數觀材料與電力行業月度風雲。(4)

【行業關係】

因為電是經濟社會運行的基本動力,它的價格是受政府管制的,所以電力行業的經營質量與機組工作時間和燃料成本高度相關。近幾年以風光電為代表的新能源不斷髮展,傳統煤電市場份額逐漸降低,特別是隨著智能電網的建設以及大容量、高效率、低成本、長壽命儲能技術研發和推廣應用、電動汽車充放電功能增強系統調節能力等措施,“棄風棄光”現象日漸減少,但至少在未來的5年內,煤電還是經濟運行的主要動力。

本報告指代的燃料包括動力煤、柴油和天然氣,這就決定了儲存、運輸燃料的設施和燃燒室所用的材料是不一樣的。

機組工作小時數據取決於本地區國民經濟增長水平、工業結構、新能源增長速度以及內外網間傳輸增速。燃料成本取決於燃料增產速度、耗煤工業總體增長速度、煤炭運力增長速度。另外應該關注設備大中修的費用,期間需要更換許多零部件和材料。

全國平均供電煤耗、線損率、汙染物排放水平穩步下降,煤電機組超低排放改造比例進一步提升,隨著國內碳市場建設的深入推進,火電行業的碳管理壓力加大。

影響電網投資的因素包括:電力供需形勢、輸配電價改革、特高壓建設進程、農網升級改造及配網建設等。影響電源投資的因素包括:電力供需形勢、風光水資源約束、核電安全等,煤電投資回報下降和嚴控新增煤電投資政策關係較大。

2月至6月階段性降低用電成本將進一步加劇電力企業的經營困難;燃煤成本預期下行、更加激烈的市場競爭、新能源建設成本下降等多個因素交織,將增加主要發電企業營收的不確定性。

【數據風雲】

2019年,中國能源消費總量48.6億噸標準煤,同比增長3.3%,全社會用電7.23萬億千瓦小時,同比增速4.5%,增速比上年回落4%。電力裝機容量突破20億千瓦,預計2020年全國新增發電裝機1.1億千瓦左右,較2019年的規模約增加800萬千瓦,其中,非化石能源發電新增裝機將在7500萬千瓦左右,約佔全部發電新增裝機的三分之二,佔比較去年提升3~5個百分點。新增裝機較去年的增量主要在於風電、光伏發電投產裝機增長,預計2020年風電新增裝機在2900萬千瓦左右,光伏新增裝機規模3400萬千瓦左右,分別較去年約增加300萬、700萬千瓦。

採用產值單耗法、電力彈性係數法、人均用電量法等多種預測方法,對我國中長期電力需求進行分析預測,預計2025年我國全社會用電量達到9.2—9.5萬億千瓦時,電源總裝機達到27億千瓦,非化石能源發電裝機佔比達到48%,非化石能源發電量佔比達到37%。

電力生產供應能力持續提升,電源結構進一步優化。但電源裝機、電網規模增長放緩,電力供需形勢延續總體平衡態勢。

與材料生產有關的四大高載能行業用電量比上年增長2.0%,其中,建材行業用電量增速為5.3%,鋼材行業用電量增速為4.5%,橡塑行業用電量與上年持平,有色金屬行業用電量降低0.5%。

近十年用電結構發生了很大變化,第一產業、第二產業、第三產業、居民用電比例由2010年的2:75:11:12轉變為1:68:16:14,這說明一方面製造業節能降耗成績突出,另一方面說明原材料供給行業用電量呈現下降趨勢。

2019年,全國風電新增併網裝機2574萬千瓦,其中陸上風電新增裝機2376萬千瓦、海上風電新增裝機198萬千瓦。2019年我國再次成為海上風電新增裝機最多的國家,較第二位的英國多出22萬千瓦。

光電裝機規模自2015年開始快速擴大。2017、2018年我國光電新增裝機容量分別為5341萬千瓦、4525萬千瓦,均超過火電新增裝機容量。然而,2019年新增裝機僅2681萬千瓦,同比下降40.8%。

