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泛在电力物联网专题报告:智能终端先行布局

来源: 2020-02-21

第一,国网泛在电力物联网的建设,将最先落子在智能终端的投资。电网台区 侧和用电侧大量电能信息采集、监测、控制、计量设备和其他传感设备和控制 系统将迎来全面的技术创新和硬件更换升级,新一代智能设备集成更多通讯和 计算功能,因此单表价值也将翻倍。

第二,泛在电力物联网对智能终端的需求不仅仅是升级原有设备,而是在更大 范围内提升电网的全息感知能力,因此对计量工具、通讯模块的需求数量将几 倍于原来的智能电表和配电终端,打造广阔的市场空间。

第三,在电网新的技术标准引导下,我们预期 2020 年下半年将开始小批量新 产品招标,需求持续增长到 2024 年。市场早期阶段由于研发创新的门槛较高, 整个市场集中度将快速提升,从原来细分产品市场参与企业 40-60 家集中到 30-20 家以内。

泛在电力物联网是我国能源结构转型的必然产物

践行“四个革命,一个合作”我国正处于能源革命进行时

中国能源需求的压力巨大,能源供给的制约较多,能源技术水平总体落后,能 源生产和消费对生态环境损害严重。与此同时,伴随着世界能源转型的大趋势, 中国作为能源大国和负责任大国,也肩负着推动技术创新、促进地区能源转型、 实现可持续发展的重任。

针对我国能源革命的重要战略方针,2019 年,国家电网公司提出了到 2050 年 实现“两个 50%”的重要判断,即“2050 年我国能源清洁化率(非化石能源占一 次能源的比重)达到 50%和终端电气化率(电能占终端能源消费的比重)达到 50%”。

能源生产方面,能源供给结构由化石能源占主导转向由风、光、生物质等非化 石能源为主导,是能源生产革命的大方向。当前,我国风、光等清洁能源集中 式和分布式开发并举,能源清洁化率 2018 年已经达到 14.3%,未来仍将保持 快速增长。当能源清洁化率达到 50%时,非化石能源就已成为一次能源供应主 体,是我国能源生产革命实现突破的重要标志,我国可再生能源时代将正式到 来。

能源消费方面,能源需求结构由能源“直接运用”转向以电为中心的能源“转化运 用”,是能源消费革命的重要体现。电能生产的高效性、传输的便捷性、终端的 多样性、使用的清洁性等诸多优势,随着电力技术正与信息技术深度融合,能 源消费进一步朝向以电为中心。我国电能占终端能源消费比重(终端电气化) 2018 年已达到 25.5%。终端电气化率超过 50%将是我国能源消费革命取得突 破的重要标志。

能源技术革命,这两个 50%的目标对能源技术提出了更好的要求,新能源、储 能和新型用电技术的发展对电网技术创新形成倒逼之势,也催生了能源技术革 命。同时能源技术和数字化技术的发展也为用能方式转型提供基础条件,多能互补、综合利用,电力电子、先进输电等技术在电力系统日益广泛应用,以大 数据、云计算、物联网、人工智能、区块链为代表的数字技术与电网技术加速 融合,为电网跨越升级提供了强大动力。

能源体制革命方面,2014 年我国启动的电力改革是能源体制改革的重要内容, 电力系统打破垄断经营,多买方—多卖方的竞争性市场格局逐步形成,市场在 电力资源配置中的作用彰显,对电网发挥网络市场功能、扩大市场开放、提高 电力系统运行效率和透明度、加强生态圈建设提出新的要求。

从加强国际合作看,能源是经济社会发展的命脉,能否在新一轮能源革命中占 据制高点,将影响我国在未来全球竞争格局中的地位。

电改大背景下 泛在电力物联网应运而生

2015 年 3 月,国务院颁发电改“9 号文”,提出“三放开、一独立、一加强”的改革 路径。“三放开”是指在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上,按 照管住中间、放开两头的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,有 序向社会资本放开配售电业务,有序放开公益性和调节性以外的发用电计划。“一独立”是指推进交易机构相对独立,规范运行。

而售电侧放开对电网公司的短期冲击最大,彻底改变电网公司统购统销的垄断局面,使得电力用户拥有向不同的市场主体购电的选择权,电力生产企业可以 选择向不同的用户卖电,电力买卖双方自行决定电量、电价。因此电网企业必 须改变传统赢利模式,通过重新定位电网功能和电网收益机制。特别是 2018 和 2019 年连续两年一般工商业电价降低 10%,输配电价也相应下调,电网传 统业务经营利润持续下滑。

一方面电网需要打造电力系统运行全透明的状态,来保证安全稳定可靠运行, 为市场交易提供基础信息和数据,另一方面,电网需要通过数字化转型来探索 新的收益机制。再这样的行业大背景下,泛在电力物联网应运而上。

泛在电力物联网,是指围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能、 区块链等现代信息通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具 有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

“泛在电力物联网”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,产生共享数据,为用户、电网、发电、 供应商和政府社会服务;以电网为枢纽,发挥平台和共享作用,为全行业和更 多市场主体发展创造更大机遇,提供价值服务。

2019 年国家电网正式启动“泛在电力物联网”建设,并将其定义为当前国家电网 “最紧迫、最重要的任务”。

泛在电力物联网的建设内容分为对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、 技术攻关和安全防护 6 个方面,11 个重点方向。

对内业务主要是面向电网的生产运营和经营管理,可以提升电网的智能化水平, 保障电网平稳运营;同时可以提高客户满意度和运营精益化管理,控制成本。

对外业务主要是支持电网企业避免被业务“管道化”,从而向“内容服务”的综合能 源管理转型,构建一个“枢纽开放共享”的配用电(用能)的产业生态平台,并且 形成自身新的商业模式。

5G、云计算等数字化技术的发展为电网赋能

泛在电力物联网的架构设计包括感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。

感知层,主要是通过各类终端数据统一标准化接入,解决数据的采集问题;

网络层,主要是通过广覆盖、大连接、低时延、高可靠的信息通信网络,解决 数据的传输问题;

平台层,主要是通过超大规模终端统一物联管理、云计算和边缘计算协同,解 决数据的管理问题;

应用层,主要是通过数据融通提供标准化数据服务,支撑各类应用的快速构建、 随需迭代,解决数据的价值创造问题。

因此从技术上看,泛在电力物联网是一系列先进数字技术在能源电力领域的应 用,包括物联网、移动互联、区块链等互联技术,大数据、云计算、人工智能、 边缘计算等智能技术,以及 5G 等通信技术。目前相较于通信、银行等产业, 电力的数字化水平仍处于较为落后的阶段,处于需求爆发期。

……

智能终端是泛在电力物联网最先落子环节

国家电网在 2019 年初提出,要紧紧抓住 2019 年到 2021 年这一战略突破期, 通过三年攻坚,到 2021 年初步建成泛在电力物联网;通过三年提升,到 2024 年建成泛在电力物联网。