电力行业：电力系统智能化发展及关注重点

证券研究报告 电力系统智能化发展及关注重点 证券分析师：臧宁宁 执业证书编号：S0990523050001 联系邮箱：zangnn@ydzq.sgcc.com.cn联系电话：0755-83007051 2023年7月17日 主要内容 智能化是新型电力系统建设重要内容 一 二 电力系统智能化主要框架、重点方向 三 风险提示 碳达峰碳中和主要通过发展新能源、节能、电气化、碳捕集及利用来实现。具体体现在：1）风光发电；2）水电、核电等；3）储能 （新能源消纳）；4）特高压（新能源消纳）；5）智能化（新能源消纳、节能）；6）综合能源（提高能效）；7）电动汽车（交通领域电能替代）；8）绿氢（工业领域绿氢替代）；9）火电+CCUS。 碳达峰碳中和路径 特高压智能化 综合能源 光伏 风电 新能源 水电 节能电气化核电 CCUS储能 我国碳达峰碳中和的核心在于构建以新能源为主体的新型电力系 统，我国化石能源陆续达峰，但用电量持续增长，增量将主要来自风光：煤炭处于峰值平台期；电煤2025年达峰后开始下降；石油2030年 氢能 碳达峰碳中和示意图 电动汽车 前达峰后逐渐下降；天然气2035年前后达峰；全社会用电量，2030年前年均增速3.6%，2030年11万亿千瓦时左右。2030年-2050年年均增速2.0%左右，2050年16万亿千瓦时。2050-2060年年均增速0.6%，2060年17万亿千瓦时，用电需求推动电力系统建设长周期可持续发展 石油2030年前达峰 2025年煤电达峰 煤炭：峰值平台 天然气2035年前后达峰 电力需求持续增长 2030年11万亿千瓦时 2050年16万亿千瓦时 2060年17万亿千瓦时 （参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》）。 20252030203520402045205020552060 数据来源：参照全球能源互联网组织《中国2060年前碳中和研究报告》整理 2021年3月中央财经委员会第九次会议首次提出构建新型电力系统，党的二十大报告强调加快规划建设新型能源体系。 2023年6月能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》，提出新型电力系统具备安全高效（基本前提）、清洁低碳（核心目标）、柔性灵活（重要支撑）、智慧融合（基础保障）四大重要特征，共同构建了新型电力系统的“四位一体”框架体系。 2023年7月中央全面深化改革委员会第二次会议，加快建设清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。 表.主要单位发布新型电力系统主要特征图.能源局新型电力系统主要特征 数据来源：能源局《新型电力系统发展蓝皮书》 单位 文件 特征 国家电网 2021年7月国家电网构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021-2030年） 清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动 南方电网 2021年4月南方电网数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书 绿色高效、柔性开放、数据赋能 能源局 组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》 安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合 深改委 关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见 清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能 数据来源：国家电网、南方电网、能源局官网、公开报道 双高特性及供需两侧双向波动 高比例可再生能源：同质化大容量常规发电机组转化为单机容量小、数量众多、布点分散、特性差异化的新能源机组，控制方式由集中连续控制转化为快速切换的离散控制。 