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1、 1/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 AI+電力行業深度:電力行業深度:驅動因素、產業進展、相驅動因素、產業進展、相關企業及發展趨勢深度梳理關企業及發展趨勢深度梳理 當前,AI 應用已從消費、互聯網等 C 端領域,向電力、交通、農業等 B 端傳統行業加速滲透。AI 大模型在基礎層、技術層、應用層持續突破,深度賦能千行百業。對于電力行業,一方面,AI 技術更迭加速在源網荷儲管理、功率預測、信息化開發等電力運行管理方面滲透應用,持續助力新型電力系統建設。另一方面,國家也相繼出臺多項措施加快推進能源數字化智能化發展。在此趨
2、勢下,電力行業呈現出前所未有的巨大變革,甚至有業內人士稱此次變革或將演繹為顛覆電力行業發展的 AI+能源革命。以下我們就將以 AI+電力的視角,分析探索 AI 賦能的新形勢下電力行業的市場現狀、產業變革、驅動因素,并以此為基礎,深入分析 AI+電力的細分應用場景、主要研究方向。同時,對新形勢下有望受益的相關企業、國內產業進展、市場進一步發展趨勢等方面進行分析,希望對大家進一步了解電力行業有所啟發。目錄目錄 一、市場現狀.1 二、產業變革梳理.4 三、驅動因素.6 四、應用場景.10 五、AI+電力主要研究方向.11 六、產業進展.15 七、相關企業.19 八、發展趨勢.22 九、參考研報.27
3、 一、市場現狀一、市場現狀 1、ChatGPT 催化催化 AI+場景應用深化,場景應用深化,AI 在電力環節在電力環節落地能力獲得突破落地能力獲得突破 過去制約 AI 發展的因素一直都是和場景的結合應用,業界一直在為沒有找到收入足以覆蓋研發、算力等成本的應用模式而苦惱;另一方面,市場也在期待一個更通用的 AI 模型的出現。ChatGPT 的出現在應用側展現了一條通用化的路徑,完美解答了商業模式與通用大模型兩個問題。在此基礎上,AI+場景的應用或將迎來爆發。相比傳統 AI 算法,GPT 模型的區別在于通過海量參數,進一步提升了模型的精確度。初代的 GPT 模型參數是 1.17 億,而 GPT2
4、的模型有 15 億個參數,參數增加了 10 倍之多。第三代的 GPT3 模型,參數達到了 1750 億,是 GPT2 參數的 100 倍。正是由于參數的指數級提升,使得模型的使用效果大幅提升。2/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 而此類參數上億的模型,通常稱之為“大模型”。GPT 模型能夠生成連貫和語法正確的文本,已被用于廣泛的自然語言處理任務,包括語言翻譯、文本補全和文本生成。AI 在電力多個環節助力降本增效,穩定性與智能化是尋找電力在電力多個環節助力降本增效,穩定性與智能化是尋找電力 AI 場景的主線場景的主線。對于整個電力體系來說,在發輸變
5、配用的多個環節均涉及到預測、調度、管理等軟件需求,AI 的接入有望幫助多個環節實現效率的提升。從另一個方面講,電網是一個以穩定與安全為第一位的體系,AI 在電力體系的落地是一個相對謹慎的過程,需要去找一些對于主網運行影響不大,同時智能化之后降本增效較為明顯的領域。這主要涉及兩大方向,和下游用電相關的虛擬電廠和電力交易,以及和檢測相關的智能化巡檢。2、AI 助推電力助推電力 IT 加速發展,多個細分領域迎來變革機遇加速發展,多個細分領域迎來變革機遇 人工智能賦能新型電力系統下新能源發電、變電、調度、配網、安監、營銷、基建以及企業經營管理等人工智能賦能新型電力系統下新能源發電、變電、調度、配網、安
6、監、營銷、基建以及企業經營管理等領域業務智能化應用,將有效推進新型數字基礎設施建設,助力新型電力系統智能化發展領域業務智能化應用,將有效推進新型數字基礎設施建設,助力新型電力系統智能化發展?;谠破脚_、深度學習框架以及圖像識別、語音識別、自然語言處理等 AI 技術能力,電力企業可以進行專業化模型訓練和智能化分析以及診斷服務,包括:提供精準的能源需求預測,幫助企業制定更加科學合理的能源調度方案,避免因能源短缺或過剩而造成的浪費和損失;對電力系統進行實時監測和優化,提高電力系統的穩定性和安全性,降低事故風險;提高電力設備的維護效率和準確性,降低設備故障率,從而降低維護成本和提高設備使用壽命。大模型
7、將電力領域作為重點垂直細分領域大模型將電力領域作為重點垂直細分領域。以華為華為為例:大模型方面:盤古 CV 大模型在無人機智能電力巡檢方面取得了較好成績,模型開發維護成本降低 90%;與中科院自動化所合作即將發布的智能決策大模型,在出力預測、電網智能調度方面也有突破。硬件及平臺:華為基于昇騰 AI 為業界提供的人工智能基礎軟硬件平臺,包括 Atlas 系列硬件、異構計算架構 CANN、全場景 AI 框架昇思 MindSpore、TV8ZrZiXiYpNsQqN6MdNbRmOpPpNmPjMoOtOkPpNuM6MnPqQMYoNyQxNmNrR 3/27 2023 年年 5 月月 26 日日
