聊城電力物聯網行業專題研究報告:新型電力系統核心賦能者

作者：智宇物聯
發表時間：2022年10月16日
來源：智宇物聯

（報告出品方/作者：浙商證券，鄧偉）

01 挑戰升級！電網智能化勢在必行

內生需求：保障運行可靠性是電網內生需求

電網可靠性是國網社會責任績效的重要考核指標。2016-2020年城網/農網供電可靠率逐年提高，分別從99.960%提升至99.970%、從99.782%提升至99.843%。2016-2020年城市/農村綜合電壓合格率總體上呈上升趨勢，分別從99.993%提升至99.995%、從99.491%提升至99.810%。其中農網供電可靠性、農村綜合電壓合格率提升較快，但仍與城網、城市存在較大差距，預計下階段國網將繼續加速電網尤其是農村電網可靠性建設，通過智能化、信息化手段可有效提高供電可靠性。

新的挑戰：雙碳目標下新能源大規模并網帶來新挑戰

30/60雙碳目標下，新能源發電、裝機比例將顯著提高。到2025年，可再生能源的發電裝機占比將超過50%（ 2020年為41%）；預計2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右、風電太陽能發電總裝機容量達到17億千瓦以上（2020年底為5.3億千瓦），超過煤電成為裝機主體（2020年僅為24.3%）。到2060年前，新能源發電量（非水非核）占比有望超過50%，甚至超60%，成為電量主體（2020年風光合計9.5%）。

新能源發電事故隱患對電網可靠性提出更高挑戰。新疆哈密地區、河北沽源地區多次出現由風電機群及串補電網相互作用而引發的次同步諧振，造成變壓器異常振動和大量風機脫網。2019年英國霍恩熙離岸風場由于海地電纜電容效應，電壓不穩定發生振蕩，導致保護系統切機，引起英格蘭和威爾士大規模停電事故。隨光伏組件為追求性價比向大功率、大電流趨勢發展，傳統保護設計無法滿足要求，曾引發山西運城光伏電站火災。

新能源并網/消納對電網穩定性產生沖擊。隨新能源并網量、發電量將大幅提升，并逐步替代部分退役火電機組，由于新能源利用小時數少、受天氣等不可控因素影響大，對電網頻率、電壓、功角、諧振等穩定性形成較大沖擊。雙碳目標下，發電側大規模新能源并網、用戶側日趨復雜的負荷將對電網穩定性產生沖擊，對電網可靠性提出更高要求。

02 如何應對？構建新型電力系統

深度解讀：新能源為主體的新型電力系統核心內涵

能源為主體的新型電力系統，成為下階段建設主題。我國電網建設經歷2001-2008年的“大上快干” 高速增長階段、2009-2018年的堅強智能電網建設階段，將加速進入電力物聯網信息化建設階段。預計電力信息通信將繼續保持5 年以上高景氣度，“端、邊、網、云、智”等各環節設備商、運營商有望持續受益。

以新能源為主體的新型電力系統內在要求為： ①在滿足新能源大規模發展、高比例接入上責無旁貸，發揮電網能源資源配置的樞紐平臺作用，有力支撐和服務能源供給清潔化進程。 ②在保障系統安全穩定運行和電力可靠供應上責無旁貸，應對新能源對系統調節能力和抵御風險能力提出的更高要求。 ③在深入推進電力科技創新和自立自強上責無旁貸，不斷攻克能源轉型發展中面臨的技術難題，加快突破“卡脖子”技術，搶占全球能源電力科技制高點。

三大路徑：能源傳輸+能源互聯+電力市場機制

針對我國電網既存的能源結構不合理、能源利用效率低問題，及新能源大規模并網帶來的挑戰，為打造低碳、安全高效的能源體系，需提升電網側積極消納、友好互動、長距離傳輸及大網架組網能力，從優化能源傳輸配置、升級能源互聯網、完善電力市場機制三個方面構建新型電力系統。

