2024年电力设备行业专题分析：深挖绿电增长潜力，数智化释放消纳弹性

一、数智化提升消纳资产运行效率，具有杠杆作用

（一）新能源消纳有赖于“储、输、控”三大支柱

新能源消纳瓶颈显现，亟需提升电力系统消纳能力。根据全国新能源消纳监 测预警中心数据，2023年我国风电消纳率97.3%、光伏98.0%，保持在较高水平。 但我国新能源消纳形势差异大，“三北”等地区已呈现出明显压力：河北（风电 94.3%、光伏97.5%）、河南（风电96.8%、光伏97.7%）、蒙西（风电93.2%、 光伏96.6%）、甘肃（风电95.0%、光伏95.0%）、青海（风电94.2%、光伏91.4%）。 根据我们2022年8月《新型电力系统系列之二：新能源消纳压力渐显，“储、 输、控”各尽其责》报告分析，实现新能源高比例消纳，有赖于三大基础：

“储”：加强储能/类储能资源（抽水蓄能、新型储能、火电灵活性改造、需 求侧响应等）建设。通过提高灵活性资源占比，提升电力系统对新能源出力随机 性、波动性、间歇性的适应能力，确保电力系统供需实时平衡。 “输”：加强输配电网建设。（1）集中式新能源发展要求加快输电网建设： 新能源大基地需要新建超特高压线路，实现大规模外送，通过西电东送、北电南 输满足中东部用电需求；特别地，柔性直流等新技术亟待加快应用，以适应新能 源高比例外送。（2）分布式新能源发展需要加快配电网改造：分布式新能源大 量接入，配电从“无源”变“有源”，面对配电网容量不足、潮流紊乱等问题， 亟需开展配电网系统性改造。 “控”：提升对源网荷储的预测与控制水平。实现新能源消纳需要对新能源 发电和调节性资源进行有机链接，提升源网荷储全环节的可观可测可控水平，以 实现新能源快速波动下的有效控制与管理。

（二）“控”发挥消纳杠杆作用，以数智化为核心

“控”是新能源消纳的重要基础，其核心是广泛应用数智化技术，提升“储” “输”运行效率，适应新能源高比例渗透。以分布式光伏为例，目前主要存在信 息感知能力不足，数据传输量大；承载监测缺失，功率预测难度大；源荷双侧不 确定性增强，平衡难度大；系统稳定问题显现，场站支撑水平有限等问题。通过 应用数智化技术加强信息集成、监测预测、平衡调度、聚合控制，在配电网层面 全面实现“可观、可测、可调、可控”，才能在保障电网安全稳定运行的基础上 支撑新能源更高比例消纳。

我国“储”、“输”资产规模较大，而利用效率偏低，亟需“控”（数智化） 提升运行效率。 （1）“储”：根据 CNESA 和国家能源局，我国新型储能累计装机规模从 2020 年的 3284GW 快速扩张至 2023 年的 31390GW，其中 2023 年新增装机规模约 22600GW，同比增长超过 260%。根据中电联，23H1，我国电化学储能电站平均 等效充放电次数 92 次、平均日等效充放电次数 0.58 次，平均利用率指数为 0.34， 仅达到电站平均设计利用小时数的 34%，利用率水平较为低下。 （2）“输”：根据中电联，2022 年我国 35kV 及以上输电线路长度达 229 万 km，主网网架建设成果显著。直流特高压投运数量从 2020 年的 16 条增加至 2023 年的 20 条，其中 2023 年开工金上-湖北、陇东-山东、宁夏-湖南、哈密-重庆 4 条 直流，根据国家电网电子商务平台，2023 年我国特高压中标金额达 1078 亿元，同 比增长 435%。参考国家能源局《2022 年度全国可再生能源电力发展监测评价报告》， 考虑直流特高压通道额定容量一般为 8GW（吉泉直流额定容量为 11GW），我们测 算，2022 年直流特高压通道平均利用小时数仅为 3416h，仍需进一步提升。

在新能源保持高速增长背景下，提升“储”“输”运行效率显得尤为重要。展 望未来三到五年，我们认为，数智化将成为新型电力系统的建设重点，发挥消纳杠 杆作用，提升“储”“输”运行效率，从而促进新能源装机规模持续增长。

