2019年泛在电力物联网产业演进及投资价值白皮书.pdf

2019 年泛在电力物联网 产业演进及投资价值白皮书 1 目 录 一、泛在电力物联网概念界定及发展演进 . 3 （一）概念界定 . 3 （二）产业演进 . 5 1、中国电力行业发展历程 . 5 2、坚强智能电网时代 . 9 3、泛在电力物联网时代 . 11 二、泛在电力物联网产业链分析 . 16 （一）产业链全景图 . 16 （二）主要环节分析 . 17 1、感知层 . 17 2、网络层 . 18 3、平台层 . 19 4、应用层 . 20 （三）实现功能及愿景 . 23 1、用户 “一网通办 ”提升客户服务水平 . 23 2、用户侧负荷高精度预测与描绘 . 24 3、电力需求侧资源实时调度 . 24 4、清洁能源消纳 . 25 5、发展综合能源服务 . 27 （四）实现难点 . 28 1、边缘计算实现能力 . 28 2、海量终端设备接入实现能力 . 30 3、企业数据中台实现能力 . 32 三、市场规模及趋势 . 34 （一）感知层 . 34 1、市场规模及预测 . 34 （ 1）感知层电力供给侧规模 . 34 （ 2）感知层用电侧规模 . 35 2、发展趋势：用电侧感知设备将率先引领市场增长 . 39 （二）网络层 . 40 2 1、市场规模及预测 . 40 2、发展趋势：专网加速对 IoT-G230 的技术升级与标准兼容 . 41 （三）平台层 . 43 1、市场规模及预测 . 43 2、发展趋势：全业务统一数据中心在中台建设中比重逐渐增大 . 44 （四）应用层 . 46 1、市场规模及预测 . 46 2、发展趋势：多元化综合能源服务实现分布式能源互联网建成 . 47 四、投资价值分析 . 52 （一）感知层投资机会 . 52 1、重点机会：智能电表迎来第一轮替换周期，存量增量市场齐头发展 . 52 2、重点企业 . 53 （二）网络层投资机会 . 55 1、重点机会： 230MHz 电力无线专网加大覆盖，专网基站部署迎来广阔市场 . 55 2、重点企业 . 56 （三）平台层投资机会 . 57 1、 重点机会：企业数据中台为数据赋能，国家电网加速建设 “三站合一 ” . 57 2、重点企业 . 58 （四）应用层投资机会 . 59 1、重点机会：分布式新能源多能并网，电力实时调度得以实现市场爆发 . 59 2、重点企业 . 60 五、产业发展建议 . 63 （一）对企业的建议 . 63 1、转换系统性思维核算效益 . 63 2、标准化数据处理服务上云 . 63 3、打破行业 “一家独大 ”合作共赢 . 64 （二）对投资机构的建议 . 65 1、聚焦国产化芯片可替代空间 . 65 2、关注固定替换周期终端设备市场 . 65 3、探索新兴能源业务蓝海市场 . 66 3 一、泛在电力物联网概念界定及发展演进 （一）概念界定 泛在电力物联网是物联网技术与 我国 电力系统深度融合 而成的能源信息交互网络。具体来说，泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和 数据 交互，是物联 技术 在电力行业的具体表现形式和应用落地。在国家“十三五”能源规划和新电改政策的推动下，我国建设 “ 三型两网、世界一流 ” 的 能源互联网 战略路径已 逐步 清晰 。 所谓“三型”，是指国家电网公司全力打造具备“枢纽型、 平台型、共享型”的 三重 属性 企业 。“枢纽型”突出产业属性，要求国家电网公司发挥其产业枢纽的优势，建设具有全球竞争力的一流能源互联网企业。“平台型”体现网络属性，要求国家电网公司响应 能源 供给侧结构性改革，利用平台优势，支撑大规模分布式可再生能源的并网与消纳，推进能源革命。“共享型”体现社会属性，在电力体制改革大背景下，要求国家电网公司发挥其社会属性优势，做好电力“输-变 -配 -售 ” 市场的调整工作。 