电力信息化专题报告

电力信息化专题报告1智能电网的前生后世供需关系持续失衡，智能电网应运而生电网的智能化升级是实现“双碳”的必经之路全球资源环境压力增大，能源需求增加，电力市场化进程加深，用户对电能的可靠性和质量要求也不断提升随着经济发展、社会进步、科技和信息化水平的提高，依靠现代信息、通信和控制技术，提高电网智能化水平，适应未来可持续发展要求是世界电网发展的新趋势相比传统电网，智能电网将进一步加强对电网全景信息（完整的、准确的、具有精准时间断面的、标准化的电力流信息以及业务流信息等）的获取能力，以坚强可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础，以服务生产全过程为需求，整合系统各种实时生产和运营的信息，通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断优化，为电网整体运行和管理人员提供全面、精细的电网运营状态图，并给出相应的辅助决策支持，以及控制实施方案和应对预案，最大限度地实现更精细、准确、及时的电网运营与管理现阶段从中国智能电网的建设特征和目标看，中国智能电网的建设主要由以下六个部分构成灵活的分布式电源智能电网的优势之一便是兼容性，既支持大电源的集中式接入，也能接入更多分布式的清洁能源，如光伏发电、风电、水电等分布式电源的并网运行对配电网的潮流控制提出了新的要求，智能电网将提供新的保护方案、电压控制技术和仪表来满足双向潮流的需要同时，当大电网遭到严重破坏时，分布式电源可自行形成孤岛或微网向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户提供应急供电论对于传统的火电、水电企业，或是当前的新能源发电企业均适用因此当前，伴随新能源电力占比的提升，我们认为存在行业扩容空间，一方面是发电企业数量的增加，另一方面存量大型发电企业的原有系统更新（增量新能源发电带来的更新需求）

（2）分布式新能源建设的设计信息化需求及预测需求将进一步释放国家对于2025年和2030年非化石能源消费占比提出硬性要求（占比提升至20%和25%）但全社会用电负荷不断加剧以及新能源发电供给稳定性难以得到保证，我们认为未来分布式新能源将大大的缓解能源分配问题，通过一个个分布式“孤岛”极大削弱区域性的供需矛盾而大规模的分布式新能源建设对于设计软件的需求将会得到巨大提升例如光伏领域的设计软件，设计并网、离网、抽水系统和DC-网络光伏系统，同时包括了广泛的气象数据库、光伏系统组件数据库，以及一般的太阳能工具等软件提供了初步设计、项目设计、详细数据分析3种水平上的光伏系统研究另外，由于风光等新能源发电波动性较大，未来在大规模装机后，必将带来对其发电预测软件需求提升