今年以来，数智化已受到中央和电网公司高度重视。 2024 年 1 月，国家电网工作会议提出建设数智化坚强电网。数智化坚强电网 是以特高压和超高压为骨干网架，以各级电网为有力支撑，以“大云物移智链”等 现代信息技术为驱动，以数字化智能化绿色化为路径，数智赋能赋效、电力算力融 合、主配协调发展、结构坚强可靠，气候弹性强、安全韧性强、调节柔性强、保障 能力强的新型电网。数智化坚强电网体现为电力流、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。典型应用场景包括调度智能辅助决策、灾害预警与主动防御、新 能源发电集群协同控制等。

二、数智化释放消纳弹性，降低电力系统转型成本

（一）新能源消纳本质上要求电力系统更具弹性

新能源渗透率提升导致源荷两侧波动加大，要求建设更具弹性的电力系统。 根据中电联数据，2023年末，我国发电机组装机容量为2920GW，煤电机组装机 容量1160GW，占比39.9%，风光机组装机容量为1050GW，风光机组占比为36.0%。 随着集中式和分布式新能源的大规模发展，波动性电源占比明显增加，加之第三 产业和居民用电比重提升，系统峰谷差持续拉大，进一步增加了电力系统的调节 难度，因此，亟需建设能够有效应对新能源波动、灵活匹配供需的弹性电力系统。

弹性1：“源-网-荷-储”灵活性资源有待充分开发和利用。电力系统灵活性 资源广泛分布于电源、电网、用户和储能各环节中。目前，由于我国电力市场机 制尚不完善、电力系统数智化水平不高，导致灵活性资源开发与利用并不充分。 随着数智化建设持续推进，电力系统采集、分析、控制能力有望显著提升，实现 “源-网-荷-储”有机联动，灵活性资源充分释放，从而增强电力系统弹性。

弹性2：电力设备适应潮流波动的能力有待增强。目前，电力设备管理面临 诸多挑战：（1）电网安全要求高而设备运行风险持续加大：（2）设备规模庞大 而运检资源有限，亟待提升管理效率；（3）利润空间收窄和成本监审严格，亟需 提升设备运行效率。根据国家电网报，2021年以来，国网以精益管理驱动管理能 力现代化，深化设备健康管理，优化运维检修策略，提高电力供应可靠性，换流 站平均能量可用率提高1.5%，综合供电电压合格率达到99.859%。精益化管理的 落实与数智化发展密切相关：（1）创新提出设备健康管理理念，并在国网四川、 山东电力等7家单位开展试点；持续推进以可靠性为中心的状态检修，构建主设备 健康指数模型，开展健康评估、寿命评估模型验证，深化大数据分析，主动跟踪并预警设备健康趋势，优化运维检修策略；（2）以数据赋能设备运检精益化，运 用新技术、新装备，对重要变电站（换流站）、重要输电通道、地下电缆网等重 点区域设备进行巡检；（3）用科技赋能供电保障，推动配电网管理和技术革新。

弹性3：适应复杂运行状态的调度控制能力有待提升。电源侧大规模新能源 的接入，会对并网点及局部电网会产生一系列影响，包括电压骤降、频率偏差、 谐波和三相不平衡等。负荷侧以电动汽车为代表的多元负荷快速发展，因其负荷 存在时空不确定性，可能在局部区域和特定时段加剧配电网电能质量问题。2024 年2月，国家发改委和能源局发布《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设 的指导意见》，提出推进新型电力调度支持系统建设，推动“云大物移智链边”、 5G等先进数字信息技术在电力系统各环节广泛应用，增强气象、天气、水情及源 网荷储各侧状态数据实时采集、感知和处理能力，实现海量资源的可观、可测、 可调、可控，提升电源、储能、负荷与电网的协同互动能力。推进电网数智化建 设、提升电力系统调度控制能力是提高电力系统运行效能的重要手段。

