电力设备-数字配网：千亿空间的新型电网生态向上确定性强的高景气赛道

证券研究报告行业研究行业深度研究证券研究报告行业研究行业深度研究 强于大市（维持评级）一年内行业相对大盘走势强于大市（维持评级）一年内行业相对大盘走势数字配网：千亿空间的新型电网生态，向上确定团队成员团队成员DW3787@相关报告投资要点：数字化技术推动电网系统转型升级。我国经历了电网自动化（1999年开始2020年开始向数字化演进。数字电网即电网企业通过数字化转型，构建数字化、智能化、互联网化的新型电网，形成链接政府、电力产业上下游、用户等相关方1、变压器观点更新：全球变压器行业长周期景气，相较于判断股价和估值短期高低，跟踪行业供需和企业份额可能更——2024.05.1、变压器观点更新：全球变压器行业长周期景气，相较于判断股价和估值短期高低，跟踪行业供需和企业份额可能更——2024.05.142、海风进入开工旺季，光伏龙头签订硅料大单——2024.05.123、产业周跟踪：一季度电网投资高增，G7明确2035年弃煤——2024.05.05网投资占比仅为55%，伴随配电网线路长定性较高。3）伴随分布式新能源与储能大量接入、负荷结构从“源随荷动”变为带来挑战。4）2025年配电网需具有500GW分布式新能源及1200万台充电桩接入能力；同时放开95%消纳红线或将兑现，风电光伏装机规模有数字化技术及计算机通信技术可构建智能运维体系，提升投资额：全球来看：我们预测在净零情况下23-30/31-40/41-50年数字配网年/自动化和管理系统/公共充电基础设施对应投资额分别为364/206/364亿美元，公共充电桩投资大幅提升。2）应用场景方面，储能/微电网与虚拟电厂/电动汽车基础设施将成为未来数字化投资的重点方向。3）从地区分布看，预计到2030年中我国的电网投资主要取决于国家电网和南方电网的资本开支。国家电网提出建设数智化坚强电网的“44345”要义，南方电网提出“4321”建设方案助力数字化转型，招中标：数字化设备：1）从中标金额来看，2023年数字化设备中标金额392023年开发实施实现中标金额28.9亿元为主要构成部分。3）从厂商来看，2023数字配网可以分为数字绿色电厂、电网数字巡检、多源自愈配网、多能协同互补、跨域电力调度及赋能绿色低碳六大应用场景，目前多源自愈配网、跨域电力调度及赋能绿色低碳为技术成熟已经可以实现大规模应用，而数字绿色电厂、科技、亿嘉和、南网科技；配用电终端杭州柯林、四方股份、东方电子、金智科配网端投资进度不及预期、数字化投资进度不及预期、数字化技术发展速度1数字电网：数字技术与电网深度融合的新型电网生态 51.1数字电网：数字技术与电网深度融合的新型电网 51.2发展历程：从自动化到数字化，新型电力系统建设持续深化 61.2.1电网自动化：配网建设加速助力自动化浪潮兴起 71.2.2电网信息化：信息化技术赋能电网全产业链 81.2.3智能电网：智能技术打造全新电力系统，配网投资比重持续上升 91.2.4数字电网：利用数字化技术打造产业新生态 2数字配网景气提升确定性强：配网建设加速指日可待，数字化助力痛点问题解 2.1中国配电网线路比重较低且投资挤占严重，投资建设景气向上确定性高 2.2配电系统新特征凸显，数字化技术提供新型解决方案 132.3消纳红线放开，配电网承载力需显著提升 2.4运维及巡检：配电网痛点频出，数字化贡献解决方案 153核心指标分析：从投资额和招中标情况看数字配网方向 173.1投资额：从全球看中国，数字配网空间几何？ 3.1.1全球：数字配网前景广阔，千亿市场大有可为 3.1.2中国：国南网率先发力建设一流数字化企业，2025年合计投资接近800亿元 203.2招中标：如何把握数字电网细分领域？ 233.2.1数字化设备：增速向上景气度高，国电南瑞稳居榜首 233.2.2数字化服务：23年中标金额大幅下滑，头部厂商地位稳固 254应用场景：六大应用场景齐发力，数字化生态体渐行渐近 274.1数字孪生技术：通过数字化技术对电网场景在虚拟空间进行模拟运行 274.2数字电网巡检：智能巡检+数字化配电房实现高效运维 294.2.1智能巡检：通过机器人、无人机及红外测温智能化技术提升巡检效率及安全 294.2.2数字化配电站房：通过数字化技术实现配电站房高效巡检 314.3多源自愈配网：监控、隔离线路故障并及时恢复供电 314.4多能协同互补（智慧园区及智慧楼宇数字化技术与生活场景的深度融合334.5虚拟电厂：提高配电网安全、新能源消纳能力与提供辅助调频服务 344.6碳交易&碳普惠：数字化技术助力双碳目标实现 344.7实际应用：我国配网数字化应用已有多个项目落地 355投资建议：关注配电数字化软件及平台以及传感及硬件两大主线 365.1国电南瑞：数字配网技术基础设施供应商，数字化建设领军企业 365.2威胜信息：智能电表领导者，数字电网+数智城市两开花 375.3申昊科技：智能巡检机器人及电力检控设备供应商，深耕电网领域多年 385.4亿嘉和：电力特种机器人企业，推进“机器人+行业”发展战略 395.5杭州柯林：持续深耕智能电网领域，发力电力设备感知预测及平台技术 405.6四方股份：配网产品积累深厚，智能化方案持续布局 415.7友讯达：无线传感网络助力分布式电源接入，智能电表业务增长迅猛 426风险提示 456.1配网端投资进度不及预期 456.2数字化投资进度不及预期 456.3数字化技术发展速度不及预期 45图表1：工业生产步入数据驱动的4.0时代 5图表2：数字电网定义解析 5图表3：南方电网数字化转型思路 5图表4：数字化转型是一种系统性的变革 62图表5：我国能源电力数字化转型发展历程 7图表6：配电自动化系统组成 7图表7：配网自动化定义解析 7图表8：2015-2023年国网配电终端中标数量统计 8图表9：电网信息化技术示意图 8图表10：我国信息化投资规模年均增速约为20% 8图表11：2017-2020年信息化设备招标数量 8图表12：智慧电网示意图 9图表13：智能配电网典型业务 9图表14：2009-2020年国家电网智能电网投资额度（单位：亿元） 9图表15：智能配电网投资比例持续增长 9图表16：数字电网即通过数字化转型构建电网新形态、电网企业新业态、能源产业新业态 图表17：数字电网与智能电网概念对比 图表18：已公布承诺方案中各地区输配电线路长度（百万千米） 12图表19：世界各地区配电网线路长度占总体线路长度比例 12图表20：2020年以来配网投资增速弱于主网投资增速 图表21：近年来受电网投向转向主网配电网投资占比有所下降 13图表22：新型电力系统负荷结构更加复杂 图表23：新型配网系统形态 图表24：新型配网系统研究框架 图表25：分布式新能源及充电桩未来空间测算 图表26：配电设备检修模式发展历程 图表27：智能运维平台框架 图表28：配网巡检面临挑战 图表29：智能巡检示意图 图表30：单位电力需求的电网长度与人均GDP的关系 图表31：承诺及净零情况下发达地区及发展中地区输配电投资额分布（十亿美元）图表32：分布式发电增加接入情况下，数字化助力配电网改革 17图表33：全球电网数字化及配网投资占比整体呈现上升趋势（左轴：亿美元，右轴：%） 图表34：数字电网投资规模预测（年均新增规模） 图表35：公用事业公司已投资数字化应用场景 图表36：公用事业公司计划投资数字化应用场景 图表37：全球各地区数字电网累计投资规模（除智能电表） 19图表38：全球主要地区数字电网投资规划 20图表39：全球主要公共事业公司投资数字电网的资金来源 20图表40：国家电网数字化框架 