计算机-智慧电网：能源数字化的关键一环

请仔细阅读本报告末页声明计算机双碳背景下，能源数字化是协助实现碳中和碳达峰的目标路径。我国传统以煤炭、石油等化石能源的主体的能源结构不符合“双碳”的大潮流。因此，优化能源结构成为推动“双碳”进程的一项重要工作。在可再生能源大量装机的同时，可再生能源供给的不确定性会使得电力系统的整体稳定性下降。数字化系统的介入能有力降低可再生能源供给的问题对电网安全运行带来的风险，为可再生能源的运行保驾护航，有助于碳中和总目标的实现。智慧电网本质上是为了匹配“发输配用”各端需求。碳中和趋势下，能源行业的本质共发生了五大变化。能源企业的身份、产品形式、生产工具、生产模式、生产位置均发生相应改变。在发输配用各端，复杂电力环境不断催生各类数字化升级需求。发电端，对电力的提前预测和控制有助于保障后续环节的安全；输电端，智慧电网起到护航远程高压输电的作用；配用两端，对配电精准化需求及场景的用电差异均提出较高要求。基于此背景，智慧电网应运而生。智能电网稳步发展，投资占比逐步提升。在电力体制改革的继续深化，分布式技术、储能技术、微电网技术的快速发展之时，电网作为串联生产与消费必不可缺的中间环节成为能源数字化升级道路中的重中之重。其中，两大电网集团国家电网及南方电网所推动的智能电网的稳步发展引领着整体能源数字化的进程。分阶段来看，可以分为三个阶段：规划试点阶段（2009-2010）、全面建设阶段（2011-2015）和引领提升阶段（2016-2020）。2020年之后为新一轮发展热潮，重在打造智能电网，技术和装备达到国际先进水平。实现分布式电源实现即插即用，智能电表普及应用。近年来，智能电网市场规模逐年扩张，近五年CAGR为15.52%。智能电网投资额稳定，投资占比逐步提升，占电网总投资比例从第一阶段6.2%发展到第三阶段的12.5%。投资建议：双碳潮流下，能源行业数字化升级势在必行。我们看好能源行业数字化升级改造作为第三次能源革命的核心，将引领能源产业新一轮的产业周期，全方位升级能源企业。其中，智能电网作为能源数字化的重点近年来保持稳定增长，智能电网相关企业有望受益。相关标的：朗新集团、国电南瑞、国能日新、国网信通、恒华科技、恒实科技、威胜信息、远光软件。风险提示：市场竞争加剧；政策落地不及预期；科技转化不及预期；能源企业数字化投入不及预期。强于大市（维持评级）强于大市（维持评级）行业走势3% -4%-12%计算机沪深3002023-062023-102024-022024-06作者分析师侯宾联系人沈彻相关研究再次提及新型电力系统建设—计算机行业周报》P.2请仔细阅读本报告末页声明内容目录 4 41.2智能电网市场规模逐年扩张，各阶段投资侧重点不同 6 72.数字化智能化电网——赋能电力“发输变配用”各环节 82.1发电端：及时分析数据，预测发电量成为刚需 82.2输电端：数字化为高压输电安全护航 2.4配电端：数字化终端解决复杂多变配电需求 2.5用电端：场景化新需求驱动增长 3.1电力感知层-感知智能化：智能传感器市场稳步提升，电力巡检及巡检机器人预计成为刚需 3.5电力营销-电力营销系统软件：营销侧软件系统建设推进营销数 4.5威胜信息：全产业链布局，处于电力物联网第一梯队 4.7恒实科技：集聚合、投资、运营为一体 图表目录 4 5 5 6 7 7图表7：国家电网及南方电网新型电力、智慧电网相关政策-截至2023年5月 7 9 9 10 10 11 12图表14：配电网数字化 13P.3请仔细阅读本报告末页声明 14 15 15 15 16图表20：中国工业级无人机市场结构-截至2023年 16 16 16 17 17 18 18 19 20 20图表30：电力营销1.0系统与2.0对比 21图表31：恒华科技BIM产品与服务架构图 21 22 23图表34：国电南瑞发展历程 24图表35：国网信通主营业务 24 25 26 26 27 27 28P.4请仔细阅读本报告末页声明1.1电网建设投资资金支持持续强化电力电网整体投资额持续增加。