电力行业:中国电力产业数字化研究报告.pdf
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1、中国电力产业数字化研究报告2022.7 iResearch Inc.22022.7 iResearch I引子来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。碳中和与碳达峰电力企业与数字化转型杰里米里夫金认为“历史上的工业革命均是通信技术与能源技术的结合,进而引发重大的经济转型”。如果说通信技术是社会发展的中枢神经,能源则是血液,持续为将自然馈赠转化为商品和服务这一过程提供养料。煤炭与蒸汽机的结合,让机器生产取代手工纺织;煤炭、石油与内燃机的结合推动大规模、现代化机器生产;现如今“可再生能源+新技术”成为推动当下第四次工业革命的引擎。然而,能源安全、温室效应等环境问题始终是困扰人类社会可持续发展的隐患,双
2、碳战略一经提出,各国积极发展低碳经济,通过转变生产方式、调整产业结构来提高资源能源使用效率,进而保护生态环境。中国是碳排放最多的国家,也是新能源装机量最多的国家。“十四五”期间,以低碳可持续发展为导向的新一轮能源变革开启。构建绿色低碳循环发展经济体系、提升能源利用效率、提高非化石能源消费比重、降低二氧化碳排放水平、提升生态系统碳汇能力等成为我国能源行业发展的核心目标。电力行业是碳减排的关键,电力数字化是推动碳达峰、碳中和目标如期实现的重要一环。传统电力产业“发-输-变-配-用”各节点彼此孤立,难以协同,导致电力生产效率低,难以产生高经济效益。5G、AI、大数据、IoT等数字化技术与日常生产、经
3、营、管理等各环节融合,不仅能有效助力电力企业减少各生产环节的冗余性,构建安全可控、绿色低碳、高效敏捷的综合性能源基础设施,最终实现绿色能源运用;同时也成为能源生产结构、存储形式、分享机制及消费模式变化背景下的破局之道。mNsRmMoRrPnOvMnQnNqMoN6M9RbRoMpPpNnPkPpPoRlOrQnPbRoMpOvPoOsQMYqMsQ32022.7 iResearch I摘要来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。研究范畴及背景市场洞察转型现状趋势及展望电力数字化是实现双碳目标的有效手段。本报告在发电侧以五大四小发电集团、地方发电巨头为研究主体,旨在探讨在双碳、电力体制改革的宏观及产
4、业环境下,电力企业基于数字化技术实现从电力生产、企业运营到(终端用户)服务的全链条转型情况。输配用侧以国家电网、南方电网为研究主体,探讨其构建智能电网的阶段性重点及典型实践,描绘我国智能电网全景图。电力企业数字化起步较早,集团企业现已构建完备的数字底座,向生产、运营、服务等场景化应用拓展,旨在推动电力企业由单一的电力供给向综合能源供给转化,并创新电力生产、供给、销售模式,掌握市场“主导权”。地方型电力企业转型步伐不一,其建设重点一方面是加大在数字化平台/中台领域的投入,借助数字技术与统一的数据平台,推动能源流、信息流和数据流高效融合,加速内外部全链条业务整合及流程再造的管理创新改革;另一方面是
5、坚持转型的基本框架与关键方法,有序推进数字化全面展开,促进跨层级、跨系统、跨部门、跨业务的高效协作,实现资源的优化配置。市场规模:“十四五”规划明确了智慧电网、智慧电厂的建设目标,两大电网及发电集团在数字平台、物联网平台及场景化应用软件上的投入需求将持续释放。据艾瑞建模测算,2021年中国电力数字化核心软件及服务市场规模为414亿元,2021-2025年复合增长率为19.3%,预计2025年市场规模达839亿元。厂商策略:电力数字化市场较为分散,玩家众多(主要为电力系统内部的科研院所和信息化建设单位、专业电力数字化厂商、综合软件厂商、互联网厂商四类)且均在各自专业化及细分领域深耕多年。随着双碳
6、及新型电力系统建设需求的继续增长,电力企业要求升级,除了过硬的电力业务理解能力外,供应商的全链条服务能力同样重要。随着“双碳”、“行业数字化”及“东数西算”等政策措施的进一步落实,电力企业不仅需以电力供应的绿色清洁为目标,稳步推进新型电力系统建设;还需以用户体验为核心,持续满足其愈发多元化的用电需求,实现业务内容与模式的创新。为了实现这一目标,电力企业需深化前沿数字技术与电力科学技术的结合,实现“机器代替人力”这一目标;此外,企业更需与跨界主体合作,打造智慧电力生态圈,赋能数字经济发展。41234前言:电力数字化研究范畴及背景洞察:中国电力数字化市场现状拆解:中国电力各环节转型实践实践:中国电
