得州大停电事件点评：从得州大停电到碳中和

证券研究报告·行业研究·电力 得州大停电事件点评 1 / 8 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 [Table_Main] 从得州大停电到碳中和 增持（首次） 投资要点  事件：2021年2月14日开始，美国得克萨斯州受到异常寒冷天气影响，电力供需严重失衡，电力现货价格暴涨，发生大面积、轮流停电，2月20日美国得州已进入重大灾难状态。截至当地时间2月17日，部分地区停电超过60小时，电力现货价格已达到系统上限9美元/千瓦时。  美国及得州电力系统简介：各环节主体极为分散，统一调度几无可能，得州属于真正意义上的孤网。 1）截至2020年年末，美国共有电力企业3000多家，按所有制划分，包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式，由于美国私营电力企业占比较高、且电力系统各环节主体极为分散，一旦出现紧急用电需求，各电力公司之间互相支援的意愿很低、统一调度难度极大。 2）得州每年外购电量占比自身用电量1%左右，电力系统基本完全实现自给自足，由于得州和外部只有直流互联（总容量125万千瓦），不受美国联邦能源管理委员会的监管，因此属于真正意义上的“孤网”。  得州大停电的原因分析：外因（极端天气）+发电（常规电源不出力、缺乏备用电源）+电网（孤网，不具备跨区域调度能力）。 1）外因——极端天气：百年不遇的极寒天气造成用电负荷激增； 2）发电——常规电源不出力、缺乏备用电源：由于生产商对极寒天气准备不足，占比总装机25.63%的燃气机组、15.84%的风电机组、还有部分燃煤电厂均无法进行正常工作，同时得州没有电力容量市场，缺乏备用电源； 3）电网——不具备跨区域调度能力：只有总容量125万千瓦的线路与外部相连，每年外购电量占比自用电量不到1%，不具备跨区域调度能力。  对中国碳中和路径发展的启示： 1）2020年底我国多省份出现限电，以湖南为例，省内煤电利用小时数和装机双双下降，可再生能源装机和电量提高，外送能力又面临西北冬季风光出力下降和华中地区普遍迎峰度冬供应紧张，最终出现严重限电，这也是我国能源转型和电力供应安全矛盾的典型缩影。 2）实现碳中和目标，必须要加大力度发展与新能源相匹配的调峰和备用电源，目前主要是火电，以应对大量风光上网之后带来的设备和系统故障。 3）针对调峰调压等电力辅助服务建立合理的补偿机制，才能充分调动作为调峰和备用的灵活电源的积极性。  标的：电网改革利好【三峡水利】，终端运营资产亦值得关注。 【南网能源】、【龙源电力】、【三峡新能源】、【福能股份】、【涪陵电力】。  风险提示：宏观经济下行使得终端工业用电需求减弱、风电光伏发电小时数不达预期、终端销售电价受到政策影响持续下降等。 [Table_PicQuote] 行业走势 [Table_Report] 相关研究 1、《长江电力（600900）：重剑无锋、大巧不工，成就全球价值典范》2020-02-23 2、《公用事业、煤炭行业2020年度策略：功守道——找寻周期行业中的变化》2019-11-24 3、《国投电力（600886）：水火并济、攻守兼具的稀缺核心资产》2019-07-17 4、《山煤国际（600546）：传统主业高增长，携手“钧石”能源转型，打造异质结电池行业龙头可期》2019-09-03 5、《三峡水利（600116）：长电入渝降成本、四网融合迎扩张，电网改革龙头腾飞可期》2020-03-07 [Table_Author] 2021年02月21日 证券分析师 刘博 执业证号：S0600518070002 18811311450 liub@dwzq.com.cn 证券分析师 唐亚辉 执业证号：S0600520070005 18806288427 tangyh@dwzq.com.cn -23%-11%0%11%23%34%46%2020-022020-062020-10电力沪深300 2 / 8 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 [Table_Yemei] 行业点评报告 事件 2021年2月14日开始，美国得克萨斯州受到异常寒冷天气影响，电力供需严重失衡，电力现货价格暴涨，发生大面积、轮流停电，2月20日美国得州已进入重大灾难状态。