所谓“两网”，是指国家电网公司应建设运营好“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。坚强智能电网着眼于赋能 电力 供给侧，通过以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的方式进行电力长距离稳定输送，是我国实现电力系统在“发 -输 -变 -配 ”环节 资源优化配置的主4 导手段。泛在电力物联网着力服务于能源需求侧，在综合 能源 系统“源-网 -荷 -储”各环节的末端 ，通过运用“ 大 数据 、云 计 算 、物 联 网 、 移动 互 联 网 、 人工智能 、 边缘计算”等 现 代信息技 术 将数据 进行归集处理 ，为电力系统新业务模式及新生态环境构建提供充足的数据信息支撑。 国网公司打造的智能电网系统其本身即可作为一个能源信息物理系统（ Cyber Physical System, CPS） 。 坚强智能电网 充当 CPS 中的物理要素 ， 由工业内网支撑， 在保障信息安全性的同时 却 限制了 智能电网内部信息的 开放性 及网络 的 扩展性 。 未来的 综合 电力系统发展要求 智能电网 承担更多的社会责任。 泛在电力物联网 的 形成 完美弥补 了能源CPS 中的社会要素，由公网和专用网支撑，通过与互联网 间的安全接口实现开放性， 将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来， 与坚强智能电网协同产生共享数据， 形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流 三流合一 的能源互联网 信息物理社会系统 （ Cyber Physical Social System, CPSS）。 总的来说，“三型两网”是一个有机整体的概念提出。“两网建设”是手段，是 打造 世界一流能源互联网企业的重要物质基础。“三型”是目标，是国家电网公司旨在通过建设运营好“两网”，最终实现向三型属性企业转型。泛在电力物联网是我国当前电源侧智能电网与用电侧社会元素之间的桥梁，是主动顺应能源转型和数字革命发展的必然趋势， 是落实 能源互联网战略目标的重要组成部分。 5 （二）产业演进 1、 中 国电力行业发展历程 改革开放至今，我国电力行业发展从时序上大体经历了五个阶段。 第一阶段（ 1978 1987 年）主要解决电力供应严重短缺问题。改革开放初期，中国连续多年缺电。当时 背景下，我国电力价格体制僵化，市场主体单一垄断， 没有过 多的机构和 企业愿意参与到办电工作中来。国务院逐渐 意识到“一家办电 、 大家用电”的模式不可延续 ，于 1985 年 5 月 23 日 批转 国家经委等四部门 制定的 关于 鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定 ，鼓励地方、部门和企业集资办电，实行“谁投资、谁用电、谁得利”的政策，并实行多种电价。 第二阶段（ 1987 2000 年）：主要解决政企不分家问题 。 当时国家对电力体制改革存在一个共识，就是 力求 要把政府职能从原来国家电力公司里 剥离出来，放到政府部门当中 去 。 1987 年 9 月 ，国务院召开电力发展座谈会。提出“政企分开 、 省为实体 、 联合电网 、 统一调度 、 集资办电”和“因地因网制宜”的电 力改革方针，并于同年 11月发布 国务院批转国家计委关于征收电力建设资金管理暂行规定的通知 （ 以下简 称 111 号文） ，明确了对全国所有 用电企业 征收电力建设资金，以每度电 2 分钱的标准随电费缴纳，由电力公司收取，集中交给财政部。这笔资金为当时的三峡、二滩水电站建设都做出了实际贡献。