中國電力智能巡檢機器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、市場競爭格局及市場發(fā)展前景分析

中國電力智能巡檢機器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、市場競爭格局及市場發(fā)展前景分析

伴隨經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，社會用電量不斷提升，對電網(wǎng)運行穩(wěn)定性提出更高挑戰(zhàn)，變電、輸電、配電等電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的巡檢需求進一步提高。目前電力公司仍主要采用傳統(tǒng)的人工巡檢方式，即利用看、聽、聞等感知手段，對電力設備運行狀態(tài)進行查驗和記錄，此種方式存在著人力成本高、巡檢手段單一、巡檢數(shù)據(jù)主觀性強、受天氣影響大、數(shù)據(jù)管理分散等問題，逐漸無法滿足準確、實時、高頻率的電力設備巡檢需求。

我國目前正從勞動密集型向現(xiàn)代化制造業(yè)方向發(fā)展，振興制造業(yè)、實現(xiàn)工業(yè)化是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要任務。從工業(yè)發(fā)展歷程看，生產(chǎn)手段必然要經(jīng)歷機械化、自動化、智能化、信息化的變革。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及生產(chǎn)技術的不斷進步和勞動力成本的不斷上升，使用機械、自動化技術代替人力成為巡檢管理的必然趨勢。

傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在很多不足。勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散、手段單一；在雷雨等惡劣天氣條件下，人工巡檢存在較大安全風險，且無法及時進行巡檢；傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于受到種種條件限制，存在很大的監(jiān)控盲區(qū)，很難真正滿足視頻監(jiān)控全方位覆蓋的要求。同時由于系統(tǒng)復雜、攝像頭數(shù)量多、安裝布線工作量大，因此故障率較高，維護困難。隨著智能變電站和無人值守變電站模式的推廣，對變電站巡檢提出了更高的要求，迫切需要一種更為先進、智能的巡檢模式。采用智能機器人技術進行變電站巡檢，既具有人工巡檢的靈活性和智能性，同時也克服和彌補了人工巡檢中存在的一些缺陷和不足，是智能和無人值守變電站巡檢技術的發(fā)展方向，且具有廣闊的應用前景。

隨著智能電網(wǎng)（又稱電網(wǎng)2.0）概念的提出，世界多國爭相通過本國先進的傳感器和測量技術、設備技術、控制方法和決策支持系統(tǒng)開發(fā)電力系統(tǒng)的智能化設備，確保電網(wǎng)的智能化、信息化、經(jīng)濟環(huán)保化的運行。利用智能巡檢機器人配合多種智能檢測裝置，對站內(nèi)設備進行智能識別與聯(lián)動。同時使用多樣化巡檢模式配合自動充電系統(tǒng)，實現(xiàn)7×24小時的高頻率、無人化巡檢。充分發(fā)揮機器人精度高、反應靈活、全天候的優(yōu)點，結合智能化檢測裝置以及智能分析軟件，完成了全天候數(shù)據(jù)快速采集、實時信息傳輸、智能分析預警到快速決策反饋的管控閉環(huán)，加強了電力設備管理能力，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提升電網(wǎng)智能化管理水平。

一、電力智能巡檢機器人國內(nèi)外現(xiàn)狀

電力巡檢機器人的早期研究主要集中在日本、美國等國家，早在1980年，日本就開始將移動機器人應用于變電站中，采用磁導航方式，搭載紅外熱像儀，對154kV-275kV變電站的設備致熱缺陷進行檢測；八十年代末期，日本研制出了地下管道監(jiān)控機器人，用于監(jiān)測275kV地下管網(wǎng)內(nèi)的溫度、濕度、水位、甲烷氣體、聲音、超聲、彩色視頻圖像等；九十年代，日本又研制出了渦輪葉片巡檢機器人，配電線路檢修機器人等應用于不同場景的巡檢機器人。

