电网信息化

电力信息化之电网行业研究:新型电网科技赋能

发布日期:2022-01-17 06:26   来源:未知   阅读:

  大连共青团最新相亲交友活动(12月11日)本轮新能源变革带来投资机遇中,从电网维度看,特高压骨干网架逐步落地,配网投资 将为智能电网建设关键环节,增量配电网、配网自动化及电力数字化将为发展重点,电 网输变配侧信息化存在下述受益逻辑:

  输电端:新能源站与负荷区域错配带来输电线路建设需求。相比于传统的煤电与火 电,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,且 地理分布较传统火电厂更为分散,同时由于国内新能源地面电站主要集中在三北 地区,和国内电力负荷区域匹配错位,因此主要用于解决远距离跨省份电力传输的 特高压直流持续建设具有重要意义,输电线路建设需求提升,利好输电相关机器人 巡检,智能监测,继电保护企业。

  变、配电端:从“单向输电”到“双向取用”,变配电侧投入加大支撑双碳目标。新能 源占比提升对电网系统带来的影响本质上在于进一步加大了供电曲线和用电曲线 的差异度。而解决方式除了用电侧的“需求响应”外,最终还是依赖于分布式储能的 推广,“微电网”、“源网荷储一体”、“虚拟电厂”等概念均是分布式储能的实际应 用。分布式储能的出现要求配网系统由过往的“单向输电”向“双向取用”转变,同时 使变电站与配电网络的建设需求大幅增加,利好变配电自动化及相关信息化企业。

  调度端:能源管理势在必行。分布式储能从本质上是改变供电曲线以满足用电曲线, 而能源管理平台则是对用电曲线进行“削峰填谷”,从而减小其波动性。伴随后续 电力交易市场的推广,电价差异下,能源管理势在必行,利好能源管理平台开发企 业与作为数据源的智能终端相关企业。

  信息化应用和安全端:各环节景气度提升。上述输电线路、变电站、配电线路建设 均对相关设计、管理软件产生需求,景气度提升。此外,能源管理平台的构建势必 涉及海量数据的统计收集分析,数据安全重要性凸显,新建电力系统通信安全需配 套保障,存量系统强化覆盖和升级,利好电力领域信息安全相关公司。

  当前输变配电信息化相关业务从需求层次上可划分为自动化改造需求与智能化改造需 求,其中输、变、配电侧均存在自动化改造需求,而智能化改造主要集中在变、配电侧。 从相关上市公司业务维度划分,相关业务又可被划分为巡检机器人、监测分析、电网自 动化及保护、IT 集成开发和智能终端等。

  传统电力系统是由电源侧(发电)、电网侧(输电、变电、配电)和用户侧(用电)等环 节组成的电能生产、传输与消费系统。

  电力信息化:是将电子、计算机、网络等信息技术在电力工业规划、设计、施工、发电 生产、输电、变电、配电、调度、营销、物资及管理等各环节应用全过程的统称。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)。

  从二级市场行业分类角度,网络层建设和设备供应主要由通信行业厂商负责,计算机行 业更多关注感知层和应用服务层的机会。

  由于我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。

  在我国,输变配建设主体为电网企业,电网下游需求主要取决于电网企业的资本支出, 其中国网占主体地位。我国自 2002 年电力系统的改革后,形成了国家电网公司(SGCC) 及南方电网营运大部分电网的格局。其中国家电网负责 26 个省份的电力传输,南方电网负责南方五个省份及自治区的电力传输,其他如内蒙古电力集团为内蒙古自治区的一 家地方电网企业。(报告来源:未来智库)

  我国电力投资整体程提升趋势。“十一五”后,我国开始加大电网建设的投资比重, 2012~2016 年,全国电力投资总规模从 7,393 亿元增至 8,840 亿元,年均复合增长 率为 4.57%。随着我国电力基础设施建设完善以及基数扩大,“十三五”期间电力投资从 下降过渡至增长。近期来看,2019 年我国电力投资额为 9,072 亿元,2020 年整体电 力投资额为 9,944 亿元,同比增长约 9.61%。