截至当地时间2月17日，部分地区停电超过60小时，电力现货价格已达到系统上限9美元/千瓦时。 一、 美国及得州电力系统简介：各环节主体极为分散，统一调度几无可能，得州属于真正意义上的孤网 美国电力系统：1996年，为推进电力市场化改革，美国政府颁布法令规定无歧视开放输电网络，鼓励构建RTO（区域电网运行中心）或ISO（独立系统运行中心）来管理整个输电系统运行，其中，得州电力可靠性委员会（ERCOT）成为全美第一个独立系统调度机构。经历了多年电力市场化改革之后，目前美国东南部和广大西部地区仍采用发输配售垄断一体化方式运营：1）从用电量方面看，全美约60%的电量通过市场机制竞争形成，其余40%仍垄断运营；2）从各州层面来看，美国约23个州已先后启动了电力改革，而其余28个州至今仍实行发输配售一体、政府严格监管价格的方式。截至2020年年末，美国共有电力企业3000多家，按所有制划分，包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式，其中私营企业300余家，服务用户占比72.6%，售电量占比72%，收入占比73.5%；联邦公营电力公司包括田纳西流域管理局等6家企业，服务用户约4万人，售电量占比1.2%，收入占比0.5%；市政公营电力公司和农电合作社规模小、数量多，分别约1900家和1000余家，用户数占比27%，售电量占比26.3%，收入占比26%。由于美国私营电力企业占比较高、且电力系统各环节主体极为分散，一旦出现紧急用电需求，各电力公司之间互相支援的意愿很低、统一调度难度极大。 得州电力系统：由得州电力可靠性委员会（ERCOT）、得州西南电力联营（SPP）、中部独立系统运行机构（MISO）、西部电力协调委员会（WECC）四大运营商组成，其中ERCOT所辖区域覆盖了得州75%的面积和90%的负荷，并负责管理2400万用户的电力供应。截至2020年底，ERCOT全口径在运装机达到10730万千瓦，其中燃气占比48%、风电占比28%、燃煤占比13%、核电占比5%、光伏占比5%；全年发电量构成中，燃气占比45.5%，风电占比22.8%，燃煤占比17.94%，核电占比10.86%。2020年，ERCOT经营区年用电量为3819亿千瓦时，最大系统负荷发生于8月14日，为7440万千瓦。同时，ERCOT拥有2条合计82万千瓦的输电线路与SPP相连、3条合计43万千瓦的输电线路与墨西哥联邦电力委员会相连，每年从外部净购入电力约为5亿千瓦时左右， 3 / 8 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 [Table_Yemei] 行业点评报告 占比自身用电量不到1%，基本完全实现自给自足，由于得州和外部只有直流互联（总容量125万千瓦），因此不受美国联邦能源管理委员会的监管，属于真正意义上的“孤网”。 图1：ERCOT和各市场参与者的相互关系 数据来源：ERCOT官网，东吴证券研究所 二、 得州大停电的原因分析：外因（极端天气）+发电（常规电源不出力、缺乏备用电源）+电网（孤网，不具备跨区域调度能力） 外因——极端天气：得州位于美国正南方，是美国人口第二大州，纬度在26度-36度之间，相当于我国的湖南到河南之间，但由于其受海洋气候影响，大部分时间气候都和我国广东省比较类似，冬季温暖、夏季炎热，即使是数九寒冬，气温也常常在26度左右。然而今年得州遭遇了百年不遇的极寒天气，2月15日左右，休斯顿、圣安东尼奥的气温分别下降至零下12度、零下13度，上一次得州遭遇如此级别的寒潮，还要追溯到126年以前的1895年2月14日。