2022年電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景分析

2022年電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景分析

“十四五”期間，我國電網(wǎng)投資可總結(jié)為——總量增長，結(jié)構(gòu)變化。從投資總額來看，根據(jù)《南方電網(wǎng)“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，“十四五”期間，南方電網(wǎng)電網(wǎng)建設(shè)將規(guī)劃投資約6700億元，以加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)和現(xiàn)代化電網(wǎng)進(jìn)程，推動以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，較“十三五”期間實(shí)際完成值增加52%左右（較計(jì)劃投資額增加33%）。國家電網(wǎng)未來五年計(jì)劃投入3500億美元（約合2.24萬億元人民幣），推進(jìn)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，據(jù)此推算國家電網(wǎng)“十四五”時期投資電網(wǎng)建設(shè)力度或與“十三五”大致持平。整體來看，“十四五”期間我國電網(wǎng)計(jì)劃投資額將接近3萬億元，較“十三五”時期實(shí)際投資額增加1000億元左右。

從投資結(jié)構(gòu)來看，“十三五”時期，我國電網(wǎng)投資主要聚焦于智能電網(wǎng)以及特高壓建設(shè)領(lǐng)域，目前我國已全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國際先進(jìn)水平。邁入“十四五”時期，數(shù)字電網(wǎng)周期開啟，電力信息化建設(shè)作為下一階段的核心抓手。長期來看，電網(wǎng)投資將出現(xiàn)兩大結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變：①數(shù)字電網(wǎng)/電力物聯(lián)網(wǎng)投資力度加大，相關(guān)智能化、信息化領(lǐng)域投資占比預(yù)計(jì)將大幅上升；②電力系統(tǒng)中，配用電側(cè)投資占比持續(xù)上升。

圖：我國電網(wǎng)投資規(guī)模（億元）

1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)周期開啟，智能化、信息化投資占比提升

2003-2008年（電網(wǎng)建設(shè)周期）：為了解決我國供電瓶頸，電網(wǎng)投資持續(xù)高增，投資聚焦輸變電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2002年，國務(wù)院下發(fā)《電力體制改革方案》，推動建立社會主義電力市場經(jīng)濟(jì)體制。2003年開始，社會用電量爆發(fā)式增長，我國電網(wǎng)需求量開始快速上升。2003-2008年，我國電網(wǎng)投資持續(xù)快速增長，國家電網(wǎng)電網(wǎng)投資金額從2004年874億元增長至2008年2497億元，CAGR達(dá)到30%，該階段投資重點(diǎn)聚焦在輸變電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)節(jié)。

2009-2014年（智能電網(wǎng)周期）：建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)，投資總額相對穩(wěn)定，投資偏向電力二次設(shè)備。2009年提出“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略”，分三個階段推進(jìn)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)：2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段；2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)；2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國際先進(jìn)水平。從投資規(guī)模來看，三個階段智能電網(wǎng)投資額占電網(wǎng)投資總額比例逐步提升，占比依次為6.2%、11.7%和12.5%。

2012-2019年（特高壓建設(shè)周期）：特高壓線路可連結(jié)各大區(qū)電網(wǎng)，幫助解決中國地域性能源失衡現(xiàn)象，將電力運(yùn)輸過程中的損耗降至最低，整體投資規(guī)模宏大。我國特高壓建設(shè)始于2006年，2011年前后迎來第一輪發(fā)展高峰階段。我國特高壓建設(shè)戰(zhàn)略是以±1000kV交流特高壓線路為主形成特高壓電網(wǎng)骨干網(wǎng)架，實(shí)現(xiàn)各大區(qū)電網(wǎng)的同步互聯(lián)；以±800kV特高壓直流輸電進(jìn)行遠(yuǎn)距離、中間無落點(diǎn)的大功率輸電工程，主要用于能源基地的清潔能源外送。截至目前，我國特高壓電網(wǎng)總投資規(guī)模已超過6000億元。

2019年至今（數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)周期）：我國新型電力系統(tǒng)（數(shù)字電網(wǎng)）建設(shè)旨在應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，投資重點(diǎn)落于終端采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、云平臺、信息安全等方面。數(shù)字電網(wǎng)推動構(gòu)建我國新型電力系統(tǒng)，是下一階段的主要投資方向。從具體的投資內(nèi)容來看，數(shù)字電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包括終端層、平臺支撐層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層及各層之間的安全防護(hù)系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)體系。