2008年，巴西學者J.K.C.Pinto等人設計了一種配備WiFi和紅外熱像儀的高空滑行變電站巡檢機器人，對變電站電力設備的致熱點進行檢測；美國研發(fā)的變電站檢測機器人，能夠實現(xiàn)電力設備自動紅外檢測，并使用檢測天線定位局部放電位置。2013年，加拿大研制出了一種檢測及操作機器人，采用GPS定位方式，在735kV變電站實現(xiàn)視覺和紅外檢測，并能遠程執(zhí)行開關分合操作。新西蘭研制的電力巡檢機器人，采用GPS定位，具備雙向語音交互以及激光避障功能。

從2016年CARPI會議（國際電力機器人學術會議）上所發(fā)表論文及研究成果而言，近十年來，電力巡檢機器人行業(yè)主要由中國引導，其專利、產(chǎn)品數(shù)量以及應用規(guī)模遠遠超過了其他大洲的數(shù)量。經(jīng)過數(shù)年的市場應用和推廣，目前國內(nèi)的電力巡檢機器人行業(yè)按應用場景可分為室外巡檢機器人、室內(nèi)巡檢機器人、電纜隧道巡檢機器人、巡檢無人機四大類。

在中國，國家電網(wǎng)公司于2002年成立了電力機器人技術實驗室，主要開展電力機器人領域的技術研究。2004年，研制成功第一臺功能樣機，后續(xù)在國家“863項目”支持和國家電網(wǎng)公司多方項目支持下，研制出了系列化變電站巡檢。綜合運用非接觸檢測、機械可靠性設計、多傳感器融合的定位導航、視覺伺服云臺控制等技術，實現(xiàn)了機器人在變電站室外環(huán)境全天候、全區(qū)域自主運行，開發(fā)了變電站巡檢機器人系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了設備熱缺陷分析預警，開關、斷路器開合狀態(tài)識別，儀表自動讀數(shù)，設備外觀異常和變壓器聲音異常檢測及異常狀態(tài)報警等功能，在世界上首次實現(xiàn)了機器人在變電站的自主巡檢及應用推廣，提高了變電站巡檢的自動化和智能化水平。

二、電力智能巡檢機器人國內(nèi)外市場總體情況分析

1、國內(nèi)市場情況

按2015年國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的規(guī)劃，未來5年，原有樞紐及中心變電站智能化改造率將達100%，有約兩萬座110kV及以上的傳統(tǒng)變電站將要進行智能化改造，同時新建智能化變電站數(shù)量達到1.5萬座。2016年底應用于國網(wǎng)35kV及以上變電站的智能巡檢機器人數(shù)量共計893臺，這一數(shù)量遠未達到市場飽和的程度。2017至2020年間，僅考慮此3.5萬座智能變電站中有15%～20%需配置智能巡檢機器人，運行模式以一機三站為例，單套機器人系統(tǒng)價格約為100萬元，則未來三年中變電站機器人將有17.5億元-23.3億元的市場容量。中長期來看，我國的變電站巡檢機器人潛在市場規(guī)模接近123.3億元。具有較大的市場空間。

室內(nèi)機器人主要應用于開關站內(nèi)。一般一個地級市配電站數(shù)量從500座至5,000座不等，直轄市、省會城市、經(jīng)濟發(fā)達城市數(shù)量較多。根據(jù)各地區(qū)用電量不同及電網(wǎng)建設情況不同，按平均每個地級市1,000座配電站估計，全國297個地級以上城市（含4個直轄市）大約擁有配電站30萬座。另根據(jù)國家能源局公布的《配電網(wǎng)建設改造行動計劃（2015-2020年）》，我國將會加速發(fā)展智能電網(wǎng)的建設，預計對于電力智能巡檢機器人的需求超過5萬臺。中國的電力傳輸線路將從2014年的115萬千米增加到2020年的159萬千米，無人機巡檢具備較大的市場需求。至2025年，國內(nèi)各類型民用無人機市場規(guī)模預計達750億元，其中電力行業(yè)約占6.7%，即約50億元的市場空間。