2019年核電新增裝機409萬千瓦,較上年同期少投產475萬千瓦,同比減少53.8%。

2019年,全國6000千瓦及以上電廠發電設備累計平均利用小時為3825小時,同比減少54小時。其中,水電設備平均利用小時為3726小時,同比增加119小時;火電設備平均利用小時為4293小時,同比減少85小時,其中火電設備平均利用小時為4293小時,同比減少85小時。

2019年全國新增220千伏及以上變電設備容量23042萬千伏安,比上年多投產828萬千伏安,同比增長3.7%;全國新增220千伏及以上輸電線路迴路長度3.4萬千米,比上年少投產7070千米,同比減少17.2%;新增直流換流容量2200萬千瓦,比上年減少1000萬千瓦,同比下降31.3%。

特高壓建設方面,2019年,全國共有張北—雄安、駐馬店—南陽、青海—河南、陝北—湖北、雅中—江西等5條特高壓線路開工建設。2018年開工的烏東德電站送電廣東廣西特高壓線路、北京西—石家莊1000千伏交流特高壓目前正在建設中。截至2020年3月,我國共有25條在運特高壓線路、7條在建特高壓線路以及7條待核準特高壓線路。 國網近期多次調整電網投資規模,目前預計安排電網投資4500億元,較年初安排的增加約10.3%。其中,全年特高壓建設項目投資升至1811億元。

2019年全國電源基本建設投資完成3139億元,電網基本建設投資完成4856億元,兩項合計投資達到7995億元,連續三年縮減,回落至8000億元以下。

單位煤耗逐年降低,到2020年新建燃煤發電機組平均供電煤耗低於300克標煤/千瓦時。2019年,全國線損率5.9%,同比下降0.37個百分點。近十年來,線損率首次降低到6%以下,十年累計降低0.63個百分點。線損率的降低,來自電壓等級提升、電網設施改造更新、更加科學的管理考核等諸多方面。

電能替代加速推進。2018年,全國累計完成替代電量1558億千瓦時,比上年增長21.1%。國網2019年完成電能替代項目9.7萬個,電能替代電量達到1802億千瓦時,同比增長33%;

《泛在電力物聯網白皮書2019》,明確泛在電力物聯網建設內容,加快戰略目標落地。國網旗下車聯網平合新接入充電樁15萬個,公共充電樁接入率超過80%,建成國內首座360千瓦大功率快充站;南網電動汽車充電服務平臺已順利完成對網內7個電動汽車充電平臺的整合工作,新平臺共有充電樁數據3.23萬個。

【相關方機會】

1、電動汽車充電服務

圍繞“十三縱十三橫三環”高速公路快充網絡,充電樁建設、電動車服務市場將興旺起來。國家電網計劃累計接入充電樁100萬個,充電樁+互聯網可以形成車聯網平臺,線下的充電樁和電動車都可以納入平臺化管理。

據有關部門統計,我國充電樁保有量為121.9萬臺,車樁比3.4:1,與政府規劃提出的2020年建成500萬臺充電樁、車樁比1:1的水平相去甚遠,若不考慮規劃數量增加的問題,2020年需要建成充電樁378.1萬臺。而2019年新增充電設施數量59.97萬臺,即在加大新基建投資的2020年,充電樁年建設量是2019年的6.3倍。據此可以估算,2020年充電樁建設用鋼量約189萬噸,較2019年增加約159萬噸。其主要鋼材需求為板材和型材。

2、特高壓對有色金屬的機會

特高壓電網項目的輸電電纜主要採用的是鋼芯鋁絞線,是單層或多層鋁股線絞合在鍍鋅鋼芯線外的加強型導線,內部是鋼“芯”,外部是用鋁線通過絞合方式纏繞在鋼芯周圍,其鋼芯主要起增加強度作用,而鋁絞線主要起傳送電能的作用,其主要運用在架空輸電線路上。據測算,輸電電纜在特高壓投資中佔比大概在23%左右,鋼芯鋁絞線的含鋁量在67%左右,按照2019年鋁均價和2020年已經明確的1128億特高壓項目來測算,預計2020年特高壓項目將至少推動超過125萬噸的鋁消費。