之后十年间，国家电力行业经历了一系列重组和拆分，试图解决电力系统与政府职能 间 的区分问题。 1988 年，水电部被撤销，成6 立了能源部，并建立中国电力企业联合会。 1993 年 1 月，经国务院批准 ，能源部将电力 联合公司改组为电力集团公司，组建了华北、东北、华 东、华中、西北五大电力集团， 并在同年又撤销了能源部，重新成立电力部。 1996 年底，国务院撤销电力部，组建国家电力公司。 第三阶段（ 2000 2002 年）：“二滩弃水”倒逼电改。 1987 年，二滩电站获得国家立项批复，启动施工前期准备。当时我国财力水平有限，除我国资金外，国家引进来自世界银行董事会和其他海外资金共计 10.8 亿美元用于帮助完成二滩水电站的建设工程。 直至 1998 年7 月，二滩一期建设完工，第一台机组开始发电。 1998 年 8 月 ，二滩公司与四川省电力公司、重庆市电力公司重新签订了电力电量购销合同，要求在 1998-2000 年间的上网电量分别为 9.8 亿、 66.3 亿、93.1 亿千瓦时。然而 ，二滩实际的上网电量却远不及预期 ， 1998 1999年二滩的实际上网电量仅为 7.5 亿千瓦时和 49.84 千瓦时，弃水电量达到 15.6 亿千瓦时和 81.16 亿千瓦时。 西部地区的总电力负荷低，地方电力难以消纳。投产两年， 二滩累计亏损已达 12.5 亿元 。 二滩弃水事件由此 成为加快西部电力向外输送与改革电力体制的重要动因。经过两年讨论， 2002 年 2 月， 国务院 下发 关于印发电力体制改革方案的通知 （ 以下简称 电改 5 号文 ） ，对电力工业实施以“厂网分开、竞价上网、打破垄断、引入竞争” 的 电力体制改革。 第四阶段（ 2002 2009 年）： 电力市场 开放初期 摸索阶段 。 在下发 电改 5 号文推进电力改革 的第一个十年里 ，我国电改进程面临诸多 挑战 。 7 第一， 我国 煤炭 行业 与发电 行业 存在诸多不协调。首先， 放开上涨的 电煤价格和国家统一管控的电价存在巨大矛盾。 煤炭和电力企业在各自利益层面对电煤涨价看法不一，供需双方对电煤价格分歧较大，导致 2003 年有超过 六 成的电煤合同无法履行签订。 “市场煤”和“计划电” 的并存现状对电力市场供需和运营产生了直接影响。 除此之外，电煤 还存在 供需不协调 和运输不协调 。在我国火力装机以 10%年复合增长率递增时，我国的原煤只能保证 7-8%的增速，造成电煤市场供不应求。 部分新煤矿厂建于偏远地区，出现“产能运不出”的现象。 第二， 电源结构不合理。 利用燃煤发电一直是中国电源侧的主力，自上世纪五十年代到 2007 年之前， 煤电比例 一直维持在 70%以上，而世界平均燃煤发电比例仅为 38%， 中国燃煤发电高于世界平均水平一倍。 第三，厂网结构不合理，电网建设严重滞后。 仅 2003 年，进入电源市场建设的资金超过 2000 亿元。到 2007 年末，中国发电资产超过 30000 亿元。 然而，两大电网公司至 2007 年的资产总额为 16875 亿元，加上西藏电网、内蒙西部电网和一些地方小电网资产，全国电网资产也不足 17000 亿元。电网资产仅占电力总资产比重的 35%， 而 电网建设的滞后直接造成我国输电能耗高 、 调峰能力差 、 区域电网无法相互调节电力供应。 第四，电力市场化初期交易机制薄弱。市场定价机制尚未有效形成， 市场配置资源的决定性作用难以发挥 ，导致我国丰富的水电 、 风电 等新能源节能 环保机组不能被完全有效利用，弃水、弃风与弃光现8 象突出。 由此，电力 市场改革在不断 摸索的进程中，于 2003 年 7 月，国务院出台电价改革方案， 从 上网、输电、配电和终端销售 四个环节 将电价进行划分。 2004 年 12 月，国家发改委针对“市场煤”和“计划电”的现状出台关于建立煤电价格联动机制的意见。 