21图表41：国家电网建设数字化坚强电网的“44345”主题要义 21图表42：南方电网数字化建设思路 22图表43：中国数字电网投资规模预测 23图表44：中国电力数字化市场规模预测 23图表45：能源电力服务占比呈上升趋势 23图表46：2018-2023年国家电网数字化/信息化设备中标金额统计（按批次） 24图表47：2021-2023年国家电网数字化设备各分项中标金额统计 24图表48：2021-2023年国家电网数字化设备中标前十名厂商中标金额及占比...25图表49：2021-2023年国家电网数字化服务中标金额统计（按批次） 25图表50：2021-2023年国家电网数字化服务各分项中标金额统计 26图表51：2021-2023年国家电网数字化服务中标前十名厂商中标金额及占比...26图表52：数字配网六种应用场景及对应技术 27图表53：数字配网应用场景目前价值及成熟度属性评估 27图表54：数字孪生概念图 28图表55：数字孪生电网建设分为三个阶段 28图表56：主要电力公司数字孪生体应用情况 28344图表57：数字孪生电网体系架构 29图表58：配电网数字孪生多维多尺度构建方案 29图表59：智能巡检结构框架 30图表60：智能巡检推动电网从预防性维护向预测性维护转变 30图表61：中国智能巡检机器人市场需求规模（单位：亿元） 30图表62：中国智能巡检机器人市场需求总量（单位：台） 30图表63：数字化配电站房建设方案 31图表64：数字化配电站房设备清单 31图表65：中国平均用户停电时间（单位：h/户） 32图表66：美国平均停电时间（单位：h/年） 32图表67：配网自愈控制原理 32图表68：电网自愈建设技术路线 32图表69：极端事件下自愈性配网三阶段供电曲线 33图表70：智能园区解决方案整体架构 33图表71：智慧楼宇内容效果 33图表72：智慧楼宇整体框架图 33图表73：虚拟电厂在配网领域的应用 34图表74：区块链技术的应用效果及方式 34图表75：配网数字化转型应用案例 35图表76：行业重点公司 36图表77：国电南瑞电力数字化转型平台技术示意图 36图表78：2021-2023年国电南瑞数字化设备中标金额位列第一 37图表79：2021-2023年国电南瑞数字化服务中标金额位列第一 37图表80：威胜信息数字电网领域应用于发输配用的主要产品 37图表81：威胜信息与腾讯云合作建设智慧城市 38图表82：公司国网智能电表中标金额持续领先 38图表83：申昊科技在智能电网领域的产品应用 39图表84：申昊科技机器人产品矩阵 39图表85：亿嘉和机器人产品矩阵 40图表86：杭州柯林产品结构及发展历程 40图表87：公司配电类智能感知及诊断预警装置与数字类设备具体信息 41图表88：公司配用电解决方案包括智能配网解决方案、微网解决方案及配电物联网解决方案 41图表89：公司着力建设新型配电网 42图表90：四方股份数字化中标金额及占总金额比例 42图表91：调度类硬件为许继电气数字化中标主要组成（单位：万元） 42图表92：友讯达电表类业务营收及占比持续提升 43图表93：友讯达产品主要应用场景 43图表94：友讯达中低压智慧物联业务示意图 43图表95：2022-2024年友讯达国网智能电表中标金额 4455 1数字电网：数字技术与电网深度融合的新型电网生态1.1数字电网：数字技术与电网深度融合的新型电网工业生产步入4.0时代，数字与产业全面融合铸就新机遇。工业革命经过了以煤炭石油驱动的机械化工业1.0时代、电力技术驱动的电气化工业2.0时代和计算机与网络技术驱动的信息化工业3.0时代，步入了数据驱动的数字化工业4.0时代。数字化时代以数据为生产要素，以人工智能为生产方式，推动数据驱动的柔性生产；企业通过激发数据驱动要素的巨大创新潜能，不断催化和转化技术、管理、劳动力、土地、资本等要素作用，进而大幅提升全要素生产率，大力提升企业及整个产业的核心竞争力，推动经济社会深层次变革。数字电网即数字技术与电网深度融合的新型电网。在数字化浪潮下，“算力+电力”可以支撑电网安全、可靠、绿色运行。数字电网即电网企业通过数字化转型，构建一个数字化、智能化、互联网化的新型电网，形成链接政府、电力产业上下游、用户等相关方的能源产业新形态。图表1：工业生产步入数据驱动的4.0时代来源：南方电网，国家电网，华福证券研究所图表2：数字电网定义解析来源：南方电网，华福证券研究所南方电网在2020年10月发布的《数字电网白皮书》中对数字电网进行了定义：数字电网是应用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代数字技术对传统电网进行数字化改造，发挥数据的生产要素作用，以数据流引领和优化能量流、业务流，增强灵活性、开放性、交互性、经济性、共享性等，使电网更加智能、安全、可靠、绿色、高效。图表3：南方电网数字化转型思路来源：南方电网，华福证券研究所66 数字化是涉及多部门、多技术、多阶段的系统性变革。根据IEA，伴随可再生能源渗透率水平提升，电力系统发展可分为六个阶段，每个阶段伴随着电厂、电网、用电终端及储能的系统性变革，并要演变出相应市场规则支撑电网转型，而数字化为电力系统转型的核心，需要进行电网改造以及营造有利的投资环境以支撑数字化发展。图表4：数字化转型是一种系统性的变革来源：IEA，华福证券研究所1.2发展历程：从自动化到数字化，新型电力系统建设持续深化伴随双碳目标下大规模高比例新能源并网、储能、电动车等交互式、移动式设施以及微电网广泛接入，传统电力系统已面临挑战，需要充运用数字化手段推动源荷互动的新型电力系统发展。从发展历程来看，我国能源电力数字化建设大致分为四个阶段：1）电网自动化（1999年开始，2009年加速我国于1999-2000年进行第一次配网自动化试水，2009年国家电网和南方电网“两网”公司重启配电自动化应用和建设成果显著；在该关键性基础阶段，主要实现满足全场景的自动化覆盖，并实现生产、配送、监控等业务的数据化。2）电网信息化（2009年开始，2015年加速2009年以“SG186工程”为代表的信息系统集成开发整合工作验收，标志着电网信息化的开端；2015年电网信息化设备招标全面加速，电网信息化进入高速发展期；该阶段主要通过对基础数据进行传输、处理、储存、调用等，促进业务交流与信息同步。3）电网智能化（2015年提出，2020年向数字化演进2015年2月，国家电网提出建设坚强智能电网，新型电力系统建设步入智能电网阶段；智能电网主要利用新型技术如人工智能、云计算、大数据等，实现模块化的智能应用，代替人力提高业务效率；4）电网数字化（2020提出2020年10月，南方电网发布《数字电网白皮书》，提出数字电网概念，数字电网时代来临；数字电网在信息化的基础上，以数据为驱动，依托智能化相关应用，关注业务创新和商业模式创新，打破信息孤岛，实现企业的内外优化与提升。图表5：我国能源电力数字化转型发展历程来源：亿欧智库《2021能源电力数字化转型研究报告》，国家电网《配电自动化运维技术实用手册》，北极星电力网，电线电缆之家，能源铁军先锋，南方电网《数字电网白皮书》，华福证券研究所1.2.1电网自动化：配网建设加速助力自动化浪潮兴起配网自动化助力电力系统平稳运行，目前已步入成熟阶段。配网建设加速背景下，配网自动化为电网自动化的主要表现形式。配网自动化即通过自动化技术及建设自动化设备，完成对配电网的采集数据并进行控制、监控配电系统运行状态、及时发现配电系统中存在的问题并进行管理维护等功能，完善普通配电网结构，使得电力系统更好地运行。