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电力系统智能化发展及关注重点
证券分析师:臧宁宁
业证书编号:S0990523050001
联系邮箱:zangnn@ydzq.sgcc.com.cn
联系电话: 0755-83007051
2023717
证券研究报告
主要内容
风险提示
智能化是新型电力系统建设重要内容
电力系统智能化主要框架、重点方向
rQpMrRnMyQnOpPsRmPqPqR6M9R7NmOnNoMnOeRpPsNfQmNzRbRqRpRvPnQpMxNtOoR
(一)碳达峰碳中和核心在于新型电力系统建设
新能源
节能 电气化
光伏
风电
储能
电动汽车
特高压
氢能
综合能源
智能化
水电
核电
CCUS
碳达峰碳中和主要通过发展新能节能电气化碳捕集及
用来实现。具体体现在:12)水电核电等;3储能
(新45新能源消
纳、节能6综合提高7
能替代);8)绿氢(工业领域绿氢替代);9)火电+CCUS
我国碳达峰碳中和的核心在于构建以新能源为主体的新型电力
统,我国化石能源陆续达峰,但用电量持续增长,增量将主要来自风
煤炭处于峰值平台期;电煤2025年达峰后开始下降;石油2030
前达峰后逐渐下降;天然气2035年前后达峰;全社会用电量,2030
前年均增速3.6%203011万亿2030-2050年年均
增速2.0%左右,205016万亿千瓦时。2050-2060年年均增速0.6%
206017万亿千瓦时,用电需求推动电力系统建设长周期可持续发展
(参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》)。 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060
煤炭:峰值平台
2025年煤电达峰
石油2030年前达峰 天然气2035年前后达峰
电力需求持续增长
203011万亿千瓦时
205016万亿千瓦时
206017万亿千瓦时
碳达峰碳中和示意图
碳达峰碳中和路径
3
数据来源:参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》整理
电力系统智能化发展及关注重点证券分析师:臧宁宁执业证书编号:S0990523050001联系邮箱:zangnn@ydzq.sgcc.com.cn联系电话:0755-830070512023年7月17日证券研究报告主要内容风险提示智能化是新型电力系统建设重要内容一电力系统智能化主要框架、重点方向二三rQpMrRnMyQnOpPsRmPqPqR6M9R7NmOnNoMnOeRpPsNfQmNzRbRqRpRvPnQpMxNtOoR(一)碳达峰碳中和核心在于新型电力系统建设新能源节能电气化光伏风电储能电动汽车特高压氢能综合能源智能化水电核电CCUS碳达峰碳中和主要通过发展新能源、节能、电气化、碳捕集及利用来实现。具体体现在:1)风光发电;2)水电、核电等;3)储能(新能源消纳);4)特高压(新能源消纳);5)智能化(新能源消纳、节能);6)综合能源(提高能效);7)电动汽车(交通领域电能替代);8)绿氢(工业领域绿氢替代);9)火电+CCUS。我国碳达峰碳中和的核心在于构建以新能源为主体的新型电力系统,我国化石能源陆续达峰,但用电量持续增长,增量将主要来自风光:煤炭处于峰值平台期;电煤2025年达峰后开始下降;石油2030年前达峰后逐渐下降;天然气2035年前后达峰;全社会用电量,2030年前年均增速3.6%,2030年11万亿千瓦时左右。2030年-2050年年均增速2.0%左右,2050年16万亿千瓦时。2050-2060年年均增速0.6%,2060年17万亿千瓦时,用电需求推动电力系统建设长周期可持续发展(参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》)。