目前一個變配電值班員的年人工成本約10萬元，若智能巡檢系統(tǒng)的投入使用，并與變配電綜合自動化系統(tǒng)、絕緣在線監(jiān)測系、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的共同配合下，變配電所正向著智能化和無人化快速發(fā)展，遠期節(jié)約的人工成本也較為可觀。為保證變配電設備運行安全，值班員必須在雷電、大霧、大雨等特殊天氣及設備運行異常時進行巡視檢查，但給值班員的人身安全帶來了較大的隱患，投入使用變配電智能巡檢系統(tǒng)時，此項工作完全可由巡檢系統(tǒng)擔任，消除了值班員的人身安全隱患，其遠期的社會效益也不可忽視。

2、國外市場情況

此外，國內(nèi)電力企業(yè)積極參與國際合作與“走出去”戰(zhàn)略。隨著智能電網(wǎng)建設的全面鋪開，各類人工智能設備的需求潛力不斷增長，智能巡檢機器人也由此迎來了發(fā)展提速期。除了在國內(nèi)市場獲得快速發(fā)展外，隨著我國電力企業(yè)海外業(yè)務拓展和中東歐等國加快智能電網(wǎng)建設，隨著“一帶一路”“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略深入實施，特別是特高壓和各級電網(wǎng)快速發(fā)展，電力機器人產(chǎn)業(yè)憑借高科技、智能化、先進性等獨特優(yōu)勢，將迎來新的發(fā)展機遇和更為廣闊的發(fā)展空間。我國智能巡檢機器人有望在海外市場也獲取積極態(tài)勢。

三、乘“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”之風，巡檢機器人產(chǎn)業(yè)迎來高成長

2019年1月，國家電網(wǎng)提出“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略，“三型”即樞紐型企業(yè)、平臺型企業(yè)、共享型企業(yè)，“兩網(wǎng)”指的是“堅強智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”。我們認為，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)的進一步延伸，變/配電站環(huán)節(jié)，無人巡檢、智能運維、人機交互和基礎數(shù)據(jù)服務有望成為投資重點。此外，各省級層面，江蘇省是最早試點對輸電線路、變/配電站及電纜隧道采用無人化運檢的省份之一，到2020年，力爭建成50個以上電網(wǎng)智能機器人運維作業(yè)示范區(qū)，省內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)智能巡檢機器人裝備總數(shù)突破5000臺（套），巡檢機器人市場空間廣闊。

1、兩網(wǎng)加速融合，巡檢機器人行業(yè)有望持續(xù)受益

堅強智能電網(wǎng)+泛在電力物聯(lián)網(wǎng)深度融合是電力行業(yè)未來發(fā)展方向。堅強智能電網(wǎng)是基礎，支撐電力系統(tǒng)能源流的安全穩(wěn)定傳輸，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是“神經(jīng)網(wǎng)絡”，實現(xiàn)電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲”各環(huán)節(jié)信息流采集和歸集處理。兩者深度融合，實現(xiàn)能源流、數(shù)據(jù)流和與業(yè)務流的三流合一，助力國網(wǎng)成為世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。

政策推動智能電網(wǎng)加快建設。智能電網(wǎng)是指以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的統(tǒng)一的堅強智能化電網(wǎng)。自2009年國家電網(wǎng)首次提出智能電網(wǎng)概念以來，我國智能電網(wǎng)建設開始迅速發(fā)展，2010年3月，“加強智能電網(wǎng)建設”被寫入當年的《政府工作報告》，上升為國家戰(zhàn)略。2019年，國標委下發(fā)《關于推廣國家技術標準創(chuàng)新基地（智能電網(wǎng)）建設經(jīng)驗做法》，提出要結合智能電網(wǎng)（首臺、套）新技術產(chǎn)品掛網(wǎng)試點和先進技術標準研制情況，建立先進技術標準應用機制，推動關鍵核心技術標準加快實施，以先進標準引領帶動相關產(chǎn)業(yè)升級。未來智能電網(wǎng)標準化體系建設將更加完善。