8、 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 昇騰應用使能 MindX 以及一站式開發平臺 ModelArts 等,打通從訓練到推理的整個流程,構建云邊端協同的電力智能平臺。阿里的阿里的“通義千問通義千問”大模型也將電力作為首批應用場景之一大模型也將電力作為首批應用場景之一。2023 年 4 月 26 日阿里云宣布啟動“通義千問伙伴計劃”,優先為千問伙伴提供大模型領域的技術、服務與產品支持。該計劃首批將推動“通義千問”大模型在油氣、電力、交通、金融、酒旅、企服、通信 7 個不同行業的落地應用,共同打造產業生態。因此,隨著大模型的不斷完善和成熟,“AI+電力”將迎來更長遠的發展前景。3、“AI+電力電
9、力”的幾個重要方向的幾個重要方向(1)利用利用 AI 的預測功能,進行源網荷儲管理以及功率預測的預測功能,進行源網荷儲管理以及功率預測 隨著新能源的發展,虛擬電廠等應用應運而生。虛擬電廠需要對發電量、負荷等進行多方面的判斷,以起到“削峰填谷”的作用。AI 可以將海量的歷史數據進行有效分析,提升預測精準度,進而實現能源的優化配置,幫助用電方或售電公司以更合理的價格進行交易。同時,新能源發展帶來功率預測需求,而天氣是功率預測的重要影響因素,在天氣等因素預測的需求方面海外已有巨頭先行,DeepMind 和谷歌新研究出了一種基于機器學習的天氣模擬器 GraphCast。(2)AI 與與 RPA 等技術
10、融合,打造電力物聯網端的應用等技術融合,打造電力物聯網端的應用 4/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 過去電力巡檢等工作以人工為主,未來電力巡檢將更多以設備為主,不僅節省了人力,而且分析范圍、計算能力都將有所提升。值得注意的是,AI 大潮下 RPA 技術將快速發展,在電力機器人、流程自動化等方面都將發揮重要作用。(3)AI 與低代碼平臺結合,進一步賦能電網及電力企業信息化開發與低代碼平臺結合,進一步賦能電網及電力企業信息化開發 NLP、知識圖譜等技術,能夠將低代碼開發平臺內部的歷史操作、開發模式、組件、模板、服務等海量知識歸類整理,借助實體識別、
11、屬性抽取、關系抽取、特征表示和標簽生成技術,實現軟件開發知識圖譜的自動構建,從而進一步提升軟件開發效率,助力電力企業和電網提升開發效率,提高響應速度的同時降低成本。(4)電力新基建中電力新基建中 AI 技術的應用技術的應用 目前儲能等建設是大勢所趨,“BIM+AI”的應用潛力可期。同時,在能源的流程化中,視覺等技術與 AI的結合也將打開更大的想象空間。二、二、產業產業變革變革梳理梳理 此前市場普遍認為,電力行業系典型的周期性行業,其本質系上游發電裝機容量的供給彈性與下游工商業用電需求存在錯位,應當符合固定資產投資的朱格拉周期特征。然而,通過梳理 1997 年首輪電力市場化改革以來的全國月度發電
12、量同比增速,并未在 810 年的時間窗口中看到明顯的朱格拉周期效應。為此,特意提出以下四條線索試圖論證當前我國電力行業并不適合套用經典的朱格拉周期理論,可以看出 2021 年末的第四輪電力市場化改革不同以往,在當下 AI 大模型快速迭代發展的背景下,這輪改革或將演繹為顛覆電力行業發展的 AI+能源革命。(1)宏觀經濟線:電力行業或逐漸弱化與經濟風格及宏觀經濟線:電力行業或逐漸弱化與經濟風格及 GDP 增速強綁定邏輯增速強綁定邏輯 經濟結構或與能源結構脫鉤,電力行業或逐漸弱化與經濟風格及經濟結構或與能源結構脫鉤,電力行業或逐漸弱化與經濟風格及 GDP 增速強綁定邏輯增速強綁定邏輯。通過復盤 19
13、97年以來我國發電量大開大合的幾個階段,在剔除四輪“電改”的影響之后,發現在 2021 年電力市場化改革進入實質階段前的發電量周期波動,主要受到我國宏觀經濟的影響。20082009 年全球金融危機期間,我國主要經濟風格為“穩增長”,同期發電量增速達到歷史峰值;20122015 年,我國在經濟增速相對穩定的前提下,為防范前期“四萬億”投入引發的過剩產能等潛在風險,經濟風格逐步轉向“調結構”,2015 年 11 月中央明確提出“供給側結構性改革”,高耗能產業隨即進入衰退期,同期全國發電量增速逐漸下行至負增長;2020 年初,受到新冠疫情影響,我國經濟風格再次轉入“穩增長”,同期發電量增速高度吻合;