  我国电力投资结构跟随经济发展的需求和电力系统架构的调整经历了三个主要阶段,分 别是电源优先阶段、输电优先阶段和均衡发展、倾斜配电网阶段。 自 2014 年开始,我国电网投资规模和增速均有较明显提升,从结构维度看,电源投资 规模逐渐缩减,向电网投资倾斜。2009-2018 年间,我国电网投资规模从 3,898 亿元 增至 5,373 亿元,年均增长率为 3.63%,投资规模占电力总投资比重从 50.62%增至 66.38%,表明我国电力行业的投资重心从发电能力建设向输电、配电能力建设转移。

  电力信息化投资规模持续增长。1)2011 年我国电力 信息化投资规模已突破 200 亿元,2018 年我国电力信息化投资规模达到了 785.40 亿 元,2011 年到 2018 年期间我国电力信息化投资规模年均复合增长率为 20.65%,呈 现快速增长态势;2)同时参考弗若斯特沙利文的统计数据及预测,中国电力信息化市 场的总收入将由 2014 年的人民币 141 亿元增至 2019 年的人民币 308 亿元,复合年增 长率为 16.9%,预计于 2024 年将进一步增至人民币 712 亿元,2019 年至 2024 年的复 合年增长率为 18.2%。

  我们认为以上两方数据的差异主要因统计范围不同,电力年度发展报告从甲方投资角度 统计投资规模,或包含更广义的信息化规模,如通信网络等,弗若斯特沙利文从厂商(乙 方)收入角度汇总统计,范围较小或统计厂商存在不够全面的可能性。

  中国电力信息化市场的增长驱动力可概括为以下几个方面:1)技术进步。近年来,科 技领域技术飞速发展,包括互联网、云计算、大数据、人工智能、5G 等。新技术的发展 为电力信息化行业的软硬件提供良好的技术支持;2)对电网系统安全性及稳定性的更 高要求。电力行业对系统的安全性及稳定性有极高的要求。随着供电结构中各种能源的增长及电网复杂性的提高,对先进电力信息化技术的需求不断增长;3)电力交易市场 发展和用户侧调节需求的发展。未来几年,我国继续提高电力市场的开放度,完善电力 交易市场。由于用于电力交易的信息技术系统的复杂性不断提高,同时用户侧用电场景 的多样性和灵活性对于电网发展提出新的需求,云计算、大数据及各类信息技术将广泛 用于电力。

  整体平稳,配网比重增加。国 家电网三阶段智能电网各环节及投资比例如下表。可以看到整体上国家电网在智能化领 域的投入在 2016~2020 年已经基本和上一阶段持平,其中变电和配电领域投入持续增 加,而配电领域占整体投入占比呈现持续快速提升趋势。

  电网输电线路按结构形式可以分为架空输电线路和地下输电线路。前者由线路杆塔、导 线、绝缘子等构成,架设在地面上;后者主要用电缆,铺设在地下(或水下)。按照输送 电流的性质,输电分为交流输电和直流输电,输电的基本过程是创造条件使电磁能量沿 着输电线路方向传输。

  高压输电线路整体呈现平稳增长态势。近年来,在国家智能电网建设及跨区输送电量需 求不断增长等因素的驱动下,我国输电线路里程呈持续增长态势。国家电网 110(66)千伏及以上输电线 万千米,从每年增量维度看,基本在 4~6 万千米 左右。2018 年新一轮特高压建设启动带动增速有所提升,但整体呈现平稳增长态势。

  电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换,电压升高为升压变压器(变电站为升 压站),电压降低为降压变压器(变电站为降压站)。 近年来,在我国电网投资维持高位水平、智能变电站工程的推进等因素驱动下,我国变 电站数量持续增长。以国家电网为例,其变电站数量由 2007 年的 9,738 座增至 2018 年的 23,000 座,年复合增速 8.13%。全行业来看,据中国电力企业联合会统计及预测, 国内 110kV 及以上变电站数量超过 2 万座,预计至 2020 年将超过 3 万座。

  高等级变电站逐步智能化和无人值守。根据电网公司发展规划,未来我国 110kV 及以 上变电站将逐步实现智能化和无人值守。据国家电网公司资料显示,智能变电站于 2009年启动第一批试点工程建设,并于 2012 年起进入全面建设阶段,截至 2018 年末,国 家电网公司已累计建成智能变电站 4,000 多座。