根据ifind及中国电力企业联合会数据，2023年电网工程累网、新型储能调节控制、车网互动等应用场景，打造一批数智化坚强电网示范工程，预计电网建设投资总规模将超5000亿元。国家发改委道建设。基于此，电网建设中特高压和配电网两个领域预计将持续得到国家相关资金的处于上升阶段，电网工程投资完成额除在2020年有所下滑之外，2021年至同步达到新高的5275亿元。行业投资意愿较高，景气图表1：2019-2023电力电网工程投资完成额（亿元）步增长，主要原因是城镇化和农村新增电力需求持续增加，且工业、交通等加速电气化P.5请仔细阅读本报告末页声明图表2：2013-2024E国家电网投资规模（亿元）4977497745213855337948544889488246054473509452005000图表3：2013-2022南方电网投资规模（亿元）8006004000995907874907817775817653637674653637建设，促进能源绿色低碳转型，推动阿坝至成都东等特高压工程开工建设。围绕数字化从国网南网投资的大方向来看，自2013年起两网投资均呈现波持向好，因此我们认为，电力电网的投资进度仍然会随着新型电力系统建设的步伐持续推进，相关产业环节仍将持续受益。P.6请仔细阅读本报告末页声明1.2智能电网市场规模逐年扩张，各阶段投资侧重点不同早在2016年，国家发改委即明确指出：智能电网是在传统电力系统图表4：2017-2023E年中国智能电网市场规模及增速（亿元，%）智能电网市场规模增速从智能电网三个阶段来看，智能化投资占比持续增加。根据中商情报网，第一阶段年年均智能化投资达到350亿元，增长104.7%，占比达到11.7%。第三阶段行相关行动，逐步构建智能电网建设的基础环境，随后在同年P.7请仔细阅读本报告末页声明年电源投资出现一段较高景气行情，且可再生能源投资占据主导，传统能源投资比重逐图表5：2009-2020年各阶段智能电网投资规模及智能化投资占比（亿元/%）图表6：中国智能电网各环节市场占比（%）-截至2021年350030000年均电网投资年均智能化投资智能化投资占比（%）12.50%12.50%11.70%300027553506.20%28003508%6%4%0%6.10%0.60%8.80%26.80%42.70%用电调度输电发电将于未来重点聚焦特高压及配电网智能化建设。从电网智能化角度，配电网作为电力系1.3新型电力、智慧电网相关政策汇总图表7：国家电网及南方电网新型电力、智慧电网相关政策-截至2023年5月国家电网1.构建全维度、全要素、全过程、全场景新型电力系统仿真体系和支撑平台；深化新能源云建设，为新能源规划建设、并网消纳、交易结算等提供一站式服务；建立源网荷储多元协调控制的运行模式；加快人工智能在无人机巡检、变电智能巡视、设备状态监测等领域规模化应用；打造现代智慧配电网，构建全景观测、精准控制、主配协同的新型有源配电网调度模式。2.深化智慧车联网平台建设，形成高效、稳定、可持续的车网互动业务模式和市场运作机制。打造智慧能源服务平台，提供用能分析、能效对标、用能诊断，节能提效方案推介等服务，深化“供电+能效”服务模式。搭建绿电交易平台，支撑开展百万市场主体、千亿千瓦时量级的绿电交易业务，满足市场主体的绿电消费需求。3.积极服务“双碳”目标。建设全国碳排放监测服务平台、能耗监测服务平台，有效支撑精准测碳、合理控碳。加强全国和各省能源大数据中心建设运营，汇聚各类能源数据，服务能源资源优化配置和高效P.8请仔细阅读本报告末页声明利用，开发能源大数据产品，开展企业能效评估、节能分析、降碳提效等大数据应用。南方电网1.提出“4321+”数字化转型总体架构，聚焦实时、准实时领域，涵盖物理电网及其测量感知设备、边缘计算节点、全域物联网，以及规划设计、生产、调度、市场、计量、负荷管理、电力交易等各类应用系统，贯通发输变配用全过程数据，支撑提升源网荷储协同互动水平。