14、2021 年,疫情影響短期消退,在經濟增速冗余空間相對充裕的前提下,經濟風格再次轉向“調結構”防范化解系統性風險,調控高能耗企業生產,全國發電量從高位快速下探。隨著 2022 年上半年全球疫情再次反復,經濟風格再次轉向“穩增長”周期。盡管“穩增長”與“調結構”勢必會成為可預見的未來里我國經濟風格的兩種主要切換模式,但電力行業或將逐漸擺脫與經濟風格的強綁定邏輯,其中最為核心的邊際變量為我國電力能源結構:此前我國電力能 5/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 源結構主要以不可再生的燃煤為主,隨著我國電力能源結構逐步向風電光伏傾斜,“調結構”周期下的傳統
15、重工業下行對于電力行業的影響或將得到一定對沖。同時,電力行業也或將逐漸擺脫與 GDP 增速的強綁定邏輯:20032007 年與 20162018 年間系全國發電量未受到明顯外生因素影響、增速相對平滑的兩個階段,階段內全國發電量增速中樞與同期 GDP增速中樞高度一致。在“3060 達峰中和”政策時間表指引以及 AI 大模型賦能“源網荷儲”智能化升級背景下,電力行業或將在未來 510 年跑贏 GDP 增速逐步擺脫強綁定關系。(2)電力改革線:歷次電力改革線:歷次“電改電改”觸發行業高觸發行業高景氣引擎,本次電改有望迎來新一輪高景景氣引擎,本次電改有望迎來新一輪高景氣氣 市場化程度逐步加深,歷次市場
16、化程度逐步加深,歷次“電改電改”觸發行業高景氣引擎觸發行業高景氣引擎:1997 年,我國撤銷電力部,成立國家電力公司,初步由高度計劃體制轉向市場體制,我國電力改革首次拉開序幕;2002 年,“廠網分離”、“政企分開”,發電公司與電網分開,電力市場化程度加深;2015 年,“管住中間、放開兩頭”,售電側解耦,市場化持續推進;2021 年末,煤電進入電力市場,工商業用戶全部接入電力市場,全國統一電力市場啟動建設。至此,我國電力市場化改革才迎來了真正由量變到質變的拐點。歷次電力市場化改革的深化,都同時伴隨著全國發電量的上行,且后續震蕩穩定在 GDP 增速左右,可見電力市場化改革的確促進了上游電力供給
17、與下游電力需求的適配,且方向上通常表現為新一輪的電力行業高景氣。2021 年后,隨著全國統一電力市場的逐步建立健全,有理由認為電力行業將迎來新一輪高景氣時期。(3)電網投資線:十四五期間兩張電網近三萬億投入再創歷史新高電網投資線:十四五期間兩張電網近三萬億投入再創歷史新高 十四五期間兩張電網近三萬億投入再創歷史新高十四五期間兩張電網近三萬億投入再創歷史新高。十四五期間,國家電網國家電網與南方電網南方電網合計規劃投入 2.9萬億元,超過十三五期間規劃資金 5,000 億元,再創歷史新高。巨額投資不僅代表著未來五年電力行業可預期的繁榮,也可能意味著其背后掀動的能源革命有望即將到來。(4)技術變革線
18、:技術變革線:AI 大模型有望推動大模型有望推動“源網荷儲源網荷儲”智能化變革智能化變革 電源側電源側:風電光伏新能源電力的平滑上網離不開準確、高頻的氣象預測數據,華為盤古大模型與阿里通義千問大模型均已發布相關行業模型,或將賦能傳統新能源電站運營系統精細化、智能化升級。電網側電網側:BIM 設計是貫穿電網全域的精細建模、微觀選址、建筑算量軟件。AI 大模型有望打破二維與三維壁壘,實現有效轉換高度聯動,提升設計效率。無論是基于 2D 圖紙的精細化翻模,還是基于語言+圖片/2D 圖紙的正向設計構件智能化生成,AI+將有效提升 BIM 設計人員效率。電荷及儲能側電荷及儲能側,AI 大模型有望賦能電力
19、市場交易,推動智慧能源管理系統通過高頻實時響應決策機制,幫助售電公司、工商業用戶、城鄉家庭用戶在上游發電峰值低價購入電能,在上游發電供應短缺時高價賣出電能,通過微電網儲能或電動汽車、小型光伏面板及蓄電池進行調蓄,從而在電力交易行為當中獲益,打破此前電力 IT 作為成本中心的預算剛性關系。6/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 三三、驅動因素、驅動因素“新型電力系統”一詞提出后,南方電網南方電網、國家電網國家電網相繼研究制定了相關行動方案,方案中均提及“電網數字化轉型”等類似字樣。此外,新能源發展迅速也導致消納問題日漸突出,完善統一的電力市場體系是適
20、應高規模新能源、打破電力跨省跨區交易存在的市場壁壘、緩解新能源消納壓力的重要保障。目前全國統一電力市場正逐步建立,未來工商業用戶將全面參與電力交易市場,電力的商品屬性將得以還原。在新型電力系統構建過程中,調控技術手段及調控機制亟待升級,這將有力地推動 AI 在電力系統的深刻應用。以下我們將對相關驅動因素進行分析。1、新能源發電對新能源發電對電力系統電力系統提出更高要求,提出更高要求,新型電網新型電網亟待建設亟待建設 雙碳政策推動,風光未來將成電源裝機主力雙碳政策推動,風光未來將成電源裝機主力。隨著雙碳政策的推動,能源消費結構加速轉型,根據中華人民共和國 2022 年國民經濟和社會發展統計公報數