20252030203520402045205020552060煤炭:峰值平台2025年煤电达峰石油2030年前达峰天然气2035年前后达峰电力需求持续增长2030年11万亿千瓦时2050年16万亿千瓦时2060年17万亿千瓦时碳达峰碳中和示意图碳达峰碳中和路径3数据来源:参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》整理4(二)新型电力系统的特征2021年3月中央财经委员会第九次会议首次提出构建新型电力系统,党的二十大报告强调加快规划建设新型能源体系。2023年6月能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》,提出新型电力系统具备安全高效(基本前提)、清洁低碳(核心目标)、柔性灵活(重要支撑)、智慧融合(基础保障)四大重要特征,共同构建了新型电力系统的“四位一体”框架体系。2023年7月中央全面深化改革委员会第二次会议,加快建设清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。单位文件特征国家电网2021年7月国家电网构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案(2021-2030年)清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动南方电网2021年4月南方电网数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书绿色高效、柔性开放、数据赋能能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合深改委关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能表.主要单位发布新型电力系统主要特征图.能源局新型电力系统主要特征数据来源:能源局《新型电力系统发展蓝皮书》数据来源:国家电网、南方电网、能源局官网、公开报道5双高特性及供需两侧双向波动高比例可再生能源:同质化大容量常规发电机组转化为单机容量小、数量众多、布点分散、特性差异化的新能源机组,控制方式由集中连续控制转化为快速切换的离散控制。高比例电力电子设备:电力电子设备的日益普及改变了电力系统内部电气特征,电力电子变流器是大多数电力电子设备的关键组件,使电力系统更加依赖高质量控制与保护等二次设备以及智能化电网调度体系。大量新型负荷接入:分布式电源、电动汽车、储能装置以及日常用到的变频空调、电采暖等新型负荷大量接入电网,电力系统可控对象从以源为主扩展到源网荷储各环节,控制规模呈指数级增长。(三)智能化是新型电力系统基础保障图.目前国网经营区装机情况数据来源:国网报告,加快构建新型电力系统稳定管理体系图.新型电力系统面临的问题及解决方案数据来源:中国电科院,构建新型电力系统推动实现“双碳”目标图.新型电力系统与传统电力系统对比数据来源:能源局,新型电力系统发展蓝皮书6(三)智能化是新型电力系统基础保障“十四五”期间,国家电网计划投入电网投资2.4万亿元,大力推进新能源供给消纳体系建设。一方面,持续完善特高压和各级电网网架,服务好沙漠、戈壁、荒漠大型风电光伏基地建设,支撑和促进大型电源基地集约化开发、远距离外送;另一方面,加快建设现代智慧配电网,促进微电网和分布式能源发展,满足各类电力设施便捷接入、即插即用(国家电网辛保安董事长在2022年第15期《求是》杂志署名文章《为美好生活充电为美丽中国赋能》)。加大配电网建设投入,“十四五”配电网建设投资超过1.2万亿元。(国家电网公司发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案(2021-2030)》)“十四五”期间,南方电网电网建设将规划投资约6700亿元,以加快数字电网建设和现代化电网进程,推动以新能源为主体的新型电力系统构建,其中:配电网建设规划投资达到3200亿元,35千伏及以上线路实现无人机智能巡检全覆盖。