（二）数智化能够充分挖掘存量资源潜力，降低转型成本

数智化能够挖掘既有电力设备适应新能源波动的潜力，减少新建规模，降低 转型成本。以德国为例，德国采用GORE原则发展电网（GO即Grid Optimization （电网优化），R即Reinforcement（补强），E即Expansion（扩容）），即首选 电网运行优化，其次电网改造，最后电网扩建。其中电网运行优化包括远程控制 可再生能源电站、建立实时发电数据追踪系统等；电网改造包括增加输电线路温 度监测设备、使用移相变压器等。

动态输送容量是电网优化的重要手段之一，可以有效提高输电线路容量，适 应新能源间歇性大发。在德国，所有输电系统运营商目前都在其电网中应用了动 态输送容量。动态输送容量根据不同的环境条件（环境温度、太阳辐射、风向等） 实时改变输电线路的热容量，使每个时间点上负载量能够尽量最大化。因此，相 较于传统“静态额定”计算输配电线路的理论容量，动态输送容量系统通过传感 器实时观测环境天气条件调节输电线路热容量，可以提高输电线路传输能力，最 大限度减少电网阻塞。

（三）数智化能够有效拓展灵活性资源，提高转型效率

数智化可促进电力系统中各类灵活性资源参与调节，增强系统灵活性。以用 户侧为例，电力数智化能够提升负荷预测精度和新型负荷智能管理水平，推动用 户侧资源高效智能调节。虚拟电厂和负荷聚合商是实现区域电能集中管理的常用 方式。电网数智化是虚拟电厂发展的重要基础。虚拟电厂的关键技术包括智能计 量技术、协调控制技术和信息通信技术。信息通信技术是实现分布式能源聚合的 关键，其所包含的云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链、 边缘计算等数字技术是虚拟电厂作为智慧能源系统的基础，帮助虚拟电厂更高效 地完成聚合可调容量和分解指令的工作。 德国近年来需求侧灵活性市场蓬勃发展，企业通过聚合商或虚拟电厂参与批 发市场、辅助调频市场及其他辅助服务市场，不同行业的需求侧灵活性被充分挖 掘。目前德国虚拟电厂已经完全实现商业化，Next-Kraftwerke是德国最大的虚拟 电厂运营商之一，根据公司官网，截至23Q4，Next-Kraftwerke已聚合16769台设 备，规模达到13.5GW。

德国通过构建平衡基团系统提高电力系统灵活性，数智化是重要支撑。平衡 基团系统包括平衡基团及平衡责任商。平衡基团为参与协调实时平衡的最小单元， 由同一TSO范围内的若干负荷或发电单元组成，所有的发用电单元均须隶属于某 个平衡基团；平衡责任商管理一个或多个平衡基团，主要负责预测基团内发用电 单元的实际电量，并通过交易、调用基团内平衡资源等方式实现基团内的供需平 衡。平衡基团系统的存在使市场主体交易与发用电行为得以有效衔接，从而保障 系统发电和负荷的实时平衡。平衡基团系统建立在电力数智化的基础上，平衡基 团的预测和平衡控制能力越强，系统需要的平衡功率就越少。

三、发输变配用全环节数智化升级，配用电侧是核心

（一）全球电网数智化建设提速

全球数字技术投资持续增长。随着新能源渗透率提升，电网潮流波动持续加 大，运行难度大幅增加。同时，系统运营商需要管理越来越多的分布式新能源（如 电动汽车、小型可再生能源发电厂、热泵等）和新的活跃参与者（如聚合商和消 费者）。因此，系统运营商需要利用数字技术和数字化方案提高电网的可预测性 和可观测性，从而实现对能源流的实时监控。根据IEA报告《电网与保障能源转 型》，2016年至2022年，数字技术投资占电网总投资从12%增长至20%左右，其 中2022年75%的数字化投资投向配电网。

配电网：数字化帮助配电网应对短期和长期挑战。数字化可实现对分布式新 能源的数据收集和分析，提高配电网的可观、可测、可调、可控水平，从而提高 系统的效率和弹性。短期来看，嵌入式感应、自动化和控制、自动实时优化可提 高可靠性，降低系统损耗。长期来看，增强设计与预测监控、分布式发电和需求 响应可增强系统韧性，强化需求管理。此外，数字化还能让用户更加了解自己的 用电量，赋能分时电价等新型计费结构。