21、據顯示,2022 年清潔能源消費量占能源消費總量的比重為 25.9%,五年間提高 3.8pp。在中國 2030 年能源電力發展規劃研究及 2060 年展望中,預計 2030 年電力系統中風電/光伏裝機占比分別達到 21.0%/27.0%,合計裝機占比達 48%,清潔能源成為主導電源,裝機占比達 67.5%;到 2060 年,風電、光伏發電裝機規模合計達 80%,發電量超 70%,清潔能源裝機規模合計達 96%,風電光伏迎來快速發展。7/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 新能源發電具備新能源發電具備隨機性、波動性以及間歇性隨機性、波動性以及間歇性。
22、風電、光伏電站由于對風能、光能的依賴性強,其發電功率會隨季節、時間、天氣等發生巨大變化,具備不確定性,從而導致供電的間歇性和波動性。新能源使電網來源復雜性加劇,對電力系統提出了更高要求,調控技術手段亟待升級新能源使電網來源復雜性加劇,對電力系統提出了更高要求,調控技術手段亟待升級。光伏、風力發電出力與負荷不匹配的特點違背電力系統需保持實時平衡的要求,使電壓控制、調峰調頻難度加大?!笆奈濉逼陂g,隨著陸上九大新能源基地和五大海上風電基地的持續建設,新能源裝機和發電量將保持高速增長,未來風光的大比例接入電網將使電網來源復雜性加劇,電力系統調節能力受到考驗,適配問題亟待解決。在此背景下,電力系統需要
23、提高感知能力,做到全面可觀、可測、可控,以適應新形勢發展要求。構建新型電力系統,電力轉型加速構建新型電力系統,電力轉型加速。在 2021 年 3 月中央財經委員會第九次會議中,首次提出構建以清潔能源為供給主體的新型電力系統,并明確了新型電力系統在實現碳中和、碳達峰目標中的基礎地位。隨著近兩年的不斷完善,2023 年 1 月 6 日,國家能源局發布新型電力系統發展藍皮書(征求意見稿),文件中指出安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合為新型電力系統的四大基本特征,其中,智慧融合是構建新型電力系統的基礎保障。電網是電源側和用電側的連接樞紐,電網智能化是新型電力系統建設的關鍵一環電網是電源側和用電側的
24、連接樞紐,電網智能化是新型電力系統建設的關鍵一環?!靶滦碗娏ο到y”一詞提出后,南方電網南方電網、國家電網國家電網相繼研究制定了相關行動方案,南方電網提出在 2030 年前基本建成新型電力系統,國家電網提出 2050 年全面建成新型電力系統的目標。在南方電網及國家電網提出的行動方 8/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 案中,均提及“電網數字化轉型”、“數字電網”等類似字樣,在南方電網舉行的數字電網推動構建新型電力系統專家研討會上,指出數字電網將成為承載新型電力系統最佳形態。2、傳統機制無法適應傳統機制無法適應電力體制改革電力體制改革需要,電力信息化
25、為其提供更多可能需要,電力信息化為其提供更多可能 從我國電價政策機制發展歷程來看,我國電價政策機制發展歷程大致可以分成四個階段:計劃經濟階段計劃經濟階段(1949-1984 年年):1950 年,我國成立電力行業管理局,初步形成以中央領導為主、地方領導為補充的政企合一的垂直電力管理體制;電價初始調整階段(電價初始調整階段(1985-2001 年年):1985 年,以國家經濟委員會、國家計劃委員會、水利電力部、國家物價局發布的關于鼓勵集資辦電和實行多種電價的暫行規定為標志,開啟分類定價;電力市場化過渡階段(電力市場化過渡階段(2002-2014 年)年):2002 年電力體制改革方案發布,標志著
26、我國電力行業定價正式告別政府定價,進入市場競價新時代。全面深化電力改革階段(2015 年年至今至今):2015 年,關于進一步深化電力體制改革的若干意見下發,確定了“三放開、一獨立、三強化的改革基本路徑以及放開兩頭、管住中間的體制框架。新一輪電力體制改革加速推進新一輪電力體制改革加速推進。傳統電力系統調度模式為“源隨荷動”,根據用電側來調整電源側的發電量,新型電力系統下電源側發電量和負荷側用電量均不可控,加大了電力調度難度。而目前電網調度方式主要是面向常規電源為主的計劃調度機制,電力體制改革隨之深化。新能源逆向分布格局凸顯消納壓力,建立電力統一市場為解決新能源消納的重要一環新能源逆向分布格局凸
27、顯消納壓力,建立電力統一市場為解決新能源消納的重要一環。從能源分布情況來看,我國能源資源與負荷中心逆向分布,新能源主要集中于西部、北部地區,用電需求集中在中部、東部地區,隨著新能源大規模發展,消納問題日漸突出。完善統一的電力市場體系是適應高規模新能源,打破電力跨省跨區交易存在的市場壁壘,緩解新能源消納壓力的重要保障,為此我國出臺了多項政策以推動全國統一電力市場體系的建設。9/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 全國市場化交易電量占全社會用電量的比重逐年上升全國市場化交易電量占全社會用電量的比重逐年上升。新一輪電改實施以來,我國電力市場建設穩步有序推