由於特高壓項目中的網絡鋪設並沒有使用銅電纜,但是在變電站的建設以及一些電氣設備中會用到一定量的銅,比如銅覆鋼地網敷設、變壓器、換流閥、GIS等電氣設備的安裝。根據測算,除去站內的鐵塔和基礎建設,特高壓設備投資佔比在40%左右,而在這些核心設備中,大概有20-30%的含銅量。因此我們可以大概地測算出在2020年已經明確的1128億元特高壓項目中,將會提供24萬噸左右的銅消費。

除了銅鋁之外,鍍鋅主要用於特高壓輸電鐵塔及其配套的線路金具防腐鍍層,比如鍍鋅鋼絞線等。由於輸電線路鐵塔產品主要應用在野外環境中,要經受各種高溫酷暑、嚴寒冰霜天氣,極易發生腐蝕生鏽現象,通過鍍鋅可以降低鐵塔表面的氧化腐蝕,提高鐵塔的使用壽命。目前中國鐵塔企業普遍使用熱浸鍍鋅工藝,可以有效提高鐵塔的抗腐蝕能力和使用壽命。在特高壓建設中,輸電鐵塔投資佔比在16%左右,據測算,鍍鋅鐵塔的耗鋅量大概在85KG/T,因此預計特高壓將拉動9.5萬噸左右的鋅消費。

3、變壓器對取向硅鋼的機會

變壓器行業的銷售收入由2011年的1784.36億元增至2017年的2693.55億元,預計到2023年,我國電力變壓器製造行業銷售收入或將將達到4477.85億元,且我國變壓器的產量或將達到21.6億千伏安,變壓器製造行業市場規模有望達到7500億元。

特高壓線路對電力變壓器提出更高的要求。而高磁感取向硅鋼磁感高、鐵損低、製作的變壓器具有噪音低的特點。目前主要有新日鐵的ZH系列,韓國浦項的PH系列,武鋼的QG,RK系列,寶鋼的P、R系列。事業上較大的取向硅鋼生產廠家共有12家,總產能約300萬噸。近幾年國產高磁感取向硅鋼產品已全面應用於各種電力變壓器,並已在特大型電力變壓器、高效節能配電變壓器進行了應用,效果明顯。

為滿足變壓器高效節能要求,硅鋼厚度逐漸減薄,0.23毫米規格高磁感產品已批量取代國外產品應用於製作S13型節能型配電變壓器。目前B23R085價格在15500元每噸,B30G130價格在13200元/噸。

4、【電站鍋爐用鋼】

火電廠鍋爐要使用大量金屬材料,隨著發電技術的發展,大容量、高參數火電機組近年來大量投入電網,現在超(超)臨界機組已成為中國電力生產市場的主力機型。提高火力發電廠效率的最有效方法之一是提高鍋爐蒸汽溫度、壓力等參數。而提高蒸汽參數遇到的主要難題是金屬材料的問題。

目前國內外機組採用的鍋爐用鋼有以下幾種:

SA-210C(20、20G):屬於低碳鋼,塑性、韌性好,焊接性好,在450℃以下有足夠的強度,在530℃以下具有滿意的抗氧化性,但長期在 450℃以上使用會發生珠光體球化和石墨化, 降低蠕變極限和持久強度,引起爆管。

15CrMo( T11、T12 、P11、P12):由於鉻元素提高了碳化物的穩定性,有效阻止了石墨化的傾向,但珠光體球化及合金元素再分配現象會導致材料的熱強性下降,超過550℃時,熱強性下降明顯,抗氧化性變差。

12Cr1MoV ( T22、P22):有較高的熱強性及持久塑性,580℃時表面形成緻密氧化物保護膜,有足夠的抗氧化性、良好的焊接性,長期運行會出現珠光體球化和合金元素再分配現象,降低熱強性。

12Cr2MoWVTiB(鋼102):有良好的綜合力學性能,但其熱強性對熱處理比較敏感,要求熱處理工藝嚴格控制, 主要用於壁溫不大於 600℃的過熱器管、再熱器管,很少用於蒸汽管道。

T23 :是在T22 基礎上,結合鋼102 的優點改進的,通過降低C含量和添加 W、V、Nb 、B 而獲得的低碳、多元、高強度、高韌性的貝氏體型耐熱鋼。在600℃時強度比T22高93%,與鋼研102 相當,但含碳量更低,焊接性和加工性更好。

