智能電網(wǎng)行業(yè)研究報告

智能電網(wǎng)行業(yè)研究報告大發(fā)電力科技股份2021年11月9日目錄智能電網(wǎng)行業(yè)研究報告 1第一節(jié)智能電網(wǎng)概述 51.1世界經(jīng)濟開展歷史趨勢 51.2智能電網(wǎng)定義 51.3簡單定義引發(fā)的問題 61.4傳統(tǒng)電網(wǎng)簡介 61.5傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的比擬 71.6智能電網(wǎng)的特征 8第二節(jié)智能電網(wǎng)現(xiàn)狀 82.1國際智能電網(wǎng)開展情況 9美國智能電網(wǎng)開展現(xiàn)狀 9歐盟智能電網(wǎng)規(guī)劃 14日韓智能電網(wǎng)開展情況 14中國智能電網(wǎng)規(guī)劃 16美國、歐洲、中國智能電網(wǎng)開展差異 162.2中國智能電網(wǎng)開展重點 18發(fā)電環(huán)節(jié) 18輸電環(huán)節(jié) 19變電環(huán)節(jié) 19配電環(huán)節(jié) 20用電環(huán)節(jié)——智能電表 20調(diào)度環(huán)節(jié) 21智能電網(wǎng)案例 21第三節(jié)中國智能電網(wǎng)設(shè)備市場需求分析 223.1堅強智能電網(wǎng)投資結(jié)構(gòu)概述 223.2新一代堅強電網(wǎng)：世界第一特高壓輸電網(wǎng)建設(shè) 25交流特高壓 28直流特高壓 303.3電網(wǎng)智能化：可持續(xù)開展的廣闊市場 31新能源發(fā)電電網(wǎng)接入設(shè)備：綠色能源的智能入口 32智能輸電設(shè)備：全面提升效率與可靠性 34分布式電源與微網(wǎng) 43智能調(diào)度系統(tǒng)：從信息化走向智能化 45智能用電：外延市場將更為可觀 47第四節(jié)智能電網(wǎng)對智能電表市場需求分析 514.1國內(nèi)市場需求分析 514.2國際市場需求分析 544.3市場開拓情況 55第一節(jié)智能電網(wǎng)概述1.1世界經(jīng)濟開展歷史趨勢1.2智能電網(wǎng)定義智能電網(wǎng)〔smartpowergrids〕，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0〞1.3簡單定義引發(fā)的問題傳統(tǒng)電網(wǎng)是什么樣的實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的目標是什么智能電網(wǎng)的主要特征是什么如何實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的1.4傳統(tǒng)電網(wǎng)簡介電網(wǎng)〔powergrid〕定義：在電力系統(tǒng)中，聯(lián)系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱。屬于輸送和分配電能的中間環(huán)節(jié)，它主要由聯(lián)結(jié)成網(wǎng)的送電線路、變電所、配電所和配電線路組成?！埠唵蔚奈锢碓O(shè)備聯(lián)網(wǎng)，單向網(wǎng)絡(luò)?！?.5傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的比擬1.6智能電網(wǎng)的特征第二節(jié)智能電網(wǎng)現(xiàn)狀通信技術(shù)傳感測量計算機電力電子其他現(xiàn)在1.電力線通信2.光纖通信GPRS/3G/WiMax1.光電互感器2.FRID技術(shù)1.大規(guī)模數(shù)據(jù)庫技術(shù)2.高性能計算機1.無功補償2.逆變器、變流器、變頻器技術(shù)1.特高壓輸電2.直流輸電分布式發(fā)電未來四網(wǎng)融合技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)需求側(cè)管理系統(tǒng)智能決策系統(tǒng)先進控制系統(tǒng)超導技術(shù)大規(guī)模儲能技術(shù)雙向饋電技術(shù)2.1國際智能電網(wǎng)開展情況2.1.1美國智能電網(wǎng)開展現(xiàn)狀1998年，美國電科院〔EPRI〕開展“復雜交互式網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)〞(CIN/SI〕研究，目的是打造高可靠、完全自動化的美國電網(wǎng)，這是美國智能電網(wǎng)的最初原型。2002年，美國電科院正式提出并推動了“Intelligrid〞工程研究，致力于智能電網(wǎng)整體的信息通信架構(gòu)開發(fā)，配電側(cè)的業(yè)務創(chuàng)新和技術(shù)研發(fā)，開展電能和通訊系統(tǒng)框架整合工程研究(IntegratedEnergyandCommunicationsSystemsArchitecture,IECSA)，18個月后，工程正式命名為智能電網(wǎng)框架(IntelliGridArchitecture)。這是世界上第一個智能電網(wǎng)框架研究，從而使得EPRI在智能電網(wǎng)領(lǐng)域研發(fā)邁開了堅實的一步。其價值在于：1〕為未來電網(wǎng)信息框架提供建設(shè)標準；2〕為自愈電網(wǎng)提供快速仿真和建模工具；3〕為實現(xiàn)需求側(cè)響應和構(gòu)建現(xiàn)代用戶量測體系提供接口；4〕建設(shè)了一個仿真實驗室以進行設(shè)備、系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的測試；5〕與一些電力部門進行了工業(yè)應用研究。因此美國智能電網(wǎng)在功能上希望適應未來數(shù)字化信息社會對電能的高可靠性、高質(zhì)量的要求；適應靈活的發(fā)、用電方式，滿足分布式、可再生能源發(fā)電接入和靈活的用戶供、用的需求；電網(wǎng)具有自適應糾正和自愈能力，主動預防而不是被動地應對緊急情況；持續(xù)優(yōu)化運行以最有效地應用各種資源和設(shè)備；電網(wǎng)信息整合更全面；鼓勵需求側(cè)響應和用戶對電網(wǎng)的交互，提供相應的便利接口?？傮w特點上具有交互性、自愈和自適應、優(yōu)化能力、預測能力、包容能力、集成能力和更高的平安性。2003年4月2-3日，美國能源部召集了65位電力行業(yè)和制造企業(yè)的專家在華盛頓聚會，會議的主題是討論在電力的第二個百年里，美國應該建設(shè)一個什么樣的電網(wǎng)，并將該方案命名為“Grid2030〞。在會后美國能源部輸配電辦公室發(fā)布了?2030電網(wǎng)?的遠景規(guī)劃，提出了會議到達的共同愿景：“該方案將使北美電網(wǎng)具有極富競爭力的市場地位，人們可論何時何地都可以得到充足、廉價、清潔、高效和可靠的電力供給，得到最好和最平安的電力效勞〞，提出至2021年，半數(shù)的電力要經(jīng)過智能電網(wǎng)輸送，至2030年要使100%的電力通過智能電網(wǎng)輸送的目標，設(shè)想用30年左右時間，建設(shè)橫跨北美大陸的國家超導輸電骨干網(wǎng)，以實現(xiàn)美國東、西海岸間的電力交流等。2004年1月，美國能源部發(fā)布了建設(shè)Grid2030的路線圖，描繪美國未來電網(wǎng)的技術(shù)戰(zhàn)略。在美國能源部支持下，啟動了“GirdWise〞和“現(xiàn)代電網(wǎng)(MGI〕〞等工程，使電網(wǎng)現(xiàn)代化愿景和方案在全國達成共識。美國能源部提出的智能電網(wǎng)主要包括：分布式發(fā)電；可再生能源等；電力電子應用；電力市場；大系統(tǒng)平安穩(wěn)定分析、控制；大系統(tǒng)優(yōu)化；配網(wǎng)自動化；廣域信息量測、傳輸?shù)取?006年，美國IBM公司提出的“智能電網(wǎng)〞解決方案[1.16]。IBM的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)平安運行、提高可靠性，從其在中國發(fā)布的?