能源结构决定中美电网差异化形态
美国依托区域资源形成分布式电网
美国能源结构主导者由煤炭变为天然气。美国拥有世界上最大的煤炭储量，是世界第二大煤炭生产国，回顾美国能源发展历史，直到20世纪80年代煤炭装机量占比维持在较高的水平。自2000年以来，随着美国页岩气革命的成功和向全世界蔓延，天然气逐渐在美国能源结构中占据绝对主导地位。
天然气取代煤炭成为美国最主要的消费能源
三大电网能源结构迥异，各成一体。依托于各自区域内的优势能源资源，美国形成了东部、西部和德克萨斯（ERCOT）三大电网体系。①东部电网地区因靠近美国主要煤、气供应地而以煤炭和天然气发电为主。②西部电网地区则因靠近科罗拉多山系和河流，分布有落基山脉等地势落差很大的山体，主要以水电装机为主。山脉地形客观上也阻碍了西部电网对外联结的发展。③南部的德克萨斯电网处于页岩气盆地所在地，天然气发电一家独大，形成了区域内的独立小电网。
中国能源资源禀赋形成大一统电网
多煤贫油少气决定了中国以火电装机为主。①中国的煤炭资源丰富，据《世界能源统计回顾2015》数据显示，中国能源消费结构中煤炭占比高达66%，约为天然气和石油消费总量的两倍。②依托于中国丰富的煤炭资源，发电装机结构中火电占据主导地位。
能源资源分布不均，形成特高压西电东送、北电南送的电网格局。我国电力供应以煤电为主，煤炭资源集中分布在华北、西北地区，而我国主要用电负荷中心集中分布在华东及东部沿海的人口密集区，供给与需求的空间错配客观上要求建设跨区域特高压电网，为全国统一电网的建设创造条件。
我国人口集中在东部沿海，用电需求量大
中美电网结构形态的路径依赖
美国电网建设之初便是分散破碎的。①美国作为世界上最先广泛使用电力的国家，在资本主义私有制的经济体制下，其电力产业在自由市场中从无到有逐渐发展起来。基于这样的历史背景，美国的电力产业结构非常复杂，尤其是电网的产权结构支离破碎，分散掌握在超过五百家的公司与组织手中。再加上电力产业的自然垄断性质，每一家电力公司都是当地的行业垄断者。②而美国宪法高度重视对私有财产权的保护，不能随意干涉电力公司的经营，因此只能协商、呼吁邻近区域的电力公司联合成立电网调度组织RTO或者ISO。
美国成立RTO、ISO 协调区域性电网
中国电网建设由国企主导，电网结构大一统是必然。国网、南网建设特高压从技术上形成了壁垒，目前（2017年），中国已投运的特高压线路共15条，其中国家电网已投运的特高压线路超过10 条，南网投运2条。通过特高压建设将使中国电网连成“一张网”。
中国特高压建设情况汇总
国网南网所属公司涵盖大部分省份（另有部分独立电网）
美国输变电网投资陷入停滞状态
中美两国电网投资额比较
我国电网投资市场空间在5000 亿元左右。国家电网投资额从2008 年2500 亿元增长至2016 年近5000 亿元，8 年时间投资额增长一倍，年均复合增速达到9%，近年国家电网投资额保持在4500 亿元以上，投资额增速逐年下降，市场空间保持在5000 亿元左右。2017 年投资额增速预估为-6.4%，相较于2016 年10.2%的增速下降趋势十分明显。
特高压投资额增速陷入瓶颈期。特高压累计投资额在2012 年之前年均复合增速在20%左右，2014 年开始进入快速增长，2015 年增速超过50%，增速接近天花板，2016 年特高压累计投资额增速同比下降超过20 个百分点，这一趋势受我国电网投资额整体减速影响较大。
美国电网投资额不足，建设缓慢。美国输电网投资自20 世纪70 年代以来一直处于停滞状态，且长期滞后于电力需求和发电装机容量的增长。其中原因在于：①美国联邦制下跨州输电项目建设需要多个州的监管部门同意，多个联邦政府部门之间的协调难度较大，且行政审批程序复杂、耗时长，最终获准门槛高。②输电网项目相较于其他投资项目，具有回报率低，建设周期长等特点，因而比较缺乏投资吸引力，所能筹集的输电项目建设资金规模有限。③美国已经完成了工业化、城镇化，经济发展速度趋缓，电力需求也增长缓慢，使得电网建设驱动力不足，因而在20 世纪中期完成迅速扩张后开始停滞。美国电网投资在1975-1999 年逐年下降，平均每年下降8600 万美元，直到2005 年才恢复到1975 年的投资水平。（欢迎关注微信公众号“电气小青年”）
美国存在较大电力缺口，其中配网部分最显著。据美国土木工程师协会于2016 年发布的美国基础设施投资缺口研究报告，美国电力投资缺口持续扩大将严重损害经济社会的发展。到2025 年，投资缺口额将累计达到1770 亿美元，到2040 年，则将进一步超过5650 亿美元。若这一情况继续得不到解决，将给美国经济发展成本造成很大负担，同时促使美国家庭生活成本和企业经营成本的上升，最终导致全国GDP 的下滑。据该报告推算，到2025 年，美国GDP 将减少8190 亿美元，失业人口增加10.2 万，到2040 年，GDP 将扩大减幅至1.9 万亿美元，失业人口升至24.2 万。
