之开源证券有色金属行业研究有色金属中美电网投资周期共振，或将对铜、铝需求形成明2024年07月01日显拉动一行业深度报告行业走势图李怡然（分析师）陈权（联系人）沪深300liyiran@kysec.cnchenquan@kysec.cn19%证书编号：S0790523050002迁书编号：S079012310001610%0%电力设备老化、电力需求增长与能源结构性转型对美国电力系统造成冲击，美行19%299%请求容量激增，大量新增的可再生能源对传统电网的稳定性产生冲击：美国制深度报223-072023-112024-03造业回流、电动汽车市场份颜的提升、数据中心、加密货币和人工智能(A)数据来源：聚源的发展对电力需求量大增，叠加美国电网的老化问题，美国电网亟待升级改相关研究报告造。宏观层面，美国政策对于电力投资的支持力度不断加大，中观层面，美国《降碳方案落地。铝行业供给侧改革公用事业公司的电力投资预算不断提升，宏观、中观相互印证，美国电网升级持续推进一行业点评报告》-2024.6.6改造或正在徐徐展开。《金、铜配置貫穿全年，供给约束驱动新周期开启一金属行业2024年中·中国朝、铝、钢在全球需求中占比校大，为重点关注区城期投资策略》-2024.5.8《全球制造业需求预期上修，4月新增加看好锡板块一4月投资策略》·消耗量为2584万吨，新增量为107万吨，中国电网消耗量为530万吨，占比2024.4.720.5%,新增量为84万吨，新增占比79%：美国电网铜消耗量为140万吨，占比5.4%，新增量为-31万吨，对全球铜消耗新增量形成拖累。鯛消花主要在输配电侧，其次为发电侧；输配电侧中，主要为战路用铜，其次为变压器用铜。铝：2022年全球铝消耗量为6805万吨，新增量为-42万吨，中国电网消耗量为开源证券证券研究报告918万吨，占比13.5%：美国电网铝消耗量为231万吨，占比3.4%，新增量为-50万吨，对全球铝消耗新增量形成拖累。朝分项看，铝消耗主要在输配电侧，其次为发电侧；榆配电侧中，主要为变电站用铝，其次为战路用铝。铜：我们预测，2023年中国电网钢铁消耗量为8128万吨（新增3740万吨）当年粗钢产量为10.19亿吨，占比8.0%：美国电网钢铁消耗量为985万吨（新增45万吨)当年粗钢产量为8066万吨，占比12.2%。细分项膏，鲷铁消耗主要在发电侧，其次为输配电侧。·中美电网校资周期共振，或将对铜、铝需求形成明显拉动我们认为，中国电力装机容量将维持稳定增长，而当下美国可以类比2000-2003年，在断旧矛盾转换期，基础设施建设先行，叠加美国电网老化与人工智能、数据中心对电力需求的拉动，美国的电网升级改造将徐徐展开，中美电网投资周期共振，或将对铜铝需求形成明显拉动。推荐标的：紫金矿业、洛阳钼业、中国宏桥、云铝股份：受益标的：金诚信、天山铝业、南山铝业。钢：经过计算，我们预计2030年中国电网铜消耗量为468万吨，2023-2030年均复合增长率5%，美国电网铜消耗量年度为535万吨，2023-2030年均复合增长率18%，2030年全球铜的消耗在3584万吨左右。铝：经过计算，我们预计2030年中国电网铝消耗量为814万吨，2023-2030年均复合增长率3%，美国电网铝消耗量年度为903万吨，2023-2030年均复合增长率19%，2030年全球铝的消耗在9541万吨左右。·风险提示：假设参数偏差，预测数据偏差。请务必参阅正文后面的信息被露和法律声明1/20行业深度报告目录1、美国电力系统面临稳定性问题1.1、关国电力系统由互连和平衡机构组成…1.2、美国电力系统面临稳定性问题…2、电力设备老化、电力需求增长与能源结构性转型对美国电力系统造成冲击52.1、电网设备老化与承载能力不足52.2、可再生能源对传统电网的稳定性产生冲击62.3、电力需求或将进入快速增长阶段……3、美国电网投资已然开启，可持续性较强794.1、物质流摸型的方法论介绍104.13、储电侧4.2、我们预测2023年中国电网铜消耗量为647万吨，美国电网铜消耗量为164万吨，线路为主要用铜领域.134.3、我们预测2023年中国电网铝消耗量为1031万吨，美国电网铝消耗量为274万吨，变电站为主要用铝领域.144.4、我们预测2023年中国电网钢铁消耗量为8128万吨，美国电网钢铁消耗量为985万吨，发电侧为主要用钢领5、中美电网投资周期共振，或将对铜、铝需求形成明显拉动16图表目录图1：美国电力系统由互连和平衡机构组成…图2：关国停电次数更加频繁…5图3：美国停电持续时间更长…5图4：截至2023年，队列中的互联请求容量达2600GW图5：自2013年以来，年度互联并网请求激增…66图6：可再生能源占渐增活跃产能比例达到95%以上…图7：2000-2018年，只有14%的队列容量完成商业运营…图8：2021年，可再生资源占美国发电结构的20%…图9：2007-2023年美国工、商业用电增速放缓.…7图10：电力需求或将重新进入快速增长阶段…8图11：电力需求或将重新进入快速增长阶段…图12：美国2023年电动车在轻型汽车中的市场份额约9.51%.89图13：预计2024-2025年美国数据中心的用电量将快速增长图14：IRA法案通过后，美国电力并网请求激增…图15：2023-2025年美国电网投资或有较大幅度增长…10图16：2023年电网投资计划中发电、输配电增项较大图17：输配电侧电网投资侧重于线路的维修与替换……图18：我们假设美国高压线路与中低压线路的比例与欧洲相同12图19：我们预测2023年中国铜消耗量为647万吨.