输电网：输电网中的数字技术应用正逐步拓展。输电网中的数字技术应用可 增加电网容量，提升电网效率、可靠性和灵活性，有利于电网处理更高负荷和有 效传输电力。同时，数字技术的应用有助于减少新建线路需求，并缓解由于线路 延伸部署速度慢导致的问题。目前，动态线路评级系统、高压直流输电等多项数 字技术已在输电网中的得到应用，并随着输电网的要求不断迭代升级。

（二）国网和南网加快电网数智化建设

1. 国网：提出打造数智化坚强电网

国网在2024年工作会议中重点提出打造数智化坚强电网。根据上证报，国网 提出将继续加大数智化坚强电网的建设，促进能源绿色低碳转型。围绕数字化配 电网、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2024年预计电网建设投资总规模将超5000亿元。 国网下属单位积极响应数智化坚强电网建设。国网下属各单位积极推出配套 政策建设数智化坚强电网，围绕科技创新、数字化转型、技术合作等内容，落实 国网工作会议要求，持续推进数智化坚强电网建设。

国网数字化项目投资持续增长，国电南瑞、信产集团、国网信通为核心供应 商。根据国网电子商务平台，2021-2023年，国网总部数字化项目中标金额约65 亿增加至约93亿（各网省也进行数字化招标，规模大于总部集采），设备类与服 务类中标金额同步提升。国电南瑞、信产基团（不含信通）、国网信通合计占国 网数字化集采市场份额的70%以上，其他供应商市场份额均低于5%，市场格局较 为集中。

2. 南网：提出到2025年全面完成数字化转型

南网提出到2025年全面完成数字化转型。2019年，南网启动数字电网建设， 积极探索以数字化、绿色化协同促进新型能源体系和新型电力系统建设。到2023 年，全网995家新能源场站信息已全部接入新能源调度运行管理平台，并自主研 发“夸父”新能源高精度功率预测系统；建设电力需求响应平台、虚拟电厂等， 各省区需求响应能力均超最大负荷的5%。2023年10月，南网发布《南方电网公 司数字强企建设三年行动计划》，提出到2025年南网公司将全面完成数字化转型， 在数字电网智能化程度、数字运营效率、客户优质服务水平、数字产业成效、中 台运营能力、技术底座支撑能力、数据要素化价值化能力、网络安全防护及运行 水平等八个方面全面领先。

（三）重点领域：硬件+软件需求升级，2+N 典型设备和场景应用提速

我们分析认为，电力数智化面向一硬一软两大需求，2+N典型设备和场景应 用有望提速。电网数智化旨在响应两大需求：一是提升电力设备可观可测可控水 平的硬需求、二是加强电力市场数据广泛交互的软需求。具体来看：（1）硬需求： 网络拓扑、图模表达可实现对电网资源对象的准确视图建模（可观）；传感量测 或交互汇集等手段，可实现电网资源对象数据的获取（可测）；开关分合、负荷 启停等可实现对电网资源对象启停或开关状态基于外输入作用或本地响应进行切 换（可控）；（2）软需求：电力市场建设需要交易、负荷预测与优化、安全风险 评估、智能电网管理等多种软件。 从典型设备和场景来看，信息通信和智能管理系统贯穿电力系统发输变配用 环节，发电侧功率预测、输变电侧的集控站和智能巡检、配电侧一二次融合设备 和智能融合终端、用电侧综合能源管理和虚拟电厂等设备和场景有望迎来高增长。

两大典型场景贯穿电力系统发输变配用环节： （1）信息通信：加快 “大云物移智链” 等现代信息技术在电力系统中的 应用，即加快大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能和区块链技术全 方位带动能源电力系统的全面改造和赋能升级。通过“大云物移智链”等现代信 息技术为电网赋能，实现电网全环节全链条全要素的灵敏感知和实时洞悉，支撑 源网荷储数碳互动、多能协同互补。国网河南、重庆、宁夏、新疆等公司的能源 大数据中心提供了成功典型示范，持续强化能源领域大数据集成融合，为各地经 济社会高质量发展提供坚强可靠的能源数据支撑。 （2）智能管理系统：重点关注新能源管理、气象数据服务、电力交易、碳 交易等方向。根据国网公司官网，在新能源管理方面，2018年10月，国网启动新 能源云平台建设，2023年，累计接入风光场站超过283万座，装机4.59亿千瓦， 注册用户超过25万个，入驻企业1万余家，平台归集了国网经营区接入的198万座 新能源场站分布、装机、发电量、利用小时数等信息，支撑政府部门新能源信息 监测及开发规划提供了数据支持。在气象数据服务方面，南瑞集团支持国网建成 企业级气象数据服务中心，首次实现电力行业超大规模海量气象数据统一汇聚管 理，系统已在国家电网公司总部及27家省公司部署应用。