  配电网是从变电站接受电能,通过配电设施分配给客户的电力网,通常把电力系统中二 次降压变电站低压侧直接或降压后向客户供电的网络称为配电网。配电网是电力系统向 客户供电的最后一个环节,它由配电设施(其中包括馈线、配电变压器、断路器、各种 开关等配电设备)、继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成一个 配电系统。

  我国配网重视程度已经较高,但依然有较大提升空间。2015 年,国家能源局印发《配 电网建设改造行动计划(2015-2020 年)》,提出“2015-2020 年配电网建设改造投资不 低于 2 万亿元”、“十三五”期间累计投资不低于 1.7 万亿元”。自 2009 年智能电网建 设以来,配电网投资在电网整体投资中占有较高水平,且呈现稳中有升趋势,2018 年, 全国完成配电网投资 3,064 亿元,同比增长 7.8%。我国配电网建设投入不断加大,但 自动化水平、供电可靠性仍有较大提升空间。

  在“2030 年碳达峰,2060 年碳中和”目标要求下,中央已经明确了未来要建立以新能 源为主体的新型电力系统,新能源将成为新增电源的主体,并在电源结构中占主导地位。 预计到 2030 年和 2060 年,我国新能源发电量占比将分别超过 25%和 60%。新能源 发电的间歇性、波动性、随机性特征十分明显,高比例接入电网系统,会对电网的稳定 性产生重大影响。

  新型电力系统的内涵与智能电网(2009 年)、能源互联网(2015 年) 、泛在电力物联网 (2019 年)等概念相似,但更多强调“以新能源为主体”,均涉及加强电网建设、与“大云 物移智链”等现代信息技术的充分结合、支撑绿色能源发展等方面。不同之处在于,新 型电力系统需要适应以风电、光伏为代表的新能源发电装机快速提升,寻求安全、经济、 绿色的平衡点。

  新型电力系统面临的挑战:1)新能源随机波动性大。据预测,2060 年新能源日内最大 波动 16 亿千瓦,超过当年常规电源总装机容量。“缺电和弃电”反复交织成为常态,亟 需灵活调节资源保障新能源消纳能力。2)配网形态从无源到有源。分布式电源、储能、 电动汽车等大量接入配电网,“产消者”广泛存在,易发生过电压、低电压、潮流倒送等 运行风险。

  因为高比例可再生能源主要是具有随机性、波动性、间歇性的新能源,需要提高预测能 力、加强电网建设、提高调节能力、提升智能化水平。 新型电力系统建设的两个阶段,第一个阶段是对现有电力系统进行改造升级;第二个阶 段,多种类型的大规模储能等技术发展迅速。对现有电力系统进行改造升级,主要分为 电源侧、电网侧和用户侧。

  电源侧解决的是电源从何处来的问题;电网侧解决的是能源 输送的问题;用户侧解决的是供需互动以及多能协同。 而新型电力系统下的配网建设:一是配网是可再生能源的支撑环节,且靠近负荷中心, 因此逐步将成为电力系统的核心,所以加强配电网的建设是非常有必要的。二是结合用 户侧的供需互动,配电网向主动配电网升级,配电自动化率逐步提升。

  从资金投入维度看,十四五期间电网投资有望维持高位。“十四五”全国电网投资近 3 万 亿元(国家电网 2.23 万亿元+南方电网 6700 亿元+内蒙古、山西、贵州等地方电力公 司),较“十三五”时期整体增加了 3000 亿元左右,其中南方电网公司“十四五”计划投资 额增加 33%。而依据信通电子招股说明书,预计“十四五”期间,电网及相关产业投资将 超过 6 万亿元规模。

  结构上:从电网维度看,特高压骨干网架逐步落地,配网投资将为智能电网建设关键环 节,增量配电网、配网自动化及电力数字化将为发展重点。

  输电端:特高压仍处建设阶段。由于国内新能源地面电站主要集中在三北地区,和 国内电力负荷区域匹配错位,因此主要用于解决远距离跨省份电力传输的特高压 直流持续建设具有重要意义,并且为了强化受端地区的接纳能力,区域交流环网建 设也同样重要。根据国网此前披露的方案内容,十四五计划建成 7 条特高压直流, 加快建设部分交流环网。