28、進,價格機制也愈加完善,市場化交易電量占全社會用電量的比重大幅提升。2022 年全國市場交易電量約 5.3 萬億千瓦時,同比高增 39.0%,占全社會用電量比重為 60.8%,較 2021 年提升 15.3pp。據中電聯中國電力行業年度發展報告 2022顯示,截至 2021 年底,全國各電力交易中心累計注冊市場主體 46.7 萬家,數量較 2020 年增長 76.0%。電力市場化建設具備先進性,一方面,市場化價格有利于充分反映電力市場真實供需變化,煤價上漲等成本壓力通過更高電價傳導到下游的機制更順暢;另一方面,電力市場化交易有利于實現電力資源在全國范圍內的優化配置,更好實現跨省跨區電力傳送。電
29、力市場化改革再提速,企業能效管控的意愿日益增強電力市場化改革再提速,企業能效管控的意愿日益增強。關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見中提出,到 2025 年全國統一電力市場體系初步建成,到 2030 年,全國統一電力市場體系基本建成。隨著“雙碳”政策的推進,企業能源監測、降低用電成本變得尤為重要,未來工商業用戶將全面參與電力交易市場,電力的商品屬性得以還原。目前已初步形成在空間范圍上覆蓋省間、省內,在時間周期上覆蓋年度、月度、月內的中長期交易及日前、日內現貨交易,在交易標的上覆蓋電能量、輔助服務、10/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 綠電
30、交易等交易品種的全市場體系結構,以省內電力市場為基礎,省內市場和跨省跨區市場協同推進的全國統一電力市場逐步建立。然而目前主要以面向常規電源為主的計劃調度機制不能適應電力市場環境下交易計劃頻繁調整,電力信息化為其適應高比例新能源并網條件下源網荷儲“多向互動”的靈活變化提供解決方案。四、應用場景四、應用場景 AI 技術有望對電力系統有序運轉、新能源高效消納等業務形成強有力的助力和支撐,以下我們對電力行業有哪些 AI 具體應用場景和當前實際應用案例進行探討。1、受益環節、受益環節:電力系統多個環節將受益:電力系統多個環節將受益 電力系統:優化調度電力系統:優化調度。新型電力系統下,新能源大規模接入對
31、電網穩定性和消納能力提出更高要求,電網需要實時性更強的調度能力,可以采用人工智能技術進行功率預測、實時控制調度、調控終端有緣配電網、調節負荷,讓各環節調度更精細化。例如,2021 年 8 月,南方電網南方電網推出調度云超算平臺,每秒鐘可進行 825 萬億次浮點運算,節點性能較普通云服務器提升 5 倍,提高電力決策效率。發電側:新能源發電功率預測發電側:新能源發電功率預測。新能源發電具備隨機性、間歇性特點,發電企業需向調度機構報送短期功率預測、超短期功率預測兩類數據文件接受考核。新能源發電功率預測主要基于算法模型和氣象預測,可通過 AI 技術基于天氣預報、天氣實況、場站出力等數據優化預測模型,提
32、高新能源發電功率預測速度和準確度,保障電網安全運行和電力可靠供應。例如,在南網的調度云超算平臺,“未來 7 天臺風 9公里預測業務”從 8 小時縮短至 1.7 小時,效率提升 4 倍以上。電網側:智能監測巡檢電網側:智能監測巡檢??赏ㄟ^機器人、視頻監測裝置、監測傳感裝置等采集數據,進一步通過輸電通道、變電站運檢圖片識別模型、主變壓器聲紋識別模型等進行輸配電智能監測和無人化智能巡檢,以實現異常檢測和故障定位。例如,2022 年江蘇地區無人機累計巡檢 45.2 萬余基,無人機規?;酵忍嵘?192%。中科南京人工智能創新研究院表示,基于前端 AI 分析的無人機巡檢效率是傳統巡檢效率的20 倍以
33、上。用電側:負荷預測與管理用電側:負荷預測與管理。AI 技術可以通過分析歷史負荷數據和其他相關數據,預測未來負荷需求,為虛擬電廠調度提供決策,以避免負荷不足或超負荷情況的發生。例如,南方電網南方電網 2020 年 3 月推出“AI負荷預測”系統,截至 2022 年 10 月,南方五省區 96 點 AI 負荷預測年度平均準確率 97.4%,較人工預測提升 0.6%。2、最佳落地場景、最佳落地場景:電力系統轉型,電力系統轉型,AI+虛擬電廠是極佳落地場景虛擬電廠是極佳落地場景 AI 在新型電力系統建設中應用場景廣泛在新型電力系統建設中應用場景廣泛。ChatGpt 等大語言模型的出現,帶動了對人工智
34、能在各行業應用落地的探索。未來我國要建成智能友好、高度數字化、智慧化、網絡化的新型電力系統,電力系統信息化和智能化將不斷提高,AI 在新型電力系統中將有廣泛的應用場景,包括電力系統自動化控制、電力調度、電力市場交易、生產安全管控和運維檢修等方面。虛擬電廠是虛擬電廠是 AI 在新型電力系統中的極佳落地場景在新型電力系統中的極佳落地場景。虛擬電廠(VPP)是一套智慧能源管理系統,可將電網中分布式清潔能源、可控負荷和儲能系統等資源聚合起來作為一個“虛擬”的電廠參與電力系統運行和電力市場交易。虛擬電廠要聯通源網荷儲多個環節,基于發電量、用電量、電價等數據信息制定更加 11/27 2023 年年 5 月