（3）新能源并网智能控制系统增量需求凸显我们认为在发电功率预测产品为电网调度提供数据支持后，根据电网调度信息实时调控电站的发电功率则需要通过并网智能控制产品来实现，并网智能控制系统将主要用于对电网调度指令的实时自动调控由于对数据的时效性要求较高，因此对系统的稳定性提出了更高的要求电网侧信息化承发电之供给，启终端之需求新型电力系统改革将成为国家电网接下来的改革主旋律国家电网作为特大型国有能源企业，长期以来始终承担着保障安全、经济、清洁、可持续电力供应的社会责任与使命实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军，电网是排头兵，大力发展风能、光伏等新能源是关键为了响应“双碳”政策的出台，国家电网新任董事长辛保安在任职期间多次发布重要文件并组织会议讨论，以明确国网十四五整体战略发展方针国家电网作为电力市场改革的排头兵，我们认为未来将在输配变电领域持续加大改造力度，尤其是在过往传统系统无法承担新能源大力发展带来的各项矛盾的情况下我们对过去在输配变电运行中出现的问题进行总结，发现大部分问题都是由于智能化软硬件的落后导致因此，我们认为要想解决目前面临的问题，应该从以下几方面解决对输电而言，通过运用多种通信技术以及基于智能算法的数据处理技术，实现对输电线路的智能巡检对变电而言，实现全站信息数字化、在线分析决策、实时自动控制、协同互动的功能的智能设备和系统需求，将成为接下来发力重点对配电而言，随着各类分布式电源接入配电网后，配电系统将会承担更多电能收集、传输和分配功能，且在对空间负荷预测及配电网络优化上也需要重新规划设计另外，随着源网荷储一体化建设的逐步加速，配网作为连接发电侧及用户侧的关键枢纽，必将迎来建设的高峰期售用电侧信息化营销系统+综合能源服务打开长期空间营销系统迎来升级替代需求清洁能源占比提升可能带来的售电价波动加剧+电价市场化改革的双重因素将迫使电力营销系统加速升级替换上文我们提到随着风光等清洁能源发电占比不断提升，波峰波谷整体波动率将持续加大，长期看，要想解决波峰波谷波动率加大问题，我们认为从营销及用电侧角度一方面可利用行政手段对用电主体进行直接限电（“拉闸限电”），另外也可通过增加用户侧用电成本以达到其自主调峰的效果（电网侧需做好电价的相关营销方案以达到市场调节效果），同时也需完善配套的售电侧能源管理系统电价市场化改革也将进一步加快营销系统的更新迭代2021年7月29日，国家发改委发布了关于进一步完善分时电价机制的通知，其中提到在保持销售电价总水平基本稳定的基础上，进一步完善目录分时电价机制，更好的引导用户削峰填谷、改善电力供需状况以及促进新能源消纳具体包括

1、完善峰谷电价机制；

2、建立尖峰电价机制；

3、健全季节性电价机制我们认为此举将加快促进用电价取代行政指令主导的错峰用电的措施，更健康的引导用户侧通过主观能动性调整用电节奏电价市场化改革同时也将增加分时电价的波动性，因此对于营销计费系统端，将面临全新的升级需求供需矛盾加剧，虚拟电厂应运而生虚拟电厂是将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多种可控资源聚合起来，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统它既可作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合填谷虚拟电厂的发展是以可控负荷、储能、分布式电源三类可控资源的发展为前提，但由于中国目前储能和分布式电源尚未发展成熟，目前实践模式多为基于激励的需求侧响应模式，利用可调负荷进行调峰填谷由于国内目前电力市场仍在发展初期，因此目前试点城市大多以邀约型虚拟电厂为主，由政府部门和调度机构（系统运行机构）发出邀约信号，由虚拟电厂（聚合商）、电力用户组织资源（以可调负荷为主）进行响应，随后进行执行和效果评估，然后根据激励标准进行兑现长期看，我们认为虚拟电厂将逐渐向市场型虚拟电厂升级（即越过政府部门邀约环节，实现发电企业与用户的直接交易）新兴用电场景发展迅速，打开长期空间新能源车市场高速增长将带动充电市场快速崛起2021年，预计新能源车整体销量有望达到340万辆，整体呈现爆发式增长从长远看，新能源汽车未来市场空间广阔，因此市场对于充电桩的需求也会逐步加大2021年公用充电桩保有量相较2020年出现大幅提升（其中12月份数据为预测值），预计2021年将同比上升近60个百分点我们认为，充电桩作为新能源车必备的基础设施，未来伴随新能源车整体销量的大幅提升，充电桩的保有量也将迎来建设高峰期从充电总量来看，2021年相较2020年同比提升近52%我们认为由于充电桩市场目前仍处于硬件建设初期，未来随着充电桩保有量的大规模增长，充电量将会持续迎来爆发增长期目前在充电市场，主要的商业模式分为两种