T91 :是改良的 9Cr-1Mo 型高強度馬氏體耐熱鋼,是一種綜合性能優異的 9%Cr鋼,該鋼通過降低含碳量,添加合金元素V和 Nb,控制N和Al的含量,使鋼具有高的衝擊韌性、熱強性和抗腐蝕性。此外,該鋼的線膨脹係數小,導熱性好。主要用於亞臨界參數、超臨界參數鍋爐中壁溫不大於600℃的集箱及蒸汽管道。

T92 :是在 T91 的基礎上通過減少Mo 、增加 W的含量,並控制B的含量得到的新型9%Cr的馬氏體耐熱鋼,力學性能與T91相當,焊接性能有所改善。600~650℃的蠕變強度有很大提高,許用應力比T91高34%,強度是TP347H 的1.12倍。

T122:是一種12%Cr 的馬氏體耐熱鋼,添加2%的 W、0.07%Nb 和 1%的 Cu,該鋼具有更高的熱強性和耐腐蝕性,含碳量的降低,焊接性能也進一步得到改善,主要用於製造620℃以下的主蒸汽管道。

SUPER304H :是 TP304H 的改進型,添加了3%的 Cu、0.4%的 Nb ,由於細晶粒結構和細銅相的沉澱強化作用,獲得了極高的蠕變強度,在 600~650℃許用應力比 TP304H 高30%,在高溫下具有優良的機械性能、抗蒸汽氧化和耐熱腐蝕性能,可以在 650℃以下長期運行,是超(超)臨界鍋爐過熱器、再熱器的首選材料。

TP347HFG :是 TP347H 型不鏽鋼通過特定的熱加工和熱處理工藝,使晶粒細化到8 級以上,經細化晶粒後許用應力提高了20% 以上,也大大提高了材料抗蒸汽氧化的能力。

HR3C鋼( 25Cr-20Ni-Nb-N 鋼):是日本研製出的一種新型不鏽鋼。通過限制C含量,並添加0.20%~0.60%的Nb ,0.15%~0.35%的N,利用彌散析出的強化相,材料具有優良的高溫強度和抗高溫蒸汽氧化性能,是650℃超(超)臨界電站鍋爐中末級過熱器和再熱器的主要耐熱鋼管材之一。

【風險預警】

1、材料的選擇

金屬材料高溫下的性能是限制發電機組高效運行的主要問題,其中鍋爐管在高溫高壓超臨界水環境中的應力腐蝕開裂尤為關鍵,在極端惡劣工況下,一旦結構材料發生開裂將導致嚴重的安全事故,直接影響發電機組的運行質量,因此材料選擇相當重要。

同樣,在選擇特高壓電力變壓器時也存在選擇硅鋼質量問題,電力價格總的趨勢是降低的,電網企業只能靠降低設備投入成本和提高電力運行效率獲取應有的效益,因此,何時採購到“物美價廉”的材料是電力設備企業日常經營面對的主要風險,這種風險還來源於新材料的試用,因此聯合保險公司一起做先進材料保險是企業應該考慮的。

2、電力變壓器的升級

而目前廣泛使用頻繁的油浸式變壓器不僅需要獨立佔地,且普遍具有一定的潛在的安全風險,這不僅會為人們的生產生活帶來威脅,也使得有限的城市空間的分配有所承壓,因此,在新時代之下,隨著電力市場的不斷髮展擴容,電力變壓器的升級創新是極其必要的。例如,近期投放市場的220kV蒸發冷卻電力變壓器就非常人人矚目。具體而言,這一電力變壓器通過使用一種低沸點、不燃、環保的新型液態絕緣材料作為變壓器的絕緣冷卻介質,且根據自身氣液相變,來對變壓器進行高效冷卻,進而使得變電站可以“室內化、小型化、無油化”。

3、風電設備

此次疫情對設備招標在短期時間內有一定的影響,會延遲一定的工期。區分主要設備(風機、塔筒等)和電氣設備(主變、箱變等)來說,如果主要設備現階段還沒有確定招標,根據2020年主機設備行情,將會直接影響到項目能否併網,不過這種項目應屬少數。而如果只是電氣設備還沒招標,那就會延遲一定的工期,因為疫情期間公開招標暫停。但是,延遲的工期會通過後面的進度追上來,不會影響併網時間。


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