…....14图20：我们预测2023年美国铜消耗量为164万吨…图21：我们预测2023年中国线路用铜量为354万吨.…图22：我们预测2023年美国线路用铜量为113万吨...图23：我们预测2023年中国铝消耗量为1031万吨…图24：我们预测2023年美国铝消耗量为247万吨…15图25：我们预测2023年中国变电站用铝量为421万吨图26：我们预测2023年关国变电站用铝量为128万吨…15图27：我们预测2023年中国钢铁消耗量为7986万吨.…图28：我们预测2023年美国钢铁消耗量为995万吨图29：我们预测2023年中国线路用钢量为379万吨.…图30：我们预测2023年关国线路用钢量为127万吨.请务必参阅正文后面的信息拔露和法律声明2/20行业深度报告图31：我们预测2030年中国装机容量达到3827GW图32：我们预测2030年美国装机容量达到1721GW….17表1：拜登政府对电力基础设施投资的支持9表2：不同技术发电量(MW)对应铜、铝、钢的材抖密度(MW)表4：不同压力线路材料单耗…12表6：不同储电技术材抖单耗.…13表7：20242030年中美两国装机总量增速假设………16表8：20242030年中美电网带动铜需求测算（单位：万吨）…表9：20242030年中美电网带动铝需求测算（单位：万吨）请务必参阅正文后面的信息拔露和法律声明3/20行业深度报告1、美国电力系统面临稳定性问题1.1、美国电力系统由互连和平衡机构组成发电厂产生的电力经过由变电站、电力线和配电变压器组成的复杂网络到达客户。美国电力系统由7300多座发电厂、近160,000英里的高压电力线以及数百万条低压电力线和配电变压器组成，服务1.45亿客户。美国本地电网相互连接，以实现稳定性和商业目的。美国48个州的电力系统由三个主要的互连组成，东部互联主要以煤炭发电为主，西部互联以水电为主，德克萨斯互联以天然气发电为主，联邦能源监管委员会(FERC)负责监管以上互联。(1)东部互连(FCC)包括落基山脉以东的地区和德克萨斯州北部的一部分。东部互联由36个平衡机构组成：美国31个，加拿大5个。(2)西部互连(WECC)包括落基山脉以西的地区，由37个平衡机构组成：美国34个，加拿大2个，墨西哥1个。(3)德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)覆盖了德克萨斯州的大部分地区，仅由一个单一的平衡机构组成。田1：美国电力系航由互连和平衡机构组成QUEBECWECCFRCCEASTERNINTERCONNECTIONERCOT资料来源：“Regional Entities..”North America Electric Reliability Corporation.这三个互连线通过少量低容量直流(DC)输电线路相互连接，有助于保持电力系统的可靠性和稳定性，有助于防止输电线路或发电厂故障导致的电力服务中断。电力系统的实际运行由称为平衡机构的实体管理。大多数平衡机构是电力公司，承担了电力系统特定部分的平衡责任。1.2、美国电力系统面临稳定性问题美国停电次数更加频繁，停电持峡时间更长。美国能源部的数据显示，与2000年至2010年相比，2011年至2021年期间重大停电（影响50000名或更多客户）增加了64%。停电的持续时间会更长，美国能源部数据显示，从2013年到2021年，停电的平均持续时间增加了一倍多，从约3.5小时增加到超过7小时。更多的停电次数与更长的停电时间表明美国电力系统正面临问题，我们认为主要原因有三，分请务必参阅正文后面的信息拔露和法律声明4/20立开源证券行业深度报告别为电网设备老化与承载能力不足、电力需求增加、可再生能源对传统电网的稳定性产生冲击。国2：美国停电次数更加频紫国3：美国停电持峡时间更长201320142015201620172018201920202021201320142015201620172018201920202021500141320-资料来源：Scientific American资料来源：Scientific American2、电力设备老化、电力需求增长与能源结构性转型对美国电力系统造成冲击2.1、电网设备老化与承载能力不足美国电网老化拖原运行效率。美国电网的大部分是在20世纪60-70年代设计和安装的，设备的使用寿命通常约为50年，目前美国大部分电网已经超过了其使用寿命，这使得点线缆的弹性较差，更容易发生损坏，并且在损坏发生后难以恢复。电网承载能力不足，互联请求容量激增。根据劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的最新研究，2023年美国各地寻求输电连接的新发电和储能项目积压再次增加，目前有约2600GW的发电和储能容量寻求电网互连。在过去十年中，美国互连队列的活跃容量增加了近八倍，目前是美国现有发电厂总装机容量的两倍多，其中太阳能、电池存储和风能合计占所有活跃新增产能的95%以上。由于各种原因队列中的大部分客量最终不会建成，但是运营商已经提出解决方策。由于各种原因，2000年到2018年提交互连请求的项目中，只有19%（以及容量的14%)到2023年底达到商业运营。大量积压的队列容量增加了运营商的成本，2023年7月，FERC通过了2023号令，要求对互联程序进行重大改革，例如利用集群（先准备、先服务）而不是串行（先到先服务）方式，设置更高的押金和准备要求进入队列，设置更严格的时限和处罚等。并且MISO、CAISO、PM和ERCOT等多个区域电网运营商已经实施或提出了超出2023号令要求的其他改革。请务必参阅正文后面的信息拔露和法律声明5/20