九大领域38项重点任务支撑绿色低碳的清洁发电促进非化石能源加快发展;推动常规电能协调发展;着力提升系统调节灵活性建设安全高效的智能输电加强跨省区能源资源优化配置;持续优化主网架结构;深化保底电网建设;提升输电智能化水平;推动智能变电站建设;建设灵活可靠的智能配电持续加强城镇配电网;巩固提升农村电网;提升配电网装备水平;加强配网智能化建设建设开放互动的智能用电着力加强智能量测体系高级应用;打造现代供电服务体系;大力推广新电气化;积极推动需求侧响应;促进电动汽车充电基础设施发展及车网互动;推动智能家居和智能小区建设推进多能互补的智慧能换推动综合能源服务;促进智慧能源发展;推动基础设施智慧融合发展全面提升电网数字化水平深化数字技术平台建设;加快电网数字化建设;数字赋能新型电力系统建设;推动人工智能与业务深度融合;服务推动能源生态和产业发展;加强电力网络安全综合防护体系建设建设安全贯通的通信网络建设全光骨干通信网络;建设全面覆盖的接入网;建设可靠高效数据通信网络;完善应急通信体系建设统一协同的调控体系加快构建新型电力系统智能调控体系;建设电网智能调度运行平台;提升优化系统控制保护水平创新技术保障和市场机制加大关键核心技术科技创新;加强电网标准体系建设;推动构建适应低碳发展的市场机制;因地制宜打造不同特色不同层级示范区,全面推进新型电力系统建设表.南方电网十四五规划主要内容数据来源:南方电网官网、公开资料整理,英大证券研究所05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,000新增220千伏及以上变电设备容量-万千伏安新增220千伏及以上线路长度-千米表.我国电网历年建设新增情况数据来源:万德终端、能源局,英大证券研究所2022年7月国家电网发布新型电力系统数字技术支撑体系技术路线,主要包括:统筹基础设施、统筹感知管理、统筹数据汇集、统筹支撑平台和统筹应用构建,新型电力系统数字技术支撑体系围绕主网、配网两个层级,聚焦电、非电、碳三类核心数据的采传存用,实现提升电网可观、可测、可调、可控的能力,构建形成数字智能电网,来高质量地推进新型电力系统建设。(四)国家电网新型电力系统数字技术支撑体系数据来源:国家电网新型电力系统数字技术支撑体系白皮书(2022版)五个统筹主要技术基础设施计算算力、网络通道、安全防护感知管理感知接入、平台支撑、信息交互数据汇集实时量测中心、历史量测中心、能源大数据中心支撑平台业务服务、数据服务、技术服务应用构建需求统筹、立项统筹、技术统筹表.新型电力系统数字技术支撑体系技术路线图.国家电网新型电力系统数字技术支撑体系数据来源:国家电网新型电力系统数字技术支撑体系白皮书(2022版)(五)电力系统智能化主要领域2023年6月能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》,新型电力系统数字化智能化涉及电源侧、电网侧、用电侧以及新模式新业态等领域众多应用场景。加快行业转型升级主要途径及应用以数字化智能化技术加速发电清洁低碳转型(电源侧)新能源和水能功率预测技术;规模化新能源基地智能化技术改造;火电、水电等传统电源数字化设计建造和智能化升级;数字技术深度应用于核电设计制造建设运维等各领域各环节以数字化智能化电网支撑新型电力系统建设(电网侧)实体电网数字呈现、仿真和决策;变电站和换流站智能运检、输电线路智能巡检、配电智能运维体系建设;新能源微网和高可靠性数字配电系统;负荷预测精度和新型电力负荷智能管理;电碳计量与核算监测体系以数字化智能化用能加快能源消费环节节能提效(消费侧)柔性负荷智能管理、虚拟电厂优化运营、分层分区精准匹配需求响应资源等;多能互补集成供能基础设施建设;用能自主调优、多能协同调度等智能化用能服务;支撑区域能源绿色低碳循环发展体系构建以新模式新业态促进数字能源生态构建提高储能与供能、用能系统协同调控及诊断运维智能化水平;提升氢能基础设施智能调控和安全预警水平;推进综合能源服务与新型智慧城市、智慧园区、智能楼宇等用能场景深度耦合;推动新能源汽车融入新型电力系统;探索能源新型基础设施共建共享;推进能源行业大数据监测预警和综合服务平台体系建设表.