配网自动化系统可以分为主站层/子站层/通信层/终端层四层，终端设备是实现配网自动化的基础环节，配电终端的招中标数量反应了配网自动化的景气程度。根据Data电力统计，2023年国网分别实现馈线终端（FTU）/站所终端（DTU）/配变终端（TTU）中标1529/32288/147277台，合计实现中标181094台，2022及2023年配电终端招标数量均呈现减少趋势，配网自动化建设已趋于成熟。图表6：配电自动化系统组成来源：中国工控网，华福证券研究所图表7：配网自动化定义解析来源：电力日记，环球表计，北极星储配电网，供电用杂志，华福证券研究所7图表8：2015-2023年国网配电终端中标数量统计20152016201720182019Q1-32020202120222023FTUFTU馈线终端（馈线终端（FTU）151732090420904393503935054168541682454779233792331355813558198941989415291529DTU站所终端（DTU）172622270632020259882104950921846432288TTU配变终端（TTU）6048272482212549374135647522201675570240337147277合计929175085893495129530160194622483694220278695181094来源：Data电力，电力喵，华福证券研究所1.2.2电网信息化：信息化技术赋能电网全产业链信息化技术赋能电网全流程改造，年均投资增速维持在20%。电网信息化即应用通信、自动化、计算机网络、传感器等信息技术，对电网系统发输配用全流程提供信息化改造，保障更长距离、更稳定的电力运输，以及帮助能源企业完善企业资源管理系统，满足终端客户个性化的用电需求。从产业链看，上游设备厂商提供硬件设备、服务器、交换机等设备，经过终端软件服务商处理，应用于下游电网公司。根据前瞻产业研究院测算，2015-2018年信息化投资规模分别为558/670/804亿元，分别同比增长20.5%/20.0%/20.1%/20.0%，2015-2018CAGR达20.02%，2015年信息化投资规模年均增速稳定在20%左右。从招标数量看，2019及2020年信息化设备招标数量有所下降，电网信息化趋于成熟。来源：智研咨询，华福证券研究所图表11：2017-2020年信息化设备招标数量图表10：我国信息化投资规模年均增速约为20%来源：前瞻产业研究院，华福证券研究所来源：国家电网电子信息商务平台，千里马招标网，华福证券研究所81.2.3智能电网：智能技术打造全新电力系统，配网投资比重持续上升多项技术融合打造新型电力系统，智能化推动电网企业向综合化方向转型。国家能源局于2015年发布《关于促进智能电网发展的指导意见》，意见指出，智能电网即在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成新一代电力系统。在这一阶段，电网系统化趋势明显，推动头部电网企业向智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型。电网智能化阶段配网建设重视度持续提升，智能配网投资比例持续增加。根据国家电网公布的智能电网各环节投资金额及比例情况，第一阶段（2009-2010年）/第二阶段（2011-2015年）/第三阶段（2016-2020年）智能化投资金额分别为341/1749/1750亿元，电网智能化投资呈现逐阶段上升趋势。三个阶段配电环节的投16.4%/21.7%/26.1%，在电网智能化阶段配网建设重视度持续提升。智能配网的典型业务类型主要为配电自动化、在线监测、智能抄表、视频监控、智慧调度、移动作业等业务类型，推动配电网向实时、稳定、安全可靠方向发展。图表12：智慧电网示意图来源：《智能电网应用白皮书》，华福证券研究所图表14：2009-2020年国家电网智能电网投资额度（单位：亿元）来源：国家电网，华福证券研究所图表13：智能配电网典型业务来源：《智能电网应用白皮书》，华福证券研究所图表15：智能配电网投资比例持续增长来源：国家电网，华福证券研究所9 1.2.4数字电网：利用数字化技术打造产业新生态数字电网即通过数字化转型，将传统电网改造成为一个数字化、智能化和互联网化的新型电网，实现电网新形态、电网企业新业态，能源产业新生态。我们从以下三个方面来解析数字电网的内涵：1）电网新形态：数字电网是以云计算、物联网、大数据等新一代数字技术改造现有电网所形成的，以能源和数据为关键要素，以“电力+算力”深度融合为技术路径，具备广泛链接、数智驱动、开放共享等基本特征的电网形态；2）电网企业新业态：电网企业通过数字化转型，将构建覆盖电网全过程与生产全环节的数字孪生电网，提升复杂电网驾驭能力；以数据作为提升生产力的核心要素，释放数据资产价值，推动商业与运营模式转变，实现管理与业务变革；3）能源产业新生态：用“电力+算力”推动能源革命和新能源体系建设，构建涵盖政府、能源产业上下游、用户等相关方的能源产业新生态。图表16：数字电网即通过数字化转型构建电网新形态、电网企业新业态、能源产业新业态来源：南方电网，华福证券研究所与智能电网相比，数字电网更加侧重“数字化”及“应用场景”。数字电网和智能电网均以物理电网为基础，两者的概念有相同也有不同。从相同点看，数字电网与智能电网的发展目的相同，在电力供给方面致力于提高电力供给安全，在电力传输方面致力于建设安全、高效的输电网，在电力消费方面致力于建设多样互动的用电体系。从不同点看，数字电网注重数字化，强调以数字作为生产要素，更加注重电网数据采集、分析和应用能力的建设，而智能电网更加侧重能源行业属性，更注重电网安全、可靠、绿色、高效运行能力的建设。此外，智能电网聚焦于电网的物理特征，而数字电网赋予电网更多新应用场景。图表17：数字电网与智能电网概念对比数字电网相同点提高电力供给安全：大力促进非化石能源开发利用，积极推动能源生产方式利用方式变革，增强系统灵活性，推进清建设安全、高效的输电网：增强输电线路智能化水平，支持电网实时监测、实时分析和实施决策，提升电网安全防御推广电能替代、推动电动汽车基础设施建设，提高终端能源利用效率；推动建立完善需求侧响应机制，鼓励引发展动力更注重电网安全、可靠、绿色、高效运行能力价值呈现来源：南方电网，华福证券研究所 2数字配网景气提升确定性强：配网建设加速指日可待，数字化助2.1中国配电网线路比重较低且投资挤占严重，投资建设景气向上确定性高中国目前配电网总长度占比较低，配网线路长度及里程占比将持续提高。根据IEA测算，2021/2030/2050年全球电网线路总长度分别为0.77/0.93/1.66亿公里，其中配电网线路长度分别为0.72/0.86/1.54亿公里，配电网里程增长空间巨大。中国2021年电网线路总长度分别为0.09亿公里，其中配电网长度为0.08亿公里，配电网线路长度占总线路占比达83%，而美国/欧盟/日本/印度/东南亚2021年配电网线路占比分别为95.7%/95.4%/92.9%/95.8%/95.9%，中国配电网线路占比低于大部分国家及地区且低于93%的全球占比水平。IEA预计2030年及2050年中国电网线路总长度分别增长至0.15/0.31亿公里，其中配电网线路长度分别为0.12/0.28亿公里，配电网占比将分别提升至83.1%/87.9%，配电网建设重要程度将大幅提升。图表18：已公布承诺方案中各地区输配电线路长度（百万千米）来源：IEA，华福证券研究所图表19：世界各地区配电网线路长度占总体线路长度比例来源：IEA，华福证券研究所配电网投资增长确定性高。