前言：中信证券研报指出，IGBT技术+新能源大规模并网推动柔性直流技术发展。直流电网可以平抑新能源波动，海风、海外柔直建设刚刚拉开序幕。伴随国内项目招标提速、海风及海外柔直项目建设逐步推进，建议围绕直流核心设备、其他核心装备及核心零部件三条主线进行布局。本篇介绍柔性直流输电技术。
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本篇目录
1.认识柔性直流输电
2.细分赛道
3.市场需求
4.市场前景
5.相关上市公司
6.独家核心提示
一，认识柔性直流输电
柔性直流输电（VSC-HVDC）是一种继交流输电、常规直流输电后的新型直流输电方式。柔直系统通过两端的换流站实现两个交流网络之间的相互传送，具有控制灵活方便、扩展性好等优点，是提升可再生能源接纳能力、增强电网稳定性和灵活性、支撑电网变革的重要手段。柔性直流输电采用电压源换流器(VSC)，是柔性直流输电区别于常规直流输电的关键部分。电压源换流器在桥臂中用可控电力电子管（IGBT、IGCT）取代传统直流的晶闸管，通过可关断器件和脉宽调制技术，精确控制换流站输出的电压幅值和相位，有效提升电网输送能力和安全稳定水平。
柔性直流系统构成的核心设备包括柔性直流换流阀、电抗器、换流变压器、高压直流断路器、以及输电控制保护系统等。目前我国绝大部分柔性直流输电工程均采用半桥式子模块的模块化多电平换流器拓扑结构，单个换流器一般由三个相单元即六个桥臂组成，每个桥臂由阀组件及桥臂电抗器组成，每个相单元由两个桥臂构成，两个桥臂的连接点通过柔直变压器与交流系统联接。
二，细分赛道
1.柔性直流换流阀
根据观研天下的统计， IGBT 为最核心零部件，在换流阀总价值量中占比 40%-50%，其次为电容器，占比 25%-30%，其他为旁路开关、阀控系统、阀冷却系统、结构件、绝缘件等。与传统直流输电工程所用的半控晶闸管不同，柔性直流工程中的换流阀通常采用全控型的 IGBT，通过极控、阀控以及子模块级控制实现各种功能。其中，极控系统根据直流系统控制目标生产调制波指令；阀控系统接收指令后进行解析与下达,每个子模块的投切指令；子模块级控制系统控制 IGBT 器件的开通和关断,实现直流电容的投入或切除,拟合形成不同幅度和相角的交流电压。
2.电抗器
电抗器主要用于换流阀的直流侧，将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，从而保持整流电流的连续性，减小电流脉动值，改善输入功率因数，并抑制变流装置产生的谐波。柔直输电中使用的桥臂电抗器主要起到抑制桥臂间环流和抑制短路时上升过快的桥臂故障电流的作用，其在运行中需承受电流幅值相当的交直流复合大电流，因此既要考虑基于电感分布的交流电流分配特性，也要考虑基于电阻分布的直流电流分配特性。
3.换流变压器
换流变压器能够将交流系统的电能送到换流阀，也可以从换流阀接收电能送到交流系统的变压器设备。应用于柔直输电的变压器可采用单极/双极等多种接线方式，在电压等级较高、传输功率较大的情况下为了避免受变压器容量的限制,可以采用柔直变压器并联或者柔直换流器串联的方式将传输功率分配给两组或多组变压器，实现在交流系统连接点与一个或多个电压源换流器单元之间传输电能。
4.高压直流断路器
高压直流断路器作为直流换电站的核心电气保护组件，对保障直流系统安全、经济、灵活运行意义重大，可以在发生故障时迅速断开电路，能够有效隔离故障区域和故障点，实现线路的安全并离网。这一功能也是直流输电单条线路向多端的直流电网，乃至更为庞杂的直流系统的升级发展的关键。
5.柔性直流输电控制保护系统