建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理－中國電力開展的新思路?白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個方面：1〕通過傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備提高數(shù)字化程度；2〕數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系；3〕進行分析的能力，即依據(jù)已掌握的數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析，以優(yōu)化運行和管理。該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運行效率及可靠性、降低本錢描繪了一個藍圖，是IBM一個市場推廣策略。在這個框架之下，包含了許多具體的解決方案，如ERP、CRM、EAM〔企業(yè)資產(chǎn)管理〕、CIM〔通用信息模型〕數(shù)據(jù)中心、人事管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等等。2007年12月，美國國會公布了“能源獨立與平安法案〞，其中的第13號法令為智能電網(wǎng)法令，該法案用法律形式確立了智能電網(wǎng)的國策地位。并就定期報告、組織形式、技術(shù)研究、示范工程、政府資助、協(xié)調(diào)合作框架、各州職責、私有線路法案影響、以及智能電網(wǎng)平安性等問題進行了詳細和明確的規(guī)定。2021年11月，美國前副總統(tǒng)戈爾提出“統(tǒng)一國家智能電網(wǎng)〞提案，指出該方案對于優(yōu)化配置能源資源、提振經(jīng)濟、拉動就業(yè)的巨大效益?！材壳埃绹鴨恿吮泵劳较嗔糠桨浮睳ASPI〕，在全國統(tǒng)一部署同步相量測量裝置，期望以此打破州際壁壘，推動和建立跨區(qū)域的數(shù)據(jù)集成和共享機制?！?021年1月25日美國白宮最新發(fā)布的?復蘇方案尺度報告?宣布：將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網(wǎng)的整體革命。2021年2月，美國國會公布了“復蘇與再投資法案〞，美國政府將在未來兩三年向電力傳輸部門投資110億美元，其中能源部所屬電力傳輸與能源可靠性辦公室〔OE〕獲得45億美元，主要用于智能電網(wǎng)工程資助、標準制定、人員培養(yǎng)、能源資源評估、需求預測與電網(wǎng)分析等，并將智能電網(wǎng)工程配套資金的資助力度由2007年的20%提高到50%。能源部的BPA電力局和WAPA電力局各獲得32.5億美元的國庫借款權(quán)，主要用于加強電網(wǎng)根底設(shè)施，尤其是新建線路，以適應清潔能源并網(wǎng)的要求。OE的45億美元中，有34億美元用于智能電網(wǎng)工程資助方案，6.15億美元用于示范工程建設(shè)。奧巴馬總統(tǒng)于2021年10月底正式批準了獲得資助的工程，共有100個機構(gòu)將獲得政府資助，帶動的私有機構(gòu)投資將超過47億美元。示范工程方面，共有32項示范工程入選，帶動的私有機構(gòu)投資超過10億美元?？傮w上來看，美國政府的投資有效地帶動了相關(guān)行業(yè)的參與和投資，已經(jīng)確立了一大批智能電網(wǎng)待建工程，預計總投資將超過100億美元。2021年2月4日，IBM與地中海島國馬耳他簽署協(xié)議，雙方同意建立一個“智能公用系統(tǒng)〞，實現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監(jiān)控用電，并制定不同的電價來獎勵節(jié)約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元〔合7000萬歐元〕，其中包括在電網(wǎng)中建立一個傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線、各發(fā)電站以及其他的根底設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)時機，降低本錢以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。2021年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙GooglePowerMeter﹚的用電監(jiān)測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用根底設(shè)施。谷歌電表具有如下特點：1〕可接受智能電表和電器設(shè)備的信息，并將詳細報揭發(fā)送給用戶的計算機；2〕Google認為當用戶了解自己的能源消耗情況后，會相應修改自己的能源使用習慣，降低能源損耗；3〕可以減少能源需求和電廠建設(shè)需求。加州已完成第一階段試驗性200萬戶小區(qū)先進電表系統(tǒng)〔advancedmeteringinfrastructure，AMI〕的安裝，初步分析顯示，節(jié)省電力可達16%~30%。2021年7月，美國能源部向國會遞交了第一部“智能電網(wǎng)系統(tǒng)報告〞，制定了由20項指標組成的評價指標體系，分析了美國智能電網(wǎng)開展的現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)。2021年9月，美國商務部長駱家輝在GridWeek大會上宣布了NIST標準制定進展情況，明確了需要優(yōu)先制定14個方面標準。2021年10月底，美國奧巴馬政府發(fā)布了由9個政府部門聯(lián)合簽署的諒解備忘錄，旨在簡化和加速建設(shè)新輸電線路的審批過程，破除建設(shè)堅強網(wǎng)絡(luò)的體制壁壘。美國的高爾文電力行動方案有關(guān)研究成果指出，推廣智能電網(wǎng)技術(shù)能夠創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，如大規(guī)模部署應用分布式發(fā)電和儲能技術(shù)將在2021年之前為美國帶來100億美元/年的經(jīng)濟增長。據(jù)荷蘭跨國公司KEMA預測，2021～2021年智能電網(wǎng)工程將在美國國內(nèi)直接創(chuàng)造約28萬個工作崗位歐盟智能電網(wǎng)規(guī)劃2006年歐盟理事會的能源綠皮書?歐洲可持續(xù)的、競爭的和平安的電能策略?明確強調(diào)，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關(guān)鍵技術(shù)和開展方向。2006-2021年，歐盟依次發(fā)布了“歐洲未來電網(wǎng)的愿景與戰(zhàn)略〞、“戰(zhàn)略性研究方案〞、“戰(zhàn)略部署文件〞等三份戰(zhàn)略性文件，構(gòu)成了歐盟的智能電網(wǎng)開展戰(zhàn)略框架。日韓智能電網(wǎng)開展情況〔1〕日本政府對智能電網(wǎng)的政策支持日本政府主導該國智能電網(wǎng)的整體規(guī)劃、對外合作和制定標準等，為智能電網(wǎng)的持續(xù)開展奠定根底。具體工作如下：由日本政府主導，日美間已合作開展了“智能電網(wǎng)〞試驗；日本政府于2021年開始了在孤島的大規(guī)模構(gòu)建智能電網(wǎng)試驗，主要驗證在大規(guī)模利用太陽能發(fā)電的情況下，如何統(tǒng)一控制剩余電力、頻率波動以及蓄電池等問題；日本經(jīng)產(chǎn)省設(shè)立了“智能電網(wǎng)國際標準學習會〞，為謀取“智能電網(wǎng)國際標準〞話語權(quán)做準備；日本經(jīng)產(chǎn)省還在2021年度預算申請中列入55億日元〔約4億元人民幣〕用以支持研發(fā)智能電表和蓄電池技術(shù)，并進行新一代智能電網(wǎng)系統(tǒng)的實證試驗。