2021-2023年，我国电网投资额分别为4723/4821/5275亿元，同比增长1%/2%/9%，其中输电网投资额分别为1909/2067/2374亿元，同比增长2%/8%/15%，配电网投资额分别为2814/2754/2901亿元，同比增长1%/-2%/5%，配电网投资增速低于输电网。从比例来看，配电网投资占比由2019年的67%逐步下降至2023年的55%，主要系近年来特高压及主网投资挤占配网投资金额，伴随配电网线路长度及占比提升，同时数字化等改造需求旺盛，配电网投资增速提升确定性较高，配电网投资占比有望增加。 图表20：2020年以来配网投资增速弱于主网投资增图表21：近年来受电网投向转向主网配电网投资占速来源：电规总院，国家能源局，华福证券研究所注：2022年及之前数据来自电规总院，2023年配电网投资额由国家能源局公布的总体投资额*110千伏及以下等级电网投资占比得到比有所下降来源：电规总院，国家能源局，华福证券研究所注：2022年及之前数据来自电规总院，2023年配电网投资额由国家能源局公布的总体投资额*110千伏及以下等级电网投资占比得到2.2配电系统新特征凸显，数字化技术提供新型解决方案伴随分布式电源、分布式储能及新型负荷的大量接入使得电力系统更加复杂，需要数字化技术支持新型电力系统发展，我们认为配电系统主要面临以下四个方面的变化：1）分布式新能源与储能大量接入：风电、光伏等新能源分布式发电装置以及储能的接入造成电源的不确定性，给系统日常调度带来了困难。而通过数字化技术，分布式发电装置能够具备构网能力，可以实现对配电电压频率的主动支撑与调节功能；同时多层级微网（群）之间可实现灵活的功率互济以及潮流优化，能够有效提升配网运行的安全性、稳定性和经济性。2）从“源随荷动”变为“源荷互动”：目前电能加速替代带来巨量的电动汽车、集群空调、电供暖等负荷增量，给负荷带来了不确定性。而柔性负荷将在源荷互动技术、高效电力交易及博弈机制支持下，即时响应配电系统功率调节，深度参与源荷互动，平抑峰谷差，提升配网运行效率。3）电力电子装备规模化接入：大量电力电子装备接入使得配电系统谐波源呈现高密度、分散化、全网化趋势，从而影响供电质量。而新型配电系统网架将会发展成灵活的环网状结构，各配电区域通过柔性开关实现互联，潮流流向及运行方式日趋多元化。4）数字资产管理问题：资产数字化及设备智能化趋势推动配电网转型，但是多源数字融合、以及信息安全和行为安全是新型配电系统数字化和智能化需要解决的关键。数字赋能可以实现系统全景状态可观、可测、可控，并利用大数据技术为调度决策、运行维护、电力交易指导依据。图表22：新型电力系统负荷结构更加复杂来源：南方电网，华福证券研究所图表23：新型配网系统形态来源：《新型配电系统形态特征与技术展望》，华福证券研究所图表24：新型配网系统研究框架来源：《新型配电系统形态特征与技术展望》，华福证券研究所2.3消纳红线放开，配电网承载力需显著提升2025年配电网需具有500GW分布式新能源及1200万台充电桩接入能力，数字化转型助力配电网承载力提升。3月1日，国家发改委、能源局发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》指出，到2025年实现配电网承载力和灵活性显著提升，具备5亿千瓦左右（500GW）分布式新能源、1200万台左右充电桩的接入能力。到2030年，基本完成配电网柔性化、智能化、数字化转型，实现主配微网多级协同、海量资源聚合互动、多元用户即插即用。3月22日，国家能源局发布《2024年能源工作指导意见》指出，科学优化新能源利用率目标，以消纳责任权重为底线，以合格利用率为上限，有序推动风电光伏发展，该表述说明政府端不再盲目追求高新能源消纳目标，放开95%消纳红线或将兑现，风电光伏装机规模有望加速，从而对配电网的承载能力带来更多挑战，需要通过数字化转型提高电网的灵活调节能力和稳定运行水平。图表25：分布式新能源及充电桩未来空间测算分布式新能源装机（GW）新能源装机2025年累计分布（按照规划预测）yoy75%（华福电新预测）yoy75%（按照规划预测）yoy702%-57%（华福电新预测）yoy702%-57%分布式新能源装机（按照规划预测）yoy702%46%86%分布式新能源装机（华福电新预测）yoy702%-57%保有量2025年累计充电桩保有量全国充电桩年度累计增量（按照规划预测）yoy来源：中国能源报，华福证券研究所2.4运维及巡检：配电网痛点频出，数字化贡献解决方案配电网为电网运维的痛点部分，数字化技术助力维修效率提升。影响电网可靠性的因素主要在配电网，配电网具有线损率较高的特点，电网中有一半的损耗发生在配电网，同时在用户停电事件中，约80%由配电网系统引起，配网是“最后一公里”的关键因素。我国配电网设备运维经历了“坏了必修、修必修好”的故障检测、及“到期必修、修必修好”的周期检测，目前发展至“该修则修、修必修好”的故障检测；数字化技术及计算机通信技术可基于边缘计算、云计算技术的设备状态参数与配网系统新型参数融合，构建智能运维体系，有助于提高检修效率，为设备状态检修应用带来广阔空间。 图表26：配电设备检修模式发展历程图表27：智能运维平台框架来源：《配电网数字化智能运维技术应用研究》，华福证券研究所来源：《配网数字化智能运维技术应用研究》，华福证券研究所配网巡检面临挑战，数字化平台提供解决思路。目前配电网面临日常巡检以设备常规状态为主，无响应检测手段，难以发现潜在问题；带电检测仪器携带不便、操作复杂，结果依靠人工记录数据交互性差且对专业要求较高；停电检修中停电试验的项目多、时间长，且设备可用率低，维护周期较长的特点。数字化技术通过AI算法作用于功能层及硬件层，对配电网进行智能巡检，完成实时报警推送、报警事件处理、远程状态监控、其他应用等多种功能，配网巡检难题有望解决。图表28：配网巡检面临挑战来源：国家电网，华福证券研究所图表29：智能巡检示意图来源：威普利科技，华福证券研究所 3核心指标分析：从投资额和招中标情况看数字配网方向3.1投资额：从全球看中国，数字配网空间几何？3.1.1全球：数字配网前景广阔，千亿市场大有可为电网扩张为经济增长的必要条件，配电网投资增长助力净零目标实现。对于发展中国家，GDP增长带动电力需求增长，而电力需求增长需要扩张电网规模以链接更多的新企业和家庭，电网扩张为经济增长的必要条件。根据IEA测算，2016-2022年电网每年平均投资接近3130亿元，其中配电网投资接近2000亿美元。在净零情景下，2023-2030/2031-2040年间电网每年平均投资额约为5700/10200亿美元，其中配电网投资约为3500/7500亿美元，配电网投资需要大幅投入满足净零目标的实现。图表30：单位电力需求的电网长度与人均GDP的关系来源：IEA，华福证券研究所图表31：承诺及净零情况下发达地区及发展中地区输配电投资额分布（十亿美元）来源：IEA，华福证券研究所23年数字化投资占电网投资总额比例约为19%，全球数字化投资75%+用于配电网。分布式电源具有不确定性、随机性和系统运作方式复杂程度高等特点，大规模接入为配电网调度带来挑战。数字化技术可以通过嵌入式传感、自动化控制、自动实时优化、改进网络设计及预防性检测来进行配电网的调度，以满足分布式发电的需求响应。根据IEA披露，全球配网投资总额2020-2022年间呈现逐步提升态势，预计2023年配网投资总额约为2060亿美元，而数字化投资总额占比也自2016年整体呈现逐步提升趋势，预计2023年数字化投资占电网投资总额比例约为19%，而目前全球电网数字化总投资的75%以上将用于配电网。