随着分布式电源、储能、电动汽车等大量接入配电网,负荷从单一用电向发用电一体化方向转变,“产销者”(prosumer)广泛存在,对电力系统局部用电平衡、运行方式安排等工作带来困难。新能源的更大规模发展,也要求负荷侧提供柔性调节能力,以实现“源随荷动”向“源荷互动”转变;整县光伏推进过程中,农配网容量无法满足接入要求,需要大幅增强农配网的配电容量和线路容量。
根据国家《2030年前碳达峰行动方案》要求,省级电网基本具备5%以上的尖峰负荷响应能力;国务院《“十四五”数字经济发展规划》也要求,提高物联网的覆盖水平,推动能源领域数字化转型,实施电网、终端用能等领域设备设施、工艺的数字化建设与改造,推进微电网等智慧能源技术示范应用。新的发展形势下,配电网智能化建设和升级改造迫在眉睫。
《南方电网“十四五”电网发展规划》明确配电网建设列入“十四五”工作重点,规划投资达到3200亿元,几乎占到了总投资的一半。而国家电网的配电网投资比例也将达到六成的水平。两网总计配电网投资将达到1.5万亿元,配电网迎来巨大的发展机遇。
配电网投资除了加强城镇配电网建设,巩固提升农村电网,落实国家新型城镇化、乡村振兴战略外,智能化发展领域投入将显著增加:包括加大智能化终端、配电通信网完善和提升配电自动化能力,形成源网荷储一体化协调调控,大幅提升调度运行系统对配电网的感知和控制能力,以及配电网的自适应能力。一二次融合将显著加强,依托开关、配变、线路等设备与二次设备集成,形成完整的信息采集、感知、处理、应用等环节智慧物联体系。无人机、机器人、视频监控等智能终端将广泛应用,提高全息感知和泛在互联能力,打造数字孪生电网。
能源转型为配电网的发展带来历史机遇
随着碳达峰、碳中和战略的深入推进,光伏和风电等可再生能源发电方式将加速发展,能源转型要求重塑电网,其中配电网也需要改造升级。配电网是电力供应链的末端,是直接面向社会和广大客户的重要能源载体之一。传统配电网只承担单一配电功能,主要任务是核实受端的负荷水平。未来,在新能源并网、储能、新能源汽车、售电放开等新需求下,配电网将向有源化、局域化、协同化、低碳化、智能化、市场化的方向发展,平衡部分电力需求或将成为配电网的一项重要功能。
配电网将成为“十四五”电网建设重点内容。2021年8月,国家电网发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案(2021-2030年)》,提出“十四五”配电网建设投资将超过1.2万亿元,占电网建设总投资的60%以上。2021年11月11日,南方电网印发“十四五”电网发展规划,提出在电网建设方面将规划投资约6700亿元,以加快数字电网建设和现代化电网进程,其中配电网建设规划投资达到3200亿元,占比48%。历史上,国家电网和南方电网资本开支主要集中在输电、变电环节,未来配电侧投资占比有望明显提升。
配网市场有望为电力载波通信带来更大的增量需求。智能配电网时代,所有工作在配电网10千伏到30千伏区间内的设备都需要进行数据采集并汇报给融合终端,由融合终端进行综合处理之后汇报到云端进行处理。这意味着配网侧所有设备都需要具备通信能力,除已联网的智能电能表之外,还包括各级开关、智能物联锁具、随器计量、分布式电源、有序充电桩、水气热表等台区及客户侧设备,保守预计新增联网节点数量可能达到30亿个,较6亿左右的智能电表有了大幅提升,有望显著拓宽电力载波通信的应用场景,成为载波通信未来几年一个强有力的增长点。
智能电表属于强制检定类计量器具,检定周期不超过8年,一般换表周期为7-8年,根据国网的历史招标数据,预计国内2022年将迎来换表高峰,进入智能电表新一轮换表周期。根据产业信息网数据,2018年国网系统接入的终端设备已超5亿只,产业信息网预计到2025年、2030年接入终端设备将分别达10亿只、20亿只。
智能配电网投资浪潮兴起,产业链各环节充分受益
1 感知智能化:传感器市场稳步提升,产品呈现多样化
《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》要求,实现配电网装备水平升级。采用先进物联网、现代传感和信息 通信等技术,实现设备、通道运行状态及外部环境的在线监测,提高预警能力和信息化水平。受电网本身复杂性影响,电网传感器广泛应用于输、变、配等多个环节,感知内容也逐步呈现多样化和全面化,电网 传感器整体呈现颗粒度较小,产品多样化的特征。
2 感知智能化:无人机替代人工巡检,效率翻倍提升
根据北京未来智能公司,无人机巡检比传统检测至少快3倍,成本节约近50%,减少发电机三分之二的停机时间。南 方电网计划在十四五期间实现35千伏及以上线路无人机智能巡检全覆盖。 据Forst&Sullivan,2021年中国工业巡检无人机市场空间将达到60.9亿元,其中电力巡检是重要内容。
根据运用场景的不同,电力巡检机器人可分为室外电力巡检机器人、室内电力巡检机器人、带电作业机器人等。 据头豹研究院预测,2023年中国电力巡检机器人市场规模将突破50亿元。 目前国内带电作业机器人仍处于起步阶段,据亿嘉和官网,目前其室外带电作业机器人已在北京、山东、上海、 江苏、浙江等多地开展实际带电作业。