〔2〕日本智能電網(wǎng)的開展現(xiàn)狀日本電網(wǎng)根底設(shè)施相對完善，從發(fā)電站到各配電網(wǎng)都具有現(xiàn)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，可以監(jiān)控電力情況，已經(jīng)具備很高通信功能，且一直在維護并增強這方面功能。日本國內(nèi)各方面的開展情況：企業(yè)層面：日本九州電力與沖繩電力將在九州及沖繩的島嶼地區(qū)，對利用太陽能等可再生能源的“島嶼微電網(wǎng)〞進行驗證試驗。兩家公司將利用日本能源廳的“孤立島嶼電力系統(tǒng)引入新能源補助金〞，導入太陽能發(fā)電以及使用鋰離子充電電池的蓄電池設(shè)備，對電力系統(tǒng)與可再生能源的聯(lián)動進行驗證。日本日立制鐵所與東芝公司等設(shè)備制造企業(yè)已進軍美國智能電網(wǎng)市場，與美國國內(nèi)十多家企業(yè)聯(lián)手，在美國南部研發(fā)太陽能發(fā)電高效控制系統(tǒng)。行業(yè)層面：日本電氣事業(yè)聯(lián)合會發(fā)表了“日本版智能電網(wǎng)開發(fā)方案〞，以2021年為目標，著重開發(fā)太陽能發(fā)電輸出預測與蓄電池系統(tǒng)。在該機構(gòu)敦促下，日本的10大電力企業(yè)正在共同實施太陽能發(fā)電數(shù)據(jù)測算與分析工作，開展蓄電池與太陽能相組合的小規(guī)模電源試驗。研究機構(gòu)層面：2021年3月，東京工業(yè)大學成立“綜合研究院〞，智能電網(wǎng)是其主要研究任務之一；2021年7月，日本電力中央研究所設(shè)立了“智能電網(wǎng)研究會〞；2021年開始，日本東京電力、東京工業(yè)大學、東芝公司和日立制鐵所等單位將在東京工業(yè)大學校園內(nèi)聯(lián)合開展日本智能電網(wǎng)示范工程試驗，試驗期為三年，一方面利用家用太陽能電池板供電，另一方面將剩余的電量儲存在蓄電池中并轉(zhuǎn)賣給電力企業(yè)。〔3〕日本智能電網(wǎng)的開展趨勢繼續(xù)圍繞太陽能發(fā)電建設(shè)智能電網(wǎng)。日本智能電網(wǎng)開發(fā)方案的核心是開發(fā)“與太陽能發(fā)電時代相應的輸電網(wǎng)〞，包括：太陽能發(fā)電輸出功率預測系統(tǒng)、高性能蓄電池系統(tǒng)和火力發(fā)電與蓄電池相組合的供需控制系統(tǒng)。蓄電池技術(shù)是智能電網(wǎng)開展重點。因日本單門獨戶的建筑比擬多，家庭為單位的太陽能發(fā)電的模式因此也成為重要選擇。在這種背景下，日本方案在各建筑物內(nèi)分別設(shè)置蓄電池，這樣就可以在建筑物內(nèi)部完成負荷控制，從而實現(xiàn)能源利用最優(yōu)化。同時，起源于汽車行業(yè)的儲能技術(shù)開展也使得這種做法具有了現(xiàn)實可能性。韓國在2021年發(fā)布了“綠色能源工業(yè)策略〞，推出了“韓國版智能電網(wǎng)〞設(shè)想。中國智能電網(wǎng)規(guī)劃美國、歐洲、中國智能電網(wǎng)開展差異美國歐洲中國動因電網(wǎng)根底架構(gòu)：技術(shù)陳舊、存在穩(wěn)定性問題電網(wǎng)市場：電網(wǎng)瓶頸影響市場效率電網(wǎng)平安：房子大面積停電和恐怖襲擊電網(wǎng)根底架構(gòu)：國家間電網(wǎng)互聯(lián)存在問題電網(wǎng)市場：不同國家電網(wǎng)運行的模式不同環(huán)保：滿足京都議定書的環(huán)保電源領(lǐng)域快速調(diào)節(jié)電源缺乏，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾沖突，風電、太陽能等新能源不滿足大規(guī)模并網(wǎng)要求，儲能電池大規(guī)模應用技術(shù)缺乏配網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，自動化率不到9%變電站自動化系統(tǒng)故障高，可靠性差，幾點保護盒安控裝置的標準化水平需提高特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)控制和調(diào)度能力弱，實施監(jiān)控和預警系統(tǒng)的在線分析能力弱。關(guān)注點電力網(wǎng)絡(luò)根底架構(gòu)的升級更新，最大限度的利用信息科技實現(xiàn)系統(tǒng)智能關(guān)注可再生能源和分布式能源的開展，并帶動整個行業(yè)開展模式的轉(zhuǎn)變以特高壓為骨干網(wǎng)絡(luò)，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)開展的堅強智能電網(wǎng)開展目標美國能源部對以2030年電網(wǎng)方案：一個完全自動化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以監(jiān)控每個用戶和節(jié)點，并保證信息機電能在發(fā)電廠、設(shè)備及其任意點之間的雙向流動。2021年后，歐洲的輸電網(wǎng)絡(luò)變得靈活、易接入、可靠和經(jīng)濟。出具階段將擴展分布式能源和可再生能源的監(jiān)控和遠程控制，實現(xiàn)更大的鏈接靈活性；重機階段將制定能處理合理數(shù)量的分布式能源和可再生的管理制度；最終階段將實現(xiàn)全主動的電力管理，運用實時通訊和遠程控制的分布式電網(wǎng)管理。第一個時間段是2021年-2021年，這個階段被稱為規(guī)劃試點階段，重點開展堅強智能電網(wǎng)開展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標準，開展關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點工作。2021年-2021年是全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動效勞體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應用。2021年-2021年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面到達國際先進水平。2.2中國智能電網(wǎng)開展重點環(huán)節(jié)重點開展工程發(fā)電新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)和大容量儲能系統(tǒng)輸電柔性輸電和特高壓變電智能化變電站配電配電自動化和分布式能源接入送電智能電表調(diào)度智能管理軟件發(fā)電環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)節(jié)主要是解決清潔能源發(fā)電的并網(wǎng)、運行控制和大容量儲能設(shè)備。預計到2021年電網(wǎng)接入風電超過1億千瓦，光伏發(fā)電超過2000萬千瓦，抽水蓄能到達5000萬千瓦。同時推廣應用10兆瓦級大容量儲能設(shè)備。2.2.2輸電環(huán)節(jié)輸電方面主要是解決靈活交流輸電技術(shù)〔FACTS〕以及特高壓交直流輸電技術(shù)等輸電新技術(shù)的國產(chǎn)化問題主要目標重點開展1、建設(shè)特高壓為主干電網(wǎng)，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)開展的堅強智能電網(wǎng)2、實現(xiàn)輸電線路狀態(tài)檢修和全壽命周期管理3、廣泛采用交流輸電技術(shù)，提高線路輸送能力和電壓、潮流控制的靈活性1、特高壓交流和直流相關(guān)工程建設(shè)2、智能化FACTS設(shè)備通用控制保護平臺運用3、特高壓串聯(lián)補償器、靜止同步串聯(lián)補償器〔SSSC〕、統(tǒng)一潮流控制器〔UPFC〕的開發(fā)應用、靜止無功補償設(shè)備〔SVC〕、靜止無功發(fā)生器〔SVG〕等；推動大功率IGBT關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與國產(chǎn)化。變電環(huán)節(jié)預計到2021年，新建110〔66〕kV及以上電壓等級智能變電站超過8000座，變電容量超過20億kVA。