2022年电力物联网行业发展现状及未来前景分析

2022年电力物联网行业发展现状及未来前景分析

“十四五”期间，我国电网投资可总结为——总量增长，结构变化。从投资总额来看，根据《南方电网“十四五”电网发展规划》，“十四五”期间，南方电网电网建设将规划投资约6700亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程，推动以新能源为主体的新型电力系统构建，较“十三五”期间实际完成值增加52%左右（较计划投资额增加33%）。国家电网未来五年计划投入3500亿美元（约合2.24万亿元人民币），推进电网转型升级，据此推算国家电网“十四五”时期投资电网建设力度或与“十三五”大致持平。整体来看，“十四五”期间我国电网计划投资额将接近3万亿元，较“十三五”时期实际投资额增加1000亿元左右。

从投资结构来看，“十三五”时期，我国电网投资主要聚焦于智能电网以及特高压建设领域，目前我国已全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。迈入“十四五”时期，数字电网周期开启，电力信息化建设作为下一阶段的核心抓手。长期来看，电网投资将出现两大结构性转变：①数字电网/电力物联网投资力度加大，相关智能化、信息化领域投资占比预计将大幅上升；②电力系统中，配用电侧投资占比持续上升。

图：我国电网投资规模（亿元）

1、泛在电力物联网周期开启，智能化、信息化投资占比提升

2003-2008年（电网建设周期）：为了解决我国供电瓶颈，电网投资持续高增，投资聚焦输变电基础设施建设。2002年，国务院下发《电力体制改革方案》，推动建立社会主义电力市场经济体制。2003年开始，社会用电量爆发式增长，我国电网需求量开始快速上升。2003-2008年，我国电网投资持续快速增长，国家电网电网投资金额从2004年874亿元增长至2008年2497亿元，CAGR达到30%，该阶段投资重点聚焦在输变电基础设施建设环节。

2009-2014年（智能电网周期）：建设坚强的智能电网，投资总额相对稳定，投资偏向电力二次设备。2009年提出“坚强智能电网发展战略”，分三个阶段推进“坚强智能电网”的建设：2009年至2010年为规划试点阶段；2011年至2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。从投资规模来看，三个阶段智能电网投资额占电网投资总额比例逐步提升，占比依次为6.2%、11.7%和12.5%。

2012-2019年（特高压建设周期）：特高压线路可连结各大区电网，帮助解决中国地域性能源失衡现象，将电力运输过程中的损耗降至最低，整体投资规模宏大。我国特高压建设始于2006年，2011年前后迎来第一轮发展高峰阶段。我国特高压建设战略是以±1000kV交流特高压线路为主形成特高压电网骨干网架，实现各大区电网的同步互联；以±800kV特高压直流输电进行远距离、中间无落点的大功率输电工程，主要用于能源基地的清洁能源外送。截至目前，我国特高压电网总投资规模已超过6000亿元。

2019年至今（数字电网建设周期）：我国新型电力系统（数字电网）建设旨在应用移动互联、人工智能等现代信息通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，投资重点落于终端采集、网络传输、云平台、信息安全等方面。数字电网推动构建我国新型电力系统，是下一阶段的主要投资方向。从具体的投资内容来看，数字电网产业链包括终端层、平台支撑层、网络通讯层、业务应用层及各层之间的安全防护系统和运行维护体系。

投资主体明确，电力物联网建设如期推进。在新型电力基础设施建设的深入推进下，我国将积极探索构建面向用户侧电力泛在物联网的新型智能计量体系，实现配电侧、用电侧采集监控深度覆盖，提升终端智能化和边缘计算水平。我国电网建设及运营为寡头垄断市场，南方电网主要负责广东等五省区，国家电网经营覆盖全国26省市，其中国家电网供电市场份额约70%左右。国家电网及南方电网作为电力物联网的投资主体，推动电网各环节数字化建设如期落地。

2、电网根系结构茂盛，持续加大配用电侧投资力度

与发达国家相比，我国输变电系统发展较为成熟，但配电系统以及用电系统运行效率仍存在较大提升空间。目前，我国电网存在负荷率低，运行效率较低，运输线损较大等问题。据国家能源局发布的数据，2020年全国线损率5.62%，同比下降0.31个百分点，继续保持在6%以下，但相比韩国、日本4%左右线损率仍存在一定差距。据国家电网2020年合并利润表，2020年国家电网营业总收入26677亿元，但净利润仅为420亿元（净利率仅2%），通过智能化降低各环节线损率从而提高电网公司管理效率将有效改善其盈利能力。从可靠性来看，根据中电联数据，2016年全国户均供电可靠性为99.805%，年平均停电时间为17.11h/户，其中城市用户年平均停电时间为5.20h/户，与国际先进城市供电可靠性差异明显。电力系统中绝大多数的停电都是由短路故障引起的，配电自动化系统能够及时发现故障并专供负荷，减少用户停电时间。电力物联网建设能够对电网实现实时智能化管理，帮助迅速找出甚至预防故障信息，从而实现电力设备全面“体检”。