新型电力系统数字化智能化主要途径及应用场景数据来源:能源局官网《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》,其中加快行业转型升级还包括以数字化智能化技术带动煤炭安全高效生产;以数字化智能化技术助力油气绿色低碳开发利用主要内容风险提示智能化是新型电力系统建设重要内容一电力系统智能化主要框架、重点方向二三10新能源主体电力体制改革电力系统智能化电源侧输配侧用户侧时间2002年2015年2021年标志《国务院关于印发电力体制改革方案的通知》国发[2002]5号文《中共中央、国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》中发[2015]9号文件《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》发改价格〔2021〕1439号核心内容“十五”期间电力体制改革的主要任务是:实施厂网分开,重组发电和电网企业;实行竞价上网,建立电力市场运行规则和政府监管体系,初步建立竞争、开放的区域电力市场,实行新的电价机制;制定发电排放的环保折价标准,形成激励清洁电源发展的新机制;开展发电企业向大用户直接供电的试点工作,改变电网企业独家购买电力的格局;继续推进农村电力管理体制的改革。在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上,按照管住中间、放开两头的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,有序向社会资本开放配售电业务,有序放开公益性和调节性以外的发用电计划;推进交易机构相对独立,规范运行;继续深化对区域电网建设和适合我国国情的输配体制研究;进一步强化政府监管,进一步强化电力统筹规划,进一步强化电力安全高效运行和可靠供应。按照电力体制改革“管住中间、放开两头”总体要求,有序放开全部燃煤发电电量上网电价,扩大市场交易电价上下浮动范围,推动工商业用户都进入市场,取消工商业目录销售电价,保持居民、农业、公益性事业用电价格稳定,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用、更好发挥政府作用,保障电力安全稳定供应,促进产业结构优化升级,推动构建新型电力系统,助力碳达峰、碳中和目标实现。主要结果在国家电力公司的基础上形成国家电网与、南方电网两大电网以及华能、华电、国电、大唐、中电投五大发电集团。推进电力现货、中长期电量交易市场以及辅助服务市场建设;推进股份制电力交易中心建,推进电力市场交易设,推进发售两侧侧放开,推进市场化售电公司;推进新增配网试点等发电端,推进全部煤电参与电力市场交易;用电端,推进全部工商业用电参与电力市场交易,进一步拉大用电价格弹性。电力系统智能化主要逻辑表.我国电力体制改革主要进展数据来源:发改委、能源局官网,英大证券研究所整理图.电力系统智能化主要逻辑数据来源:英大证券研究所整理多轮驱动新能源高速发展与消纳:2022年我国新能源新增发电量占全口径新增发电量的70%,成为我国新增发电量的主体,后期将逐步由增量替代转化为存量替代。电力体制改革深入推进:目前我国主要经历三次电力体制改革,包括2021年的电价改革,后期跨省跨区市场化交易、现货市场交易、辅助服务市场交易、电碳协同将持续深入。迎峰度夏电力安全保供:全球气候异常,迎峰度夏期间,空调等推动用电负荷不断创新高,电力安全保供压力持续增大。电力安全保供11发电输电变电配电用电智能电厂新能源功率预测新能源并网涉网储能接入电能质量管理柔性直流、交流输电输变电设备状态监测及智能运维输电线路状态检测及运维智能变电站变电设备在线检测系统变电站运行维护配网调度智能化配电网一、二次融合和智能化升级用电信息采集信通综合能源服务车联网储能需求侧响应虚拟电厂智能化设备:巡检机器人、作业机器人、无人机、智能环网柜、一二次融合智能柱上开关、电能计量仪器仪表、用电信息采集器、自动化系统及设备信息化设备:光纤通信、电力载波通信、无线通信、电力专线、IGBT芯片、数字移动及无线接入设备、自动化系统及设备软件及平台:能源管理系统、状态监测系统、变电及调度系统、安全软件、交易系统、测控及在线监测系统电力系统智能化主要框架图.