直流控保系统为直流输电工程换流站提供起控与保护作用。换流阀接收直流控保系统的指令，通过 IGBT 驱动并转换为开关信号控制 IGBT 的导通关断，实现了两个换流站之间的直流电能的可控传输，独立保护每一重的测量回路、电源回路、出口跳闸回路及通信接口回路；同时，还可以根据需求提供电网的补偿支撑，通过网络安全监测装置采集换流站监控层的服务器、工作站、网络设备和安防设备自身感知的安全数据及网络安全事件，实现对网络安全事件的本地监视和管理。
三，市场需求
柔性直流是解决新能源消纳、长距离输送及电网安全的重要途径。
1.长距离输送带来新挑战，柔性直流优势凸显
风电、光伏发电占比呈现上升趋势，新能源发电已成新型电力系统的主动脉。集中式光伏和海上风电的长距离输送带来新挑战。由于集中式光伏需要建设在人烟稀少地貌广阔且阳光资源充足的位置，然而我国的经济重心在东南沿海地区，其用电需求远高于人烟稀少的西北地区，供需不匹配导致“弃光”现象严重。为了解决消纳问题，需要通过特高压长距离输送将电力送往东部的符合地区。海上风电由于远海的风能资源丰富和风电场规模大型化对作业空间的刚性要求，深远海化将是未来趋势，更长的输电距离对于传输过程中的安全稳定性要求将会更严格。
2.换相失败是长距离常规直流输电最常见的故障之一。
多馈入直流系统中单一交流故障就能引发多回直流同时换相失败，故障期间多个换流站同时吸收大量无功，拉低受端电网交流电压，可引发区域性电压凹陷甚至失稳，进而影响跨区域电网间的联络。柔性直流输电相较于常规直流输电有多项优势，不存在换相失败问题。
四，市场前景
1.相比交流输电，柔直最大的问题为经济性不强，核心零部件成本高。
核心零部件 IGBT 在换流阀总价值量中占比 40%-50%，90%以上的 IGBT 器件依赖进口且价格较高，导致建设成本高昂。国产替代是降本关键。
2.应用场景多样，发展前景广阔
目前，柔性直流输电技术已在风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景取得了充分发展和工程应用，其输电能力已经达到特高压等级，南方电网已明确提出“新建直流受端以柔性直流为主，存量直流逐步实施柔性直流改造”，由此可见，柔性直流输电作为新能源并网消纳、电网互联和远距离输电的重要方式，发展前景十分广阔。
3.柔性直流输电技术主要在陆上输电、海上送出和直流背靠背电网柔直互联等方面发挥重要作用。
1）陆上：柔性直流输电技术能够实现长距离输电，实现偏远地区的供电。
2）远海风电：高压交流输电技术受海缆电容效应限制，长距离交流电缆充电功率过大会引起电压升高等问题，不能满足大容量、远距离海上风电输送的需求。柔性直流输电无充电功率限制，可有效降低风电间歇性对电网稳定性的影响，可为海上风电场提供稳定的并网电压，系统运行方式调控灵活，是解决远海风电并网消纳的理想方案。
3）电网互联：我国能源与负荷分布不均衡，城市电网常面临本地电源支撑不足、建设难度大成本高等问题，柔性直流技术的灵活性和快速的控制能力适用于城市电网的柔性分区互联，可改变原有分区间交流弱互联的局面，增强分区间的互济，提高区域供电的可靠性及灵活性。
五，相关上市公司
传统直流输电中，变压器的损耗和投资额占比较高，分别达到 51.6%和 54%，换流阀的损耗和投资额占比为 36.7%和 27%；柔性直流输电中，换流阀的损耗和投资额中占比较高，达到 70.6%和 57%，变压器的设备损耗和投资额占比为 23.5%和 29%。柔直阀单 GW 金额最低 2.10 亿元，最高 4.73 亿元，价值量高于常规换流阀。民生证券认为柔直换流阀的价值量约是常直换流阀的 5 倍，有望为换流阀厂商带来更高的业绩弹性。
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六，独家核心提示
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