7、力数字化典型案例展望:趋势与前景552022.7 iResearch I研究范畴:聚焦发电与电网企业转型聚焦上游数字化服务商及中游发电企业、两大电网转型实践数字化技术渗透至电力产业“发-输-变-配-用”各个环节。从转型主体看,发电侧以五大四小发电集团、地方发电巨头为研究主体,探讨其在双碳、电力体制改革的宏观及产业环境下,基于数字化技术实现从电力生产、运营到服务的全域转型。输配用侧以国家电网、南方电网为研究主体,探讨其构建智能电网的阶段性重点及典型实践,描绘我国智能电网全景图。除此之外,下游电力消费结构与模式的变化对电力生产主体的影响力不容忽视,本报告同样会探讨电力企业在复杂的产业环境中如何实现
8、业务创新发展、数字生态及产业融合,并对其数字化转型提供综合性见解。来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。数字化服务商电力设备原材料包括售电企业与终端用户,以电网售电公司为研究主体,非电网售电公司不在本次报告重点讨论范围内。电网售电公司独立售电公司配售一体售电公司输配电发电售/用电抵御尖峰负荷提供可协同资源储能端提升能源利用率水电风电光伏电潮汐电地热电煤电变电配电输电以五大四小发电集团、地方发电巨头为研究主体,覆盖其火电、新能源发电业务。以国网、南网为研究主体,覆盖其输配用电等核心业务。用电售电上游中游下游电力数字化研究环节及主体62022.7 iResearch I研究内容:数字技术与新型电力系
9、统立足新一代数字技术,多方协同加速新型电力系统建设新型电力系统 覆盖“源网荷储”四大环节,是中央在能源生产、存储、分享与消费模式改变的背景下提出的建设目标。在此背景下,电力企业纷纷加大其在新型电力系统建设领域的科技创新投入,投建项目类型主要分为科技与数字化两类。科技类项目聚焦复杂大电网安全稳定运行和控制、大容量风电、高效光伏、大容量储能以及低成本CCUS等技术创新;数字化类项目覆盖电力企业生产、运营及服务全域,聚焦在“大云数物移智”技术与电力科学技术的深化结合。来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。依托智能传感、智能装备应用、AI等技术,推广智能巡检;加强远程智能监控与优化,提高电网与管道运维效
10、率。以清洁能源消费为驱动探索商业模式。增强能源开采与节能技术研发。构建以资产管理为基础的数字化资产运行体系,优化运行水平及效率。动态监测电源、电网、负荷及电池等情况,发挥储能灵活调节作用。自动调整负荷特性,聚合分布式电源、充电站和储能等负荷侧资源组成虚拟电网,参与供需互动。源网荷储电力生产:低碳化、智慧化电力企业从电力需求入手,加强精细化运行决策与营销管理,并以数据驱动不同领域业务流程的优化;以用户体验为核心,升级服务模式,实现电力企业的商业模式创新。实现面向消费侧的商业模式创新电力企业数字化水平体现在电力生产、运营及服务三个方面,其中生产强调“源网荷储”环节智能化,运营跟服务覆盖企业战略、组
11、织、人才的数字化转型,三者数字化水平的提升也为电力消费服务方式变革奠定广泛基础。电力企业数字化水平提升电力产业:创新发展最终目标社会层面:保障供电的安全可 靠、促 成“双碳”目标实现,改善自然环境。经济层面:激活电力数据的价值与潜能,实现能源流、数据流、信息流交互联结,实现电力产业效能升级。基于数字化技术的新型电力系统建设72022.7 iResearch I66%64%62%60%59%57%55%21%20%19%19%18%17%16%2%2%2%2%2%2%2%9%9%9%10%10%13%14%3%5%7%9%10%12%13%2015201620172018201920202021
12、火电水电核电风电太阳能发电宏观背景双碳对能源绿色化及电力消费清洁化提出更高要求实现双碳目标是中国对世界的郑重承诺,也是我国新型电力系统全面铺开建设的重要动因。这一战略目标的实现很大程度上取决于能源与电力的清洁化程度,以及数智化与分布式能源、智慧能源电力和清洁低碳能源开发利用等技术的应用。据国家能源局数据显示,火电是我国主要的电力供给来源,装机比重达50%以上,但在双碳战略的要求下,火电装机比重逐年减少,新能源电力装机比重和供电能力明显提高。与此同时,清洁能源消费占比持续提升,2021年水电、核电、风电及太阳能发电等清洁能源消费量占能源总消费量的25.5%。能源结构转型任重而道远,数字技术与电力
13、技术的深化结合将成为推动电力企业可持续发展及实现双碳目标的重要引擎。来源:国家能源局,国家统计局,艾瑞咨询研究院根据公开资料研究及绘制。2015-2021年全国电力装机容量结构分布情况2015-2021年我国能源消费量占比情况68%67%65%64%62%57%56%20%20%21%20%21%19%18%12%13%14%16%17%24%26%2015201620172018201920202021煤炭(%)石油(%)清洁能源(%)82022.7 iResearch I2022.7 iResearch I产业环境保障电力供需动态均衡,积极应对电力消费结构变化2021年,我国全社会用电量达