無人化運維成為智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢，巡檢機器人行業(yè)將持續(xù)受益。傳統(tǒng)的電力運維模式已不能適應智能電網(wǎng)快速發(fā)展的需求，因此，將機器人技術與電力技術融合，通過智能機器人實現(xiàn)無人化運檢已經(jīng)成為智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。智能巡檢機器人應用于變/配電站（所）巡檢領域，能夠有效滿足電網(wǎng)改造中對電力系統(tǒng)提出的智能化、無人化要求，提高變/配電站運維的安全性與可靠性。國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)先后制定發(fā)展規(guī)劃，智能電網(wǎng)建設有望提速，巡檢機器人在電力行業(yè)的應用前景廣闊。

智能電網(wǎng)投資占比持續(xù)提高，2019-2020年投資有望達1281.5億元。根據(jù)《國家電網(wǎng)智能化規(guī)劃總報告（修訂稿）》，2009年至2020年國家電網(wǎng)計劃總投資3.45萬億元，其中智能化投資3,841億元，占電網(wǎng)總投資的11.13%。國家電網(wǎng)將“堅強智能電網(wǎng)”的建設計劃劃分為三個階段，其中2016年至2020年為引領提升階段，計劃總投資1.4萬億元，智能電網(wǎng)投資1750億，占比12.50%。值得注意的是，國網(wǎng)歷年實際投資額遠大于規(guī)劃投資額，2016-2018年國網(wǎng)電網(wǎng)投資分別為4964、4854、4889億元，2019年計劃投資5126億元，假設2020年投資額與2019年持平，則2016-2020年實際年平均投資額為4991.8億元，遠超規(guī)劃年平均投資額2800億元，據(jù)此可以合理預計，智能電網(wǎng)投資額也將遠超規(guī)劃額度，以12.50%的比例測算，2019-2020年智能電網(wǎng)投資將達到1281.5億元，市場空間廣闊。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)成為國網(wǎng)投資新重地。2019年3月，國家電網(wǎng)召開泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設工作部署電視電話會議，全面安排泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)設，并頒發(fā)《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設大綱》。國家電網(wǎng)公司董事長寇偉在會上指出，目前國家電網(wǎng)公司最緊迫、最緊要的任務即是加快促進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)設。對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，國網(wǎng)做出兩階段戰(zhàn)略安排：2021年，初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；2024年，全面建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同、數(shù)據(jù)貫通和統(tǒng)一物聯(lián)管理。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)的進一步深化。智能電網(wǎng)經(jīng)過10多年的建設已基本成型，未來需要做：①在中低壓配電網(wǎng)領域提升自動化、信息化和數(shù)字化水平；②開展類似工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時延敏感網(wǎng)絡建設（比如5G等），實現(xiàn)高精細化的數(shù)據(jù)采集，從穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的采集通信，延伸到暫態(tài)和瞬態(tài)數(shù)據(jù)的獲?。虎厶嵘髷?shù)據(jù)和人工智能分析能力，支撐電網(wǎng)更加堅強智能。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)即是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術、先進通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統(tǒng)，本質是智能電網(wǎng)建設的進一步深化。

2、滲透率提升+變/配電站建設，巡檢機器人市場需求為145-163億元

截至2017年底，室外機器人滲透率約為5%，室內(nèi)機器人滲透率約為1%。室外機器人方面，根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，截至2017年底國內(nèi)110kv及以上的變電站數(shù)量超過20000個，2017年底全國室外機器人保有量為1000臺，若根據(jù)變電站配置為一機一站（即一個變電站配置一臺機器人）測算，滲透率僅為5%。室內(nèi)機器人方面，按平均每個地級市1000座配電站估計，全國297個地級以上城市（含4直轄市）大約擁有配電站30萬座，根據(jù)億嘉和2015-2017年銷售數(shù)量768臺，及三年平均市占率約80%計算，國內(nèi)室內(nèi)巡檢機器人保有量為約不足1000臺，若根據(jù)配電站配置為一機二站（即兩個配電站適配一臺機器人）測算，滲透率僅約為1%。

