2024電力系統(tǒng)推動發(fā)輸配用智能化技術

電力系統(tǒng)推動發(fā)輸配用智能化技術2024目 錄一、 碳達碳和心于潔替和氫代 4二、 構建新源主的型電系統(tǒng) 5三、 智能設在力統(tǒng)發(fā)揮來突作用 7發(fā)電新源入出預測 8發(fā)電新源電能維 10智能電及套備 機器及人機 12智慧量采集 13虛擬廠綜能服等用側(cè)新式 15四、 電力統(tǒng)能主產(chǎn)鏈及關業(yè) 18圖表目錄圖1：雙下型力統(tǒng)建邏輯 4圖2：不階風裝占比 4圖3：不階風發(fā)量占比 4圖4：新電系基特征 5圖5：新電系主內(nèi)涵 5圖6：新電系顯特征 5圖7：新電系建目標舉措 5圖8：我歷電基建設資況億） 6圖9：智電建周各環(huán)投情（元） 7圖10：國電建資變情況 7圖力統(tǒng)能設 8圖12：能功預義 10圖13：能并成統(tǒng) 10圖14：能檢器統(tǒng)總結(jié)構 10圖15：上電組機葉巡檢 10圖16：上電維構成 圖17：國電維現(xiàn)狀 圖18：電的展程 圖19：能發(fā)歷程 14圖20：2017年-2022年家電智掉招數(shù)統(tǒng)計測 15圖21：2021國招能電市格局 15圖22：能電鍵術 16圖23：擬廠構圖1 16圖24：擬廠構圖2 16表1：電智化備迎峰夏的用景 7表2：新兩細光出力測核關完政策 8表3：中智變站線監(jiān)系市場 12表4：電領機人類 13表5：虛電相政策 17表6：電系智化要產(chǎn)鏈主相企業(yè) 18PAGEPAGE18一、碳達峰碳中和核心在于清潔替代和電氫替代圖1：雙碳下新型電力系統(tǒng)建設邏輯數(shù)據(jù)來源：英大證券研究所2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話時20302021年3月，國家主席習近平在中圖1：雙碳下新型電力系統(tǒng)建設邏輯數(shù)據(jù)來源：英大證券研究所在清潔替代和電氫替代下：根據(jù)國網(wǎng)能源能源研究院預測，我國全社會用電量將從2020年的7.5萬億千瓦時增至2030年的204513.8-15.92020年-203020304.4%-5.1%2.2-2.6個、1.6-1.8203035%35.0%-36.7%。圖2：不同階段風光裝機占比圖3：不同階段風光發(fā)電量占比數(shù)據(jù)來源：電網(wǎng)技術，2022年，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：電網(wǎng)技術，2022年，英大證券研究所根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預計，2025、2030、2050和2060年風電和光伏新能源裝機分別為10.9、18.2、55.1和59.2億kW，新能源裝機占比分別為37.8%、49.2%、74.8%和77%。20252030205020602.13.310.210.923.6%31.0%62.0%和50%?！倍?、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)電網(wǎng)連接著電力生產(chǎn)和消費，處于能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)。202132021年（2021-2030年圖4：新型電力系統(tǒng)基本特征圖5：新型電力系統(tǒng)主要內(nèi)涵數(shù)據(jù)來源：國家電網(wǎng)，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：國家電網(wǎng)，英大證券研究所20215（2021-2030年)圖6：新型電力系統(tǒng)顯著特征圖7：新型電力系統(tǒng)建設目標及舉措數(shù)據(jù)來源：南方電網(wǎng)，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：南方電網(wǎng)，英大證券研究所“”3萬億元，高于“十三五”、“十二五”期間2.57萬億元和2國電網(wǎng)投資額。其中：國家電網(wǎng)計劃投入3500億美元（約合人民幣2.23萬億元），推進電網(wǎng)向2022501250006700新型電力系統(tǒng)構建。圖8：我國歷年電網(wǎng)基本建設投資情況（億元）6,0006,0005,000 5,431 5,339 4,640 4,1195,3735,0124,6994,9513,8984,0003,4483,6873,6613,8942,8953,0002,0001,00002008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年數(shù)據(jù)來源：wind終端，英大證券研究所65000————“”和增量配電網(wǎng)等項目接入電網(wǎng)及電網(wǎng)互聯(lián)服務。隨著新型電力系統(tǒng)建設推進，風電、光伏發(fā)電等新能源電站普遍具有單機發(fā)電容量較小、分散布置的特點，通常在中、低壓配電網(wǎng)側(cè)接入電網(wǎng)，配電網(wǎng)將從傳統(tǒng)意義上的無源配電網(wǎng)向有源配電網(wǎng)發(fā)展，從而將加強對配網(wǎng)結(jié)構、控制保護方式、運營管理模式等方面的改進和完善。