图表32：分布式发电增加接入情况下，数字化助力配电网改革来源：WorldEconomicForum，华福证券研究所图表33：全球电网数字化及配网投资占比整体呈现上升趋势（左轴：亿美元，右轴：%）来源：IEA，华福证券研究所配电网数字化且占比将持续增长，千亿市场空间广阔。根据IEA预计，在承诺情景下2023-2030/2031-2040/2041-2050年全球电网年均投资额分别为4857/7738/8722亿美元，假设数字投资总额占电网投资比例分别为25%/30%/35%，对应数字化年均投资总额分别为1214/2321/3053亿元，假设数字配网在数字电网投资中的占比分别为75%/80%/85%，对应数字配网年均投资额分别为911/1857/2595亿美元。1）从产品类别看：智能电表数字化投资目前占比最高，未来公共充电基础设施或为电网投资主要组成部分。根据IEA，2022年智能电表/自动化和管理系统/网络与32%/19%/12%/8%/26%/2%，对应投资额分别为202/118/78/52/168/16亿美元。预计未来公共充电基础设施及网络与通讯投资占比将持续提升，23-30年智能电表/自动化和管理系统/网络与通讯/变压器/公共充电基础设施/分析器占数字电网投资比重分别为30%/17%/15%/5%/30%/3%，对应投资额分别为364/206/182/61/364/36亿美元，预计到2030年后公共充电桩将超过智能电表成为数字化投资主要组成部分。图表34：数字电网投资规模预测（年均新增规模）来源：IEA，华福证券研究所2）从应用场景看：已投资配电自动化的公共事业公司达66%，储能/微电网与虚拟电厂/电动汽车基础设施为未来投资重点。安永对欧洲、美洲、亚太、中东及非洲拥有大型配电网络的50家公共事业公司进行调研，从应用场景来看，目前已经投资的项目中故障管理/配电自动化/可再生能源与发配电一体化的公司比例分别为70%/66%/58%，为目前主要投资方向，储能/微电网与虚拟电厂/电动汽车基础设施已投资公司比例分别为40%/38%/36%，计划投资比例分别为34%/24%/32%，将成为未来数字化投资的重点方向。 图表35：公用事业公司已投资数字化应用场景图表36：公用事业公司计划投资数字化应用场景来源：EY，华福证券研究所来源：EY，华福证券研究所3）从地区分布看：中国为数字电网投资主力军。根据BNEF预测，2030年中国/美国/欧洲/印度/世界其他地区数字电网累计投资金额分别为0.2/0.2/0.1/0.2万亿美元，占比分别为25%/25%/13%/13%/25%，预计到2030年中国/美国/欧洲/印度/世界其他地区数字电网累计投资金额分别为0.5/0.35/0.13/0.27万亿元，区域占比分别为36%/25%/11%/9%/19%，中国数字电网投资增长较快，位列数字电网投资地区排名首位。图表37：全球各地区数字电网累计投资规模（除智能电表）来源：BNEF，华福证券研究所主要国家公布投资计划，数字电网重视度高。目前已有多个世界主要经济体发布数字电网投资规划，2021年美国能源部表明计划投资30亿美元于智能电网；欧盟发布能源系统数字化行动计划，预计到2030年将投资1700亿欧元（1840亿美元）于数字化；2022年日本政府宣布将成立20万亿日元（1550亿美元）促进智能电网投资，数字电网建设确定性高且备受重视。图表38：全球主要地区数字电网投资规划国家及地区发布时间发布机构数字化进度“十四五”期间，南方电网计划投入总投资规模达到6700亿元，其中配电网规划建设将达到32002021国家电网/南方电网亿元；国家电网计划总投资规模为3500亿美元（约合2.23万亿元）以加快数字电网和现代化电网建设进程。美国2021美国能源部将投资105亿美元用于智能电网及其他升级方案，其中25亿美元用于电网修复，30亿美元用于智能电网，50亿美元用于电网创新。欧盟2022欧盟（能源系统数字化行动计划）到2030年，欧洲电网投资规模达到将达到5840亿欧元（6330亿美元），其中约4000亿欧元（4340亿美元）投资于配电网，1700亿欧元（1840亿美元）用于数字化。加拿大2018加拿大政府投资1亿美元于智能电网技术和智能集成系统。2022日本政府成立20万亿日元（1550亿美元）基金鼓励投资新的电网技术、节能住宅和其他碳足迹减少技术，以促进对智能电网的投资。印度2022印度政府计划启动3.03万亿挪威盾（368亿美元）计划实现配网基础设施的现代化，并将采取强制安装智能电表措施，预计到2025年印度将覆盖2.5亿台智能电表。来源：IEA，索比光伏网，广东省人民政府，NIKKEIAsia，加拿大政府，FinancialExpress，华福证券研究所3.1.2中国：国南网率先发力建设一流数字化企业，2025年合计投资接近800亿元国际数字电网投资来源多样化，国内投资主要来自国南网资本开支。根据安永统计，全球拥有大型输配电网络的公共事业公司中投资全部来自于自筹资金的仅为48%，而来自传统监管资产本金/监管框架或激励措施/赠款/私人、供应商或合资企业资金占比的厂商分别为40%/38%/36%/30%，投资来源趋于多元化。而我国的电网投资主要取决于国家电网和南方电网的资本开支，计划性较强。下文主要分析国家电网及南方电网的数字化建设规划以估算中国数字电网发展方向及投资规模。图表39：全球主要公共事业公司投资数字电网的资金来源来源：EY，华福证券研究所国家电网：建设数智化坚强电网及泛在电力物联网，打造三型两网能源互联网企业。2019年10月14日，国家电网发布《泛在电力物联网白皮书2019》对电力物联网概念进行了界定，即充分应用移动互联、人工智能等现在信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理，应用便捷灵活的智慧服务系统，并提出到2021年初步建成，2024年全面建成泛在电力物联网。2024年1月12日，国家电网在2024年工作会议中指出加快建设新型电网、打造数智化坚强互联网，并提出建设数智化坚强电网的“44345”要义，即围绕四大基础、四大特征、三大内涵、四大功能及五大价值，建设数字透明、灵活智能、坚强韧性、绿色共享的数字型一流低碳电网，计划在2020-2025年基本建成、2026-2035年全面建成具有中国特色且国际领先的能源互联网。展望未来，国家电网致力于实现“三型两网、世界一流”的战略目标，即打造平台型、枢纽型、共享型的全球领先互联网企业，实现数智化坚强电网及泛在电力物联网一体化的信息物理融合PCS。图表40：国家电网数字化框架来源：艾瑞咨询，国家电网，新浪财经，华福证券研究所图表41：国家电网建设数字化坚强电网的“44345”主题要义数智化坚强智能电网的“44345”主题要义1）以特高压和超高压为骨干网架；2）以各级电网为有力支撑；3）以“大云物移智链”等现代信息技术为驱动；4）以数字化智能化四大基础绿色化为路径。四大特征气候弹性强、安全韧性强、调节柔性强、保障能力强。三大内涵1）形态上：体现为交直流混联，大电网、配电网、微电网等多种电网形态有机衔接；集中式、分布式能源系统相互补充；2）技术上：体现为人工智能、边缘计算、数字孪生、区块链、安全防护等数字技术、先进信息通信技术、控制技术与柔性直流、可再生能源友好接入、源网荷储协调控制等能源电力技术深度融合；3）要素上：体现为电力流、业务流、数据流、价值流等多流合一，多形态、多主体协同互动，大范围柔性互联、新能源广域时空互补、多品种电源能量互济。四大功能数智赋能赋效、电力算力融合、主配协调发展、结构坚强可靠。