投資主體明確，電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)如期推進(jìn)。在新型電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入推進(jìn)下，我國將積極探索構(gòu)建面向用戶側(cè)電力泛在物聯(lián)網(wǎng)的新型智能計(jì)量體系，實(shí)現(xiàn)配電側(cè)、用電側(cè)采集監(jiān)控深度覆蓋，提升終端智能化和邊緣計(jì)算水平。我國電網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營為寡頭壟斷市場，南方電網(wǎng)主要負(fù)責(zé)廣東等五省區(qū)，國家電網(wǎng)經(jīng)營覆蓋全國26省市，其中國家電網(wǎng)供電市場份額約70%左右。國家電網(wǎng)及南方電網(wǎng)作為電力物聯(lián)網(wǎng)的投資主體，推動電網(wǎng)各環(huán)節(jié)數(shù)字化建設(shè)如期落地。

2、電網(wǎng)根系結(jié)構(gòu)茂盛，持續(xù)加大配用電側(cè)投資力度

與發(fā)達(dá)國家相比，我國輸變電系統(tǒng)發(fā)展較為成熟，但配電系統(tǒng)以及用電系統(tǒng)運(yùn)行效率仍存在較大提升空間。目前，我國電網(wǎng)存在負(fù)荷率低，運(yùn)行效率較低，運(yùn)輸線損較大等問題。據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年全國線損率5.62%，同比下降0.31個百分點(diǎn)，繼續(xù)保持在6%以下，但相比韓國、日本4%左右線損率仍存在一定差距。據(jù)國家電網(wǎng)2020年合并利潤表，2020年國家電網(wǎng)營業(yè)總收入26677億元，但凈利潤僅為420億元（凈利率僅2%），通過智能化降低各環(huán)節(jié)線損率從而提高電網(wǎng)公司管理效率將有效改善其盈利能力。從可靠性來看，根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，2016年全國戶均供電可靠性為99.805%，年平均停電時間為17.11h/戶，其中城市用戶年平均停電時間為5.20h/戶，與國際先進(jìn)城市供電可靠性差異明顯。電力系統(tǒng)中絕大多數(shù)的停電都是由短路故障引起的，配電自動化系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)故障并專供負(fù)荷，減少用戶停電時間。電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時智能化管理，幫助迅速找出甚至預(yù)防故障信息，從而實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備全面“體檢”。

新能源、分布式電源及電動汽車等新型配網(wǎng)元件的出現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)的承載和調(diào)配帶來較大壓力，對配電網(wǎng)自動化、智能化建設(shè)提出了更高要求。隨著分布式能源（尤其是分布式光伏）的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)可靠性將面臨更大的挑戰(zhàn)。大規(guī)模分布式發(fā)電接入系統(tǒng)后，將顯著影響配電網(wǎng)的潮流分布、電能質(zhì)量（電壓波動、諧波等）、短路電流大小，進(jìn)而影響到傳統(tǒng)保護(hù)元件的故障定位和供電恢復(fù)功能。這就需要加強(qiáng)對配電網(wǎng)（尤其是分布式發(fā)電等元件）的監(jiān)測與控制，對配網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)提出了更高的要求。

電力調(diào)度本質(zhì)是通過對發(fā)電端和負(fù)荷端的主動調(diào)節(jié)，使得電源端和負(fù)荷端達(dá)到均衡。清潔能源如風(fēng)電、光伏的功率曲線與負(fù)載功率曲線并不匹配——正常用電負(fù)荷曲線呈現(xiàn)白天到傍晚的持續(xù)高峰形態(tài)，光伏對午高峰會有比較好的支撐，但是晚間支撐幾乎為0；風(fēng)電在午高峰、晚高峰出力均處于比較低的水平。新能源電源的預(yù)測性和可控性弱化，且隨著負(fù)荷端充電樁等設(shè)備接入，負(fù)荷的可控性也在減弱。電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力高低與系統(tǒng)內(nèi)信息的搜集、處理能力存在緊密關(guān)系，并且未來隨著電源端、負(fù)荷端的復(fù)雜化和源網(wǎng)荷儲的強(qiáng)化，電網(wǎng)各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同關(guān)聯(lián)性將進(jìn)一步加強(qiáng)，原本獨(dú)立的各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)需要進(jìn)行融合。集信息采集、運(yùn)算、控制為一體的智能配電臺區(qū)將是配電網(wǎng)建設(shè)的核心，目前智能配電臺區(qū)仍處在試點(diǎn)示范工程階段，“十四五”期間有望成為投資的主要方向。