2021年，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域110〔66〕kV以上電壓等級智能變電站占變電站總座數(shù)的40%以上。主要目標開展內(nèi)容1、設(shè)備信息和運行維護策略與電力調(diào)度實現(xiàn)全面共享互動，實現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期綜合優(yōu)化管理2、樞紐及中心變電站全面建設(shè)或改造成為智能化變電站3、實現(xiàn)全網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、實時信息共享以及電網(wǎng)實時控制和智能調(diào)節(jié)，支撐各級電網(wǎng)的平安穩(wěn)定運行和各級高級應用1智能變電站自動化關(guān)鍵技術(shù)與裝備2設(shè)備在線監(jiān)測一體化和自診斷3變電一次設(shè)備智能化的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研制與應用4智能變電站監(jiān)測裝置和自動化裝置的檢測檢定5技術(shù)標準體系6運行環(huán)境監(jiān)測7運維管理集約化配電環(huán)節(jié)預計到2021年，電動汽車充電站建設(shè)到達4000個，到2021年到達10000個。配電環(huán)節(jié)主要解決我國配電網(wǎng)架薄弱、配電自動化普及率實用化低、分布式能源接入、儲能和電動汽車普及問題。配電環(huán)節(jié)主要目標1.建成高效、靈活的配電網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)具備靈活重構(gòu)、潮流優(yōu)化能力和可再生能源接納能力，配電網(wǎng)自愈將取得突破2.實現(xiàn)集中/分散儲能裝置及分布式電源的兼容接入與統(tǒng)一控制3.供電可靠性和電能質(zhì)量提升4.完成實用性配電自動化系統(tǒng)的全面建設(shè)用電環(huán)節(jié)——智能電表用戶環(huán)節(jié)主要解決用戶用電效率低、用戶管理與效勞標準標準體系不健全等問題。 用電環(huán)節(jié)主要目標1．構(gòu)建智能化雙向互動體系，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動，滿足用戶多樣化需求2.通過智能電網(wǎng)推動智能樓宇、智能家電、智能交通等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，改變終端用戶用電模式，提高用電效率調(diào)度環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)需要解決的問題有：大電網(wǎng)平安穩(wěn)定運行、節(jié)能減排和資源的優(yōu)化配置、新能源和可再生能源的接入控制等。調(diào)度環(huán)節(jié)主要目標1.在國調(diào)、5個網(wǎng)調(diào)及26個省調(diào)建成智能調(diào)度支持系統(tǒng)并在地縣調(diào)進行推廣應用2.同時在分布式一體化平臺支撐的根底上，建設(shè)實時監(jiān)控與預警、平安校核、調(diào)度方案和調(diào)度管理四大類應用，實現(xiàn)同質(zhì)化調(diào)度管理3.另外將提升大電網(wǎng)調(diào)度駕馭能力、資源優(yōu)化配置能力、科學決策管理能力和靈活高效調(diào)控能力，保障電網(wǎng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行。智能電網(wǎng)案例2021年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達成的協(xié)議，雙方同意建立一個“智能公用系統(tǒng)〞，實現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監(jiān)控用電，并制定不同的電價來獎勵節(jié)約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元〔合7000萬歐元〕，其中包括在電網(wǎng)中建立一個傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線、各發(fā)電站以及其他的根底設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)時機，降低本錢以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。第三節(jié)中國智能電網(wǎng)設(shè)備市場需求分析3.1堅強智能電網(wǎng)投資結(jié)構(gòu)概述政策導向決定投資力度，投資重點在電網(wǎng)智能化。隨著國網(wǎng)2021年智能電網(wǎng)規(guī)劃完成，堅強智能電網(wǎng)將進10年的建設(shè)高潮。堅強智能電網(wǎng)的建設(shè)，而在科技創(chuàng)新、電力市場化改革的推動下，政策導向?qū)Q定投資力度與節(jié)奏，從結(jié)構(gòu)圖中可以看出，“信息流〞代表的電網(wǎng)智能化是投資重點。圖表:中國堅強智能電網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖2021-2021年，堅強智能電網(wǎng)建設(shè)將拉動數(shù)萬億的投資，預計將帶來近8400億元的智能電網(wǎng)設(shè)備需求。其中堅強電網(wǎng)局部，即指特高壓輸電網(wǎng)，預計將在2021-2021年迎來建設(shè)頂峰，2021年完全建成，將帶來總計近2200億元的電力設(shè)備需求;電網(wǎng)智能化包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等六大局部，預計將在2021年前后迎來建設(shè)投資頂峰、2021年前后初步建成，將帶來超過6200億元的電力設(shè)備需求。圖表:堅強智能電網(wǎng)2021-2021年建設(shè)節(jié)奏預測資料來源：國家電網(wǎng)公司圖表:智能電網(wǎng)建設(shè)電力設(shè)備需求構(gòu)成資料來源：平安證券研究所需要指出的是，堅強智能電網(wǎng)建設(shè)對于電力設(shè)備市場的影響，認為有以下幾個重點需要特別關(guān)注：對于電力設(shè)備整體市場規(guī)模，智能電網(wǎng)建設(shè)短期來看(5-8年內(nèi))將帶來增量，長期來看(8-10年以上)將提高電力設(shè)備的資產(chǎn)利用效率，同時傳統(tǒng)電力設(shè)備市場將逐步萎縮，這兩個效應疊加，智能電網(wǎng)對整體電力設(shè)備市場規(guī)模的長期影響為負面;堅強智能電網(wǎng)帶來的電力設(shè)備需求，以電網(wǎng)智能化為主，估算占比將到達70%以上;交流特高壓建設(shè)局部，由于該局部建設(shè)在國家政策層面的不明朗性,未來對此局部市場容量應當持保守態(tài)度，完成全部規(guī)劃中投資的概率并不大。3.2新一代堅強電網(wǎng)：世界第一特高壓輸電網(wǎng)建設(shè)特高壓骨干輸電網(wǎng)將構(gòu)成我國新一代堅強電網(wǎng)。我國主要能源基地分布、負荷中心分布于國土的西部、東部，之間距離長達800-3000公里，長距離低損耗送電是我國電網(wǎng)必須解決的問題，特高壓作為骨干電網(wǎng)正解決了這個問題。“特高壓電網(wǎng)〞，指交流1000千伏、直流正負800千伏及以上電壓等級的輸電網(wǎng)絡(luò)。相比目前普遍采用的遠距離輸電500千伏超高壓交流電網(wǎng)，特高壓電網(wǎng)具備更遠距離、更大容量、更低損耗、更節(jié)約土地資源等優(yōu)點，能夠更好的適應800至3000公里遠距離大容量電力輸送需求，有利于大煤電基地、大水電基地、大型核電基地、大型可再生能源基地的開發(fā)和電力外送。