数据来源:英大证券研究所整理(一)新能源并网及功率预测并网及运行需求:2021年能源局新版两个细则出台后,各地区出台自身并网实施细则,对光伏功率预测准确度进行严格考核并挂钩上网电量,功率预测为并网硬性要求。2022年电力可靠性管理办法(暂行)要求新能源发电企业应当加强发电功率预测管理;现货交易的需求:随着两批14个现货试点推进,新能源参与市场化交易的比重将持续提升,项目的发电优先排序、出力曲线都将成为收益测算的重要指标,只有出力曲线尽可能贴合需求曲线,项目才能达到最优收益;精益管理的需求:风电光伏均进入平价低价上网阶段,项目投运后,降低运维成本、提高利用小时成为电站项目收益水平的关键,通过功率预测合理安排优化机组发电安排,能够有效提升机组利用小时。功率预测一般会综合考虑季节、时间、天气变化、温度等历史数据,并借助相关数据学习及预测模型,具有长期大量运行数据及数据学习经验成为相关公司关键考量。相关要求考核要求2021年12月新版《电力并网运行管理规定》新能源场站技术指导和管理内容:应开展功率预测工作,并按照有关规定报送功率预测、单机文件、气象信息、装机容量、可用容量、理论功率、可用功率等,功率预测准确性和各类数据完整性应满足国家和行业有关标准要求。各省监管办可在所在区域实施细则的基础上,根据当地实际情况约定不同考核及返还标准,修订辖区内实施细则,保持实施细则在区域内的基本统一和相互协调。2022年7月华北区域发布《光伏电站并网运行管理实施细则(2022年修订版)》新建和扩建光伏电站自首批光伏单元并网后3个月起参与中短期功率预测准确率和超短期功率预测准确率考核。中短期预测是指预测次日0时开始至未来240小时的新能源发电功率,超短期预测是指预测自上报时刻起未来15分钟至4小时的新能源发电功率。两者时间分辨率均为15分钟。光伏电站中短期功率预测上报率应达到100%,中短期功率预测中的日前预测准确率应大于等于85%,10天预测平均准确率应大于等于75%。否则面临考核光伏电站超短期功率预测上报率应达到100%,预测准确率应大于等于90%。否则面临考核2022年6月《南方区域光伏发电并网运行及辅助服务管理实施细则》光伏电站应按相关要求建设功率预测系统。光伏电站应向调度机构每日9时前上报一次中年期功率预测结果(应含短期功率预测结果),每15分钟向调度机构上报超短期功率预测结果。考核包括上报率和准确率考核,光伏电站中期功率预测结果第4日(第73小时-96小时)准确率应不低于45%,每降低1个百分点按当月装机容量0.2考核系数(默认为1)小时的标准进行考核;光伏电站短期功率预测结果中日前预测准确率应不低于65%,每降低1个百分点按当月装机容量1考核系数(默认为1)小时的标准进行考核;光伏电站超短期功率预测结果第4小时预测准确率应不低于70%,每降低1个百分点按当月装机容量1考核系数小时的标准进行考核。表.全国及相关地区并网细则数据来源:国家能源局、地方能源局官网13国能日新22%南瑞继保18%东润环能16%中科伏瑞7%其他37%国能日新19%南瑞继保6%东润环能12%远景能源13%金风慧能15%其他35%图.光伏功率预测市场份额情况(2019年)图.风电功率预测市场份额情况(2019年)数据来源:沙利文《中国新能源软件及数据服务行业研究报告》数据来源:沙利文《中国新能源软件及数据服务行业研究报告》根据沙利文《中国新能源软件及数据服务行业研究报告》,2019年我国风力发电功率预测市场中,国能日新、金凤慧能、远景能源、东润环能、南瑞继保的市场份额占比较大,分别为18.8%/14.9%/13.3%/11.7%/6.3%;光伏发电功率预测市场中,国能日新、南瑞继保、东润环能、中科伏瑞的市场份额占比较大,分别为22.1%/17.7%/16.2%/6.9%。报告中同时提到,2019-2024年我国新能源发电功率预测市场年均复合增长率将达16.2%,2024年预计市场规模将增至13.4亿元,功率预测市场保持较快增长。(一)新能源并网及功率预测14图.电力领域机器人分类数据来源:亿嘉和2022年半年报,英大证券研究所整理图.