2.推进“三商”转型（数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商）。利用数字化技术解决海量主体泛在、多维时空平衡、实时双向互动等难题，带动能源网络各环节的互联互通互动，支撑构建协作创新、优势互补、跨界融合、互利共生的数字能源生态。3.打造35个新型电力系统示范区，在输电、变电、配电、调度等领域率先开展数字化智能化应用试点示范：让无人机高精度自动驾驶巡线；变电设施实现“无人值守、远程操作”；深入推进业务数字化；推动云边融合智能调度运行平台综合示范工程，探索与新型电力系统相适应的数字调控体系。4.打造全业务链条自主可控的核心设备体系，研制出首颗基于国产架构、国产指令集、国产内核、国产操作系统、国产硬件IP的高性能电力主控芯片“伏羲”；国际首套基于磁电阻芯片的高精度、微瓦级、自取能的粘贴式电流传感器；首套数字输电领域非电气量集成传感装备，相关技术装备批量供货超几十万台；形成了基于国产底座的大型系统高可用高性能整体解决方案。在能源产业转型升级的驱使下，能源行业的业务模式和业务架构将产生新的变化，正在加速生产、输配、用户三者之间服务关系的改变。在电力体制改革的继续深化，分布式技术、储能技术、微电网技术的快速发展之时，电网作为串联生产与消费必不可缺的中2.1发电端：及时分析数据，预测发电量成为刚需足的地区可能会出现供需关系失衡，进而造成局部停电的后果，而电力供应超负荷的地P.9请仔细阅读本报告末页声明图表8：2010.1-2023.7中国月发电产量（亿千瓦时）9,0008,0006,0004,0000同时，从各方面来看，为了推进落实“双碳”目标、出。我国可再生能源装机规模及总发电量均增速迅猛，占比不断提升。在此背景下，对图表9：2020.6-2023.12中国风电及光伏装机容量（万千瓦）—中国太阳能发电装机容量中国风电装机容量0P.10请仔细阅读本报告末页声明可再生能源始终是政府鼓励发展的对象，该行业受到了政策的一贯支持，也将在未来的间风电和太阳能发电量实现翻倍等可再生能源的发电目标但是，可再生能源所存在的问题并不容小觑，部分可再生能源不仅有“大装机小电量”代表的不可靠电源占比上升，以火电为代表的可靠电源占比下降，使得电力系统的整体以有效提升能源生产运维的效率，是能源企业转型的重要抓手。此外，数字化系统的介入也能有力解决针对可再生能源供给的不确定性和波动性等问题对电网安全运行带来的2.2输电端：数字化为高压输电安全护航直流14条，对比以往，十四五规划的特高压线路数量明显增多，图表10：2006-2023年中国特高压交直流核准数目情况（条）图表11：2016-2022年中国特高压项目累计线路长度（公里）47721212121212111111432221400000累计线路长度（公里）421564461334563358682463727114P.11请仔细阅读本报告末页声明输电量上，根据华经产业研究院及中电联《2022年中国电力行业经济运行报告》、电力巡检的智能化协助，解决以往只能依靠人工进行的痛点，有效缓解电力线路检测效率底、精度低的问题。近几年，随着人工智能技术在输电运维领域多元化场景应用相继落地，可视化装置、无人机、导线状态在线监测传感器等在输电线路监测中实现大规模应用。图表12：2017-2023年中国跨省跨区输电量（左轴万亿千瓦时/右轴万亿千瓦时） 00中国能源资源分配不均，清洁能源的消费及生产均需求更高的中东部地区，安全可靠、稳定运行及低损耗是需要解决的难题。在技术支撑提高可再生能源的并网能力，是未来破解清洁能源外送的重要技术。因此，未来如何增强柔性直流系统的智能化程度，提高系统自动化、集成度和运维效率，降低系统成本和维护费用，是柔性直流技术的重要发展方向。