圖表資料來源：國家電網(wǎng)公司2021-2021年特高壓輸電網(wǎng)總投資將超過6000億元。按照國網(wǎng)的規(guī)劃，到2021年，中國將形成以“三華〞(華北、華中、華東)特高壓同步電網(wǎng)為受端，東北特高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端，聯(lián)接各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大型可再生能源基地的“一特四大〞堅強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，跨區(qū)、跨國輸電能力到達4.2億千瓦，其中特高壓承載局部到達3.5億千瓦。年均投資大幅度增長，短期內(nèi)對傳統(tǒng)輸電網(wǎng)投資替代作用有限。由于特高壓投資受單個工程工程進度影響很大，因此這里僅給出階段年均投資的估計。預計2021-2021年，特高壓建設(shè)年均投資將到達467億元，相比2021-2021年年均投資274億元增長70%。長期來看，特高壓投資將對高壓、超高壓即220-500kv電壓等級的輸電網(wǎng)投資將構(gòu)成替代作用。但中短期來看，由于我國電網(wǎng)投資與電源投資比例正處于不斷優(yōu)化中(從原先的4：6向世界普遍的6：4過渡)，預計“特高壓替代〞和“電網(wǎng)投資比例優(yōu)化〞對220-500kv電壓等級的輸電網(wǎng)投資影響將對沖。圖表:特高壓建設(shè)階段年均投資增速資料來源：平安證券研究所圖表:我國電網(wǎng)投資與電源投資比例優(yōu)化資料來源：中電聯(lián)2021-2021年特高壓輸電網(wǎng)帶來的設(shè)備市場容量將超過2100億元，其中直流特高壓設(shè)備為主。根據(jù)估算，2021-2021年，特高壓建設(shè)將為交流特高壓設(shè)備帶來740億元市場需求，其中一次設(shè)備670億、二次設(shè)備70億;將為直流特高壓設(shè)備帶來超過1400億元市場需求，其中一次設(shè)備1376億、二次設(shè)備41億。圖表資料來源：平安證券研究所交流特高壓2021-2021年交流特高壓總投資將超過3500億元。國網(wǎng)公司方案到2021年，建成特高壓交流變電站53座，變電容量3.36億千伏安，線路長度4.45萬公里。根據(jù)已建成的晉東南-南陽-荊門的造價，預計國網(wǎng)2021-2021年特高壓交流將總投入約3100億元，預計南網(wǎng)特高壓交流投入為國網(wǎng)規(guī)模的10%-15%，到2021年，我國特高壓交流的投入將超過3500億元。圖表:局部交流特高壓工程總投資從以上已完成的工程、已評估預算的規(guī)劃工程中，得出估算交流特高壓工程總投資的大致公式約為：靜態(tài)投資=變電容量/10，且隨變電容量增高而帶來的規(guī)模效應下浮5%-10%。由此，預計國網(wǎng)2021-2021年1000kv交流特高壓總投資額估算。圖表交流特高壓主設(shè)備總需求將超過740億元。2021-2021年，按照十二五、十三五期間交流特高壓建設(shè)總投資1500、2000億元估算，預計將為特高壓一次主設(shè)備帶來總計超過670億的市場需求，其中變壓器、電抗器、特高壓開關(guān)、接地開關(guān)的市場需求分別超過208億、108億、237億、117億的市場需求。二次設(shè)備方面，按照總投資額2%計算，2021-2021年的市場需求將到達70億元。圖表:晉東南-南陽-荊門、淮南皖南上海交流特高壓一次主設(shè)備投資圖表十二五、十三五交流特高壓工程一次主設(shè)備市場容量估算市場容量估算(億元)直流特高壓2021-2021年±800kv直流特高壓輸電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過2700億元。特高壓直流輸電系統(tǒng)中間不落點，用于點對點、大功率、遠距離的直接將電力從能源基地送往負荷中心，或者用于區(qū)域電網(wǎng)背靠背互聯(lián)。參照國家電網(wǎng)規(guī)劃，預計到2021-2021年國家電網(wǎng)±800KV直流特高壓投資將超過2400億元，南網(wǎng)預計投資規(guī)模為國網(wǎng)的10%-15%，國網(wǎng)、南網(wǎng)合計總投資額將超過2700億元。直流特高壓一二次主設(shè)備總需求將超過1300億元。換流變壓器、換流閥、直流場設(shè)備、交流設(shè)備、二次設(shè)備是特高壓直流工程主要采購的設(shè)備。參照向家壩-上?！?00kv直流特高壓工程的設(shè)備投資比例，按照十二五、十三五期間直流特高壓1500、1200億元的總投資，估算出2021-2021期間直流特高壓各主設(shè)備的市場需求。圖表十二五、十三五直流特高壓工程主設(shè)備市場容量估算3.3電網(wǎng)智能化：可持續(xù)開展的廣闊市場智能電網(wǎng)的建設(shè)重點是電網(wǎng)智能化，而非特高壓，重點是二次設(shè)備，而非一次設(shè)備。智能電網(wǎng)的核心特征：信息化、自動化、互動化，層層遞進，最終實現(xiàn)電網(wǎng)智能化。預計在科技創(chuàng)新、電力市場化改革兩大因素的推動下，2021年前后，我國的智能電網(wǎng)建設(shè)將全面轉(zhuǎn)向電網(wǎng)智能化的六大方面：發(fā)電、智能輸電、智能化變電站、智能配電網(wǎng)、智能用電、智能調(diào)度。圖表電網(wǎng)智能化各方向?qū)闹饕O(shè)備2021-2021年，預計電網(wǎng)智能化帶來設(shè)備市場容量將超過6200億元。電網(wǎng)智能化的一個重要目標，是利用高度集成的二次設(shè)備，提高對整體電網(wǎng)一次設(shè)備的管控能力，并提高資產(chǎn)利用效率，因此，從這個角度看，未來電力設(shè)備領(lǐng)域，真正的可持續(xù)的市場需求將是二次設(shè)備。另一方面，應當更加關(guān)注智能配電網(wǎng)、智能用電建設(shè)，此局部合計帶來的市場需求預計將超過總體需求的50%。圖表2021-2021年電網(wǎng)智能化建設(shè)各類電力設(shè)備市場容量結(jié)構(gòu)新能源發(fā)電電網(wǎng)接入設(shè)備：綠色能源的智能入口能源革命是世界第四次工業(yè)革命的核心，能源革命決定電源接入設(shè)備的廣闊市場。當前世界經(jīng)濟和社會開展遇到的核心問題是能源緊張、環(huán)境污染嚴重，這兩方面都與能源直接相關(guān)，21世紀初開始的第四次工業(yè)革命中能源革命是核心。堅強智能電網(wǎng)的一個重要使命，就是最大限度的消納新能源、分布式能源，保證能源的可持續(xù)供給，推動低碳經(jīng)濟開展。到2021年，需要安裝電網(wǎng)接入設(shè)備的新能源發(fā)電總裝機，將超過1.7億千瓦，年均增速將到達20%以上。我國承諾到2021年非化石能源的消費量占到整個能源消費量的15%，為了實現(xiàn)這個目標，除了大力開展水電、核電之外，新能源也占據(jù)重要地位。按照目前的規(guī)劃，到2021年，風電裝機容量將到達1.5億千瓦，太陽能發(fā)電裝機容量將到達2000萬千瓦，生物質(zhì)能發(fā)電裝機容量將到達3000萬千瓦，而海洋能、地熱能等其他新能源預計占比擬少。三大新能源發(fā)電方式中，除生物質(zhì)能發(fā)電類似火電，根本不需要電網(wǎng)接入設(shè)備外，風能、太陽能發(fā)電由于其不穩(wěn)定性、電能質(zhì)量低等特點，必須要安裝電網(wǎng)接入設(shè)備。圖表2021-2021年風電、太陽能發(fā)電裝機規(guī)劃到2021年，新能源發(fā)電接入設(shè)備總需求預計將超過1000億元。按照我國規(guī)劃的風電、太陽能發(fā)電2021年裝機規(guī)模，以及變流器、逆變器的市場單價，對新能源發(fā)電接入設(shè)備總需求進行了估計。其中，光伏逆變器市場總需求預計將到達500億元，風電變流器市場總需求預計將到達390億元。預計，風電、太能能發(fā)電裝機規(guī)模2021年突破目前規(guī)劃是大概率事件?？