2007年 4 月，国务院 办公厅 转发关于“十一五”深化电力体制改革的实施意见，深化电力体制改革要针对解决电源结构不合理、电网建设相对滞后、市场在电力资源配置的基础性作用发挥不够等突出问题。 第五阶段（ 2009 至今）： 新一轮电力改革 顺应中国 经济新常态 。 经过第一轮电改在 10 年间的梳理， 我国的电力建设重 心开始从电源侧转移至电网侧和用电侧，电力结构 由煤电 主导 向 分布式 新能源转移，电价制度更加灵活可调，电力产业组织结构调整加快， 开始 注重顶层设计与企业共识相结合。 2015 年 3 月， 中共中央 、 国务院发布了电力体制改革纲领性文件关于进一步深化电力体制改革的若干意见 （ 以下简称 新 电改 9 号文） ， 明确 响应能源革命， 深化电力体制改革的重点和路径。 新电改方案下， 国家将 着重 把控中间 输配环节 独立核算电价，同时“放开两头” 发电侧和售电侧 ，将上网电价和销售电价回归市场化。 特别 在售电侧，国家另外允许 对社会资本放开，引导市场主体开展多方直接交易， 并建立长期稳定的交易机制 。 对比于2002 年的 电改 5 号文件 ， 9 号文件的核心价值取向是旨在建立一个绿色低碳、节能减排和更加安全可靠、实现综合资源优化配置的新型电力治理体系，推动我国顺应能源大势的电力生产、消费及技术结构整体转型。 9 图 1：中国改革开放电力市场发展历程图 2、 坚强 智能电网时代 纵观全球，在化石燃料资源被过度开采、全球气候变暖加剧、能源短缺、环境破坏的大环境下，传统电网的运营模式不足以应对外部环境因素所带来的冲击。着眼我国，一次能源主要以煤为主，清洁能源比重偏低，结构性矛盾突出。其次，我国能源资源与能源需求呈逆向分布，超过八成的煤炭和可再生新能源分布在我国西部、北部地区，而七成以上的用电需求集中在华东和华南地区。同时，随着我国工业发展步伐的加快，电力负荷增长迅猛，电网供电压力增大，供电的可靠性与安全性将面临挑战。大量猛增的用电负荷也加剧着污染物的大量排放， 推进 低碳电力发展的趋势刻不容缓，建设智能电网已成为我国电力行业发展的必然选择。 智能电网概念在 2006 年首次被 美国 IBM 公司 提出。 IBM 表示 通过对电力生产、输送、零 售等各环节进行优化管理， 可 为电力相关行业提高运行效率并降低成本。随 后， 2008 年 ，美国总统 奥巴马于 上任中共中央、国务院电改 5 号文启动电改1978 1985 1987 1993 1997改革开放初期中国严重缺电改革开放中共中央、国务院 关于鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定国务院 111 号文政企分开对 全国企业 用电征收电力建设资金 ，“ 2 分钱”办电撤销能源部成立电力工业部 成立国家电力公司发展市场经济，政府部门缩减，国务院机构改革电力部试点建立配套输配电工程，成立国家电网建设有限公司2000二滩弃水事件贯彻 “ 多种电价”和“集资办电 ”的基础方针成为电力改革导火索。原国网电力公司拆分为两大电网公司，五大发电集团和四大电力辅业集团20022003中共中央、国务院出台 电价改革方案电价 被划分为上网、输电、配电和终端销售 电价2004国家发 改委出台关于建立煤电价格联动机制的意见2007国家发 改委转发关于“十一五”深化电力体制改革的实施意见加强电煤价格监测， 稳妥煤电价格联动，适当调节电煤价格解决 电源结构不合理、 电网 建设滞后、电力 资源配置基础性薄弱2009国家发 改委 + 电监会关于加快推进电价改革的若干意见明确 改革必要性 ，确定改革目标和原则， 提出 电改七 个重点任务2014 2015国家 能源战略推进包括 能源消费革命、供给革命、技术革命和体制 革命中共中央、国务院新电改 9 号文进一步 深化电力体制改革的若干意见2019