缆进行一次设备及二次设备的衔接，但如此技术导致电力设备反映时间较长且设备功能通过智能化设备进行自动化的控制，为电力企业变电站智能化、自动化转型提供了有力的支持，而智能变电能够把电力控制、保护有机结合，实现电力设备电信号控制，增加P.12请仔细阅读本报告末页声明息数据，利用数据分析技术和高性能计算技术，实现变电站故障诊断、智能决策等智能图表13：2018-2023新增220千伏及以上变电设备年累计容量（万千伏安）25656222882.4配电端：数字化终端解决复杂多变配电需求配电端由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路及相应控制保护设备网作为面向用户的终端，需要保证供电的可靠性，对电压的波动、闪变、合格率等均需将自动化监控、预警、数据事件分析等环节结合，快速解决问题，减少停运营数据上传到运营平台，同时监测配电系统电力容量并智能分配，实现电力容量的最配电网传感器：在常见的配电房无线测温技术中，常采用温度传感器技术，来实现对电和运行状态。电力传感器可以监控电网状态量，并做反馈与动态调整，对信息进行智能P.13请仔细阅读本报告末页声明图表14：配电网数字化综合来看，配电网数字化实现目标包括决策数字化、业务数字化以及设备数字化，2.5用电端：场景化新需求驱动增长服务的新动力，传统的基于重资产提供能源服务的商业模式升级为能够进行服务交换的平台模式，基于一个个场景，更多本地能源服务的机会快速涌现。需求侧，根据北极星和“新基建”的推进，更多更细节的场景化新兴需求被不断衍生出来，创造新的市场价中实现了扁平化的管理模式，使相关管理者和员工能够有效且直接地进行沟通。它不仅电力营销数字化使得电网业务分配和管理更加智能化，另一方面可协调优化企业内部资智能电表更新换代：基于智能电网的改造需求，智能电表将是受益的其中一个环节。作对比传统电表能够对能耗数据进行更准确的计量和管商业平台，利用物联网、互联网、云计算、大数据分析等技术，为光伏电站利益相关方提供数据采集、设备监控、运维管理、运营分析、报表统计、大屏展示等一体化解决方P.14请仔细阅读本报告末页声明图表15：中国2015-2023全社会用电量及同比增幅（亿千瓦时/%）751103.产业链受益环节各产品分析机器人预计成为刚需其中要求实现配电网装备水平升级，采用先进物联网、现代传感和信息通信等技术，实受电网本身复杂性影响，电网传感器广泛应用于输、变、配等多个环节，感知内容也逐电力智能传感器已用于采集电力生产各环节的电气量、物理量、环境量等信息，为物理电力系统和信息物理融合系统搭建了桥梁，成为覆盖电源、电网及用户侧的重要基础设产业研究院发布的《2024-2029年中国智能传感器市场调查与行业前景预测专题研究报P.15请仔细阅读本报告末页声明0468.9图表16：2019-2025E0468.9产业金融研究院减少发电机三分之二的停机时间。南方电网计划在十四五期间实现35千伏在工业无人机市场结构上，农林植保、地理测绘、巡检占比位列前三，三项占比分别达图表18：无人机巡检可检测目标巡检对象精细化巡检目标红外热成像目标-P.16请仔细阅读本报告末页声明图表19：中国工业级无人机市场规模2018-2024E（亿元）图表20：中国工业级无人机市场结构-截至2023年其他,其他,农林植保,农林植保,安防监控,巡检,巡检,全面投入配网运行。至此，国网公司已成功完成双臂自主、单臂人机协同、单臂辅助自主3种人工智能配网带电作业机器人研发，在有力保障电网安全稳定运行的同时，有效图表21：电网机器人产品分类图表22：2017-2023E中国电力巡检机器人市场规模及预测（亿元）采集范围应用场景对应产品地面变电站含智能化改造）地面变电室外变电站室外机器人地上输电地下电力管廊隧道机器人地上输电电力架空输无人机04226电力调度自动化作为电力综合自动化的重要环节，过对历史数据、天气、电脑参数等因素进行总结计算分析之后，预测出未来时间段光伏P.17请仔细阅读本报告末页声明图表23：光伏功率预测系统结构图功率预测产品将在几个方面赋能电网。