03 核心環節：電力物聯網建設提速

政策加碼：兩網積極響應碳中和，相關政策規劃密集出臺

國網、南網均做出積極響應將加速進入電力物聯網信息化建設階段：

①國網：3月1日國網一次性提出“碳中和、碳達峰”18條行動方案，提出加強“大云物移智鏈”等技術創新和應用，加快信息采集、感知、處理、應用等環節建設，到2025年初步建成國際領先的能源互聯網。6月28日，國家電網總經理在2021年國際能源變革對話上發表主旨演講，提出從六個方面構建新型電力系統。

②南網：5月15日南網發布《建設新型電力系統行動方案（2021-2030年）白皮書》、《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書》，提出要充分利用數字技術為電網賦能，提升電網全息感知和靈活控制能力，加快電網向能源互聯網升級。

國家電網電力物聯網技術架構圖

端邊網云智協同，建立電力物聯網。電力物聯網戰略目標是建立多維度能源生態，需要”端（終端傳感）、邊（邊緣計算）、網（通訊網）、云（云平臺）、智（應用層）“各環節全面配合。其中智能終端實現精確數據采集、毫秒級信息反饋是電力物聯的基礎，通過邊緣計算處理冗雜數據是提升信息處理效率的關鍵。

從多個角度理解電力物聯網內涵

從架構上看，電力物聯網包含感知層、網絡層、平臺層、應用層四層結構，感知層主要解決數據的采集問題，網絡層主要解決數據的傳輸問題，平臺層主要解決數據的管理問題，應用層主要解決數據的價值創造問題。

從技術上看，電力物聯網廣泛應用大數據、云計算、物聯網、人工智能、區塊鏈、邊緣計算等信息技術和智能技術，屬于工業物聯網范疇，是數字革命在能源電力領域迅猛發展的必然產物。

從作用上看，電力物聯網就是通過匯集各方面資源，為規劃建設、生產運行、經營管理、綜合服務、新業務新模式發展、企業生態環境構建等各方面，提供充足有效的信息和技術支撐。

從關系上看，堅強智能電網和電力物聯網，二者相輔相成、融合發展，形成強大的價值創造平臺，共同構成能源流、業務流、數據流“多流合一”的能源互聯網。

智能電網投資結構化占比提升：電網信息通信+電網自動化

為構建新型電力系統，智能化信息化投資將進一步提速。2017-2020年智能電網投資占電網總投資比例不斷提高， 2020年占比達21%，投資規模達1080億元。其中電力信息通信投資比例已提高至40%。2019年電力信息通信總投資增速高達65%，預計2021年投資增速仍將達到38%。為響應中央構建以新能源為主體的新型電力系統要求，待國網、南網相關細化政策落地，電網智能化、信息化投資有望進一步提速。

信息化設備市場份額集中

國電南瑞、信產集團及中國電科院等頭部供應商充分受益國網信息化建設：從2020年前三批國網信息化設備中標結果看，信息化硬件中標總額達到14.3億元，占比較高，其余信息化軟件、調度類硬件、調度類軟件中標總額分別達到0.3億元、3億元、1.9億元（嚴格意義上調度我們不歸為信息化）。信息化設備市場份額高度集中：信息化軟硬件設備，信產集團和國電南瑞分別中標7.68/5.26億元，合計占比達到88%；調度類軟硬件設備，南瑞集團和中國電科院分別中標2.51/0.99億元，合計占比達到71%。信息化設備南瑞集團和信產集團總體份額分別為39.8%、39.7%，雙寡頭格局明顯。

國網利潤側面臨較大壓力，從資產負債率來看仍有資產擴張能力

科技賦能國網運營效率再上臺階：2016-20年國家電網營業收入仍保持增長（ 2020年即使在疫情影響下增速仍達到0.3%）。受到降電費影響，利潤總額從2018年起持續下降，凈資產收益率也持續下降到 2.2%。另一方面，全員勞動生產率持續提升，從 2004年21.1萬元/（人·年）提升到2019年的83.6萬元/ （人·年）。數字化智能化轉型，信息化升級，科技賦能電網運營，有望提升國網運營效率，在電費下行壓力下提供新發展動能。國網資產負債率已持續下降至56%附近，負債表仍有擴張空間，支撐轉型投資。