紤]到風電、光伏發(fā)電預測系統(tǒng)等其他接入設(shè)備的市場需求，預計總的市場規(guī)模將超過1000億元。該局部市場目前規(guī)模很小，幾乎全部為新增市場容量。預計2021-2021年國內(nèi)光伏逆變器市場容量年均增速將到達260%、117%、30%，此后也將維持20-30%的增速。由于風電已經(jīng)走過了高速成長期，2021年后風電變流器市場容量年均增速將保持在10%上下，這局部市場目前多為國外巨頭所占據(jù)，對于國內(nèi)廠商的意義在于只要能夠形成“替代效應〞，市場增速依然很可觀。圖表2021-2021年新能源發(fā)電接入設(shè)備市場容量估算圖表國內(nèi)光伏逆變器市場容量增長率預測圖表國內(nèi)風電變流器市場容量增長率預測智能輸電設(shè)備：全面提升效率與可靠性柔性輸電設(shè)備柔性輸電系統(tǒng)將大大提高輸電系統(tǒng)的傳輸靈活性、傳輸效率和傳輸容量。柔性交流輸電系統(tǒng)是FlexibleACTransmissionSystems中文翻譯，英文簡稱FACTS，指應用于交流輸電系統(tǒng)的電力電子裝置。利用大功率電力電子元器件構(gòu)成的裝置來控制調(diào)節(jié)交流電力系統(tǒng)的運行參數(shù)或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，優(yōu)化電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，提高交流電力系統(tǒng)線路的輸電能力。靜止無功補償器(SVC)，靜止同步補償器(STATCOM)又稱作ASVG，晶閘管投切串聯(lián)電容器(TCSC)，靜止同步串聯(lián)補償器(StaticSynchonousSeriesCompensator)以及統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)就是基于FACTS裝置家族的成員。在電力系統(tǒng)中應用SVC，可有效地降低電力傳輸過程中的線路損耗，使電網(wǎng)的傳輸效率提高30%-70%，節(jié)能作用顯著，并具有降低電壓波動、抑制諧波、保障電網(wǎng)平安等作用。新能源發(fā)電的開展、電力市場改革構(gòu)成柔性輸電設(shè)備市場的雙重推動因素。一方面，新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，以及分布式發(fā)電的分散性、小規(guī)模等特點，直接導致未來電網(wǎng)電能質(zhì)量和平安受到極大挑戰(zhàn);另一方面，電力市場改革導致發(fā)電、輸電別離，輸電運行和投資風險和不確定性等級的顯著增加。應對這兩方面挑戰(zhàn)，電網(wǎng)企業(yè)需要在輸電系統(tǒng)引入更大的靈活性，即要引入柔性輸電系統(tǒng)。經(jīng)濟的開展要求輸電網(wǎng)能夠提供質(zhì)量更高、更“柔性〞即可控的電力傳輸效勞，最終能夠和儲能電站一起，做到“電力流的自由雙向流動〞，在這樣的大背景下，新能源發(fā)電、電力市場改革雙重推動，柔性輸電設(shè)備的需求將快速增長。2021-2021年，柔性輸電投資帶來的SVC市場容量將超過230億，未來3-5年市場將呈現(xiàn)加速上漲局面。柔性輸電在電網(wǎng)的滲透率目前很低，約不到5%，未來10年將是柔性輸電高速開展的黃金時期。僅SVC/SVG在輸電網(wǎng)中的市場容量，保守估計將到達150億元左右，加上其他柔性輸電設(shè)備需求，預計柔性輸電投資帶來的設(shè)備需求將超過230億元。未來3-5年，電網(wǎng)SVC市場將呈現(xiàn)加速上漲局面。圖表2021-2021年SVC市場容量估算圖表國內(nèi)電網(wǎng)用SVC市場容量增長率預測電網(wǎng)在線監(jiān)測在線監(jiān)測是智能電網(wǎng)實現(xiàn)“自動化〞、“智能化〞的根底，國家政策、電網(wǎng)公司戰(zhàn)略均積極推動在線監(jiān)測。發(fā)改委、科技部、商務部、知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合發(fā)布的?當前優(yōu)先開展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(2007年度)?中第80類“電網(wǎng)輸送及平安保障技術(shù)〞中明確指出包括“在線監(jiān)測及診斷裝置〞。另一方面，國網(wǎng)、南網(wǎng)均明確提出，要從2021年起開始全面推廣實施設(shè)備狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平。圖表電力系統(tǒng)中的在線監(jiān)測應用2021-2021年，僅變壓器色譜在線監(jiān)測設(shè)備的市場容量，預計將超過50億元，加上斷路器在線監(jiān)測、電纜在線監(jiān)測等設(shè)備需求，預計電網(wǎng)在線監(jiān)測設(shè)備市場總需求將超過100億元。在關(guān)鍵設(shè)備的檢修制度由定期檢修向狀態(tài)檢修開展的過程中，各種關(guān)鍵設(shè)備都有實施在線監(jiān)測的需求。以其中主要產(chǎn)品變壓器在線監(jiān)測為例，我國變壓器在線監(jiān)測產(chǎn)品主要應用于110kV及以上電壓等級的變壓器。近年來，在線監(jiān)測技術(shù)已日趨成熟，變壓器在線監(jiān)測產(chǎn)品已逐漸被電力系統(tǒng)認可和使用，750kV及以上電壓等級的變壓器已全部安裝了在線監(jiān)測設(shè)備。未來5-10年，電網(wǎng)在線監(jiān)測市場將保持加速增長局面，年均增長率有望到達50%以上。隨著狀態(tài)檢修即將在我國電力系統(tǒng)全面推廣實施，預計未來我國電力系統(tǒng)110kV及以上電壓等級的存量、新增變壓器將逐步全面安裝在線監(jiān)測設(shè)備，電網(wǎng)在線監(jiān)測市場將迎來黃金開展時期!圖表2021-2021年變壓器色譜在線監(jiān)測(MGA)市場容量估算圖表國內(nèi)MGA市場容量增長率預測智能變電站：建設(shè)電網(wǎng)的堅強節(jié)點數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備(電子式互感器、智能化開關(guān)等)和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層(過程層、間隔層、站控層)構(gòu)建，建立在IEC61850通信標準根底上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。圖表傳統(tǒng)變電站、數(shù)字化變電、智能變電站從數(shù)字化變電站走向智能變電站，標志著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)。智能變電站，是在數(shù)字化變電站技術(shù)根底上，在軟件、系統(tǒng)層面進行高級應用全面提升，實現(xiàn)對電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動的新一代變電站。智能變電站具有更廣的適用范圍及更好的開展前景，將取代常規(guī)變電站和數(shù)字化變電站，構(gòu)成智能電網(wǎng)的最關(guān)鍵節(jié)點單元，最終和其他電網(wǎng)智能化設(shè)備一起，構(gòu)成整張智能電網(wǎng)。2021-2021年智能變電站建設(shè)將帶來1500億元以上的市場需求。目前全國共有110kv以上變電站超過23000座，2005-2021年變電站數(shù)量的年均增長率約為7%，按5%的保守增長率假設(shè)，到2021年，全國110kv以上變電站將到達32000座以上，而預計到2021年甚至2021年，全部重點變電站將實現(xiàn)智能化改造，預計將帶來總計1500億元以上的市場需求。5年智能變電站市場都將保持高速成長，電子式互感器更值得關(guān)注。由于需要改造和新增的變電站數(shù)量巨大，預計未來5-10年智能變電站市場都將保持高速成長，3-5年內(nèi)更可以看到年復合100%以上的高速增長!