然尚有大量的在建及规划资源,但已基本被各大电力集团抢占,将体现为各集团内部的成长性投资机会。对于新进入者,除了少部分条件逐步成熟的技术可开发资源,将更多的出现在以针对建成(在建)电站为代表的存量市场。
23:雅砻江水电基地距离上海直线距离1900公里
资料来源:信达证券研发中心
预计:
到2020年,中国电力总装机在17-18亿千瓦左右。
据2014年11月12日《中美联合声明》:中方首次正式提出2030年左右中国碳排放有望达到峰值,并计划到2030年将非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。按此测算以及“十三.五”规划初步想法,2020年煤电所占比例将达到60%左右,2030年将达到50%左右。2030年以后,将不再建设新的火电。
同时13.5期间水电总装机3.5亿,风电2亿(为12.5计划的一倍),光电1亿(为12.5计划的五倍),核电5800万千瓦。再加上天然气和生物质能源。初步计算,火电在“13.5”期间,只有1亿KW的新增指标。
(附图24:复合增速对比之数据量化显示)
现有规划中存在的问题:
1、按我国的规划,风电5年内还要再建1亿千瓦以上。
事实上,由于资源条件所限,最具开发价值的风电,都集中在内蒙,青海,甘肃,新疆等中西部区域以及沿海的一部分。而这些区域中,占大部分装机的内蒙、甘、青,本身的消纳能力是有限的。加之风电特性过于跳跃,自身缺乏调节能力,已给电网安全带来很大隐患。如果按计划再建1亿KW,即便全国范围内均匀布局,但仍需要强大的调峰能力配合。
2、光伏已发电仅2652万千瓦,2020年将达到1亿千瓦.
即:每年要完成历史以来光伏总装机的一半以上。
由于光伏与水电,火电不甚相同,其建设期受组件生产能力影响,而与工程量、地质条件、机组制造时间等制约工期问题不敏感,所以,针对国家目前的补贴,考虑到现在过剩的低端晶硅生产能力,其增长过程是非常迅速的。
同时,光伏的优势资源点,也刚好在内蒙、新疆、青海及川藏地区,也就是说,与风电大规模的重合。这就给电网的送出,加上了更大的困扰。
25:太阳能辐射强度分布图
资料来源:信达证券研发中心
3、水电的建设的周期性
目前仅存的一些在建巨型电站,往往受机组制造水平、交通条件发展,送出技术,资金管理水平的影响,而出现规模效应。即一个技术或财务问题解决了,一次就启动一批资源点建设。造成建成时间接近,发电能力集中释放,导致短时期供需失衡。
图26:各类电站建设工期概况(1)
图26:灯火通明的溪洛渡水电站施工现场(2)
、核电只能承担基荷任务
考虑核电机组运行特性和成本,通常在电力生产中,核电机组除了更换燃料棒和检修外,在电网中承担基础负荷(即24小时发电)。从而,失去了调峰的能力。
(PS:由于一年只有8760小时(24小时*365天),所以通过各种电源机组利用小时数的多少,就可以知道其在电网中的运行方式。图中核电在2012年12月以前始终保持稳定,后期由于新建机组投产,才产生波动。但随着相关工作的完成,又尽快恢复了近乎满发的出力状态。)
综上:当风电、光电受季节、天气影响发电时,全国将有3-4亿KW的负荷,需要由其他电源来补充。
而这种需求,是长期需求(季节变化)与突发事件(连日高温、事故)并存的。
虽然通过火电的超发和科学调度,会解决一部分,但这与我们的能源规划及环保政策走向相悖。而核电由于其安全性、耗水量大等原因,注定不可能成为全中国的基本负荷。新建水电,由于建设周期、自身调节能力的影响,也只能起到很少的一部分作用。
电网急需调峰能力:
如果按现在的规划发展下去,2020年,我们在常规火电没有大规模新建的基础上,伴随着风电、光电的迅速增量到位,会出现巨大的调峰需求。
(PS:由于相关经验积累和学科研究不到位,德国政府在退出全部核电之后,大力推广光伏发电能力。最终导致电力供应失衡,现在被迫重新规划新建火电厂,以满足社会需求。)
水电是调峰主要解决方案:
1、尽快完善市场定价机制,鼓励兴建具有调节能力的水电站。提高规划工作的深度,加深资源调查的力度,在科学环保的基础上尽可能多的挖掘新资源空间。最终在电力基础供应和调峰供应两个层面上,共同解决问题;
2、改造、升级现有存量老旧电站,利用最新的运营思路和设备,深挖潜力。提高老旧水电站的自动化水平、发电量以及调峰能力。
3、积极推进电价改革,鼓励民间资本投资抽蓄工程。
4、积极发展特高压技术,提倡节能减排。
(PS:日本从20世纪70年代起,对一些河流进行了重新开发,废弃原有小水电,重建较大水电站。例如手取川上原有小水电站19座,共计装机容量13万KW,重新开发后,新建3 座较大水电站,总装机容量达38万KW为原有容量的近3倍;再如新高濑川原有小水电站2.7万KW,改建成1座大型抽水蓄能电站后,装机容量128万KW ,为原有容量的47倍。)
截至2015年3月20日,沪市、深市主营业务包含水力水电业务的主要上市公司,基本情况如下:
3:主要水电上市公司估值情况  单位:元
水电资源收购模式及定价模型(略)
水力发电是一门应用科学。
近百年来的水电开发经验,足以给我们很好的投资信心。并通过科学分析,谨慎投资,换来滚滚现金流。
但仍存在一定的不确定因素,可能产生投资风险。值得我们予以关注:
1、宏观经济波动风险。
部分水电集中省份,如在外送通道不足的情况下,可能受宏观经济下滑等因素影响发电。
2、来水风险及不可抗力
虽然电站设计选用水文数据相对可靠,但随着气候变化及周期性气候影响,存在天然来水波动甚至减少的风险,进而直接影响公司收入。同时由于固定资产比重较高,面对不可抗力,存在遭受损失的可能。
3、市场风险。
如果资本市场定价出现重大变化,有可能影响投资估值。
4、电价下调的风险。
虽然在电改的大背景下,政策性的电价下调很难出现。同时历史以来电价下降的案例较少,且不具有普遍代表性。但鉴于水电站收入与电价密切相关,仍应注意其风险。
5、天然气水合物、核聚变、海洋能技术,光热技术等新兴技术的冲击。
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