五大价值1）实现对电网全环节全链条全要素灵敏感知和实时洞悉、网络结构动态优化、生产运行精准控制、用户行为智能调节，突出快速响应、防灾抗灾、具有强大的自治自愈修复能力；2）支撑源网荷储数碳互动、多能协同互补、新能源大规模高比例并网；3）满足电动汽车、微电网、新型储能、虚拟电厂等交互式多元主体友好接入；4）带动能源电力产业基础高级化、产业链现代化，数智化坚强电网作为新型电网焕发强大创新力、功能价值充分体现。来源：光伏们，华福证券研究所南方电网：“4321”建设方案助力数字化转型，2025年基本建成数字南网。南方电网于2019年发布《数字化转型和数字南网建设行动方案（2019年版）》，提出数字化转型是实现数字南网的必然之路，并通过实施“4321”建设方案，即建设电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台、企业级运营管控平台四大业务平台，建设南网平台、数字电网和物联网三大基础平台，实现与国家工业互联网、数字政府及粤港澳大湾区利益相关方两个对接，建设完成公司统一的数据中心，最终实现“电网状态全感知、企业管理全在线、运营数据全管控、客户服务全新体验、能源发展合作共赢”的数字南网。并提出计划按照三步走战略建设“数字南网”，即2019年初步完成从传统信息系统向基于南网云的新一代数字化基础平台和互联网应用的转型，初步具备对内对外服务能力；2020年实现产业链上下游互联互通，基本具备支撑公司开展智能电网运营、能源价值链整合和能源生态服务的能力，初步建成数字南网；2025年基本实现数字南网。图表42：南方电网数字化建设思路来源：艾瑞咨询，华福证券研究所2025年我国数字电网投资规模将达778亿元，2020-2025CAGR达24%。由于我国电网投资主要来自于国家电网及南方电网的资本性支出，假设2024/2025年国家电网投资规模为5565/5676亿元，南方电网投资规模为6687/6889亿元，数字化投资占电网投资比例逐年上升，国家电网2024/2025年数字电网投资占比分别为10%/12%，南方电网数字电网投资占比为6%/8%，对应2024/2025年数字电网投资总额为624/778亿元，分别同比增长19%/25%，2020-2025CAGR达24%，数字电网投资增速快且空间广阔。图表43：中国数字电网投资规模预测yoy数字化投资/电网投资yoy数字化投资/电网投资yoy数字化投资/电网投资来源：国家能源局，南网50HZ，华福证券研究所2025年我国电力数字化市场规模将达3700亿元，2020-2025CAGR约为11%。根据亿欧智库，我国电力数字化市场可分为能源电力数字化服务和能源电力数字化升级改造两大类，其中电力数字化服务主要涉及智能电网、自动化控制、巡检运维、灵活性服务、能源管理系统等，2023年占比达82%且呈现持续提升趋势；能源电力数字化主要包括大数据、人工智能、云计算、区块链等技术应用改造，2023年占比约为18%。预计2024/2025年电力数字化市场规模分别为3150/3700亿元，分别同比增长8%/11%，2020-2025CAGR达11%，其中数字化服务市场规模约为2620/3110亿元，数字化升级改造市场规模约为530/590亿元，电力数字化空间广阔。图表44：中国电力数字化市场规模预测来源：亿欧智库，华福证券研究所图表45：能源电力服务占比呈上升趋势来源：亿欧智库，华福证券研究所3.2招中标：如何把握数字电网细分领域？3.2.1数字化设备：增速向上景气度高，国电南瑞稳居榜首2023年数字化设备投资接近40亿元，增速呈上升趋势。2018-2023年数字化（2020年及之前为信息化）设备中标金额分别为32/33/24/28/32/39亿元，2019-2023年分别同比增长2%/-27%/19%/13%/21%，近两年来增速呈现上升趋势。2023年共完成四批数字化招标，分别实现中标5.2/26.3/4.4/2.6亿元，第二批投资金额占比达68%，带动2023年全年数字化投资增速上行。图表46：2018-2023年国家电网数字化/信息化设备中标金额统计（按批次）来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所注：2020年及之前为信息化中标金额，2021年及之后为数字化中标金额数字化服务器绝对领先，调度类硬件及通讯综合数据网中中标金额占比呈上升趋势。从各分项数字化设备中标金额来看，2023年数字化服务器/调度类硬件/数字化网络设备（电网数字化设备）/调度类软件/数字化安全设备分别实现中标金额14.2/7.9/4.5/2.9/2.3亿元，占总中标金额比例分别为37%/20%/12%/8%/6%，前五项合计占比达83%。数字化服务器2021-2023年中标金额分别为12.3/14.7/14.3亿元，占总金额比例分别为44%/46%/37%，中标金额大幅领先其他分项。从趋势上来看，调度类硬件2021-2023年中标金额分别为3.7/3.7/7.9亿元，占总金额比例分别为13%/12%/20%，2023年中标金额及占比实现的大幅提升。同时2023年新增通信综合数据网中标2.2亿元，占总金额比例为6%，未来占比或将持续提升。图表47：2021-2023年国家电网数字化设备各分项中标金额统计来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所前十名厂商排名较为稳定，国电南瑞稳居第一。2023年数字化中标前十名厂商分别为国电南瑞/亿力科技/国电通/科东电力/继远软件/南瑞信通/太极股份/中电飞华/江苏瑞中/南瑞继保，中标金额分别为9.9/3.5/3.5/3.1/2.6/2.1/1.5/1.2/1.2/1.0亿元，金额占比分别为26%/9%/9%/8%/7%/5%/4%/3%/3%/3%，CR10占比达76%。其中国电南瑞2021-2023年中标金额分别为9.9/9.7/7.6亿元，占比分别为26%/30%/27%，三年位居中标龙头。国电南瑞/亿力科技/南网通/科东电力/南瑞通信及中电飞华于2022及2023连续两年出现在中标金额前十名，而国电南瑞/国网通及科东电力于2021-2023连续三年位列中标金额前十，数字化中标排名较为稳定。图表48：2021-2023年国家电网数字化设备中标前十名厂商中标金额及占比来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所3.2.2数字化服务：23年中标金额大幅下滑，头部厂商地位稳固2023年数字化服务投资约为30亿元，同比大幅下滑。2021-2023年数字化服务中标金额分别为29/42/30亿元，2022及2023年分别同比增长42%/-29%,2023年中标金额大幅下滑。2023年共完成四批数字化招标，分别实现中标0.03/11.1/17.5/1.1亿元，分别占比0.1%/37.4%/58.8%/3.7%。图表49：2021-2023年国家电网数字化服务中标金额统计（按批次）来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所数字化服务分项占比稳定，开发实施为主要构成部分。从各分项数字化服务中标金额来看，2023年开发实施/硬件维保服务/设备运维分别实现中标金额28.9/0.9/0.03亿元，占总中标金额比例分别为96.9%/3.0%/0.1%。开发实施2021-2023年中标金额分别为28.3/40.9/28.9亿元，占总金额比例分别为96%/98%/97%，为数字化服务中标项目的主要组成。图表50：2021-2023年国家电网数字化服务各分项中标金额统计来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所前十名厂商排名稳定，南瑞通信科技/中电普华/国电通稳居前三。