新一代电网概念与构成 - 新一代电网即能源互联网，以互联技术为核心，以配电网为基础，旨在接入大量分布式可再生能源并通过能源管理系统进行广域控制以提高用电效率的智能能源管理系统 [1] - 其构造包括分布式电源、电网设备、电力电子变压器和新型储能设备，其中电力电子变压器是必不可少的核心装备 [2] - 中国计划在2030年左右将80%的一次能源转化为电能使用，促使大量电力电子装置设备被应用到电网中 [1] 电源设备行业 - 全球电源市场规模2023年已突破3500亿美元，预计2025年将超4500亿美元，复合年增长率接近12% [3] - 清洁电力转换设备赛道更具爆发力，2024至2030年年复合增长率达23.8% [3] - 核心驱动力来自5G基建和数据中心：2025年全国5G基站将突破450万座，单站电源价值量较4G提升60%；超大型数据中心数量将达120个，电源投资占比升至18% [3] - 2025年8月全国电源工程投资完成额为704亿元，同比减少14.0%；2025年1-8月全国累计电源工程投资额为4992亿元，同比增加0.3% [6] - 政策端持续加码，中国"东数西算"工程配套电源投资超150亿元，2025年绿色通信项目总扶持资金达675亿元 [6] - 光伏风电配套储能带来5-7亿千瓦电源缺口，行业长期看涨逻辑清晰 [6] 电网设备行业 - 2025年8月全国电网工程投资完成额为481亿元，同比增长25.6%；2025年1-8月全国累计电网工程投资额为3796亿元，同比增长14% [9] - 2025年国家电网与南方电网合计投资达8250亿元，创历史新高，其中特高压工程投资预计1120亿元，同比增幅34% [10] - 藏粤直流等超级工程已启动，单项目投资超532亿元，直接拉动换流阀、GIS组合电器等设备需求 [10] - 雅鲁藏布江下游水电工程开工，提振藏区电网建设预期 [10] - 2025年新能源装机占比将达40%，推动配网智能化改造，智能配电设备市场规模年增18%以上 [14] - 特高压设备需求占比已升至35%，核心设备市场规模达2100亿元，叠加国产化率突破90%的成本优势 [14] 电力电子变压器行业 - 电力电子变压器作为新一代电力变换核心设备，正凭借技术突破与下游需求升级迎来发展机遇 [14] - 2025年全球新能源并网配套电力电子变压器市场规模预计达48亿元，年复合增长率25% [15] - 城市轨道交通领域，电力电子变压器在再生制动能量回收系统中的渗透率已提升至20% [15] - 数据中心高密度供电需求下，高效电力电子变压器采购量年增30% [15] - 技术取得关键进展，基于碳化硅器件的电力电子变压器效率提升至98%以上，体积和重量较传统变压器减少50% [18] - 国内企业已突破10kV/2MVA级电力电子变压器产业化技术，国产化率超85%，成本较2020年下降30% [18] 整体投资展望 - 新一代电网投资正迎黄金期，2025年国家电网与南方电网合计投资超8250亿元，创历史新高 [18] - 特高压、配网智能化为核心方向，前者投资预计达1120亿元，后者自动化覆盖率将超90% [18] - 新能源高占比倒逼电网升级，叠加数字化技术渗透，特高压设备、智能配电等领域成投资热点 [18]

新一代电网定义与构成 - 新一代电网即能源互联网，以互联技术为核心，以配电网为基础，旨在接入大量分布式可再生能源并通过能源管理系统进行广域控制，以提高用电效率的智能能源管理系统 [2] - 中国计划在2030年左右将80%的一次能源转化为电能使用，促使大量电力电子装置被应用到电网中 [2] - 新一代电网由分布式电源、电网设备、电力电子变压器和新型储能设备等组成，其中电力电子变压器是核心装备 [2] 电源设备行业机遇 - 2023年全球电源市场规模已突破3500亿美元，预计2025年将超4500亿美元，复合年增长率接近12% [3] - 清洁电力转换设备赛道更具爆发力，2024至2030年年复合增长率达23.8% [3] - 核心驱动力来自多领域：2025年全国5G基站将突破450万座，单站电源价值量较4G提升60%；算力需求驱动下，超大型数据中心数量将达120个，电源投资占比升至18% [3] - 2025年1-8月全国累计电源工程投资额为4992亿元，同比增加0.3% [5] - 政策端持续加码，中国"东数西算"工程配套电源投资超150亿元，2025年绿色通信项目总扶持资金达675亿元 [5] - 新能源装机需求旺盛，光伏风电配套储能带来5-7亿千瓦电源缺口 [5] 电网设备行业投资与需求 - 2025年8月全国电网工程投资完成额为481亿元，同比增长25.6%；2025年1-8月全国累计电网工程投资额为3796亿元，同比增长14% [9] - 2025年国家电网与南方电网合计投资达8250亿元，创历史新高，其中特高压工程投资预计1120亿元，同比增幅34% [10] - 藏粤直流等超级工程已启动，单项目投资超532亿元，直接拉动换流阀、GIS组合电器等设备需求 [10] - 2025年新能源装机占比将达40%，分布式光伏与充电桩大规模接入推动配网智能化改造，智能配电设备市场规模年增18%以上 [15] - 特高压设备需求占比已升至35%，核心设备市场规模达2100亿元，叠加国产化率突破90%的成本优势 [15] 电力电子变压器发展 - 电力电子变压器作为新一代电力变换核心设备，2025年全球新能源并网配套PET市场规模预计达48亿元，年复合增长率25% [16] - 在城市轨道交通领域，PET在再生制动能量回收系统中的渗透率已提升至20%；数据中心高密度供电需求下，高效PET采购量年增30% [16] - 技术取得关键进展：基于碳化硅器件的PET效率提升至98%以上，体积和重量较传统变压器减少50% [19] - 国内企业已突破10kV/2MVA级PET产业化技术，国产化率超85%，成本较2020年下降30% [20] 新一代电网投资趋势 - 2025年国家电网与南方电网合计投资超8250亿元，创历史新高，特高压和配网智能化为核心方向 [21] - 特高压投资预计达1120亿元，配网自动化覆盖率将超90% [21] - 新能源高占比倒逼电网升级，叠加数字化技术渗透，特高压设备、智能配电等领域成投资热点 [22]

新一代电网建设加速 - 国家电网与南方电网2024年总投资额达8250亿元人民币，创历史新高 [1] - 特高压工程投资额为1120亿元，同比增长34% [5] - 藏粤直流超级工程单项目投资额超过532亿元 [5] 核心驱动因素与市场需求 - 2025年中国新能源装机占比目标为40%，推动配电网智能化改造 [5] - 智能配电设备市场规模年增长率超过18% [5] - 特高压设备需求占比已提升至35%，核心设备市场规模超2100亿元，国产化率突破90% [5] - 2025年全球新能源并网配套电力电子变压器市场规模将达48亿元，年复合增长率25% [10] 关键技术突破与应用 - 电力电子变压器是新一代电网的"心脏"，采用碳化硅器件效率可达98%以上，体积重量比传统变压器减少一半 [3][8] - 国内企业已突破10kV/2MVA级产业化技术，国产化率超过85%，成本较2020年下降30% [8] - AI数据中心爆发推动对电力电子变压器的需求，年增长率达30% [8] - 2025年全球AI数据中心用固态变压器市场规模在中国将达29亿元，2030年预计增至74亿元 [8] 产业链各环节投资机会 - 特高压领域：换流阀、GIS组合电器需求随1120亿投资增长，龙头企业订单饱满 [10] - 配网智能化领域：智能配电设备市场年增18%以上 [5][10] - 电源设备领域：2023年全球电源市场规模突破3500亿美元，2025年预计超4500亿美元，复合增长率近12% [8] - 清洁电力转换设备在2024-2030年复合增速达23.8% [8] - 5G基站2024年将超450万座，单站电源价值量比4G提升60% [10] - "东数西算"工程配套电源投资超过150亿元 [10] 市场表现验证 - 智能配电龙头正泰电器年内涨幅超过55% [1][10] - 特高压设备主力国电南瑞年内涨幅达48% [1][10] - 电力电子变压器先锋新特电气年内收益为39% [1][10] - 电网设备板块指数自4月起沿短期均线呈现单边上涨趋势，成交量温和放大 [7]

新一代电网建设加速 - 国家电网与南方电网2024年总投资额达8250亿元人民币，创历史新高[2][6] - 特高压工程投资1120亿元，同比增长34%[6] - 藏粤直流超级工程单项投资额超过532亿元[6] 核心驱动力与市场需求 - 2025年中国新能源装机占比目标为40%，推动配网智能化改造需求[7] - 智能配电设备市场规模年增长率超过18%[7] - 特高压设备需求占比已提升至35%，核心设备市场规模超2100亿元，国产化率突破90%[7] - AI数据中心爆发，超大型数据中心数量达120个，电源投资占比升至18%[10] - AI数据中心对电力电子变压器需求年增长30%[10] 关键技术进展与成本优势 - 电力电子变压器采用碳化硅器件，效率达98%以上，体积重量比传统变压器减少一半[9] - 国内企业突破10kV/2MVA级产业化技术，国产化率超85%[9] - 电力电子变压器成本较2020年下降30%[9] 细分市场增长前景 - 全球电源市场规模2023年突破3500亿美元，2025年将超4500亿美元，复合增长率近12%[9] - 清洁电力转换设备在2024-2030年复合增速达23.8%[9] - 2025年全球AI数据中心用固态变压器市场规模在中国达29亿元，2030年将飙升至74亿元[10] - 2025年全球新能源并网配套电力电子变压器市场规模达48亿元，年复合增速25%[12] - 5G基站建设2024年超450万座，单站电源价值量比4G提升60%[12] - "东数西算"工程配套电源投资超150亿元[12] 代表性公司市场表现 - 智能配电龙头正泰电器年内涨幅超55%[2][12] - 特高压设备主力国电南瑞年内涨幅达48%[2][12] - 电力电子变压器先锋新特电气年内收益39%[2][10]