3 开关设备智能化助力电网实现故障自动隔离
开关设备是电网的重要控制终端,一二次融合柱上开关和智能环网柜等产品的出现,标志着电网控制环节智能化的 发展。当电力系统出现故障时,系统中的智能开关能及时识别故障类型,自动断开最小故障部分,且不会出现越级 跳闸或拒动现象。2019年国内传统柱上开关和环网柜产量分别为81万套和31万套,目前智 能化渗透率仍处于较低状态,智能化市场空间较大。
4 成套自动化解决方案缓解电网痛点
2020年国家提出“数字新基建”,其中“电力物联网”是重点任务之一,电网自动化方向明确。 根据《电力发展“十三五”规划》,全面推广智能调度控制系统,应用大数据、云计算、物联网、移动互联网技术, 提升信息平台承载能力和业务应用水平。 电网自动化控制系统是一种在线的、实时的、连续的、智能的分析诊断系统,可以构建大数据闭环优化,感知、预测、 优化企业经营。能够减少预防性试验和定期检修等模式下的盲目性和强制性,以实现对电气设备可能发生故障的及时 准确预测。
5 第二代智能电表升级大幅提振行业景气度
国网第二代智能电表招标始于2020年,相比于第一代智能电表,第二代智能电表可选配电能质量模块和负荷识 别模块,行业整体处于量价齐升的高景气状态。 从需求格局来看,国内智能电表行业集中度较低,2020年投标企业维持在40家左右,整体呈现分散化态势。
6 电力营销系统软件:营销侧软件系统建设推进营销数字化转型升级
国家电网公司营销2.0系统于2020年12月20日晚在国网江苏电力实现基础业务试点上线,我国电网信息化步伐加速前 进,电力营销系统市场空间有望提升。 营销2.0系统是一项长期而复杂的数字化工程,其完善和建设将推动实现客户全领域、全业态资源聚合共享,扎实推 动客户侧数字新基建落地,带动营销侧软件需求持续提升。
7 设计环节软件升级,国产化BIM替代成趋势
BIM技术在电网工程建设过程中可以全周期 贯通,实时监测数据,实现智慧管控。 由于国内的信息化技术起步较晚,电力BIM 赛道较大的市场份额主要被美国的Autodesk 和Bentley占据,我国BIM电力软件仍处于发 展起步阶段。随着我国政府对工业软件的 重视程度逐渐提高,电力系统的BIM行业国 产化替代成为长期发展趋势。
8 多能供给+配套服务,综合能源服务空间逐步拓宽
从定义来看,“综合能源”的落脚点在于能源供给结构,主要指电、气、冷、热等的多元化能源供应和多样化增值服 务模式。 而目前综合能源服务供应商则演化出更多样化的服务内容,将综合能源服务拆分为“综合能源”(电/热/冷等) +“综合服务”(平台化、数据化的全产业链能源服务),服务内容涵盖能源供给、能源运营、节能改造、虚拟电厂 等等。
智能电网行业迎四大发展机遇
1.政策利好智能电网行业发展
随着“四个革命、一个合作”能源安全新战略和“十四五”规划的逐步实施,我国已在推动能源消费革命的电能替代化石能源方面、在推动能源供给革命的多能互补微电网建设方面、在推动能源技术革命的人工智能等新技术方面、在推动能源体制革命的电力市场建设方面、在加强国际能源合作的“一带一路”电力工程调试试验等方面积累了丰富的项目经验和技术成果,拥有足够的技术储备和市场机遇参与构建现代能源体系。同时还出台了一系列政策鼓励智能电网行业发展,未来行业将迎来重大发展机遇。
2.“碳达峰、碳中和”的提出,行业迎来爆发式增长
2021年3月中央财经委员会第九次会议提出:构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。国家电网2020年底组织专题会议研究“碳达峰、碳中和”行动方案,确保实现“碳达峰、碳中和”目标。
随着重大决策部署的实施和相关行业龙头企业行动方案的落地,电力系统节能减排和新能源的接入必将加速推进,智能电网市场将迎来爆发式增长。
3.电网企业数字化转型加快,助力行业发展
随着电力系统的智能化,电力系统的数字化不可避免。通过数字化转型,为企业的高质量发展注入新动能,推动智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商的战略转型,加快建设具有全球竞争力的世界一流企业,助力构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,进一步促进智能电网行业发展。
4.特高压跨区输电能力提升,助推行业规模扩大
据国家电网数据统计,2016-2020年国家电网特高压跨区跨省输送电量逐渐增长,增长幅度有所加大,2020年国家电网特高压跨区跨省输送电量达20764.13亿千瓦时。预计2022年国家电网特高压跨区跨省输送电量达28346.11亿千瓦时。随着电网发展布局的持续优化,特高压和配套电网建设力度的加大,新能源供给消纳体系建设的大力推进,我国智能电网行业规模将进一步扩大。