14、83129亿千瓦时,同比增长10.5%。分产业看,受数字经济发展影响,以第三产业为首的新兴领域用电需求陡增(E.g.充换电服务业),2021年第三产业用电量同比增长17.8%。然而电力生产增速放缓,2021年全社会用电量超出发电量约0.2万亿千瓦时。电力企业既需要保障电力供给的稳定可靠,解决电力峰值缺口等问题,也需通过电力技术创新和电力市场化改革,进一步降低供电成本,让社会用户享受电力规模经济带来的“便宜电”,顺应电力消费结构变化趋势。来源:国家能源局,国家统计局,艾瑞咨询研究院根据公开资料研究及绘制。来源:国家能源局,国家统计局,艾瑞咨询研究院根据公开资料研究及绘制。6.0 6.4 6.9
15、7.2 7.5 8.3 6.0 6.4 7.0 7.3 7.6 8.1 6.5%8.5%5.0%3.8%10.5%6.5%9.0%4.7%4.1%6.3%201620172018201920202021全社会用电量(万亿千瓦时)发电量(万亿千瓦时)全社会用电量YoY(万亿千瓦时)发电量YoY(万亿千瓦时)5.12 1.21 0.09 1.09 5.61 1.42 0.10 1.17 2020年2021年第二产业用电量(万亿千瓦时)第三产业用电量(万亿千瓦时)第一产业用电量(万亿千瓦时)城乡居民生活用电量(万亿千瓦时)9.1%16.4%17.8%7.3%2016-2021年电力生产与消费总量及增
16、速2020-2021年分产业电力消费总量92022.7 iResearch I政策引导(国家级)推动电力市场体系改革,引导新型电力系统建设近些年,为适应能源结构转型,国家发改委、能源局等部门出台一系列政策来完善全国统一电力市场体系,进一步培育多元竞争的市场主体,健全电力市场交易规则及系统运行调节机制,完善适应可再生能源局域深度利用和广域输送的电网体系,提高电力系统“源网荷储”一体化水平。来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料研究及绘制。电力市场化改革政策概览能源电力行业政策概览推进电力改革市场化及转型,在全国更大范围还原电力的商品属性,提升电力市场对高比例新能源的适应性,到2030年基本建成全国统一
17、电力市场体系。“三放开”即放开新增配售电市场、放开输配以外的经营性电价、公益性调节性以外的发电计划放开;“一独立”即交易机构相对独立;“三强化”即加强政府监管,强化电力统筹规划,强化和提升电力安全、高效运行和可靠性供应水平。关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见1+N2022年国家发改委 国家能源局电力体制改革方案2002年 国务院拉开我国电力市场化改革序幕,旨在改善供过于求、区域产能过剩、省间贸易壁垒、调度不灵活等问题。围绕“厂网分离、主辅分离、输配分开、竞价上网”的原则,将国家电力公司拆分为两大电网公司、五家发电集团、四家辅业集团公司,塑造了发电侧市场主体。关于进一步深化电力体制改革的
18、若干意见及6个配套文件2015年国务院 国家发改委“在全国范围内逐步形成竞争充分、开放有序、健康发展的市场体系”:电力产业链结构调整为“放开两头,管住中间”,开放发电侧市场和购电侧市场,开放分布式电源发展机制,加强对输配电环节监管,核定合理的输配电价,构建市场化销售电价,发挥电价和交易的市场化作用;扩大跨省跨区输电规模,加强政府监管。十二五2011-2015十三五2016-2020十四五2021-2025国家发改委 能源局关于促进智能电网的指导意见到2020年,初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系,实现清洁能源充分消纳,提升输配电网络的柔性控制能力国务院能源发
19、展“十二五”规划着力推进能源体制机制创新和科技创新,着力加快能源生产和利用方式变革,强化节能优先战略,全面提升能源开发转化和利用效率,控制能源消费总量,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。国家发改委等六部委关于深入推进供给侧结构性改革做好新形势下电力需求管理工作的通知继续做好电力电量节约,促进节能减排;重点做好推进电力体制改革;实施电能替代;促进可再生能源消纳;提高智能用电水平。国家能源局电力发展“十三五”规划(2016-2020年)围绕“调整优化、转型升级”,将着力调整电力结构、优化电源布局、升级配电网、增强系统调节能力、推进体制改革、提高普遍服务水平,加快构建清洁低碳、安全高效、
