换流阀|3800亿的特高压，如何补齐新能源的最后一块短板？( 三 )

就特高压直流项目而言，需建设换流站以实现交直流之间的转变，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求，投资重心是换流站。
站内主要包括换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器以及无功补偿等。而换流站中最关键的设备就是实现换流功能的换流阀和换流变压器，二者分别占项目投资的15%与12%。

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换流阀，它由数量繁多的多种元器件组成，结构较复杂。换流阀的设计应用了电力电子技术、光控转换技术、高压技术、等多种技术融合以及高压用绝缘材料的最新技术和研究成果。
通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。
从20世纪50年代开始运行的第一个瑞典哥特兰岛直流工程开始，换流阀的制造技术随着大功率半导体器件的制造技术发展，换流阀装备制造技术实现快速升级。
从分类上看，除了常规的晶闸管阀、还有低频门极关断晶闸管阀（GTO阀）、高频绝缘栅双极晶闸管阀（IGBT阀）。
尤其是IGBT阀是实现柔性直流技术压舱石。柔性直流技术相比传统直流输电具备安全可控与灵活实用两大优势，是实现新能源大规模并网的必要前提。
柔性直流输电是构建智能电网的重要装备。与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是海上风电的最佳选择。
柔性直流输电在实现区域联网提高供电可靠性、缓解负荷密集地区电网运行压力等更多领域得到应用,是改变大电网发展格局的战略选择。
相比传统特高压输电项目，IGBT换流阀和极线断路器投资占比更高，投资占比接近20%。
2007年以前，世界范围内实现柔性直流换流阀工程应用的只有ABB公司，且采用的是两电平/三电平技术路线，存在运行损耗高、容量扩展难等问题。
2007年年底，国家电网公司决定建设上海南汇风电场柔性直流输电工程。
2013～2021年，柔性直流换流阀参数不断提升，新技术不断涌现，工程应用形式从两端到多端再到组成直流电网，实现了从科技示范到大规模应用的飞跃。
由于柔性直流输电的低惯性特点，故障发展速度极快，所以需要断路器超高速的保护与之配合，作用十分关键。极线断路器成本占比也达10.9%，占比甚至高于换流变压器。

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从2020年的换流阀市场竞争格局来看，国电南瑞占据半壁江山，其次是许继电气和中国西电。
从工程中标情况看，柔直换流阀环节仍以国电南瑞、许继集团、四方电工、特变电工、中国西电等主要电网设备公司参与为主。极线断路器方面，国电南瑞、思源电气、许继电气等保持领先。

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特高压直流输电另外一个核心设备便是换流变压器，其主要用于长距离直流输电的电能转换等。
因为有交、直流电场、磁场的共同作用，所以换流变压器的结构特殊、复杂，关键技术高难，对制造环境和加工质量要求严格。
这一细分行业的竞争格局较为激烈，特变电工略微领先，中国西电、保变电气、山东电力设备相差不大。

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在特高压交流项目中，投资重点是变电站。变电站内的电气设备分为一次设备和二次设备。
一次设备主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电容器等。二次设备主要包括继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。
简单来讲，完成发电-输电-配电功能的设备叫做一次设备，如发电机，断路器，电流电压互感器，变压器，避雷器等；对一次设备进行控制，保护作用的设备叫做二次设备，如继电器，控制开关，指示灯，测量仪表等。
二者之间最大的差别就在于所针对的电压等级不同。一次设备是根据高压侧来设计的,所带电压是强电，二次设备基本带的是弱电。
变电站中GIS（气体绝缘全封闭组合电器）与交流变压器是核心组件，据国泰君安统计，二者分别占项目成本的9%与7%。
从毛利率角度看，核心设备毛利率在30%左右，净利率在10%左右，相关环节公司业绩在特高压投资建设加速背景下弹性较大。