智能變電站設(shè)備主要包括：1)過程層：一次設(shè)備智能組件，約占總市場容量的10%;2)過程層：電子式互感器，約占35%;3)間隔和站控層：監(jiān)控保護及自動化系統(tǒng)，約占45%;4)站控層：第三方網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、故障錄波等，約占10%。其中最看好電子式互感器這一全面取代傳統(tǒng)設(shè)備的新興市場。圖表2021-2021年智能變電站市場容量估算圖表國內(nèi)智能變電站市場容量增長率預測智能配電網(wǎng)：電網(wǎng)智能化建設(shè)重中之重配電網(wǎng)智能化程度直接決定智能電網(wǎng)建設(shè)的成敗。配電網(wǎng)，是電網(wǎng)系統(tǒng)離電力效勞的客戶最近的大規(guī)模電力設(shè)施，其最終的智能化程度決定了智能電網(wǎng)是否真正能給廣闊客戶帶來更可靠、更經(jīng)濟的電力效勞，也就直接決定了智能電網(wǎng)的成敗。未來十年，智能配電網(wǎng)建設(shè)將呈現(xiàn)逐步擴大態(tài)勢。從世界興旺國家和地區(qū)如美國、歐洲等智能電網(wǎng)的開展狀況來看，配電網(wǎng)已經(jīng)成為這些國家和地區(qū)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)的重點。目前國內(nèi)配電網(wǎng)自動化的建設(shè)相對滯后，而智能電網(wǎng)落實到智能配電網(wǎng)的首要環(huán)節(jié)就是進行智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)與改造。預計，隨著全國的配電網(wǎng)自動化試點工程完成，以及智能輸變電建設(shè)的建設(shè)逐步完成，城市電網(wǎng)自動化升級、農(nóng)村電網(wǎng)的改造升級將在全國鋪開，智能配電網(wǎng)將在未來十年的后半段迎來建設(shè)頂峰。2021-2021年，智能配電網(wǎng)建設(shè)帶來的設(shè)備市場容量預計將接近1500億元。智能配電網(wǎng)建設(shè)可分為兩大局部：配電自動化、分布式發(fā)電與儲能設(shè)備。配電自動化歷史遺留問題、電力市場改革，兩大因素決定配電網(wǎng)智能化投資規(guī)模巨大，投資頂峰將在5-10年內(nèi)到來。一方面，無論是歷史上來看還是現(xiàn)在，我國和歐美國家相比，電力投資有兩個比例失衡：電網(wǎng)投資和電源投資比例嚴重失衡、輸電網(wǎng)投資和配電網(wǎng)投資嚴重失衡。美國、歐洲、日本等興旺國家地區(qū)的電網(wǎng)投資是電源投資的1.2倍左右，配電網(wǎng)投資是輸電網(wǎng)投資的1倍多。從發(fā)電、輸電、配電的投資比例來看，美國是1：0.43：0.7;英國是1：0.45：0.78;日本是1：0.41：0.68，而我國在2021年前是1：0.67：0.36，盡管電網(wǎng)投資已經(jīng)超過電源投資，但配電網(wǎng)建設(shè)滯后的狀況未得到改善。另一方面，國內(nèi)投資比例上的失衡，根本上是由于電力市場的高度壟斷結(jié)構(gòu)決定的，未來的電力市場改革將成為促進配電網(wǎng)投資的最重要因素。配網(wǎng)自動化建設(shè)將由配網(wǎng)主戰(zhàn)系統(tǒng)、配電網(wǎng)終端設(shè)備組成。典型的城鄉(xiāng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖41所示，有在農(nóng)村地區(qū)使用較多的樹形結(jié)構(gòu)，也有在城市地區(qū)逐漸普及的環(huán)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。所謂配網(wǎng)自動化，即建設(shè)自動化的配電網(wǎng)的主站、終端，使得配電網(wǎng)更加穩(wěn)定、高效。配網(wǎng)主站系統(tǒng)主要功能是對配網(wǎng)監(jiān)控、工作管理、設(shè)備管理，終端設(shè)備主要包括配變終端設(shè)備(TTU)、饋線終端設(shè)備(FTU)和開閉所終端設(shè)備(DTU)，分別對配電變壓器、戶外型柱上開關(guān)、封閉型開關(guān)柜進行自動控制。2021-2021年配網(wǎng)自動化設(shè)備市場容量將超過1000億元。興旺國家配網(wǎng)自動化比例高達60-70%，而我國目前僅為9-10%，未來市場成長空間巨大。2021年我國配網(wǎng)自動化市場總?cè)萘考s50億元，未來10年的市場總?cè)萘款A計將超過1000億元，年復合增長率超過30%。其中，預計配網(wǎng)主站系統(tǒng)占比20%，終端類設(shè)備占比80%。圖表標準的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)分布式電源與微網(wǎng)分布式發(fā)電將徹底改變未來能源供給結(jié)構(gòu)。分布式發(fā)電通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。主要包括：小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、微型燃氣輪機、小型太陽能發(fā)電、小型風力發(fā)電、小型生物質(zhì)能發(fā)電等。分布式能發(fā)電的優(yōu)勢在于可以充分開發(fā)利用各種可用的分散存在的能源，包括本地可方便獲取的化石類燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。分布式發(fā)電將徹底改變配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，真正解放“電力流〞。分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng)，并會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)被設(shè)計成僅具有分配電能到末端用戶的功能，而未來配電系統(tǒng)有望演變成一種功率交換媒體，即它能收集電力并把它們傳送到任何地方，同時分配它們。未來的配電網(wǎng)不僅僅是一個“分配系統(tǒng)〞，更將是一個“電力互換系統(tǒng)〞。圖表丹麥星羅棋布的分布式電站資料來源：美國能源部2021-2021年，分布式電源和微網(wǎng)系統(tǒng)的市場容量，預計將超過500億元，且預計最終結(jié)果將大大超過預期。美國、歐洲、日本的分布式發(fā)電均得到了高度重視并且高速開展，在丹麥，主要是分布式的熱電聯(lián)產(chǎn)工程占裝機容量的比例到達了驚人的56%，在英國，小型分布式發(fā)電站到達了1000多座，平均每6.1萬人一座，而美國提出2021年20%的新建商用建筑物要用小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)供電。假設(shè)到2021年分布式發(fā)電占全國發(fā)電總裝機的2%，單位千瓦投資為8000元/千瓦，其中設(shè)備投資占比20%，那么分布式電源和微網(wǎng)系統(tǒng)的市場容量將超過500億元。需要指出的是，分布式電源和微網(wǎng)系統(tǒng)帶來的將是一個綜合的設(shè)備市場。分布式電源的開展，將主要帶來五大方面的設(shè)備需求：發(fā)電設(shè)備：冷熱電聯(lián)產(chǎn)機組、小型風電機組、小型光伏系統(tǒng)等控制保護設(shè)備：逆變器、變流器、無功補償器、繼電保護系統(tǒng)等儲能設(shè)備：儲能電池、飛輪儲能等通訊與計量設(shè)備：雙向表計系統(tǒng)、微網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等圖表2021-2021年分布式電站市場容量估算智能調(diào)度系統(tǒng)：從信息化走向智能化智能調(diào)度是堅強智能電網(wǎng)的關(guān)鍵建設(shè)內(nèi)容和神經(jīng)中樞。