圖：光伏功率曲線與負(fù)載功率曲線不匹配

當(dāng)前我國配電網(wǎng)智能化程度較低，下一階段或成為投資重點(diǎn)。過去電網(wǎng)數(shù)字化更多發(fā)生在平臺層以及網(wǎng)絡(luò)層的建設(shè)，未來該部分?jǐn)?shù)字化建設(shè)將持續(xù)深化，更為重要的是，配用電對應(yīng)的感知層可能出現(xiàn)較明顯變化。2019年初國家電網(wǎng)提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)想，從發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度到用電六大環(huán)節(jié)對傳統(tǒng)電力基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)我國電力系統(tǒng)智能化變革。我國用電環(huán)節(jié)智能化改造起步較早，主要涉及智能電表、智能集抄器等部分，目前已初步完成并持續(xù)迭代，下一階段將加大配電環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)。當(dāng)前，我國配電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，基于分布式、多負(fù)荷、多電源等特征的復(fù)雜配電架構(gòu)正在形成，終端用戶對供電可靠性要求逐步提高，源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)發(fā)展、無線充電和直流配電等技術(shù)逐漸改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)。2018-2020年，國家電網(wǎng)在配電網(wǎng)領(lǐng)域的投資在逐步加大，配電網(wǎng)相關(guān)投資占比逐步提升，將成為下一階段投資重點(diǎn)領(lǐng)域之一。

“十四五”期間，我國配電側(cè)投資占比將大幅提升。根據(jù)《南方電網(wǎng)“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，“十四五”期間，南方電網(wǎng)電網(wǎng)建設(shè)將規(guī)劃投資約6700億元，以加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)和現(xiàn)代化電網(wǎng)進(jìn)程。南方電網(wǎng)將配電網(wǎng)建設(shè)列入“十四五”工作重點(diǎn)，規(guī)劃投資達(dá)到3200億元，幾乎占到了總投資的一半。國家電網(wǎng)方面預(yù)計(jì)未來五年每年將投入超過700億美元，推動電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級，預(yù)計(jì)約30-50%將投向配用電側(cè)。歷史上，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的投資主要集中在輸變電側(cè)，用于配用電側(cè)的投資占比僅約10-20%，“十四五”期間用于配網(wǎng)側(cè)投資占比大幅提升。

我們選擇兩種方式，對我國配電側(cè)數(shù)字化化改造對應(yīng)市場規(guī)模進(jìn)行了大致測算，測算結(jié)果如下：

（1）方法一：“十四五”期間配電側(cè)數(shù)字化改造投資規(guī)模約2336億元。假設(shè)國家電網(wǎng)“十四五”期間投資規(guī)模預(yù)計(jì)在2.24億元，2020年前后特高壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本成型，配網(wǎng)投資占比開始快速提升，假設(shè)從2021年30%提升至2025年50%，配網(wǎng)側(cè)數(shù)字化改造相關(guān)投資占配網(wǎng)投資的比例也同步開始大幅增加，從2021年10%提升至30%。從過往南方電網(wǎng)經(jīng)營數(shù)據(jù)，其每年電網(wǎng)投資規(guī)模約為國家電網(wǎng)20%?？傮w而言，兩家電網(wǎng)公司2021-2025年間配電側(cè)數(shù)字化改造投資規(guī)模合計(jì)將達(dá)2336億元。

（2）方法二：配電側(cè)數(shù)字化改造市場規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)2400-7200億元。單個臺區(qū)進(jìn)行數(shù)字化改造，簡單理解需要在配電側(cè)加配一個能源控制器（單價約5000元），在分支側(cè)、表箱側(cè)分別安裝多個分支監(jiān)測終端以及表箱監(jiān)測終端（單價約400元）。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，目前我國約800萬個公變臺區(qū)，單個臺區(qū)改造費(fèi)用在3萬至9萬不等（根據(jù)臺區(qū)覆蓋規(guī)模以及硬件配置高低變化，部分高配大區(qū)改造費(fèi)用甚至可高達(dá)15萬元），公變精品臺區(qū)改造市場規(guī)?？傆?jì)約2400-7200億元，市場規(guī)模龐大。（注：精品臺區(qū)改造周期不僅限于“十四五”期間）

綜合兩種計(jì)算方法，可以粗略判斷，2021-2025年我國配電側(cè)數(shù)字化改造硬件終端投資規(guī)模預(yù)計(jì)超過2000