隨著風力發(fā)電和光伏發(fā)電的逆變控制系統(tǒng)和并網(wǎng)技術等一批核心、關鍵技術的突破，輸配電及控制設備產(chǎn)品將面臨新的增量需求?！笆奈濉睍r期配網(wǎng)主要面臨擴容升級、一二次設備融合、智能化建設等投資重點。國1.260%“十四五”工作重點，規(guī)劃投資達到3200億元，接近電網(wǎng)投資的50%，主100%圖9：智能電網(wǎng)建設周期各環(huán)節(jié)投資情況（億元）圖10：我國配電網(wǎng)建設投資變化情況數(shù)據(jù)來源：宏利達招股說明書，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：宏利達招股說明書，英大證券研究所三、智能化設備在電力系統(tǒng)中發(fā)揮越來越突出作用2022表1：電力智能化設備在迎峰度夏中的應用場景主要設備主要場景無人機輸電線路通道防山火巡檢作業(yè)機器人不停電利用機器人修補超高壓交流輸電線路地線斷股工作巡檢機器人500千伏輸電線路巡檢對重要輸電線路基本實現(xiàn)了無人機自動巡檢，巡檢時間縮短三分之一，效率比傳統(tǒng)人工巡檢提高了6倍桿塔可視化裝置實時監(jiān)測通道環(huán)境異常情況物聯(lián)網(wǎng)平臺重慶搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺統(tǒng)一調(diào)控樓宇中央空調(diào)數(shù)字化安全管控智能終端推動視頻監(jiān)控、智能分析、安全圍欄、智能安全工器具等新技術與新裝備在電網(wǎng)作業(yè)現(xiàn)場應用智慧變電站一體化平臺布置在變電集控中心，實現(xiàn)對表計讀數(shù)異常、硅膠筒破損、部件表面油污等21類缺陷及隱患的高精度識別和告警4500對采集的圖像進行智能分析客戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)智慧平臺實現(xiàn)了并網(wǎng)分布式光伏發(fā)電項目的可觀、可測、可調(diào)、可控新能源調(diào)度技術支持系統(tǒng)使集中式新能源發(fā)電功率預測準確率超過94%數(shù)據(jù)來源：國家電網(wǎng)官網(wǎng)，英大證券研究所IGBT圖11：電力系統(tǒng)智能化建設數(shù)據(jù)來源：英大證券研究所2021表2：新版兩個細則光伏出力預測考核相關不完全政策相關要求考核要求2021年12新能源場站技術指導和管理內(nèi)容：各省監(jiān)管辦可在所在區(qū)域?qū)嵤┘殑t的基礎月新版《電力并網(wǎng)運行管理規(guī)定》確性和各類數(shù)據(jù)完整性應滿足國家和行業(yè)有關標準要求。上，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況約定不同考核及返還標準，修訂轄區(qū)內(nèi)實施細則，保持實施細則在區(qū)域內(nèi)的基本統(tǒng)一和相互協(xié)調(diào)。2022年7域發(fā)布施細則（2022年修訂版）》新建和擴建光伏電站自首批光伏3測次日0時開始至未來240新能源發(fā)電功率，超短期預測是154時間分辨率均為15分鐘。光伏電站中短期功率預測上報率應達到100%，中短期功率預測中的日前預測準確率應大于等于85%，10天預測平均準確率應大于等于75%。否則面臨考核光伏電站超短期功率預測上報率應達到100%，預測準確率應大于等于90%。否則面臨考核2022年7月《山東省光伏電站并網(wǎng)運行管理實施細則(2022年修訂版)》光伏電站應向電力調(diào)度機構報送對光伏電站上報光伏功率預測結(jié)0時240前預測是指預測光伏電站次日02415分4率均為15分鐘考核包括上報率和準確率考核，其中中期預測結(jié)果第十日（217小時-240小時）準確率按日進行統(tǒng)計，按月進行考核，月平均準70%70%時，每降1線與實際出力曲線的偏差面積進行考核，允20%，考核電量為許偏差除外）；超短期考核允許偏差為實際15%。2022年6月《南方區(qū)域光伏發(fā)電并網(wǎng)運行及輔助服務管理實施細則》光伏電站應按相關要求建設功率915考核包括上報率和準確率考核，光伏電站中4（73小時-96小時45%1個百分點按當月裝機容量*0.2*考核系數(shù)（1）小時的標準進行考核；光伏電站短期功率預測65%，每降1個百分點按當月裝機容量考核系數(shù)（470%1容量*1*考核系數(shù)小時的標準進行考核。數(shù)據(jù)來源：政府官網(wǎng)機構，英大證券研究所整理線，項目才能達到最優(yōu)收益。圖12：新能源功率預測意義圖13：新能源并網(wǎng)成套系統(tǒng)并網(wǎng)交易 精細數(shù)據(jù)來源：英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：國電南瑞年報，英大證券研究所圖14：智能巡檢機器人系統(tǒng)總體結(jié)構圖15：海上風電機組無人機葉片巡檢數(shù)據(jù)來源：風能，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)上公開資料，英大證券研究所202920億美元左右。