2）配電站智能巡檢機器人：根據(jù)國家能源局公布的《配電網(wǎng)建設改造行動計劃（2015-2020年）》規(guī)劃，到2020年國內(nèi)配電自動化覆蓋率將達到90%。在此基礎上，我們假設其中20%，即54000座配電站采用智能化巡檢設備，且這些配電站配置機器人的進度在前一年基礎上提高5%，預計2023年能夠完成。按照億嘉和室內(nèi)機器人近三年銷售單價取平均值60萬計算，2019-2021年配電站室內(nèi)機器人市場需求約為82.5億元。

3）隧道智能巡檢機器人：隨著城市的高速發(fā)展，架空輸電線路難以滿足特定市容市貌的規(guī)劃要求，國家電網(wǎng)正逐步建設以電纜隧道為主的城市地下電力輸送通道網(wǎng)絡，但由于電纜隧道內(nèi)部環(huán)境封閉且復雜，人工難以實現(xiàn)全天實時監(jiān)控，隧道機器人可有效彌補人工的不足，目前處于起步階段。截至2018年底，江蘇省內(nèi)220kV電纜工程路徑長度約為100km，按照2018年江蘇發(fā)電量占全國總發(fā)電量比重8.96%匡算，全國電力管廊里程約為1116km。每4公里管廊隧道機器人預算方案200萬元，配置2臺巡檢機器人和1臺滅火機器人，2018年隧道機器人市場容量為1.2億元，若按照每年25%的進度配置隧道巡檢機器人，以67萬/臺計算，未來三年，則隧道巡檢機器人市場需求約為4.2億元。

4）帶電作業(yè)機器人：采用帶電作業(yè)機器人代替人工作業(yè)，可有效避免高電壓、強電場傷害，大幅提高作業(yè)工效。國網(wǎng)提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略后，對帶電作業(yè)機器人采購意愿強烈。億嘉和于2019年三月份推出帶電作業(yè)機器人，填補了國內(nèi)室外帶電作業(yè)無人化操作的空白。我們基于以下假設對帶電作業(yè)機器人市場容量進行測算：①全國目前有283個地級市，374個縣級市，1636個縣。假定每個地級市、縣級市、縣電網(wǎng)作業(yè)班組分別有10個、5個、1個，全國約有6336個作業(yè)班組；②一個帶電作業(yè)班組配一臺帶電作業(yè)機器人；③一臺帶電作業(yè)機器人按照300萬計算；④億嘉和于今年3月份推出帶電機器人，假設2019年市場滲透率為1%，此后每年在前一年基礎上滲透率提高3%?？蓽y算，帶電機器人整體市場空間為190億，2019-2021年市場容量為22.8億。

綜合上述，2019-2021年，以上三類智能巡檢機器人市場需求約為145-163億元，市場空間廣闊。

四、行業(yè)競爭格局：下游客戶集中度高，局部呈壟斷態(tài)勢

巡檢機器人屬于國家戰(zhàn)略新興行業(yè)。電力智能巡檢機器人屬于專業(yè)服務機器人范疇，是國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵發(fā)展的戰(zhàn)略新興行業(yè)。2013年，變電站智能巡檢機器人首次進入國家電網(wǎng)招標目錄，標志著變電站智能巡檢機器人產(chǎn)品在國家層面上形成了統(tǒng)一的技術標準和準入門檻。根據(jù)國家電網(wǎng)對于變電智能運檢技術的展望與推進，采用機器人替代人工完成巡檢作業(yè)已成為必然趨勢。

電網(wǎng)建設高度集中決定巡檢機器人行業(yè)客戶集中度較高。我國的電網(wǎng)建設基本是由國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)負責實施。電力巡檢機器人市場需求受各地方電力公司投資驅動，而各區(qū)域智能電網(wǎng)建設和原有電網(wǎng)智能化改造力度不同，發(fā)展水平迥異。因此，在一定時期內(nèi)，電力巡檢機器人的市場需求存在一定的區(qū)域性。目前，國內(nèi)智能巡檢機器人需求較大的省份主要是江蘇、浙江、上海、湖北、天津等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。

巡檢機器人產(chǎn)業(yè)的客戶區(qū)域特征明顯。以地處浙江的申昊科技和地處江蘇的億嘉和為例，2018年申昊科技前五大客戶中來自浙江省的營收占總營收的比重為77.8