智能电网行业技术壁垒

智能电网行业技术壁垒 一、 智能电网行业技术壁垒 智能电网涉及多学科、多领域技术，综合运用软件信息技术、电气自动化技术、大数据技术、物联网应用技术和网络控制与传输技术等，技术门槛较高，一般企业很难全面掌握智能电网所涉及的技术，若依靠自身研发则需要较长时间的积累。企业需要通过研发投入和技术创新，结合成熟的项目经验，将客户需求、系统设备和运营维护服务转化为智能化整体解决方案。随着智能化技术的不断升级和应用领域的日益广泛，智能电网企业在根据客户需求针对性研发和敏锐把握智能化技术发展动向方面面临更多挑战，本行业的技术门槛将越来越高。 二、 全球及中国智能电网行业现状分析 （一）技术专利 从全球智能电网行业技术专利申请量角度来看，2020年全球专利总申请量达72．2万项左右，同比增长11%，到2021年全球智能电网技术专利申请量增长至81．5万项左右，同比增长12．9%，其中三星的专利申请量最多，约为38．2万项，占比46．9%，仅此于三星专利申请量，国家电网公司的专利申请量约为25．4万项，占比31．2%，除此之外其他公司的智能电网技术专利申请量占比合计为21．9%。 （二）市场规模 据北京研精毕智调研统计，2020年全球智能电网行业市场规模约为762亿元，较上年末增长12%，2021年行业市场规模达到850亿元以上，与2020年相比增速为11．6%，预计未来将继续保持不断增长的趋势，到2025年全球智能电网行业市场规模将增长至1200亿元左右。 （三）发电量 在当今全球社会的发展背景之下，能源使用量与国家的经济发展水平紧密相连，根据最新发布的行业分析报告显示，2021年全球范围内发电量约为28．5万亿千瓦时，较2020年的26．9万亿千瓦时相比增长约6%。 从全球各地区的电力生产情况来看，亚太和北美地区的发电量占比较高，2021年两者的发电量分别达到14万亿千瓦时和5．4万亿千瓦时，占比全球总发电量的49．1%和19%，其他地区的发电量相比之下较低。 （四）竞争格局 目前全球智能电网行业集中度较低，从整体上来看分布格局较为分散，2021年行业CR5集中度约为35．6%，全球市场参与者包括ABBGroup、CiscoSystems，Inc．、MitsubishiElectric、Fujitsu和GeneralElectricCompany等企业，分别占比全球市场的12．2%、8．1%、6．5%、5．9%和2．9%。 三、 智能电网产业链分析 近年来，中国社会用电居高不下，2021年中国全社会用电量达83128亿千瓦时，同比增长10．9%，用电量快速增长主要受国内经济持续恢复发展、上年同期低基数、外贸出口快速增长等因素拉动。其中第二产业用电量为56131亿千瓦时，工业用电量为55090亿千瓦时。 随着对不可再生能源的大量开采，不可再生能源临近枯竭，同时使用传统能源造成的环境问题也日益严重。仅仅依赖攫取不可再生能源以促进中国经济发展的方式显然已不符合现如今中国的国情，以石油和煤炭为核心的化石能源时代注定在不远的将来宣告结束，新能源和化石能源互补的混合能源时代是中国在未来经济发展过程中要面临的新时代。为了适应即将到来的混合能源时代，中国亟需以新一轮技术革命、产业革命为支点，用更为科学的、环保的、可持续的发展模式来替代以往粗放的发展模式。因此，为了保证电力系统在国民经济建设中继续发挥中流砥柱的作用，智能电网在中国迅速发展。 在国家大力鼓励和支持发展可再生能源、清洁能源发电的背景下，近年来我国清洁能源发电量占比不断走高，但火力发电量占比仍旧在70%以上。 从中国电网建设周期来看，大致可以划分为四个阶段：1）2010年以前主干网基建时期；2）2011-2015年自动化升级及智能化起步期；3）2015-2020年信息化升级及智能化扩散期；4）2021年后配电网智能化及新型电力系统建设期。截止2020年中国35千伏及以上输电线路杆路长度为18．82亿米，35千伏及以上输电线路回路长度21．56亿米，35千伏及以上变压器铭牌容量812893万千伏安。 四、 我国智能电网行业发展趋势 智能电网作为有效解决空气污染问题的钥匙，受到了我国电力建设部门的大力推崇。按规划开工建设一批采用特高压和常规技术的西电东送输电通道。目前我国的市场发展情况来看，我国变压器制造行业将迎来一个持续和稳定的发展时期，国内西电东送、南北互供、跨区域联网等工程的建设，带动了中国输配电设备行业的快速发展。近年来，智能电网已经进入全面建设的重要阶段，不仅给变压器制造业提供了良好的增长空间，而且还促进了变压器产品结构的优化和技术的革新。 未来几年，我国变压器制造行业又将迎来一个持续、稳定的发展时期。同时，智能电网建设也将对变压器产品结构的优化和技术的革新起着推波助澜的作用。电线电缆行业虽然只是一个配套行业，但占据着中国电工行业25%的产值，是仅次于汽车行业的我国第二大行业。在智能电网的建设与改造背景下，将有望掀起新一轮电线电缆行业发展高潮。 建设智能电网是解决新能源和电力发展深层次矛盾的根本，是满足各类大型能源基地和新能源大规模发展的迫切需要，实现能源从就地平衡向大范围优化配置、更大范围统筹平衡的转变。根据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国智能电网行业市场前瞻与投资规划分析报告》分析：为满足社会经济发展需求，需要加快智能电网建设，促进大型可再生能源基地集约开发，最终实现电从远方来。 五、 智能电表发展 智能电表和传统电表的主要区别在于，智能电表和系统主站之间可以通过通讯模块实现数据传输。2009-2015年国内电网智能化起步，第一代智能电表铺开，2014年国家电网电能表招标量达到顶峰9159万只。国网第二代智能电表招标始于2020年，相比于第一代智能电表，第二代智能电表可选配电能质量模块和负荷识别模块，行业整体处于量价齐升的高景气状态。2021年中国智能电表招标量为7391．0万只，共分为三个批次招标。