相比傳統(tǒng)陸上風電97%-99%據(jù)統(tǒng)計，每年可接近海上風電機組的時間大約200天，并且會隨海況的變化而減少。海上風電運維成本較高，海上風電機組的運維成本相對陸上風電較高，大約是其3倍。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術發(fā)展，海上風電的智能化運維成為主要手段。風電運維參與者包括三個陣營：風電場開發(fā)商、整機制造商和第三方運維公司。其中風電開發(fā)商主要參與風電運維的中、高端領域；整機制造商主要參與風電運維的高端領域；第三方運維公司主要參與風電運維的中低端領域。圖16：海上風電運維成本構成圖17：中國風電運維競爭現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源：船舶工程，2022，44（02），英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)上公開資料，英大證券研究所20世紀80IEC61850圖18：變電站的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)來源：智能變電站應用研究，云南電力技術，2022年；英大證券研究所整理表3：中國智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)市場數(shù)據(jù)來源：前瞻研究院，英大證券研究所整理根據(jù)前瞻研究院《2020-20255402021202375%2021年62023機器人及無人機25條10402021年，國家發(fā)改委發(fā)布關于對《電力可靠性管理辦法（暫行）（征求意見稿）》公開征求意見的公告中提出，電力企業(yè)應當加強線路帶電作業(yè)、無人機巡檢、設備狀態(tài)監(jiān)測等先進技術應用，優(yōu)化輸變電設備運維檢修模式，提升運維效率。2021年12月，國家能源局印發(fā)《電力安全生產(chǎn)“十四五”行動計劃》（國能發(fā)安全〔2021〕62號），逐步推進高危作業(yè)人工替代技術，開發(fā)應用帶電作業(yè)機器人等新技術。在上述產(chǎn)業(yè)政策及電網(wǎng)公司大力推廣下，對智能機器人、智能電力監(jiān)測及控制設備等產(chǎn)品和服務的市場需求將形成有力的拉動。節(jié)進行實時監(jiān)測和日常巡檢、保證整體電力系統(tǒng)運行安全健康的作用凸顯。對于電力行業(yè)，表4：電力領域機器人分類機器人類型作業(yè)類型主要情景巡檢機器人可自主采集數(shù)據(jù)、避障、充電等，替代人工實現(xiàn)遠程巡檢。完成紅外、局放及表計識別等帶電檢測任務，全面替代人工實現(xiàn)遠程例行巡查，或是在事故和特殊情況下實現(xiàn)特巡和定制性巡檢。操作機器人緊急分閘操作、保護裝置操作、倒閘操作、壓板操作、間接驗電。帶電斷/接引流線、帶電加裝接地環(huán)、帶電加裝故障指示器、帶電更數(shù)據(jù)來源：億嘉和2022年半年報，英大證券研究所整理智慧計量與采集圖19：電能表發(fā)展歷程數(shù)據(jù)來源：華經(jīng)情報網(wǎng)，英大證券研究所整理(如雙向計量、在線監(jiān)測、負荷管理等)。2012年OIML在IEC基礎上制定了IR46標準。整體結(jié)構上，IR46對不同原理電表提出統(tǒng)一標準，IR46“多芯模組化”6-8200820108月3120221003萬多2022年半年報，2022年上半年，國家電網(wǎng)在常規(guī)的2批次招標外新增1批次，已完成的新增批次以及第一批招標總量達到423036%；南方電網(wǎng)方面，2022年10.760%。目前看智能電表市場集中度較低，從國網(wǎng)2021年招投標結(jié)果看三星醫(yī)療、華立科技、威思頓、許繼儀表、炬華科技、林洋能源、威勝集團、海興電力、科陸電子、中電裝備等前十大企業(yè)合計低于40%。新標準實行后，行業(yè)門檻提升，優(yōu)勢企業(yè)份額將有所提升。圖20：2017年-2022年國家電網(wǎng)智能掉膘招標數(shù)量統(tǒng)計預測900090008000700060005000400030002000100002017年2018年2019年2020年2021年2022年E數(shù)據(jù)來源：中商情報網(wǎng)，英大證券研究所整理圖21：2021年國網(wǎng)招標智能電表市場格局4.7%4.0% 3.9%3.8%3.6%3.3% 3.2%64.7% 3.0%3.0%2.9%數(shù)據(jù)來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，英大證券研究所三星醫(yī)療華立科技三星醫(yī)療華立科技威思頓 許繼儀表炬華科技林洋能威勝集團海興電力科陸電子中電裝備其他2021（2021-2023圖22：智能用電關鍵技術數(shù)據(jù)來源：電網(wǎng)技術雜志英大證券研究所整理圖23：虛擬電廠結(jié)構示意圖1圖24：虛擬電廠結(jié)構示意圖2數(shù)據(jù)來源：綜合智慧能源，2022年第6期，英大證券研究所數(shù)據(jù)來源：電享科技官網(wǎng)，英大證券研究所虛擬電廠作為實現(xiàn)需求響應項目落地應用的主體之一，既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調(diào)負荷調(diào)峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納，配合填谷?！