  配网端:电网投资的重心逐渐由主干网向配网侧转移。长期以来,我国电网投资存 在“重电源、轻电网,重输电、轻配网”的情况,导致配网的建设水平和自动化水平 不足。在国家不断加大配电网规划、建设与改造力度的背景下,如前文所示,配网 在电网投资中比重逐年增加。 “十三五”期间《国家电网有限公司 2020 年重点工作 任务》强调“加强配电网建设改造”,提出“推进新一代配电自动化主站建设,积极支 持增量配电试点项目落地”,大力推动我国配电网建设。配电网在智能终端配置、 通信网覆盖、与客户互动及大数据管理方面,正在加大规划和建设的力度。未来几 年配网建设将重点关注如何解决分布式电源并网的问题,如何满足用户参与到电 网互动、参与到电网调节的可能性。

  配电网建设改造将为电力信息化发展注入新动力。我们判断十四五期间配网投入将进一 步加大,作为增量市场,配电网信息化业务将迎来巨大的发展空间。依据《国家发展改 革委关于加快配电网建设改造的指导意见》,配网建设的重点工作包括加强配电自动化 建设以及构建智能互动服务体系,信息化将在每一项具体任务中起关键性支撑作用。具 体来看主要包括提高配电网运行监测、控制能力,实现配电网实时可观可控,变“被动 报修”为“主动监控”,缩短故障恢复时间,提升服务水平。而构建智能互动服务体系包 括实现能源信息在供给端与需求端的双向流动,适应能源生产与消费变革。建设智能计 量系统,打造智能服务平台,全面支撑用户信息互动、分布式电源接入、电动汽车充放 电、港口岸电、电采暖等业务,鼓励用户参与电网削峰填谷,实现与电网协调互动

  依据以上输电侧和配电侧投入加大的判断,从信息化维度,我们认为受益环节主要在以 下方面:

  电力系统调节能力高低与系统内信息的搜集、处理能力存在一定的关系,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。因此,电网数字化建设必要性进一步提 升。 电网数字化主要对应的是能源互联网的建设,除了能够提升电网内部信息流的融汇处理 外,也能够帮助电网实现“开源节流”,有望打开新业务模式贡献利润增量。 电网数字化从 2018 年开始启动建设,近几年一直保持较快投资增长最快开奖现场报码从国网信息化招 标情况来看,2021 年维持高景气,信息化服务前 3 批招标 200 个包次,超过 2020 年 全年的量。

  部分其他受益方向及受益情况分别如下,其中运检阶段跟随电网整体建设而同步受益。 由于输电线路具有运行线路长、分布范围广的特点,输电线路一旦遭受自然灾害及外力 破坏,存在引发大电网事故风险,电网公司对输配电线路智能巡检运维的需求日益迫切。

  今年以来,电力信息化行业多家公司公告股权激励方案,尤其是近期国网系公司分别推 进股权激励,彰显产业内公司成长信心,另外我们认为产业链多家公司类似的举动是行 业景气的积极信号,建议重点关注。(报告来源:未来智库)

  行业格局:输变配侧信息化是典型的甲方市场,行业离散度高且客户集中,电网公司掌 握较大议价权,收益质量层面利好国资背景相关企业。

  业内相关上市公司业绩大多或直接来源于国家电网/南方电网,或经第三方公司集成后 出售给国网/南网,客户集中度极高。结合较为离散的市场环境,国网/南网具备较强议 价能力,行业属于典型买方市场。

  客户具备较强议价能力下,国资背景企业占据一定优势。国网/南网等项目确认收 入的审核流程较长,相关公司回款能力往往较弱,空有业绩但现金流差。国资背景 公司通常更具议价能力,其收益质量更佳。

  从细分赛道考虑,智能监测与电网自动化业务更偏向于项目制逻辑,而巡检机器人、智 能电表则偏向标准产品销售。当前输电侧特高压建设工程与变配电侧“需求响应”项目均 已逐步开始建设,历史营收增速可反映上述公司销售及交付能力。

  对于项目制逻辑相关企业,受项目确认节点影响会产生收入波动,毛利率与人效更易反 映其盈利能力,优选毛利率与人效双高企业。