高比例电力电子设备：电力电子设备的日益普及改变了电力系统内部电气特征，电力电子变流器是大多数电力电子设备 的关键组件，使电力系统更加依赖高质量控制与保护等二次设备以及智能化电网调度体系。 大量新型负荷接入：分布式电源、电动汽车、储能装置以及日常用到的变频空调、电采暖等新型负荷大量接入电网，电力系统可控对象从以源为主扩展到源网荷储各环节，控制规模呈指数级增长。 图.目前国网经营区装机情况 数据来源：国网报告，加快构建新型电力系统稳定管理体系 图.新型电力系统与传统电力系统对比 数据来源：能源局，新型电力系统发展蓝皮书 图.新型电力系统面临的问题及解决方案 数据来源：中国电科院，构建新型电力系统推动实现“双碳”目标 “十四五”期间，国家电网计划投入电网投资2.4万亿元，大力推进新能源供给消纳体系建设。一方面，持续完善特高压和各级电网网架，服务好沙漠、戈壁、荒漠大型风电光伏基地建设，支撑和促进大型电源基地集约化开发、远距离外送；另一方面，加快建设现代智慧配电网，促进微电网和分布式能源发展，满足各类电力设施便捷接入、即插即用（国家电网辛保安董事长在2022年第15期《求是》杂志署名文章《为美好生活充电为美丽中国赋能》）。加大配电网建设投入，“十四五”配电网建设投资超过1.2万亿元。（国家电网公司发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021-2030）》） “十四五”期间，南方电网电网建设将规划投资约6700亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程，推动以新能源为主体的新型电力系统构建，其中：配电网建设规划投资达到3200亿元，35千伏及以上线路实现无人机智能巡检全覆盖。 九大领域38项重点任务支撑绿色低碳的清洁发电促进非化石能源加快发展；推动常规电能协调发展；着力提升系统调节灵活性 建设安全高效的智能输电加强跨省区能源资源优化配置；持续优化主网架结构；深化保底电网建设；提升输电智能化水平；推动智能变电站建设； 建设灵活可靠的智能配电持续加强城镇配电网；巩固提升农村电网；提升配电网装备水平；加强配网智能化建设 建设开放互动的智能用电着力加强智能量测体系高级应用；打造现代供电服务体系；大力推广新电气化；积极推动需求侧响应；促进电动汽车充电基础设施发展及车网互动；推动智能家居和智能小区建设 推进多能互补的智慧能换推动综合能源服务；促进智慧能源发展；推动基础设施智慧融合发展 全面提升电网数字化水平深化数字技术平台建设；加快电网数字化建设；数字赋能新型电力系统建设；推动人工智能与业务深度融合；服务推动能源生态和产业发展；加强电力网络安全综合防护体系建设 建设安全贯通的通信网络建设全光骨干通信网络；建设全面覆盖的接入网；建设可靠高效数据通信网络；完善应急通信体系建设统一协同的调控体系加快构建新型电力系统智能调控体系；建设电网智能调度运行平台；提升优化系统控制保护水平创新技术保障和市场机制加大关键核心技术科技创新；加强电网标准体系建设；推动构建适应低碳发展的市场机制；因地制宜打造不同特 色不同层级示范区，全面推进新型电力系统建设 表.南方电网十四五规划主要内容 数据来源：南方电网官网、公开资料整理，英大证券研究所 表.我国电网历年建设新增情况 50,000 45,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 新增220千伏及以上变电设备容量-万千伏安新增220千伏及以上线路长度-千米 数据来源：万德终端、能源局，英大证券研究所 、 、 2022年7月国家电网发布新型电力系统数字技术支撑体系技术路线，主要包括：统筹基础设施、统筹感知管理、统筹数据汇集、统筹支撑平台和统筹应用构建，新型电力系统数字技术支撑体系围绕主网、配网两个层级，聚焦电、非电碳三类核心数据的采传存用,实现提升电网可观、可测、可调可控的能力，构建形成数字智能电网，来高质量地推进新型电力系统建设。 表.新型电力系统数字技术支撑体系技术路线 五个统筹 主要技术 基础设施 计算算力、网络通道、安全防护 感知管理 感知接入、平台支撑、信息交互 数据汇集 实时量测中心、历史量测中心、能源大数据中心 支撑平台 业务服务、数据服务、技术服务 应用构建 需求统筹、立项统筹、技术统筹 数据来源：国家电网新型电力系统数字技术支撑体系白皮书（2022版） 图.