疤摂M”主要體現(xiàn)可控資源是分散的，而不是一個集中的物理實體，“電廠”主要體現(xiàn)在通過信息技術手段實現(xiàn)可控資源的協(xié)同一致，接受電網(wǎng)整體調(diào)度安排，并可以參與電力市場交易。根據(jù)虛擬電廠對外特征，不同類型特征的虛擬電廠具有不同的服務能力。（1）電源型虛擬電廠：具有能量出售的能力，可以參與能量市場，并視實際情形參與輔助服務市場。（2）負荷型虛擬電廠：具有功率調(diào)節(jié)能力，可以參與輔助服務市場，能量出售屬性不足。（3）儲能型虛擬電廠：可參與輔助服務市場，也可以部分時段通過放電來出售電能。（4）混合型虛擬電廠：全能型角色。行業(yè)相關政策的不斷出臺和電力體制改革的推進為虛擬電廠的落地提供了可能性，如電力兩個細則、全國統(tǒng)一電力市場建設、電力現(xiàn)貨市場和輔助服務市場、分時電價機制等，2021年新版兩個細則將并網(wǎng)及輔助服務主體范圍由發(fā)電廠擴大到包括新型儲能、自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負荷、工商業(yè)可中斷負荷、電動汽車充電網(wǎng)絡、聚合商、虛擬電廠等主體，賦予虛擬電廠合格市場主體地位；電力市場及分時電價機制以及全國統(tǒng)一電力市場建設則不斷完善虛擬電廠商業(yè)模式和業(yè)務模式。表5：虛擬電廠相關政策時間政策涉及內(nèi)容2021年3月進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》依托“云大物移智鏈”等技術，進一步加強源網(wǎng)荷儲多向互動，通過虛擬電廠等一體化聚合模式，參與電力中長期、輔助服務、現(xiàn)貨等市場交易，為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)支撐能力。2021年7月快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》鼓勵聚合利用不間斷電源、電動汽車、用戶側(cè)儲能等分散式儲能設施，依托大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術，結(jié)合體制機制綜合創(chuàng)新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業(yè)模式2021年10月國務院《關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》加快靈活調(diào)節(jié)電源建設，引導自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負荷、工商業(yè)可中斷負荷、電動汽車充電網(wǎng)絡、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，建設堅強智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平2021年12月管理辦法》并網(wǎng)主體在常規(guī)電源的基礎上進一步拓展到風電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、抽水蓄能、自備電廠等，納入新型儲能以及負荷側(cè)可調(diào)節(jié)負荷等，新增新能源、新型儲能和能夠響應電力調(diào)度指令的可調(diào)節(jié)負荷（含通過聚合商、虛擬電廠等形式聚合）等負荷側(cè)主體。2022年1月快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》2022年2月善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》拓寬電力需求響應實施范圍，通過多種方式挖掘各類需求側(cè)資源并組織其參與需求響應，支持用戶側(cè)儲能、電動汽車充電設施、分布式發(fā)電等用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，以及負荷聚合商、虛擬電廠運營商、綜合能源服務商等參與電力市場交易和系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)。2022年3月發(fā)改委、能源局《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》用戶側(cè)儲能、新能源汽車與電網(wǎng)（V2G）能量互動等各20255%左右數(shù)據(jù)來源：WIND英大證券研究所整理年7月廣州印發(fā)實施《廣州市虛擬電廠實施細則》明確了虛擬電廠的參與規(guī)則，并在開展初期