招标主要以A级单相智能电能表为主，2021年三批次招标数量分别为3277．67万只、2529．12万只、548．26万只，占总量的89．0%、83．1%、82．4%。 2015年起国家电网信息化设备加速招标，为智能电网的发展提供了底座。2020年受疫情影响，招标数量有所下降。据不完全统计：2021年国家电网服务器和交换机招标数量分别为11265和11305件。 六、 中国智能电网发展现状 （一）发展特点 智能电网，也被称为电网2．0，是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 相对于美国、日本等发达国家，中国智能电网技术起步较晚，从2007年10月，华东电网公司启动了智能电网可行性研究项目，到2009年5月国家电网对外公布坚强智能电网计划，智能电网才逐步成为中国电网发展的一个新方向。 较于传统电网，智能电网不仅可以提供可靠、高效的电力保障，并且兼容各类设备的接入，进一步优化电力资源配置，同时，消费者的参与也使电网运营方式更加丰富。 （二）产业链 智能电网产业链主要分为发电、输电、变电、配电以及用电五个大环节。上游发电环节分为可再生与不可再生；中游则包括智能输电、智能变电、智能配电三个环节，下游为终端用户，主要分为工业用电、商业用电和居民用电。 七、 发展现状 智能电网是当今世界电力、能源产业发展变革的体现，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台。互联网+的风口下，智能电网必将开启能源与互联网有机结合的大门，智能电网布局也成为了国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施。近年来，国内智能电网政策持续加码，助力行业加速发展。 八、 电力机器人发展 泛在电力物联网作为智能电网的进一步延伸，将推动无人巡检、智能运维、人机交互应用的发展。此外，传统的电力运维及管理模式已不能适应智能电网快速发展的需求，因此，将机器人技术与电力技术融合，通过智能机器人对输电线路、变电站/换流站、配电站（所）及电缆通道实现全面的无人化运维已经成为我国智能电网的发展趋势。 随着国家智能电网战略的推进，电力行业智能机器人市场规模快速增长。电力机器人属于检测技术与机器人技术相融合的新型监测设备，可以实现对变电站、开闭所等场所内的电力设备进行带电监测。2002年，国家电网公司电力机器人技术实验室成立，主要开展电力机器人领域的技术研究，并于2004年研制成功第一台功能样机。近年来，两大电网公司大力推广智能巡检机器人在电力系统中的应用，预计2023年市场规模将超50亿元。 智能电网行业前景怎么样?随着政策逐步实施，我国已在很多方面积累了丰富的项目经验和技术成果，同时还出台了一系列政策鼓励智能电网行业发展，未来行业将迎来重大发展机遇。随着先进技术在电网中得到广泛应用，并和原有的智能电网设施高度融合与集成，电网的智能化水平有了很大提升，智能电网是我国电网建设的必然趋势。 智能电网产业链主要分为发电、输电、变电、配电以及用电五个大环节。上游发电环节分为可再生与不可再生;中游则包括智能输电、智能变电、智能配电三个环节，下游为终端用户，主要分为工业用电、商业用电和居民用电。 十四五规划中明确提及十四五期间我国要加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电力系统互补互济和智能调节能力，加强源网荷储衔接，提升清洁能源消纳和存储能力。根据中国电力建设企业协会发布的《中国电力建设行业年度发展报告2022》，十四五期间，我国将新增500千伏及以上交流线路9万千米，变电容量9亿千伏安，存量通道输电能力将提升4000万千瓦以上，新增开工建设跨省跨区输电通道6000万千瓦以上，电网计划投资额将接近3万亿元。参照第三阶段规划智能化投资12．50%的占比数据，预计十四五期间我国电网智能化投资额约为3750亿元。整体来看，我国智能电网行业发展前景良好。 我国智能电网主要由国家电网和南方电网建设运营，以国家电网为主。自2009年实施坚强智能电网建设以来，国家电网投资结构趋向信息化和智能化，智能电网成为建设重点之一，我国电网投资一直保持快速增长势头。2018年后，我国电网投资开始逐步进行管控，投资额度有所下降，但依旧保持在高位。2021年，国家电网电网实际投资额为4882亿元，南方电网为995亿元，同比分别提高6．0%和9．7%。 智能电网是当今世界电力、能源产业发展变革的体现，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台。互联网++的风口下，智能电网必将开启能源与互联网有机结合的大门，智能电网布局也成为了国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施。智能电网的建设成为拉动中国经济发展的基础建设。与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势。智能电网也是新能源和智能城市发展的必要条件。对此，国家高度重视智能电网建设，中国十四五规划纲要提出，加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设。 十四五期间，加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电力系统互补互济和智能调节能力，加强源网荷储衔接，提升清洁能源消纳和存储能力，推广绿色交通，促进城市绿色发展，将助力我国碳中和目标实现。 智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 2009-2020年国家电网总投资3．45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11．1%。第一阶段2009-