20、灵活智能的现代电力工业体系。国家发改委 能源局“十四五”现代能源体系规划推进能源绿色低碳化进程、加快能源产业数字化和智能化升级等举措,全面构建适应新能源特点的新型电力系统、以新能源为主体的能源结构、以安全绿色低碳智慧为特征的现代能源体系。国家发改委 能源局关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见通过优化整合本地电源侧、电网侧、负荷侧资源,探索构建源网荷储高度融合的新型电力系统。利用存量常规电源合理配置储能,实施存量“风光水火储一体化”提升,稳妥推进并严控增量。102022.7 iResearch I政策措施(地方级)各省市积极推进能源互联网建设,提升电网智能化水平在国家的支持和引导下
21、,“智能电网”、“大数据”、“新能源”、“电力市场交易”等关键词频频出现在各省市的政策规划中。整体来看,各省市十分重视智能电网、储能以及特高压基建等方面的规划与建设。局域来看,上海、浙江等发达地区着力研制综合能源系统,共建智慧能源平台,加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设。陕西等地区则充分挖掘地方优势,推进新能源并网建设,加快新一代技术与电力系统的融合,建设现代能源基础设施。来源:中国政府网,艾瑞咨询研究院根据公开资料研究及绘制。发布时间发布地区政策名称主要内容2022-2广东广州市科技创新“十四五”规划重点发展智能电网储能技术,研制以智能电网为基础的综合能源系统,推进电力用户与电网深度
22、互动技术、多能互补型新能源微电网技术、环保型绝缘技术、智能运维技术等研究。2022-1天津天津市电力发展“十四五”规划推动智慧能源创新发展。加强能源互联网建设,构建以电力为中心的现代能源体系,推动分布式电源和微电网发展,满足分布式清洁能源并网和多元负荷用电需要。提升清洁能源消纳能力,促进可再生能源与智能电网融合发展。2022-1重庆重庆高新区国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要加快发展绿色低碳产业,围绕新能源及智能网联汽车、节能环保装备和新型储能等重点领域,完善“双碳”经济相关产业链与创新链,打造具有区域影响力的“双碳”经济示范区。2021-11山东青岛市“十四五”能源发展
23、规划完善智慧电力供应体系。加快推进清洁能源电厂建设,合理布局天然气冷热电三联供和风电、光伏分布式电源,逐步形成“多元、可靠、高效、清洁、智能、绿色”的电源结构。2021-8北京北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划建设能源互联网云平台、智慧能源数字孪生平台,实现能源智慧化管理,建设一批新能源微电网示范项目和综合智慧能源示范园区。2021-7上海上海市先进制造业发展“十四五”规划以主攻高端、自主研发为重点,大力发展气电、核电、煤电、风电、太阳能发电、智能电网及分布式能源装备。推进智能电网与分布式能源装备向高压化、智能化、电力电子化方向发展。2021-7浙江浙江省节能降耗和能源资源优化配置“十四五
24、”规划全面推进能源消费数字化变革,强化智慧能源监测平台共建共享。统筹电力、天然气、建筑、交通、公共机构等领域监测综合服务平台,研究建立贯穿能源全产业链的用能信息公共服务网络和数据库。2021-4海南陕西“十四五”规划和二三五年远景目标纲要打造智能电网综合示范省:建设安全高效输电网,启动跨海联网第二通道建设研究;构建智能可靠配电网,全面提升配电网的供电可靠性和智能化水平;持续深化电力体制改革,有序推进增量配电改革,引进社会资本建设增量配电网项目等。2021-3陕西陕西“十四五”规划和二三五年远景目标构建安全高效现代能源基础设施:推动新一代信息技术与电力系统深度融合,提升电网运行智能化水平,统筹省
25、内骨干网架和电力外送通道建设。“十四五”部分地方级政策规划及重要内容112022.7 iResearch I技术变革数字化技术助力能源互联网建设,赋能电力多元化发展新基建催生新电力。“大云数物移智”等技术在电力领域的大规模、大范围应用赋能软、硬件设备,实现电源侧、电网侧、负荷侧及储能侧各类可控资源与信息的数据接入与处理,全面提升我国电力产业的数字化、网络化和智能化水平。数字化技术与“电、气、热、信”等多网进行横向紧密耦合,与“源网荷储”等各环节进行纵向高效深度融合,有助于多终端、跨地域、跨业务电网的建设,实现万物互联及人机交互。新基建以点带链、以链带圈,推动电力产业在生产、输电、交易、用电的全
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