输电线路状态监控示意图数据来源:亿嘉和2022年半年报(二)输变电状态监控及智能运维2022年4月国家发改委下发《电力可靠性管理办法(暂行)》,电力企业应当加强线路带电作业、无人机巡检、设备状态监测等先进技术应用,优化输变电设备运维检修模式。输变电设备状态检测:山区输配电线路巡检困难;提高巡检频率,降低全覆盖巡查时间;异常状态智能诊断(雷击、放电、覆冰等);高精度定位及故障原因辨识等。巡检、作业机器人:技术的快速发展,推动电力机器人从传统巡检突破到带电作业,拓宽应用场景。从功能定义上,机器人从单一的巡视功能,向巡视和操作功能集成方向发展。复合化、网络化、平台化将是未来巡检机器人重要发展方向。15(二)输变电状态监控及智能运维从20世纪80年代开始,随着计算机、网络、电力电子及通信技术的快速发展,变电站的保护控制方式也不断迭代更新,逐步从传统变电站、综合自动化变电站、IEC61850变电站、数字化变电站,发展到智能变电站;以无人值守为目标,运用智能化装备,实现全方位、无死角的变电站巡检,提高巡检全面性及效率。智能变电站的特点就是一次设备智能化、设备检修状态化、二次设备网络化,一、二次设备以高速网络通信平台为基础,通过对数字化信息进行标准化处理,实现站内外信息共享和互操作,对变电站进行测量监视、保护控制、信息管理。2021年三部门发布《变压器能效提升计划》,到2023年,高效节能变压器在网运行比例提高10%,当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。自2021年6月起,新增变压器须符合国家能效标准要求,鼓励使用高效节能变压器。到2023年,逐步淘汰不符合国家能效标准要求的变压器。根据前瞻研究院测算,2020-2025年中国智能变电站在线监测系统市场空间在540亿元。图.变电站的发展历程数据来源:智能变电站应用研究,云南电力技术,2022年图.中国智能变电站在线监测系统市场数据来源:前瞻研究院《2020-2025年中国智能变电站行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》(三)智能配电-一二次融合设备一二次设备分开会存在一二次设备型号不匹配导致安装困难等问题。随电网对供电稳定性、可靠性要求不断提升,一二次融合(即在设计时将一次设备、二次设备的功能集成在一起)成为行业趋势。国家电网于2016年提出《配电设备一二次融合技术方案》,并分为“一二次成套阶段”和“一二次融合阶段”两个阶段推进。随着智能化设备需求不断增长,使得作为其关键支撑的一二次设备融合发展成为大势所趋。图.一二次设备产品分类数据来源:公开资料整理图.传统自动化开关、一二融合智能开关对比数据来源:国网浙江电力,一二次融合智能开关应用成效报告17(四)虚拟电厂等负荷侧管理虚拟电厂是能源与信息技术深度融合的重要方向,基于先进的量测、通信和控制技术,将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多种可控资源聚合起来,实现对负荷侧可控资源的可观可测可控,可有效提升系统灵活性水平和电网调度机构对负荷侧资源的管理水平。虚拟电厂属于需求侧响应的模式创新,根据《“十四五”现代能源体系规划》,力争到2025年,电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%~5%,其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右。根据中电联预测,2025年全国最大负荷16.3亿千瓦,以3%~5%计算,电力需求侧响应能力在5000万千瓦左右。图.虚拟电厂与传统电厂生态系统示意数据来源:钟永洁等.虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述[J].综合智慧能源,2022,44(6):25-36图.虚拟电厂业务模式数据来源:国能日新2022年年报18(四)虚拟电厂等负荷侧管理行业相关政策的不断出台和电力体制改革的推进为虚拟电厂的落地提供了可能性,如电力两个细则、全国统一电力市场建设、电力现货市场和辅助服务市场、分时电价机制等,各地加快推进虚拟电厂试点示范,推进虚拟电厂业务模式逐步具有商业可操作性。