由于当地冬季采暖形式主要为电供暖，异常寒冷带来的用电负荷激增远超预期，根据ERCOT测算，异常低温造成用电负荷激增，预测用电负荷将超过7500万千瓦，创冬季用电负荷新高。 发电——常规电源不出力、缺乏备用电源：截至2020年底，ERCOT全口径在运装机达到10730万千瓦，其中燃气占比48%、风电占比28%、燃煤占比13%、核电占比5%、 4 / 8 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 [Table_Yemei] 行业点评报告 光伏占比5%；全年发电量构成中，燃气占比45.5%，风电占比22.8%，燃煤占比17.94%，核电占比10.86%。1）燃气：由于生产商对极寒天气准备不足，抽采石油和天然气的井口、以及传输天然气的管道均出现大量冰堵，当地缺乏天然气湿度控制去除设备，也缺乏预防管道冰堵的监控措施，导致在寒潮中，天然气管网被冰堵中断，造成大约2750万千瓦的热电机组无法并网，占该地区总装机的25.63%。2）风电：得州风电近年来已经超过煤电，成为该地区第二大电源，在风力强盛的夏季，得州风电甚至可以供给60%左右的电量，在本轮寒潮中，许多风机叶片结冰，导致约1700万千瓦机组无法正常运转，占该地区总装机的15.84%。3）燃煤：因发电稳定而经常充当“压舱石”的煤电在得州的占比已经降至13%，且部分燃煤电厂设备老旧、年久失修，无法正常发挥作用。4）得州没有电力容量市场，即没有除了买电卖电的能量市场以外的机制去保证电厂建的足够多，因此，在常规电源无法正常出力，又缺乏备用电源的情况下，得州出现接近30GW的供给缺口。 电网——不具备跨区域调度能力：ERCOT拥有2条合计82万千瓦的输电线路与SPP相连、3条合计43万千瓦的输电线路与墨西哥联邦电力委员会相连，每年从外部净购入电力约为5亿千瓦时左右，占比自身用电量不到1%，基本完全实现自给自足，且由于得州和外部只有直流互联（总容量125万千瓦），因此不受美国联邦能源管理委员会的监管，属于真正意义上的“孤网”。同时，我们在前文中已经介绍，由于美国私营电力企业占比较高、且电力系统各环节主体极为分散，一旦出现紧急用电需求，各电力公司往往首先考虑经济回报率，互相之间相互支援的意愿很低、统一调度难度极大。 三、 对中国碳中和路径发展的启示 2020年底我国多省份出现限电：2020年12月10日前后，浙江、湖南、江西、内蒙等地接连发布有序用电通知，限电的原因除了工业生产快速恢复拉动用电增长、极寒天气增加用电负荷、外受电能力有限和机组故障之外，根据国网湖南省电力有限公司新闻发言人、电力调控中心副主任陈浩的分析，全省电源装机从2016年以来增长的主要是风电和光伏，发电相对没有那么稳定。湖南省煤电利用小时数和装机双双下降，可再生能源装机和电量提高，外送能力方面又面临西北冬季风光出力下降和华中地区普遍迎峰度冬供应紧张，最终使得湖南出现严重的限电情况，这也是我国能源转型和电力供应安全矛盾的典型缩影。 表1：2020年12月份以来，多省份出现“限电”状况 省份 限电措施 湖南 12月8日起，湖南全省启动有序用电。有效用电时段为每日10:30-12:00、16:30-20:30，应优先保障居民生活、关键公共设施（学校、医院等）和重点企业用电，适当压限行政单位和景观、路灯用电，周末关闭党政机关办公室动力供电；用电企业要服从电网调度，统筹安排好生产计 5 / 8 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 [Table_Yemei] 行业点评报告 划，错峰避峰生产，不得以生产、经济效益等原因拒绝执行有序用电。 江西 受今冬首个寒潮的影响，11时21分，江西电网统调用电负荷、调度发受电电力均创历史新高。江西省发改委决定，自12月15日起，每日早晚高峰段实施可中断负荷，并启动有序用电工作。 浙江 提议合理使用灯光照明、三楼以下停开电梯等。国网浙江电力公司表示，天气寒冷拉动浙江全省各地用电负荷普遍攀升，12月14日浙江全省最高用电负荷达到7