1、拥有充电桩的硬件供应商提供充电服务（每度电进行收费）如国电南瑞、特来电和星星充电等厂商；

2、搭建聚合充电平台（自身并不经营充电桩，对所充的每度电进行服务费抽成）如“朗新科技”聚合平台商从用户角度分析，用户可能更倾向选择在统一入口完成不同品牌充电桩的充电全流程，因此我们认为聚合充电平台将凭借轻资产模式迎来快速增长3投资分析短期关注中上游信息化升级需求，长期聚焦下游用户侧综合能源服务综上，我们认为电力信息化将迎来持续高景气阶段，其中政策催化及行业内IT渗透率提升将成为电力信息化的主要增长因素在“双碳”政策和能源改革背景下我们认为电力信息化行业将从景气度及基本面角度得到双重改善其中发电侧信息化管理软件、分布式新能源建设的设计信息化、以及新能源并网智能控制系统的需求；输配变电侧的配电站整体建设需求提升（信息化系统是其内需之一）、智能设备升级、智能巡检运维以及更多涉及传输和分配的系统功能；售电侧电力营销系统以及综合能源服务等信息化辅助需求都将迎来难得的发展机遇另外，我们梳理了各产业线上主要的市场参与者（已上市的公司），其中发电侧和电网侧涉及公司较多我们认为在“双碳”政策及各项相关政策的持续推进下电力信息化将会在未来3-5年保持较高景气度，其中在细分领域具有高市占率的公司，值得持续跟踪坚强的骨干网架国家电网提出全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网是符合中国国情的智能电网建设目标高级的配电自动化系统与输电网相比，配电网的灵活性、自动化分析和控制水平还不足更高级的配电自动化将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互，实现对负荷的管理以及电价实时定价可通信的电力设备在目前的电网设备中，大部分设备间的信息传输基本上都是单向方式而未来智能电网将会形成全新的通信和交互机制，实现电网设备间的信息交互实时的电网监测与控制系统完善的智能电网需要建立涵盖从发电、输电网到配网的电网实时监控系统，通过传感器实现实时地（秒级到毫秒级延迟）全面查看电网状态，监控电网运行，通过建立电力传感器系统和更新电力体系的自动控制系统，解决预测、检测和修复电力系统的安全运营问题互动的终端解决方案智能电网区别于传统电网的其中一个特点便是“互动”与终端用户进行互动的最基本要求便是电网企业能实时采集和跟踪客户端的用电信息、进行负荷的控制、分析并采取最经济和稳定的供电方案、同时终端设备能够将实时电价和电量等信息传导给用户全球智能电网发展历程厚积十载，当下薄发基于全球视野，自21世纪以来，不同国家和地区均针对电网发展模式展开了一系列的研究与实践例如，美国智能电网建设主要关注加快电力网络基础架构的升级更新、最大限度利用信息技术、提高系统自动化水平，但普遍存在对电网建设投入不足、电网设备陈旧及稳定性问题欧洲经济发展水平较高，网架结构、电源布点、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平稳，电网新增建设规模有限，因为将会更加关注可再生能源和分布式电源的接入传统电网技术阶段（18191998年）传统电网技术可以划分为2个阶段:

①早期电力工业发展阶段（1819〜1882年），这阶段发明了发电机、电动机、变压器及其他设备，形成了电力技术和电力工业

②传统电网技术大发展阶段的电力工业阶段（1882〜1998年），这一阶段随着电子技术、电子计算机技术和自动化技术的发展，电力工业自动化迅速向前发展以大机组、大电厂、高电压、大电网、高度自动化为特点的现代化电力工业在不同的国家已经形成或正在形成智能电网技术的萌芽阶段（1998〜2006年）美国电科院于1998年提出了复杂交互式系统的概念，在2002年又提出了“聪明的电网”概念美国能源部于2004年开启智能电网工程项目，2005年其下属的美国国家能源技术实验室启动了现代电网项目在2007年12月，美国前总统布什签署了能源独立和安全法案，该法案第十三章名为智能电网，其内容涉及通过高新技术提升电力网的安全性、可靠性，支持可再生能源的接入和分布式发电，并通过智能技术提高电网自动化水平等，为美国智能电网的研究建设提供了可靠的保障智能电网技术的兴起与发展阶段（2006年至今）2006年后，智能电网技术发展迈入新的时代，世界著名的IBM、Google、Intel、SiemensDuke等纷纷提出自己的智能电网解决方案，具有代表性的是IBM与ABB、GE、SBC等设备制造商联合提出了智能电网解决方案而国家电网于2009年正式提出智能电网相关规划，意图达到信息化、自动化、互动化三方的共同迭代升级，从而构建世界一流智能电网具体分为三个阶段2009-2010年为规划试点阶段，2010-2015年为全面建设阶段，2016-2020年为引领提升阶段过去十年中国城乡电压合格率、年户均停电时间均得到明显改善坚固稳定是国内电网建设第一需求不同国家的智能电网建设方向因国情而异英国、法国、德国等国家着重发展泛欧州电网互联；意大利着重发展智能表计及互动化的配电网；丹麦则着重发展风力发电及其控制技术；日本智能电网的核心是建设与太阳能发电大规模推广开发相适应的电网，解决国土面积狭小、能源资源短缺与社会经济发展的矛盾；韩国的智能电网研究重点放在智能绿色城市建设上；澳大利亚智能电网建设的目标是发展可再生能源和提高能源利用效率，主要工作集中在智能表计的实施及其相关的需求侧管理方面对于欧洲来说，能源效率是关键，智能电网是推广低碳技术和实现经济脱碳化的一个平台对拉丁美洲而言，建造智能电网的一个重要驱动力在于抑制窃电行为而对中国而言，智能电网更大的意义在于打造一个能够与巨大电力需求相匹配的坚强电网近年来全社会用电量稳步提升，但用电高峰时段的电力供需缺口仍然存在频繁限电一方面对社会经济发展产生阻力，也无法将供需问题根源性解决因此当下电网发电与调配的效率迭代刻不容缓一方面，中国需要不断提高可再生资源发电的消纳能力，确保其出力水平；另一方面，针对新能源并网所带来的巨大波动，电网侧同样需要在调度和配网等领域建立坚强稳固的体系智能电网建设有助发输配用电快速发展智能电网的发展将强有力的支撑来自发电侧、电网侧以及用电侧带来持续的设备和技术的更新迭代的发展需求发电侧能适应并促进清洁能源的发展电网将具备风电机组功率预测、动态建模、低电压穿越和有功无功控制，以及常规机组快速调节等控制机制，结合大容量储能技术的推广应用，对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式输电侧具备更高的安全稳定运行水平电网各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性，减少停电损失实现电网在线智能分析、预警和决策，以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制配电侧具备强大的资源优化和配置能力中国智能电网建成后，将形成结构坚强受/送端电网和设施全寿命周期内的统筹管理，通过智能电网调度和需求管理实现大规模能源的高效率输送，区域间电力交换能力明显提升电网资产利用效率显著提高用电侧可满足电动汽车等新型电力用户的服务要求将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网，满足电动汽车行业的发展需要，实现电动汽车与电网的高效互动同时利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策及电动汽车充放电机制，有效平衡电网负荷，降低负荷峰谷差，减少电网及电源建设成本智能电网融合互联网，引领能源互联网发展2016年，在关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见中指出，能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态同时，能源互联网是推动中国能源革命的重要战略支撑，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率，推动能源市场开放和产业升级，形成新的经济增长点，提升能源国际合作水平具有重要意义相较煤炭、石油和天然气等能源，电能在能源传输与转换等方面都具备较大的综合优势电力天然具有较好的互联互通物理基础，同时建设智能电网的基础设施的也最为完备，因此能源互联网将以电力互联网为主可将电力能源互联网分为三个层次，即实体层，数据信息层和运营平台层在实体网层面，以电力网络为主体，涵盖电力能源的生产、传输、消费、储存和转换的整个产业链；在数据信息层面，将采用基于广泛传感器的物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术，为电力能源生产、传输、消费、储存和消费的整个产业链提供信息支撑；在运营平台层面，则运用互联网思维，以用户为中心，在整个能源链上提供运营增值业务以及解决方案，最终为产业链实体各个企业提高效率，增加收益服务2智能电网发展有序，信息化革新在即智能电网信息化的定位智能电网信息化是发展智能电网的基础和保障，是推进信息化与工业化融合、走向新型工业化道路的重要动力通过信息化，可实现发电、输电、变电、配电、用电以及调度等各个环节的自动化、智能化从业务功能分类上看，电力信息化建设主要包括基础的电力信息通信网络建设和实现电力生产过程自动化和电力企业管理信息化的业务应用系统建设等部分从信息化层级维度来看，电力信息化可以分为感知层（电力生产、传输至消费过程的信息采集）、网络层（信息传输）、应用层（数据处理、分析及应用）由于中国电力行业随着国家建设逐步发展，因此相比其他行业，电力信息化的起步也较早，但整体依然呈现持续跟随电网建设和技术进步不断升级完善的特点智能电网信息化发展现状随着信息技术水平的提升和市场竞争的加剧，国家对电力企业信息化水平要求不断提升，各电网公司、发电集团越来越重视统一制定信息化发展规划，建成信息系统之间“横向集成，纵向贯通”的总体格局从智能电网信息化发展历程看，主要可分为四个阶段