首先，预测产品可通过对未来发电的预测，给予效益；其次，电网超负荷的运行也会被预测产品提前预测，有助于电网维修人员提前做功率预测产品需求与新能源装机量、发电量息息相关，通过上文分析可得，中国的新能源装机量与发电量目前正处于上升阶段，预计将带动功率预测产品形成刚需。同时，据图表24：中国新能源功率预测产品市场规模预计（亿元）南方电网后，国家批复同意的第三个绿电交易试点。蒙西可再生能源装机量大，绿电交P.18请仔细阅读本报告末页声明00源、电煤成本、断面阻塞、检修计划等数据，利用深度学习算法给出最优的预测结果。电量也是需要与电价进行同步预测，尤其在新能源发电受到自然影响较大的背景下，如何预测短中长期的发电量，为短期、中长期交易提供合理依据，也是功率预测产品需要3.3自动化控制-开关设备：开关设备智能化助力电网实现故障自动隔离志着电网控制环节智能化的发展。当电力系统出现故障时，系统中的智能开关能及时识图表26：传统自动开关和一二次融合智能开关对比功能对比传统自动开关一二次融合智能开关短路故障需要整条线路不同开关进行多次配合跳闸和重合才能隔离故障自动隔离出最小故障区域，无故障区段的供电不受影响，有效防止越级跳闸线损采集无高精度线损分段式管理，可采集ABC三相电流（0.5s级精度）ABC三相电压单相接地故障判断无实现80%以上单相接地故障判断，并可自动选择性隔离是否采用PT，CTPT易产生磁贴谐振，CT动态范围小电压传感器替代PT，电流传感器代替CT取电方式电磁式取电PT，易被雷损坏，电压二次损坏采用开关极柱内置取电传感器+太阳能取电方式，替代电磁取电PT，解决相应问题一二次设备接口一二次设备电缆繁多，接口不匹配，可靠性差只需一条控揽，可靠性高调试和维护需要专业人员调试维护免调试免维护防水防尘等级IP66（开关本体和控制终端）结构与重量结构松散，重量约150KG结构紧凑，重量约80KG机械寿命20000次及以上使用寿命>20年>21年P.19请仔细阅读本报告末页声明AMI智能电表在具备远程抄读、实时监测和数据分析等功能的同时，对比传统电表能够电价、防窃电、信息储存和处理等功能需求上，智能电表也对电网信息化、自动化、互从全球来看，各地区对智能电表均存在不同程度的需求，伴随着地缘政治不断升级，能源冲突持续保持紧张，能源成本持续飙升，欧盟一些国家因为高度依赖俄罗斯能源，开欧盟委员会于2022年提出“能源系统数字化”计划，目的活的能源生产和消费潜力，在利用技术提高能源使用效率的同时，促进可再生能源并入2020年前，欧盟智能电表覆盖率达到80%以上个燃气智能电表，预计近77%的欧洲消费者将拥有智能电表，约44%的消费者将拥有都将配备智能计量，并且真正为每个用户开发技术以参与能源系统”的目标。无论是长亚太地区：需求爆发的新兴市场地区对智能电表的项目需求和资助计划相继提出，印度开始推出大规模资助计划，孟加图表27：亚太地区智能电表需求量（亿台）2021-2027EP.20请仔细阅读本报告末页声明我们认为，拉美地区在渗透率上对比欧洲具备较大的上升空间，在供给端需求端均快速图表28：巴西及墨西哥智能电表普及率2022-2028E（%）图表29：拉美智能电表普及台数（万台）0型升级设任务，将有效解决企业信息化跨专业壁垒，快速响应业务需求，具备“客户聚合、互动智能、业务融通、数据共享、架构柔性、迭代敏捷”特征。此项目按照试点、示范、推广多个阶段建设，最终构建形成国家电网总部、省外网混合部署的新一代企业级系统，其服务对象多，集成应用范围广，技术难度大。国个性化服务产品省市公司灵活创新支撑，支撑客户侧数字新基建落地见效。对比营销1.0平台，2.0在业扩、抄核收、计量、服务等方面功能提升了用户体验感，解决了业务支撑、数据共享及平台扩展等痛点，推动了电力营销服务数字化转型进程。