行业投资评级 - 报告未明确给出具体的行业投资评级 [1] 报告核心观点 - 全球能源与环境问题推动新能源广泛应用，中国计划在2030年左右将非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右 [4] - 80%的一次能源转化为电能使用，催生了以特高压交直流输电、柔性交直流输电、分布式交直流主动式配电网为特征的新一代电网，电力电子装置设备被大量应用 [6] - 新一代电网将发展成为“能源互联网”，其中电力电子变压器（或称能源路由器）成为不可或缺的核心装备 [11] - 面向新一代电网需求，电力电子技术需从传统的“理想开关、集中参数和信号PWM调制”变革为基于“非理想开关特性、杂散参数设计和电磁能量脉冲控制”的新一代技术 [103] - 发展高效建模仿真方法及工业软件，研制新一代电力电子装置和系统，提升变换能力与系统可靠性，为分布式发电与微电网发展提供技术支撑 [104] 背景与意义 - 新一代电网包含大量电力电子装置，其基本形态由分布式电源、微网、装置、电力电子变压器、智能终端和能源管理系统组成 [6][11] - 电力电子变压器采用电力电子器件和线路及高频变压器实现，除电压变换、电气隔离和能量传输基本功能外，还可实现无功补偿、谐波治理、电网互联、新能源并网等诸多功能 [14] - 电力电子变压器特征包括：为分布式可再生能源提供即插即用接口、提升电能质量、提高电网自愈性；从系统角度看是电力管理调节器、网络节点装置及多端口电力电子变换器 [19] - 电力电子变压器的电气结构向多端口、多级联、多路由、多形态方向发展 [20] 挑战与机遇 - 研究挑战包括电力系统网络结构的顶层研究、多端输配电系统源-网-荷等值建模理论、多电力电子变压器相互作用机理 [26] - 多模块化变流器拓扑结构存在功率器件数目多、调制控制复杂、分布式储能电容电压均衡难、桥臂环流等缺陷，需研究新拓扑结构 [28] - 功率半导体器件向提高单个器件功率耐压等级或采用小功率器件组合以实现大容量应用两个方向发展，器件追求高压高频，而装置和系统追求高电能质量和高可靠性 [31] - 电力电子变压器结构复杂、控制精度高，对仿真精度、规模和运算速度要求高，多时间尺度电磁瞬态过程系统仿真算法在同步性、界面连接及计算速度方面需深入研究 [33] - 直流系统故障保护面临直流电流无自然过零点、短路电流增长极快等挑战，需综合考虑高压直流断路器特性与电力电子变压器特性 [37] - 多电力电子变压器集群系统的分层协调控制是亟待解决的问题，包括如何组网、仿真分析和控制 [40] 建模与仿真 - 电力电子变压器设计与运行对建模仿真提出重大挑战，表现为结构复杂、功能丰富、控制多样，常规仿真技术耗时长，开关物理模型仿真难收敛 [41][42] - 报告提出离散状态事件驱动仿真机制，采用事件驱动和灵活自适应算法，计算量相比经典Ode45算法大幅降低，仿真速度提升 [45] - 提出功率开关器件换流单元的瞬态分段分析模型，建模目标为反映器件开关特性，参数可从数据手册直接获取 [48] - 10kV-2MW固态变压器算例显示，DSIM仿真方法在544个IGBT、32个SiC MOSFET、87个子模块的复杂系统中，仿真耗时仅为17.7秒，相对误差0.00183% [50] - 50kVA固态变压器算例显示，DSIM采用PAT模型仿真耗时4.8秒，而其他软件因非理想开关模型无法完成仿真 [52] - 基于DSED方法研制的通用电力电子仿真软件DSIM已发布多个版本，支持大规模系统仿真，速度提升10-100倍，支持开关瞬态模型且收敛性增强 [59][78] 应用与示范 - 报告团队承担国家重点研发计划，研发多端口、多级联、多流向、多形态的电力电子变压器，容量覆盖50kVA/380VAC至2MW/10kVAC等 [82][84][87] - 研发的四端口电力电子变压器具备10kV交流、380V交流、10kV直流、±375V直流四种电能端口，任意端口间电气隔离，可独立或联合运行，具备集群运行能力，显著提升系统效率、可靠性及灵活组网能力 [89][91] - 已完成3台1MW（总容量3MW）电力电子变压器的研发，展示了整机系统效果、现场安装及实验室调试情况 [93][95][97] 发展与展望 - 能源互联网中，电力电子变压器作为能量路由器处于核心地位，具有交直流端口，连接各种负载和分布式能源 [100][101][102] - 技术层面需推动电力电子技术向基于非理想开关特性、杂散参数设计和电磁能量脉冲控制的新一代技术变革 [103] - 应用层面需发展高效建模仿真方法及工业软件，研制新一代电力电子装置和系统，为新一代电网发展提供技术支撑 [104]