虚拟电厂的核心是客户资源、控制与机制。虚拟电厂调度的基础是分布式光伏、智能微网、电动汽车充电平台、综合能源服务、用户侧需求侧响应等创新业务模式,其核心在于:一是与负荷端充分对接,具有客户资源优势,如电动汽车、分布式光伏等;二是深植电力领域,具有调度、控制、监测、优化、信息化等软硬件优势;三是能够与调度、电力交易、结算等能源相关平台的广泛对接。名称聚合资源类型容量(万千瓦)运营主体参与市场情况冀北可调节工商业、蓄热式电锅炉、智慧楼宇、智能家居等35.8冀北综合能源服务公司参与华北调峰辅助服务市场上海商业楼宇、5G基站等7.17上海综合能源服务公司参与需求响应河北公交充电、石油化工、可控工业、电动汽车充电桩等15河北综合能源公司、电动汽车公司参与河北调峰辅助服务市场河南新能源、储能、充电桩、可调节负荷等6.18河南综合能源服务公司参与需求响应浙江分布式电源、储能、充电桩、光储充电站、可调负荷等150浙江综合能源服务公司产能需求响应山东11个负荷聚合商代理425家电力用户82第三方主体参与需求响应、参与山东调峰辅助服务市场数据来源:国网能源研究院虚拟电厂攻关研究团队表.我国虚拟电厂规模及参与市场情况(国家电网经营区)010002000300040005000600070008000900010000050100150200250图.2009年-2022年国家电网电能表招标数量-万只数据来源:国网电商平台,英大证券整理图.2009年-2022年国家电网电能表中标金额-亿元数据来源:国网电商平台,英大证券整理(五)以智能电表为代表的智能计量与采集2009年以来,国网开始铺设智能电表;2014、2015年左右年度新增达到高点,其中2014年电能表招标数量9395万只,中标金额186亿元;2018年左右周期基本结束。上一代智能电表寿命一般为8-10年,2019年以来上一轮周期大规模铺设的智能电表逐步进入集中更换阶段,驱动招标量回升,但受疫情扰动等因素影响2020年招标量出现短暂调整。随着双碳大背景下电网开启新型电力系统建设,2020年版智能电表8月发布,智能电表招标量价回升。2021年智能电表招标量6726万只,中标金额201亿元,同比增长29.1%和49.7%。2022年国网共发布智能电表招标3个批次,合计7014万只,完成招标2个批次,合计金额154亿元。(五)以智能电表为代表的智能计量与采集现行智能电表主要为一体化设计,为了防止外界对电能表程序的篡改而导致的电能计量不准问题的发生,电能表内的软件不允许在线升级,当出现软件或硬件故障时,保障电力计量工作顺利进行的唯一可行措施即更换整个表;IR46突破了一体化设计思路,要求电能表电子设备与组件分离,计量功能与其他功能相互独立,非计量部分软件在线升级不影响计量部分的准确性和稳定性。根据国网2021年发布的智能物联电能表通用技术规范,IR46主要包含计量模组、管理模组和拓展模组,相比上一代电表,除了实行“双芯”(计量芯片+管理芯片)外,还增加了远程抄表及电能质量监测等功能,单表价格普遍提升。目前国网、南网采购以传统IEC标准智能电表为主,IR46标准智能电表逐步由试点到推广应用,根据根据南网科技2022年8月31日披露调研纪要,2022年上半年国家电网新一代智能电表招标规模为100万只左右,率先开展了规模化应用;新一代智能电表在南方电网尚处于试点应用阶段,前期试点的3万多只电表应用效果良好,得到用户的高度肯定,预计将逐步进入新一代智能电表规模化应用阶段。模组主要功能及要求计量模组能够实现电能计量,可不依赖其它模组独立工作;结构上应采用止逆设计,不可拆卸,不支持软件升级。管理模组包括管理MCU、液晶、蓝牙等部件,能够运行嵌入式实时多任务操作系统,具有数据路由分发和软件在线升级功能,负责电能表的数据管理、模组管理以及模组之间的数据交互。拓展模组分A型和B型,其中:A型主要用于电能表数据通信,支持载波、微功率无线等通信方式;利用载波方式还可以与电能表从设备通信,实现上行和下行通信功能复用图.IR46双芯智能电能表功能框图图.