1、20世纪60年代初，信息技术主要应用在工程设计、发电厂自动监测等方面，以提高工程设计计算速度和改进电力生产为主；

2、20世纪八九十年代，开始广泛的运用于调度生产的自动化、电力负荷控制预测系统的、计算机电力仿真系统等方面；

3、20世纪90年代至21世纪初，这一时期为电力系统信息化建设加速发展时期，应用由操作层向管理层延伸，企业级的信息集成应用全面展开

4、进入21世纪以来，信息化建设主要在管理信息化方面，企业资源计划、资产设备全寿命周期管理、安全生产管理等目前中国智能电网信息化建设与国家电网的发展要求，以及国际领先电力管企业相比较仍存在差距，差距主要体现在以下几个方面信息资源亟待更大范围的集成共享各业务间仍存在一定程度的数据壁垒，部门间数据未充分共享一体化平台承载能力有待提高随着用电数据采集和输变电状态监测等海量数据的产生，对信息网络的传输能力、接入方式、数据中心存储能力和处理能力提出了更高的要求信息安全主动防御能力有待提高大量信息系统投入运行后，企业上下形成了规模大、系统复杂、业务依赖性强的业务应用环境，任何局部运行问题均有可能影响到全网，从而引发企业信息系统的应用障碍信息化管控与协调机制有待完善在集团化、集约化的过程中，业务管理的变革和业务系统自上而下的推广应用，使得信息化管控建设与业务发展依然存在不同步现象主要是部分系统的设计思路与信息安全管控存在差异，需要进一步研究符合智能电网运行的更为灵活的安全防护体系信息安全技术督查能力有待加强企业网络一体化平台的不断拓展，变电站、营业所、智能终端等接入和入网终端的变化，信息业务系统的高度集中、信息领域新技术发展与应用等都给信息技术监督工作提出了更高的要求，技术监督监控和分析能力有待进一步提高业务应用融合及分析决策能力有待提升随着公司稳步推进组织架构变革，管理方式创新，业务流程优化，各业务应用提出了新要求、新需求，现有业务应用系统存在不适应、难以支撑的局面新能源发展加速行业变革，信息化迎渗透黄金期十三五期间，风光发电占比持续提升“十三五”以来，中国整体发电结构发生了较明显变化，伴随煤炭供给侧改革的影响，叠加风电、光伏等新能源装机的快速提升，整体清洁能源在装机和电量结构中的占比迎来较快提升供给侧风光发电缺乏稳定性，发电侧波动加剧长期视角看，能源与整体电力结构转型是必然趋势，但伴随短期清洁能源的装机占比快速提升，也使得类似光优、风电等易受天气影响且供电稳定性欠佳的缺点进一步突出从而导致整体发电侧的供电能力波动显著加剧我们认为短期来看，清洁能源发电所带来的高波动性很难得到快速解决需求侧用电峰谷波动加剧，新能源发电短期难匹配从全社会用电需求看，伴随着中国工业化进程以及生活电气化程度的快速提升，叠加近年极端气温的异常频发，中国自2010年以来全社会用电最高用电负荷持续上行，且波峰波谷间的负荷差正持续变大，用电侧波动性日益加剧自去年始，全国多地多次传来限电声音，多