新能源、分布式电源及电动汽车等新型配网元件的出现对现网的承载和调配带来较大压力，对配电网自动化、智能化建设提出了更高要求。随着分布式能源（尤其是分布式光伏）的快速发展，我国电网可靠性将面临更大的挑战。大规模分布式发电接入系统后，将显著影响配电网的潮流分布、电能质量（电压波动、谐波等）、短路电流大小，进而影响到传统保护元件的故障定位和供电恢复功能。这就需要加强对配电网（尤其是分布式发电等元件）的监测与控制，对配网数字化建设提出了更高的要求。

电力调度本质是通过对发电端和负荷端的主动调节，使得电源端和负荷端达到均衡。清洁能源如风电、光伏的功率曲线与负载功率曲线并不匹配——正常用电负荷曲线呈现白天到傍晚的持续高峰形态，光伏对午高峰会有比较好的支撑，但是晚间支撑几乎为0；风电在午高峰、晚高峰出力均处于比较低的水平。新能源电源的预测性和可控性弱化，且随着负荷端充电桩等设备接入，负荷的可控性也在减弱。电力系统调节能力高低与系统内信息的搜集、处理能力存在紧密关系，并且未来随着电源端、负荷端的复杂化和源网荷储的强化，电网各环节之间的协同关联性将进一步加强，原本独立的各环节信息数据需要进行融合。集信息采集、运算、控制为一体的智能配电台区将是配电网建设的核心，目前智能配电台区仍处在试点示范工程阶段，“十四五”期间有望成为投资的主要方向。

图：光伏功率曲线与负载功率曲线不匹配

当前我国配电网智能化程度较低，下一阶段或成为投资重点。过去电网数字化更多发生在平台层以及网络层的建设，未来该部分数字化建设将持续深化，更为重要的是，配用电对应的感知层可能出现较明显变化。2019年初国家电网提出“泛在电力物联网”构想，从发电、输电、变电、配电、调度到用电六大环节对传统电力基础设施进行改造，实现我国电力系统智能化变革。我国用电环节智能化改造起步较早，主要涉及智能电表、智能集抄器等部分，目前已初步完成并持续迭代，下一阶段将加大配电环节的智能化建设。当前，我国配电网规模迅速扩大，基于分布式、多负荷、多电源等特征的复杂配电架构正在形成，终端用户对供电可靠性要求逐步提高，源网荷协调发展、无线充电和直流配电等技术逐渐改变传统配电网。2018-2020年，国家电网在配电网领域的投资在逐步加大，配电网相关投资占比逐步提升，将成为下一阶段投资重点领域之一。

“十四五”期间，我国配电侧投资占比将大幅提升。根据《南方电网“十四五”电网发展规划》，“十四五”期间，南方电网电网建设将规划投资约6700亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程。南方电网将配电网建设列入“十四五”工作重点，规划投资达到3200亿元，几乎占到了总投资的一半。国家电网方面预计未来五年每年将投入超过700亿美元，推动电网向能源互联网升级，预计约30-50%将投向配用电侧。历史上，国家电网和南方电网的投资主要集中在输变电侧，用于配用电侧的投资占比仅约10-20%，“十四五”期间用于配网侧投资占比大幅提升。

我们选择两种方式，对我国配电侧数字化化改造对应市场规模进行了大致测算，测算结果如下：

（1）方法一：“十四五”期间配电侧数字化改造投资规模约2336亿元。假设国家电网“十四五”期间投资规模预计在2.24亿元，2020年前后特高压网架结构基本成型，配网投资占比开始快速提升，假设从2021年30%提升至2025年50%，配网侧数字化改造相关投资占配网投资的比例也同步开始大幅增加，从2021年10%提升至30%。从过往南方电网经营数据，其每年电网投资规模约为国家电网20%。总体而言，两家电网公司2021-2025年间配电侧数字化改造投资规模合计将达2336亿元。

（2）方法二：配电侧数字化改造市场规模预计可达2400-7200亿元。单个台区进行数字化改造，简单理解需要在配电侧加配一个能源控制器（单价约5000元），在分支侧、表箱侧分别安装多个分支监测终端以及表箱监测终端（单价约400元）。根据产业调研，目前我国约800万个公变台区，单个台区改造费用在3万至9万不等（根据台区覆盖规模以及硬件配置高低变化，部分高配大区改造费用甚至可高达15万元），公变精品台区改造市场规模总计约2400-7200亿元，市场规模庞大。（注：精品台区改造周期不仅限于“十四五”期间）

综合两种计算方法，可以粗略判断，2021-2025年我国配电侧数字化改造硬件终端投资规模预计超过2000