多个典型设备分布在电力系统发输变配用的不同环节： （1）发电侧：关注电力交易、新能源发电集群协同控制、发电功率预测等 技术发展应用。在电力交易方面，随着电力体制改革持续推进，售电侧市场进一 步放开，售电主体数量、交易规模、交易品种快速增长，信息化需求突显，电力 交易平台建设进一步提速。以国网信通自主研发的“电享家”数字化能源平台为 例，截至2022年末，该平台已为2500余家客户提供电力交易服务，交易电量超 69亿千瓦时。在功率预测方面，目前集中式电站报送的功率预测结果需要满足 不同地区的考核要求，功率预测精度对电站的运营收益产生直接影响。国能日新 在集中式电站功率预测中市占率领先，根据我们测算，2022年新能源电站（含光伏和风电）数量在10000家左右，根据公司2022年年报，公司存量电站客户数 量为2958家，按照电站客户数量口径计算，公司市占率接近30%，在国内首屈 一指。

（2）输变电侧：线路状态监测、集控站、智能巡检等技术加速发展。2023 年3月，国家能源局发布《加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，提出推 动输电线路灾害监测、输电线路智能巡检、配电智能运维体系建设，发展电网灾 害智能感知体系，提高供电可靠性和对偏远地区恶劣环境的适应性。实际应用案 例包括：①国网青岛供电公司应用国网首套基于5G+北斗无人机电力线路巡检系 统，解决了困扰无人机电力线路巡检“操作难”、“回传难”、“分析难”的问 题。②国网公司提出以集控站作为变电运维管理的基本业务单元，开展新一代集 控站设备监控系统建设。国电南瑞、四方股份等公司响应国网运维模式的变化， 开发集控站设备监控系统，提高变电运维监控强度、设备管理细度和生产信息化 程度。

（3）配电侧：关注配电自动化、一二次融合设备、智能软开关（SOP）、 智能融合终端等核心设备。在新型配电系统中，包括一二次融合成套环网箱、一 二次融合成套柱上断路器、一二次融合成套柱上负荷开关等关键一二次融合配电 设备，和智能软开关（SOP）、柔性开关等柔性可控智能装备，以及先进配电自 动化终端、态势感知终端等智能融合终端。不断提高配网配电网智能化水平，实 现关键设备状态评估数字化与透明化，有利于解决当前对配网装备本体和环境状 态感知较少、二次装备调试时间长、维护难度大等问题。

（4）用电侧：综合能源管理、微电网、虚拟电厂等新商业模式有望蓬勃发 展。综合能源服务、微电网等商业模式通过整合用户侧源网荷储资源，为用户提 供一体化能源解决方案。根据用户所在行业特性、外部资源禀赋与客户自身特点、 节能减排需求，通过优化能源供应结构、改变能源消费方式等，提升客户的能源 使用效率、减少能源使用费用与碳排放。而虚拟电厂则是以聚合和通信为核心的 电源协调管理系统，通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能 系统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调协同优化，作 为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行。政策鼓励虚拟电厂等新的商业模式发 展。2023年5月，国家发改委发布《电力需求侧管理办法（征求意见稿）》和《电 力负荷管理办法（征求意见稿）》，提出支持各类电力需求侧管理服务机构整合 优化可调节负荷、新型储能、分布式电源、电动汽车、空调负荷等需求侧资源， 以负荷聚合商或虚拟电厂等形式参与需求响应，创新用电服务模式，培育用电服 务新业态。

编辑：火腿肠