地政府多次提出控制用电、压减行政单位用电量等措施来解决缺电问题，且长年未提的“拉闸限电”手段再次出现中国缺电问题依旧严峻用电高峰期的供电能力不足是“缺电”的主要原因我们认为电量紧缺并非“缺电”的主因，更多的可能是用电高峰期整体供电能力不足导致从季节用电分布看（我们选取了2020年各类能源出力情况），冬季用电高峰期期间，无论是水电、风电还是光伏，都难以满足用电高负荷期间的发电量水平，而此期间发电较多的仍为火电对比整体电力供需情况，我们认为清洁能源供电不足与季节性有着强相关性在冬季，从供给侧角度看，光照时长变短且辐射量相对夏季较弱，水电处于枯水期因此清洁能源出力均受到来自季节性因素影响；从需求侧角度看，冬季使得供热需求大幅提升，与夏季组成全年用电双高峰期在夏季，风电成为主要受影响能源，主要原因是夏季往往是来风较弱时期，但高温季节带来的用电高峰又使得供需再次失衡因此，在供给侧清洁能源的占比不断提升导致发电侧波动加剧、需求侧逐年高负荷的背景下，我们认为在国家确保“双碳”目标顺利完成的前提下，为针对解决削峰填谷的问题，上中下游发电、输配电和售用电侧具有辅助功能的信息化建设将迎来黄金发展期发电侧信息化方兴未艾，时不我待由于新能源与传统能源差异较大，现有的发电侧信息化系统，无法适应可再生能源规模化发展需要，这是行业迎来新一轮成长期的核心原因具体分析，我们认为由新能源电力占比提升所带来的信息化增量需求，主要来源于以下两条主线主线一，发电侧输出波动性提升带来的相关信息化需求伴随新能源电源占比提升而来的，是发电侧出力稳定性下降，风电和光伏等电源容易受天气影响、稳定性欠佳的缺点更加凸显，发电侧的供电能力波动也随之明显加剧，同时，在当前的经营环境和技术成本下，新能源出力的高波动性暂时难以得到有效的解决随之而来的是发电侧产生的一系列问题以传统能源为主的电力系统尚不能完全满足风电、光伏发电等波动性可再生能源的并网运行要求；可再生能源与其它电源协调发展的技术管理体系尚未建立，可再生能源发电大规模并网仍存在技术障碍弃水、弃风、弃光现象严重等主线二，分布式发电装置带来的管理难度提升带来的信息化需求一方面，相比于传统的火电、水电机组，风电、光伏单电场/电站的发电量相对有限，导致电厂/电站数量急剧上升，提升企业管理难度；另一方面，风电、光伏单机组发电量较低，因此往往电厂具备占地面积广、发电机组复杂的特点，尤其是当前分布式光伏电站的大力推进，进一步提升管理难度正是由于上述两方面的变化，新模式下的新能源的正常运营与发展必然带来与传统能源发电侧完全不同的信息化系统建设需求沿新能源发电设施建设、运行整体流程来划分，我们将新能源占比提升带来的增量发电侧信息化需求拆解为管理软件、设计软件以及预测软件等相关系统建设需求1发电企业的信息化管理软件，包括相对通用的ERP、0A以及相对专用的涉及生产过程中的安全管理、生产管理等，及相关配套底层DCS系统此类系统无。