2023年数字化中标前十名厂商分别为南瑞通信科技/中电普华/国电通/亿力科技/远光软件/国网新能7.9/4.4/3.2/2.5/1.5/1.2/1.1/1.0/1.0/1.0亿元，金额占比分别为26%/15%/11%/8%/5%/4%/4%/4%/3%/3%，CR10占比达83%。其中南瑞通信科技/中电普华/国电通连续三年位居中标榜单前三，2021-2023年合计中标金额分别为15.4/24.4/14.1亿元，合计占比分别为52%/58%/48%；亿力科技及远光软件连续三年位列前十，埃森哲/南控公司/南瑞集团/江苏瑞中/国网信通及国网新能源云公司在2021-2023年中两次出现在前十榜单，数字化中标排名稳定性高。图表51：2021-2023年国家电网数字化服务中标前十名厂商中标金额及占比来源：国家电网电子商务平台，千里马招标网，华福证券研究所4应用场景：六大应用场景齐发力，数字化生态体渐行渐近数字配网可分为六大应用场景：根据华为-安永数字配网可以分为数字绿色电厂、电网数字巡检、多源自愈配网、多能协同互补、跨域电力调度及赋能绿色低碳六大应用场景，目前多源自愈配网、跨域电力调度及赋能绿色低碳为当前热点问题，技术成熟已经可以实现大规模应用，而数字绿色电厂、电网数字巡检及多能协同互补目前成熟度较低，应用条件不完备，是未来的重点发力方向，下文将对六种应用场景进行详细分析。图表52：数字配网六种应用场景及对应技术来源：华为-安永《电力数字化2030白皮书》，华福证券研究所图表53：数字配网应用场景目前价值及成熟度属性评估来源：华为-安永《电力数字化2030白皮书》，华福证券研究所4.1数字孪生技术：通过数字化技术对电网场景在虚拟空间进行模拟运行数字孪生即创造虚拟空间运行生产过程，从而使得生产更加安全高效。根据《数字孪生电网白皮书》，数字孪生电网即基于数字孪生基础设施的电网数字化转型方法，通过在数字空间建设电网、环境、人员和业务四要素，实现数据驱动的全局、全生命周期的数字孪生体，从而达到不断改善的应用目的。简单而言，数字孪生电网即针对复杂的电网场景，通过创造虚拟空间来运行生产过程的模拟，识别和分析如何更高效、更安全的完成工作。数字孪生电网建设可分为三个阶段，到第三阶段可实现全局和全生命周期数据机制，通过全面建立点云驱动的数字孪生化和数据机制，实现不断改进的目标。图表54：数字孪生概念图来源：能源电力说，华福证券研究所图表55：数字孪生电网建设分为三个阶段来源：数字电力联盟《数字孪生电网白皮书》，华福证券研究所目前尚处于起步阶段，主要厂商陆续进行布局。国家电网提出能源互联网，开展电网数字孪生顶层设计，南方电网于2021年发布《主网数字孪生建设工作指引》，将数字孪生建设定义为数字电网建设的关键一环。同时中国华能和中国大唐也已经对数字孪生电网进行布局，未来伴随数字电网重视程度提高，数字孪生电网技术将进一步深化。图表56：主要电力公司数字孪生体应用情况数字孪生体应用发布《主网数字孪生建设工作指引》（2021）来源：数字电力联盟《数字孪生电网白皮书》，华福证券研究所数字孪生电网为系统性体系架构。数字孪生电网体系架构由系统级数字孪生、单元级数字孪生及设备级数字孪生三个层级构成，而单元级数字孪生又由数字孪生变电站、数字孪生输电线路及数字孪生配电线路构成。 数字孪生应用在配电网领域主要可以实现四个方面的功能：1）检测配网实时状态：通过配电网数字孪生可以实时反映开关通断、设备负载、用户负载、新能源出力等运行状态，还可以实时反映配电网的异常信息、故障信息；2）诊断配网异常原因：配电网数字孪生可以实现配电网电压异常、电能质量异常、电费异常等各类异常的溯因分析，并准确研判出导致异常的原因；3）预测配网发展趋势：可以准确预测新能源出力、电力用户用电负荷、电气设备负载情况，还可以预测设备故障、客户投诉等；4）优化配网运营策略：可以优化设备检测频率、电力设施配置、联络开关投切、相间负荷调整等运营策略。图表57：数字孪生电网体系架构来源：国家电网《数字孪生电网白皮书》，华福证券研究所图表58：配电网数字孪生多维多尺度构建方案来源：能源互联网双创论坛，华福证券研究所全性数字电网巡检：智能巡检+数字化配电房实现高效运维智能巡检：通过机器人、无人机及红外测温智能化技术提升巡检效率及安智能巡检主要通过机器人、无人机以及红外测温智能化巡检技术提高巡检效率。输电线路距离长、配电线路范围广，同时目前有很多地方仍依靠人力爬山涉水，巡检效率较低。智能巡检有助于提升巡检效率，并推动电网从预防性维护像预测性维护转变，延长设备使用寿命。智能巡检主要包括机器人、无人机智能巡检技术及红外测温智能化巡检技术两项技术。1）机器人、无人机智能巡检技术：以巡检机器人、无人机为核心，结合实时信息采集系统、通信系统、分析决策系统等，包括红外热成像、紫外、SF6泄露检测等多种功能，可替代人工进行大范围、不间断巡视、检查，可实时呈现被监测设备的状态，具有便宜、简单、维护方便和配置灵活的特点。2）红外测温智能化巡检技术：通过故障分析等数据分析挖掘，对配网巡视巡检驱动因素分类，制定业务驱动规则，研究规则优化出库策略与标准化业务数据模型，并研发红外测温智能化巡检业务一体化智能决策库。图表59：智能巡检结构框架来源：国家电网，华福证券研究所图表60：智能巡检推动电网从预防性维护向预测性维护转变2023年电力智能巡检机器人市场规模18.27亿元，需求总量为4350台。根据智研咨询预测，2023年中国智能巡检机器人市场规模约为19.71亿元，其中电力智能巡检机器人规模/其他智能巡检机器人规模分别为18.27/1.44亿元。2023年巡检机器人需求总量为4637台，其中电力智能巡检机器人/其他智能巡检机器人需求总量分别为4350/287台。伴随机器学习等技术持续发展，巡检机器人性能将持续提升，应用场景更加多元化，带动市场需求不断扩张。图表61：中国智能巡检机器人市场需求规模（单位：亿元）来源：智研咨询，华福证券研究所图表62：中国智能巡检机器人市场需求总量（单位：来源：智研咨询，华福证券研究所 4.2.2数字化配电站房：通过数字化技术实现配电站房高效巡检数字化配电站房可结合数字化技术实现高效巡检。传统的配电站房存在监视盲区、设备智能水平较低、缺乏系统集成度、运维工作量巨大等问题，而数字化智能站房技术即通过配置配电站设备状态、环境在线监测状态、配电站房边缘代理装置，实现配电站房环境、安防、视频、设备状态、电气状态等信息汇集，并结合“人工智能”技术分析环境、安防、设备状态异常，达到“自动巡视、自动识别、智能预警、智能决策”等高效巡检的目标。数字化配电站房的核心功能包括以下五个方面：1）配电站数据采集：对变压器、电能表、环境温湿度、线缆温度、红外温度等数据进行实时采集、协议转换、边缘计算和数据转发等；2）生产运行及环控全景监控配电站：对配电站的电站信息、变压器信息、消防信息、环境信息、告警信息等运行状态进行在线监控跟踪；3）安全管理：结合国家标准，通过知识库、培训管理、考核管理等开展电站运营，提高安全管理水平；4）能效分析：基于配电站基础数据，结合电站实时采集数据，用核心算法进行多维度数据挖掘与统计分析，实现配电回路、复合率、功率因数分析，并进行同环比分析，同时对时段电能及碳排放进行计算，并与产量进行对标分析；5） 运维管理：通过配电站基本信息维护，以及巡视、检修、工作计划、工单管理等服务的准备与处理，提高运维人员工作效率。图表63：数字化配电站房建设方案来源：国网能投，华福证券研究所图表64：数字化配电站房设备清单来源：国网能投，华福证券研究所4.3多源自愈配网：监控、隔离线路故障并及时恢复供电我国用户平均停电时间较长，配电网供电可靠性有待提高。