国家电网新型电力系统数字技术支撑体系 数据来源：国家电网新型电力系统数字技术支撑体系白皮书（2022版） 2023年6月能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，新型电力系统数字化智能化涉及电源侧、电网侧、 用电侧以及新模式新业态等领域众多应用场景。 表.新型电力系统数字化智能化主要途径及应用场景 加快行业转型升级 主要途径及应用 以数字化智能化技术加速发电清洁低碳转型（电源侧） 新能源和水能功率预测技术；规模化新能源基地智能化技术改造；火电、水电等传统电源数字化设计建造和智能化升级；数字技术深度应用于核电设计制造建设运维等各领域各环节 以数字化智能化电网支撑新型电力系统建设（电网侧） 实体电网数字呈现、仿真和决策；变电站和换流站智能运检、输电线路智能巡检、配电智能运维体系建设；新能源微网和高可靠性数字配电系统；负荷预测精度和新型电力负荷智能管理；电碳计量与核算监测体系 以数字化智能化用能加快能源消费环节节能提效（消费侧） 柔性负荷智能管理、虚拟电厂优化运营、分层分区精准匹配需求响应资源等；多能互补集成供能基础设施建设；用能自主调优、多能协同调度等智能化用能服务；支撑区域能源绿色低碳循环发展体系构建 以新模式新业态促进数字能源生态构建 提高储能与供能、用能系统协同调控及诊断运维智能化水平；提升氢能基础设施智能调控和安全预警水平；推进综合能源服务与新型智慧城市、智慧园区、智能楼宇等用能场景深度耦合；推动新能源汽车融入新型电力系统；探索能源新型基础设施共建共享；推进能源行业大数据监测预警和综合服务平台体系建设 数据来源：能源局官网《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，其中加快行业转型升级还包括以数字化智能化技术带动煤炭安全高效生产；以数字化智能化技术助力油气绿色低碳开发利用 主要内容 一 智能化是新型电力系统建设重要内容 电力系统智能化主要框架、重点方向 二 三 风险提示 多轮驱动 新能源高速发展与消纳：2022年我国新能源新增发电量占全口径新增发电量的70%，成为我国新增发电量的主体，后期将逐步由增量替代转化为存量替代。 电力体制改革深入推进：目前我国主要经历三次电力体制改 表.我国电力体制改革主要进展 时间2002年2015年2021年 标志 《国务院关于印发电力体制改《中共中央、国务院关于进一步深化《关于进一步深化燃煤发电上网电价 革方案的通知》国发[2002]5号电力体制改革的若干意见》中发市场化改革的通知》发改价格〔2021 文[2015]9号文件1439号 “十五”期间电力体制改革的 革，包括2021年的电价改革，后期跨省跨区市场化交易、现货市场交易、辅助服务市场交易、电碳协同将持续深入。 迎峰度夏电力安全保供：全球气候异常，迎峰度夏期间，空 调等推动用电负荷不断创新高，电力安全保供压力持续增大。 图.电力系统智能化主要逻辑 主要任务是：实施厂网分开， 重组发电和电网企业；实行竞价上网，建立电力市场运行规则和政府监管体系，初步建立竞争、开放的区域电力市场， 核心内 实行新的电价机制；制定发电 容 排放的环保折价标准，形成激 励清洁电源发展的新机制；开展发电企业向大用户直接供电的试点工作，改变电网企业独 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，有序向社会资本开放配售电业务，有序放开公益性和调节性以外的发用电计划;推进交易机构相对独立，规范运行;继续深化对区域电网建设和适合我国国情的输配体制研究;进一步强化政府监管，进一步强化电力统筹规划，进一 按照电力体制改革“管住中间、放开 两头”总体要求，有序放开全部燃煤发电电量上网电价，扩大市场交易电价上下浮动范围，推动工商业用户都进入市场，取消工商业目录销售电价保持居民、农业、公益性事业用电价格稳定，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用、更好发挥政府作用，保障电力安全稳定供应，促进产业结构优化升级，推动构建新型电力系统 新能源