2010-2030 年的20 年间，在电网建设投资中，配电网投资将达到5815亿美元，接近输电网投资额的两倍，整体上看电网年均投资额为440 亿美元。
美国2010-2030 电网投资构成
数据来源：《美国电网投资情况分析及其启示》
根据国际能源署《世界能源展望2011》统计，到2035 年，全球用电总量将达到317,220 亿千万时，较2009 年增长84.2%。强劲的电力需求将拉动全球电力投资。2011-2035 年全球累计电力投资需求将超过13.7 万亿美元，其中发电、输电、配电各部分的投资额将分别达到6.65 万亿美元、1.84 万亿美元、5.25 万亿美元。2025 年美国电力投资缺口中配网部分占54%，约为955.8 亿美元，占到2011-2035 年全球配电累计投资额的1.8%。（本文由微信公众号“电气小青年”整理）
2011-2035 年世界电力投资及用电预测
数据来源：海兴电力招股说明书
美国电网建设成本呈现上涨态势。①电源结构变化提出长距离输电线路建设需求：可再生能源如风电、地热发电装机增长较快，出于环保和燃料供应的考虑， 这些电厂一般都远离负荷中心，需要新建长距离输电线路，直接推动了输电网投资的上升。②电网项目建设成本上涨。原材料、土地、人工成本的上升都给电网项目建设造成很大的成本压力。（欢迎关注微信公众号“电气小青年”）
美国电网工程造价指数呈增长态势
数据来源：《美国电网投资情况分析及其启示》
由于1975-1999 年的20 多年美国输变电主网投资额处于停滞状态，因此美国电力设备龙头均呈现多元化的业务结构。通过中美电力设备龙头公司的对比，美国电力设备公司与中国电力设备公司均在其传统业务领域存在明显瓶颈，美国电力设备龙头多向其他领域转型延伸，因此业绩规模较大，中国电力设备龙头的业务尚未多元化，业绩规模相对较小。
美国电网为何没有特高压
中美电网分布形态迥异
中美两国的电网呈现不同的分布形态。美国电网由东部、南部和德克萨斯（ERCOT）三大独立体系组成，它们之间仅靠几条小容量的直流线路相连，分别占美国电力销售量的 73%、19%和8%，呈三足鼎立的态势。相比之下，中国的电网体系已经实现了各省份之间的互联互通，呈现出全国大一统的格局。
美国地形限制了跨区域电网的联结
山地地形决定美国电网区域分布特点。①美国前能源部部长、雷曼兄弟公司投资银行部资深顾问施莱辛格先生认为，“落基山脉的阻挡使得美国并不适合建立一张统一的电网，建立两个RTO(区域输电组织)才是美国电网的理想选择”。②美国东西两岸分别有阿巴拉契亚山脉和科罗拉多山系的主干落基山脉分布，高海拔的地形客观上增加了电网建设的难度，限制了电网覆盖区域的拓展，因此美国东部和西部地区的电网各自独立，形成了区域性分布式的电网形态，二者相互之间电网联结的需求较小，建设难度较大，因而大大限制了美国特高压远距离输电网建设的发展空间。
美国是否建设特高压尚不明确
美国现有电网以高压超高压输电线路为主。美国现有输变电线路以超高压为主：美国电力公司(AEP)是美国最大的电力公司之一，其服务区覆盖从德克萨斯州至弗吉尼亚州的11 个州，为五百万用户提供了大约 36000MWH 电力。AEP 的输电主干线是一条超过3000 公里的765kV线路（1 条765kV 线路输送的电力相当于5 条345kV 线路输送的电力，或30 条138kV 电线输送的电力）。
美国也曾尝试特高压建设，但全国建设阻力大。美国电力公司、邦德维尔（BPA）电力局和通用电力公司都曾进行过特高压技术研究。但联邦制下美国各自为政的区域化电网结构很难做到全局统筹兼顾和协调全国范围内的电网系统，远距离输电建设缓慢。
美国政府高层对特高压建设持支持态度，未来有可能建设特高压。①电网升级的现实需求：美国国内面临电网分散、电网技术陈旧，输电能力不足等问题，急需电网升级换代。美国本土分布有9000 多个发电站，输电线路总长约48.3 万公里，电网布局杂乱、运营效率低下，严重影响美国用电的可靠性。而随着未来电力装机容量的上升，当负载需求以3%-4%的速度增加时，当前电网无法有效供电。②美国政府的政策导向：中国目前在特高压领域的研究与实践一直走在世界前列，是美国建设特高压的学习楷模，美国政府高层对中国特高压技术持很高的评价。
本文来源：本文摘自行业报告国泰君安证券，微信公众号“电气小青年”整理