35、月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 經濟、合理的電力分配方案,依據實際情況與用電規律對電力生產進行合理安排,同時對負荷端進行智能控制,AI 接入有望在這些環節極大提升分析準確度和響應速度。通過 AI 賦能虛擬電廠,涵蓋了 AI 在電力調度、電力市場兩個方向的應用場景,是 AI 在新型電力系統建設中的極佳落地場景。五五、AI+電力主要研究方向電力主要研究方向 1、發電功率預測:基于發電功率預測:基于 AI 的預測模型為當前研究主線,旨在提高預測精的預測模型為當前研究主線,旨在提高預測精度度 發電功率可靠預測是新能源大規模有序并網的關鍵發電功率可靠預測是新能源大規模有序并網的關鍵
36、。新能源發電對天氣依賴較強,具有間歇性和波動性特征,因此發電電量較難預測,大規模集中并網會對電網的穩定運行產生較大的沖擊。因此新能源發電的準確預測,可幫助電網調度部門提前做好傳統電力與新能源電力的調控計劃,改善電力系統調峰能力,增加新能源并網容量。12/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 功率預測相關政策趨于嚴格,功率預測相關政策趨于嚴格,“雙細則雙細則”加強考核加強考核。2018 年 3 月,國家能源局印發關于提升電力系統調節能力的指導意見,要實施風光功率預測考核,將風電、光伏等發電機組納入電力輔助服務管理。各地區能源局隨后紛紛發布了本區域發電廠
37、并網運行管理實施細則和并網發電廠輔助服務管理實施細則(“雙細則”),加強對新能源發電功率預測的考核,明確和加強考核罰款機制,發電功率預測精度直接影響到電站的運營與盈利?;谌斯ぶ悄艿念A測模型具有諸多優點,為當前主流研究領域基于人工智能的預測模型具有諸多優點,為當前主流研究領域。相比物理建模、時間序列建模等傳統方法,基于 AI 的預測模型對于高維非線性樣本空間具有良好的擬合能力;模型參數基于數據訓練得到,更容易獲??;模型的輸入特征亦可靈活構建;結合智能優化算法還可進行參數自動尋優,進一步省去了人工調參的工作量。13/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告
38、 當前當前 AI 在功率預測領域的應用主要包括:模型輸入、模型構建和參數優化在功率預測領域的應用主要包括:模型輸入、模型構建和參數優化。模型輸入:包括數據預處理、數據增強和特征構建;模型構建:包括 ANN、SVM、決策樹模型為代表的傳統機器學習算法,基于深度學習的新一代 AI 技術,以及融合多種模型的組合預測技術;參數優化算法:包括進化算法、群智能優化算法等靜態優化算法和強化學習等動態優化算法,主要用于模型訓練和組合參數優化。功率預測技術路線主要包含數據計算、傳輸及模型優化功率預測技術路線主要包含數據計算、傳輸及模型優化。以國能日新國能日新為例,公司基本實現功率預測算法模型的自動匹配及預測數據
39、的自動計算發送,因此在項目日常營運端,人力投入較少,僅在少數場站模型遠程匹配失敗的情況下,由業務人員前往現場完成模型修正。在模型優化方面,一般會按照設定的周期,由智控平臺中的模型算法程序自動重新選取最優功率預測模型,并將其自動匹配至站場服務器。2024 年新能源功率預測市場規模年新能源功率預測市場規模 13.4 億元,國能日新為行業龍頭億元,國能日新為行業龍頭。根據沙利文報告,2019 年我國發電功率預測市場的市場規模約 6.3 億元,到 2024 年市場規模將增長至約 13.4 億元,2019 至 2024 年均復合增長率將達 16.2%,其中光伏發電功率預測市場規模預計為 6.5 億元,風
40、力發電功率預測市場規模預計為 6.9 億元。市場格局方面,國能日新國能日新為行業龍頭,2019 年公司在光伏和風能發電功率預測市場的占有率分別為 22.3%和 18.8%。14/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、智能運維與巡檢:智能運維與巡檢:AI 有望全面升級巡檢產品有望全面升級巡檢產品 我國輸電線回路與變電設備存量規模大,投運總規模平穩增長我國輸電線回路與變電設備存量規模大,投運總規模平穩增長。根據中電聯數據,截止 2022 年,全國電網 220 千伏及以上變電設備容量共 51.98 億千伏安,同比增長 5.2%;220 千伏及以上輸電線