一方面，中國版堅強智能電網(wǎng)的建設(shè)藍圖中，特別是國網(wǎng)公司強力推行的“統(tǒng)一〞堅強智能電網(wǎng)的概念下，智能調(diào)度系統(tǒng)主要是為了適應特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)平安穩(wěn)定運行而所需要的新一代覆蓋全國輸電網(wǎng)的跨區(qū)域調(diào)度系統(tǒng)。另一方面，新能源、清潔能源以及分布式能源的迅猛開展，也對輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)的調(diào)度能力提出了更高的要求，實現(xiàn)自動化乃至智能化的調(diào)度能夠大大提高電網(wǎng)的運行效率。近日，國家電網(wǎng)華中公司，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研發(fā)及華中試點工程建設(shè)第一階段成果日前通過驗收，這標志著我國新一代智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研發(fā)取得重大突破。我國電網(wǎng)調(diào)度首次實現(xiàn)了基于“三華〞(華北、華中、華東)電網(wǎng)統(tǒng)一模型的實時數(shù)據(jù)采集和展示，信息范圍覆蓋“三華〞電網(wǎng)220千伏以上電壓等級近2700個廠站和東北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)的主網(wǎng)架，能有效支持國家電力調(diào)度通信中心與“三華〞網(wǎng)調(diào)互備和業(yè)務協(xié)同，支撐特高壓大電網(wǎng)平安穩(wěn)定運行。國調(diào)、網(wǎng)調(diào)先行，其他等級調(diào)度系統(tǒng)后繼，預計將帶來超過170億元以上的設(shè)備需求。電網(wǎng)公司特別是國網(wǎng)公司層面，為了和特高壓統(tǒng)一堅強電網(wǎng)相配合，2021-2021年預計將重點建設(shè)智能國調(diào)系預計將帶來1-2億元的市場容量，而主力市場——數(shù)量眾多的網(wǎng)省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)，預計將帶來年均18億元的調(diào)度系統(tǒng)市場容量。在特高壓建設(shè)以及智能調(diào)度系統(tǒng)試點成功的推動下，2021-2021年預計將是智能調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)頂峰，預計調(diào)度系統(tǒng)市場2-3年內(nèi)將維持現(xiàn)有15%左右的年均增速，但由于整體市場有限，2-3年之后預計增速將回落。圖表2021-2021年網(wǎng)省調(diào)及以下調(diào)度系統(tǒng)市場容量估算圖表國內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)市場容量增長率預測智能用電：外延市場將更為可觀智能電力效勞方案牽動1200億廣闊市場。歐美等國的智能電網(wǎng)方案，皆以用電側(cè)為重點，智能用電解決方案百花齊放，ABB、IBM、谷歌等電力、IT、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)公司都參與其中，提供了用電監(jiān)控、自動抄表、Web用電監(jiān)測、實時選擇供電方、用電質(zhì)量監(jiān)控等效勞。隨著我國輸變電根底設(shè)施建設(shè)的完善，以及電力體制改革的推進，預計2021-2021年智能用電市場將迎來建設(shè)頂峰，預計總市場規(guī)模將超過1200億元。認為，智能用電外延市場未來或許更有看點。智能用電擁有豐富的外延市場，如汽車充電站建設(shè)將在2021年之后迎來高潮，再如節(jié)能減排政策帶來的合同能源管理，再如基于Web的電力效勞、智能用電軟件，外延市場的總?cè)萘繉⑦h遠高于智能電表、用電信息采集系統(tǒng)等根底智能用電設(shè)備的市場容量。用電信息采集系統(tǒng)2021-2021年，智能電表與用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)將帶來總計超過1500億元的市場需求。用戶用電信息采集系統(tǒng)是通過對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)的采集和分析，實現(xiàn)用電監(jiān)控、推行階梯定價、負荷管理、線損分析，最終到達自動抄表、錯峰用電、用電檢查(防竊電)、負荷預測和節(jié)約用電本錢等目的。用戶用電信息采集系統(tǒng)主要需要智能電表、用電信息采集管理系統(tǒng)。未來2-3年，智能用電市場預計將保持20-30%的年均增速。圖表2021-2021年用電信息采集系統(tǒng)市場容量估算圖表用電信息采集市場容量增長率預測圖表智能電表市場容量增長率預測汽車充電站圖表電動汽車V2G系統(tǒng)資料來源：Watthead技術(shù)突破、國家政策主導充電站開展。一方面，隨著未來電池、電機、控制器技術(shù)的不斷成熟，電動汽車走向市場化指日可待。V2G是Vehicle-to-Grid的簡稱，它完整的描述了未來包含有電動汽車、充電站的配網(wǎng)電力系統(tǒng)：當電動車不在運行的時候，通過鏈接到電網(wǎng)的電動馬達將能量賣給電網(wǎng);;當電動車的電池需要充電時，電流可以從電網(wǎng)中提取出來給到電池。大局部的汽車平均有95%的時間都是停泊著的，每輛車都可以創(chuàng)造價值，成為一個迷你發(fā)電站。另一方面，我國政府出臺了明確的產(chǎn)業(yè)政策支持開展電動汽車，2021年電動汽車已被列為我國未來重點支持的“七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)〞之一，預計到2021年，電動汽車保有量占汽車保有總量的10%-15%，將到達1500萬輛以上。2021-2021年，充電站相關(guān)的電力設(shè)備市場預計將超過120億元。2021年中國電動汽車保有量將到達1500萬輛，按照國網(wǎng)及其他建設(shè)主體(中石油、中石化等)規(guī)劃，未來十年充電站直接相關(guān)的電力設(shè)備市場需求就將超過120億元。預計隨著未來電動汽車的普及，未來3-5年充電站市場的年均增速可到達50-100%，汽車充電站的建設(shè)高潮將在2021年之后。圖表2021-2021年汽車充電站市場容量估算資料來源：國家電網(wǎng)公司圖表國內(nèi)汽車充電站市場容量增長率預測資料來源：國家電網(wǎng)公司第四節(jié)智能電網(wǎng)對智能電表市場需求分析4.1國內(nèi)市場需求分析作為智能電網(wǎng)的重要組成局部，智能電表的需求將快速擴張，到2021年我國將安裝智能電表2.3億只?！爸悄茈姳碜鳛橹悄茈娋W(wǎng)的根底配備之一，扮演了前鋒的角色。為了有效地掌控電力狀況，智能電表在我國的部署和建設(shè)正在如火如荼地展開。〞中投參謀能源行業(yè)研究員宛學智接受記者采訪時表示，作為智能電網(wǎng)的重要“零件〞，智能電表的市場滲透率也在逐漸上升。2021年5月4日，科技部出臺了?智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程“十二五〞專項規(guī)劃?。時隔一個月，科技部2021年6月4日發(fā)文解讀?智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程“十二五〞專項規(guī)劃?，解讀稱將智能電表作為科研關(guān)注的熱點之一，同時提出將對智能電表產(chǎn)業(yè)進行布局?！笆濞暺陂g，我國智能電網(wǎng)建設(shè)進入全面建設(shè)期。國家電網(wǎng)公司規(guī)劃未來4~5年投資460億元用于智能電表的采購，未來三年年均招標量將到達6000萬只左右。2021年以前，國家電網(wǎng)公司方案建成6條特高壓〔UHC〕輸電骨干網(wǎng)架，新建電動汽車充換電站2950多座和充電樁54萬個。在此期