2022年我国平均停电时间为9.10小时，高于美国平均停电时间5.6小时，而我国90%以上的用户停电时间由配电网引起，我国配电网的供电可靠性有待提高，同时分布式进一步大规模接入进一步给配电网带来挑战。提高智能化水平，发展自愈控制技术是解决上述挑战的关键。 图表65：中国平均用户停电时间（单位：h/户）图表66：美国平均停电时间（单位：h/年）来源：国家能源局，华福证券研究所来源：EIA，华福证券研究所配网自愈控制可及时发现线路故障进行隔离并恢复对非故障区间的供电。配电网的自愈即利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行，及时发现线路故障，诊断出故障区间并将故障区间隔离，恢复对非故障区间的供电。自愈控制分为自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复四个阶段。在正常情况下，自愈的配电网可以预防事故发生，实现运行状态优化；在故障情况下，自愈的配电网可以进行快速故障定位、隔离与负荷转供、保障关键负荷供电。图表67：配网自愈控制原理来源：南方电网，华福证券研究所图表68：电网自愈建设技术路线来源：南方电网，华福证券研究所自愈性配网的建设和实现可分为三个阶段：1）极端事件发生前：通过线路加固、强化配电网络架构等电网改造以及分布式电源接入，提高配网面对极端事件的抵御力；2）极端事件发生时：通过“孤岛模式”快速隔绝故障设备或线路，保证未遭受攻击部分安全稳定运行的同时，对故障进行精准定位与及时抢修，提高配网面对极端事件的适应力；3）极端事件发生后：利用分布式电源、储能设备、电动汽车等灵活性电源，通过需求侧管理的方式，协助负荷完成按供电优先级的多阶段恢复，提高配网面对极端事件的恢复力。图表69：极端事件下自愈性配网三阶段供电曲线来源：华为-安永《电力数字化2030白皮书》，华福证券研究所4.4多能协同互补（智慧园区及智慧楼宇数字化技术与生活场景的深度融合智慧园区：数字化与能源管理深度结合，构建智慧零碳园区。智慧园区即通过数字化技术深入应用以及与未来电力系统中各类电力电子设备的融合，将智慧园区打通“监测-分析-预测-优化”的用能管理闭环与“巡检-预警-处置”的电能质量闭环，对配网电能质量监测及故障定位的关键技术形成支撑，并实现多能协同调度与能源梯级利用，提高能源综合利用效率，打造智慧零碳园区。图表70：智能园区解决方案整体架构来源：洞见数字城市，华福证券研究所智慧楼宇：数字化技术打造智能工作及生活场所。智慧楼宇即将数字孪生、人工智能等数字化技术渗透进入楼宇，并配套储能设备建设运营，打造出更舒适、更安全、更节能、更环保的工作与生活空间，是智慧城市建设的关键一环。图表71：智慧楼宇内容效果来源：创客能源，华福证券研究所图表72：智慧楼宇整体框架图来源：创客能源，华福证券研究所 4.5虚拟电厂：提高配电网安全、新能源消纳能力与提供辅助调频服务配电虚拟电厂可通过软件平台的聚合能力，提高电网安全、新能源消纳与辅助调频服务。伴随着大量的光伏、储能、充电桩等可调节资源接入配电网，为补充发电侧频率响应能力带来了新的可能性。虚拟电厂不改变物理网络结构，通过软件平台聚合分散而独立的电源设备、储能设备、可控负荷等，通过灵活的调度管理与电网高效互动，既能作为“正电厂”向电力系统供电，又能作为“负电场”消纳系统内的富余电力，实现多时空电量平衡，提高电网安全与新能源消纳能力。同时配网虚拟电厂可对配电网内各可调资源进行聚合而提供额外的调节能力，为大容量系统提供辅助调频服务。图表73：虚拟电厂在配网领域的应用来源：《含光储充的配网虚拟电厂二次调频随机模型预测控制策略》，华福证券研究所4.6碳交易&碳普惠：数字化技术助力双碳目标实现区块链技术可赋能碳交易、碳普惠，提升数据可靠性和安全性。碳交易的核心是将环境“成本化”，借助市场力量将环境转化为一种有偿使用的生产要素，将碳排放、绿色电力等有价值的资产作为商品，通过市场交易撮合的方式，提升新能源发电商与电力用户的积极性，保证绿色电力消纳占比逐步提高。碳普惠是指对公众和小微企业的绿色低碳行为进行量化，并建立起以政策鼓励、商业激励和核证减排量交易相结合的正向引导机制。区块链技术将提升数据的可信度、真实性，同时做到对个人隐私的保护。碳交易及碳普惠生态具有参与人数多、分布广、流程复杂等特点，区块链技术特点与之相契合。通过应用该技术，有实现数据增信、保障数据的真实性、保护个人隐私等好处。图表74：区块链技术的应用效果及方式来源：华为-安永《电力数字化2030白皮书》，华福证券研究所4.7实际应用：我国配网数字化应用已有多个项目落地目前我国配网数字化转型已经有了多例应用，多集中在数字孪生电网、智能巡线、智能变电站、多源自愈配网及智慧城市环节。图表75：配网数字化转型应用案例应用场景项目名称时间地点成果数字孪生泛亚运区域输、变、配电网设备全要素2023/5/1浙江杭州数字孪生电网定位精度达到厘米级，让庞大复杂的电网设备及细节都能够被看见，电网“数字孪生”电网运维人员不用再像以往一样重复往返现场，工作更加高效。有源配电网的感知、管控、调度平衡能力，保障电网安全，实现新能源的有序消纳，有源配电网的感知、管控、调度平衡能力，保障电网安全，实现新能源的有序消纳，逐渐成为可能。数字孪生配电房还可通过大数据分析，对可能发生的故障进行演变趋势模拟，辅助工作人员准确预判设备故障情况，为采取措施提供辅助支撑，防患于未然。改变了传统人工巡视效率低、精细化程度不高的问题，能够实现线路巡视航线自动规划、自主巡航、自动识别通道隐患，极大地提高了班组工作的效率和智能化水平。巡视画面实时回传，不需要人工操作。15分钟左右，完成巡检任务后的无人机依次返回起飞平台，共获取108张清晰的巡检图片。通过搭载的AI感知设备，无人车可以自主识别配网电力设备，实时感知设备运行状数字孪生电网完成配网数字孪生线路建模2023/8/18新疆阿克苏数字孪生电网数字孪生配电房点亮“乌镇时间”2022/11/5浙江乌镇智能巡线无人机巡检助力武汉配电网数字化转型2023/3/1湖北武汉智能巡线首次配电网无人机集群作业成功开展2023/9/5贵州六盘水智能巡线国内首台L4级无人驾驶电力巡检车苏州2023/9/5江苏苏州落地态、识别设备安全隐患，并对隐患位置坐标点位进行记录。配网带电作业机器人、“蜘蛛车”等多种高科技装备的应用，大大提高了带电作业的效率。有效提高带电作业的效率和安全性。为供电设备安全运行提供保障，有效减轻运维人员工作压力和高温下的劳动强度。该双层装配式零碳数字化配电站采用该双层装配式零碳数字化配电站采用‘风、光、储’一体技术和光导技术，实现风光互补，发电能自给自足，满足站内日常需要。系统支持接入配电网台区运行数据及分布式储能设备运行数据，可以根据配电网台区运行情况自动制订并执行储能运行策略，服务一次调频、动态无功调节、精准切智能巡线最大规模配电网带电综合检修启动2023/4/13北京智能巡线机器人带电作业巡线检修2023/9/14山东临沂智能变电站广东座双层装配式零碳数字化配电站无广东广州智能变电站“数字化+分布式储能”配电网供电更灵2023/8/1甘肃陇南活负荷等各类功率控制操作该应用通过实时采集多层级配电网潮流、开关状态等数据自动编制转供方案，遥控拉合开关转移配电网负荷，大大加快了配电网负荷转供的操作速度。实现景区失电秒级自愈，通过数字物联技术，完成景区电缆、通道、配变及低压供多源自愈配网数字技术赋能，运检抢修客户“零感知”2023/8/16江苏无锡多源自愈“新疆国际大巴