41、路回路長度共 88.2 萬千米,同比增長 4.6%。從新增量看,2022 年全國新增 220 千伏及以上變電設備容量25839 萬千伏安,同比增長 6.3%;新增 220 千伏及以上輸電線路長度 38967 千米,同比增長 21.2%。2021 年、2022 年,220 千伏及以上變電設備容量增速維持在 5%左右,220 千伏及以上輸電線路回路長度增速維持在 4%。新增規模中,變電設備容量增量位于近十年次高點,輸電線路回路長度增量為近十年第三高點。電力系統運維管理分為:“被動”-“主動”-“狀態檢修”三個階段,“狀態檢修”策略及時性和可靠性高。由于輸變電線路架設在各種自然環境中,常年經受日曬雨
42、淋,難免會造成電力設備缺失或損壞,應當及時發現各種劣化過程的發展狀況,并在可能出現故障或性能下降前,進行維修更換。電力系統運維管理主要包括“被動”運維、“主動”運維、“狀態檢修”策略三個發展階段,其中“狀態檢修”策略提高了故障發現的及時性和電網運行的可靠性。15/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 人工巡檢諸多劣勢,人工巡檢諸多劣勢,AI 替代是大勢所趨替代是大勢所趨。電力行業有大量巡檢工作條件惡劣,傳統人工巡檢的工作難度大、危險指數高、及時性低、工作量大;采用智能巡檢,既具有人工巡檢的靈活性和智能性,同時響應更加及時、效率更高、成本更低,隨著技術
43、的發展,智能機器人技術具有廣闊的應用前景,未來電氣行業無人化巡檢將成為行業常態。AI 替代人工替代人工性價比更高性價比更高。以 500kv 變電站為例,人工巡檢模式下需要 4 個工人耗費一個禮拜的工時才能進行一次全面檢查,假設每位工人年薪約 8 萬,而同樣的工作量,一臺巡檢機器人能在更短的時間內完成,其平均成本為 65 萬/臺,計提折舊后約 16 萬/年,使用巡檢機器人比人工巡檢能節約 16 萬/年。AI 技術有望全面升級智能巡檢產品,包括快速清晰建模、技術有望全面升級智能巡檢產品,包括快速清晰建模、AI 輔助拍攝輔助拍攝和智能檢測和智能檢測??焖偾逦?焖偾逦#豪?,NERF 是一種基
44、于神經網絡的三維重建算法,它可以從 2D 圖中,快速高效地生成高質量的 3D 場景模型。其輸入稀疏的多角度帶 pose 的圖像訓練得到一個神經輻射場模型,根據這個模型可以渲染出任意視角下的清晰的照片。AI 輔助拍攝輔助拍攝:無人機結合 AI 輔助拍攝技術,可以實時對目標位置進行識別,動態調整云臺角度,得到準確目標位置的照片。綜合利用相機光線動態補償技術和精準對焦技術,保證照片拍攝質量,有利于輸電線路的安全運行和快速巡檢。智能檢測智能檢測:變電站、換流站中的電力設備普遍都具備的明顯特征,包括顏色、材質和紋理等。利用圖像處理和識別能力,對采集到的設備圖像進行圖像處理,從而判斷是否發生故障或不正常。
45、智能巡檢機器人可使用搭載紅外傳感器、電磁感應傳感器和高清攝像頭,對電氣設備進行多維度、近距離的監測。還可采用無人機搭載高清攝像儀和紅外傳感器,完成對鐵塔、導地線和絕緣子串的運行狀態監測和安全評估。六、產業進展六、產業進展 1、智慧融合為新型電力系統建設推進基礎保障,國網智能化投資維持智慧融合為新型電力系統建設推進基礎保障,國網智能化投資維持較高增長較高增長 16/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 智慧融合是構建新型電力系統的基礎智慧融合是構建新型電力系統的基礎。新型電力系統以數據為核心驅動,呈現數字與物理系統深度融合特點,系統控制運行由“量測-控
46、制”模式向多物理系統的狀態感知、智能學習和預測控制等方式轉變。狀態感知:電網內外參與耦合運行的物理系統,將從局部的感知量測,向全局的確定性精準映射轉變。智能學習:由于參與要素的多樣性,將從單純物理量的分析,向包括人的行為在內的非物理量的感知和智能研判進行轉變。預測控制:將從電力物理系統的機理模型仿真和預測,向融合機理和數據模型的信息物理耦合仿真預測轉變,提升隨機變量的預測精度,并應用于電網逐級調控和控制引導。新型新型“源網荷儲源網荷儲”協同調控,保障電力可靠供應協同調控,保障電力可靠供應。傳統電力系統可根據用電側的負荷來調整電源的發電量,其前提是用可控的發電系統去匹配波動幅度不大且可測的負荷端
47、,在運行過程中滾動調節,從而實現電力系統安全可靠運行。在新型電力系統下,由于隨機變化、弱可控的電源并不容易直接跟隨可測性降低的負荷做出調整,電力系統需要從“被動”的跟隨調控,轉化為“主動”的協同調控。通過源源互補、源網協調、網荷互動、網儲互動和源荷互動等多種交互形式,充分發揮發電側、負荷側的調節能力,促進供需兩側精準匹配,保障電力可靠供應。預計預計 23-25 年國網智能化投資為年國網智能化投資為 893、954、1008 億元,每年維持億元,每年維持 5-7%較高速增長較高速增長。2023 年國網計劃投資超 5200 億元,同比 2022 年的計劃投資 5012 億元增長 3.8%?!笆奈?/p>