P.21请仔细阅读本报告末页声明图表30：电力营销1.0系统与2.0对比业务覆盖面临业务支撑、数据共享及平台扩展等痛点，需要在业扩、抄核收、计量、服务等方面功能提升用户体验感融合迭代营销1.0、总部统推系统及省级自建系统，适配电力改革、能源转型和产业升级需要，形成业扩接入、电费结算等23个业务类，极大减轻基层人员频繁切换系统和操作负担系统性能基于国网云平台、企业级中台及共享微服务、共用微应用技术路线构建，通过原子化业务单元、功能组件，以编排、组装、配置方式实现，模型稳定可扩展、系统灵活可编排、数据融通可共享，系统性能实现质的飞跃前端体验“活前台、大中台”架构，前端应用以客户需求为驱动，调用数据及业务中台，通过统一工单中心快速流转，满足业务快速变化的需求，确保灵活性，支撑数字化转型风险防控2.0重构业务流程，从审计、稽查中提炼业务规则，嵌入业务流程环节，通过校验、质检等措施，有效降低数据错误、服务及不合规问题，实现营销业务前中后数字化服务转型。BIM技术是一种利用信息技术和数字模型对建设工程项目进行设术自主可控已成为行业重点发展方向之一。图表31：恒华科技BIM产品与服务架构图P.22请仔细阅读本报告末页声明4.能源IT行业建议关注标的一方面，公司深耕能源行业，通过完整的解决方案，帮助国家电网、南方电网团等客户实现数字化升级，沉淀中台能力和平台产品，助力新型电力系统建设；另一方面，公司通过构建自有的能源互联网平台，携手战略合作伙伴，开展能源需求侧的服务为终端用户构建多种能源服务新场景，实现电力能源的供需互动和资源优化配置，促进图表32：朗新集团双轮驱动战略公司还开拓教育、停车、光伏云、新能源车充电服务等新兴市场，在能源互联网的多个P.23请仔细阅读本报告末页声明业和电力智能化企业。公司的业务布局包括电网自动化及工业控制、继电保护及柔性输电、电力自动化信息通信、发电及水利环保四大板块，并且在传统业务的基础上培育出图表33：国电南瑞新一代调度系统分调整为电网自动化及工业控制、继电保护和柔性输电、电力自动化信息通信、发电及P.24请仔细阅读本报告末页声明图表34：国电南瑞发展历程公司2019年底完成资产重组后，为迎合国内数字经济趋势，公司由传统的水电业务开始向经济数字化业务转型，开始提供新型云综合服务。目前，公司主要业务构成包括“云网基础设施、企业数字化服务、电力数字化服务”三大板块。目前公司面向以新型电力系统为引领的能源产业上下游市场行业用户，主要提供云网基础设施、企业数字化服务、电力数字化服务，提供包括云网基础设施、云平台及云应用在内的产品、解决方案，以及“云网融合”运营一体化服务，助力能源互联网建设和企业数字化转型。图表35：国网信通主营业务业务介绍云网数字化基础业务，提供高效算力，赋能行业应用发展，业务包括电网数字基础设施服务、电网中台服务、云网基础设施服务企业数字化以移动化、智能化为特征，为大型央企提供高效便捷、融通共享、智能互动的经营管理业务平台，实现“数据、信息、业务、人”高效运转的办公生态电力数字化提供软硬件产品、整体解决方案及应用服务，业务包括电网生产数字化服务、电网客服数字化服务、电力市场化交易服务、企业智慧能源服务、双谈数字化服务等4.4国能日新：新能源功率预测排头兵国能日新是以新能源发电功率预测产品为核心的信息化软件服务商投入新能源产业相关信息化软件的研发，深耕新能源软件与数据应用服务，主要为新能P.25请仔细阅读本报告末页声明源电站、发电集团和电网公司等新能源电力市场主体提供新能源发电功率预测系统、新能源并网智能控制系统、新能源电站智能运营系统及电网新能源管理系统等新能源信息公司全面覆盖新能源市场，为清洁能源提供专家级数据服务和应用产品。产品覆盖新能图表36：国能日新主要业务及产品公司主营业务是为智能电网、智慧能源(水/气/热)、智慧路灯、智慧安防/人防等领域提供物联网综合应用解决方案，总体分为数字电网业务及数智城市业务。智能电网解决方案可再次拆分为“智能配网自动化解决方案、用电信息采集系统解决方案、基