现行智能电能表功能框图表.IR46模块数据来源:陈涛等.IR46标准下智能电能表研究初探[J].信息系统工程,2018(9):162-166数据来源:国网电商平台数据来源:国网电商平台《三相智能物联电能表通用技术规范》(六)调度、网络安全、交易等系统调度:随着大规模新能源电力和海量柔性负荷渗透率不断升高,电网调度控制面临“源–网–荷–储”协同运行导致的电源供给不确定性增加、逐级调度维度指数型增长、电力市场多方主体博弈不确定性增强等挑战,需要建设适应新能源发展的新型调度运行体系,提升新能源和配电网的可观、可测、可控能力,提升系统平衡能力,预计国家电网2023年配网透明化(含分布式电源)水平达到80%以上。网络安全:电网控制功能由调控中心向配电、负荷控制以及第三方平台前移,电网的攻击暴露面大幅增加,电力系统已成为网络攻击的重要目标,网络安全防护形势更加复杂严峻,需要深化电力监控系统安全防护体系,前瞻应对新型电力系统新业态新技术带来的网络安全新风险。电力交易:电力体制改革的持续推进,全国+省级两级电力市场持续完善,规则存在较大差异;两批现货市场试点不断推进,新能源参与市场化程度不断提高;绿电交易和电碳协同不断深入。交易范围、交易规则和交易范畴不断扩大推动交易系统持续增长。图.调度系统示意图数据来源:国电南瑞2022年年报图.地市级调度系统示意图数据来源:东方电子官网图.电力交易平台示意图数据来源:国网信通官网22主要结论碳达峰碳中和下,工业、交通等领域电气化水平提升,电力行业长周期可持续保持增长,推动新型电力系统相关设备、平台等投资建设长周期可持续稳定增长。灵活智能是新型电力系统建设的重要内容,高比例可再生能源、高比例电力电子设备以及高比例新型负荷持续接入都需要通过发输配售用智能化优化解决;长期以来,我国电力行业“重发轻供不管用”,随着新型电力系统的深入推进,配电侧改造、智能化建设等逐步成为投资的重点。新能源发展与消纳(从新增主体逐步转变为供给主体)、电力体制改革深入推进(现货、辅助服务、跨省跨区等推进绿电消纳以及用能侧创新)、迎峰度夏电力安全保供(全球气候异常导致电力安全保供周期拉长、挑战变大)三轮驱动电力系统智能化发展。电力系统智能化关注新能源并网及功率预测;输变电状态监控及智能运维;智能配电一二次融合设备;虚拟电厂等负荷侧管理;以智能电表为代表的智能计量与采集;调度、网络安全、交易等系统等方面。23产业链相关公司主要方面核心因素产业链主要公司新能源并网及功率预测具有行业背景、长期数据积累以及数据模型搭建,且具有行业内可复制性国能日新、南瑞继保、东润环能、金风慧能、远景能源等输变电状态监控及智能运维高压、特高压、超高压等一二次设备以及变电智能运维装备等国电南瑞、中国西电、特变电工、思源电气、许继电气、平高电气、四方股份、国电南自等;亿嘉和、申昊科技、国网智能、南网科技、金智科技等智能配电以及一二次融合设备二次龙头企业、配网一二次设备、一次设备智能化等许继电气、宏发股份、思源电气、宏力达、威胜信息、杭州柯林、科林电气、泽宇智能、灿能电力、科润智能、金冠股份等虚拟电厂等负荷侧管理开展相关试点、具有电力智能化软硬件支撑、具有广泛需求侧可中断负荷东方电子、国能日新、恒实科技、清大科越;国电南瑞、东润环能、国网信通、泽宇智能、威胜信息;朗新科技、特锐德等以智能电表为代表的智能计量与采集进入电网招投标、提供综合能源计量等炬华科技、三星医疗、海兴电力、林洋能源等调度、网络安全、交易等系统平台具有行业背景和实践应用、长期深耕电力行业国电南瑞、东方电子;国网信通、远光软件等主要内容风险提示智能化是新型电力系统重要建设内容一电力系统智能化主要框架、重点方向二三风险提示:需求增速不达预期的风险。电力系统智能化发展可能受政治、经济、社会数字化以及新能源投产进度等不确定因素影响,实际投运增速低于预期。政策落地不及预期的风险。虚拟电厂等受电力体制改革等体制机制影响,实际推进进度低于预期。行业竞争加剧的风险。目前电力设备相关行业市场集中度相对较低,若更多企业参与到行业竞争,将对业内公司盈利造成不利影响。2526

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