48、”初期規劃 2.6 萬億,當前 21-23 投資額已達成 15200 億元,考慮到特高壓直流建設加速等因素,“十四五”期間實際投資額有望超預期。預計 23-25 年實際投資規劃為 5250 億元、5450 億元、5600 億元,每年增速為 3-5%。智能化投資占比方面,根據國家電網智能化規劃報告,“十三五”智能化投資占比為 12.5%,預計“十四五”期間整體智能化投資占比 17%。2、虛擬電廠聚合各類可調節資源成功商業化虛擬電廠聚合各類可調節資源成功商業化,經濟效益良好,經濟效益良好 17/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 虛擬電廠聚合各類可調節
49、虛擬電廠聚合各類可調節資源成功商業化資源成功商業化。我國首家虛擬電廠商業示范項目冀北虛擬電廠已成功試運行,試運行期間接入與控制蓄熱式電采暖,可調節工商業、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等 11 類可調資源,分布包括張家口地區、廊坊地區和秦皇島地區,容量達 358MW。通過聚合各類需求側資源參與調峰市場,在負荷不足時段提升用電量,同時為用戶帶來收益,實現了用戶、電網和發電廠商三贏局面。虛擬電廠參與調峰市場經濟效益良好虛擬電廠參與調峰市場經濟效益良好。冀北虛擬電廠 2020 年 11 月至 2021 年 4 月試運行期間,已在線連續提供調峰服務超過 3200 小時,累計增發新
50、能源電量 3412 萬千瓦時,虛擬電廠運營商和用戶收益624.2 萬元,平均收益 0.18 元/千瓦時。虛擬電廠聚合分布式光伏資源潛力巨大虛擬電廠聚合分布式光伏資源潛力巨大。國家能源局關于促進新時代新能源高質量發展實施方案的通知提出,到 2025 年公共機構新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%,我國分布式光源將進入快速發展時期。2020 年我國建筑總面積達 700 億平方米,南墻和屋頂面積為 300 億平方米,僅利用 10%的面積安裝光伏,按照光伏每平方米發電功率 100W 計,裝機或可達到 3 億千瓦,年發電量約 3800 億千瓦時,上網電價取 1.1 元/千瓦時,則市場規??蛇_ 4200
51、 億元,虛擬電廠在聚合分布式光伏能源方面市場潛力巨大。3、國內、國內虛擬電廠虛擬電廠行業參與者眾多行業參與者眾多,營業收入整體上漲營業收入整體上漲 虛擬電廠產業鏈結構由上游基礎資源、中游系統平臺、下游電力需求方構成。上游基礎資源主要包括可調負荷、分布式電源和儲能設備??烧{負荷的重點應用領域主要包括工業、建筑和居民等。分布式電源指用戶現場及附近配置較小的發電機組,包括小型燃機、小型光伏和小型風電、水電、生物質、燃料電池等一種或幾種組合。儲能設備可分為機械儲能、化學儲能、電磁儲能和相變儲能;中游資源聚合商主要依靠互聯網、大數據和 AI 等,特別是 AI 賦能虛擬電廠快速整合、優化、調度、決策來自各
52、層面的數據信息,提供最優化解決方案,增強虛擬電廠的統一協調控制能力,是虛擬電廠產業鏈的關鍵環節;產 18/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 業鏈下游為電力需求方,由電網公司、售電公司和大用戶構成。電網公司作為電網運營商,是電力市場的重要買方。售電公司包括獨立售電公司、擁有配網運營權的售電公司和電網領域的售電公司。大用戶主要指 B 端可直接參與電力批發市場交易的工商業電力大用戶。虛擬電廠行業參與者眾多虛擬電廠行業參與者眾多。目前布局虛擬電廠業務的上市公司主要有東方電子東方電子、遠光軟件、國電南瑞遠光軟件、國電南瑞、國網信通國網信通、恒實科技恒實科技
53、、天楹股份天楹股份等。其中東方電子虛擬電廠項目已經在南網范圍內重點推進,遠光軟件參與建設了虛擬電廠運營管理平臺,國電南瑞已承建山西、浙江、江蘇、福建等省的虛擬電廠示范項目,恒實科技建設了國網冀北虛擬電廠、國網湖南省電力有限公司智慧能源綜合服務平臺、東北電網調峰輔助服務等項目,并以能源聚合商身份開展冀北、湖南等地虛擬電廠業務。19/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 相關上市公司營業收入整體上漲,毛利率較為穩定相關上市公司營業收入整體上漲,毛利率較為穩定。營業收入方面,國網信通國網信通由于涉及資產重組(原為岷江水電,2019 年與國網信產集團資產重組
54、),在 2019 年營業收入大幅增加,2020 年有所下滑后又保持增長,恒實科技恒實科技 2021 年營業收入有所下滑,2022 年開始增長,東方電子東方電子和遠光軟件遠光軟件則保持了連年的穩定增長。毛利率方面,遠光軟件由于軟件行業研發費用占比較高且不計入營業成本的特點,毛利率較高,保持在 60%左右,近年略有下滑,其他公司則相對穩定,國網信通保持在 18%左右,恒實科技保持在 25%左右,國電南瑞保持在 27%左右,東方電子保持在 32%左右。七七、相關企業、相關企業 1、國能日新國能日新 專注于新能源行業軟件及信息技術服務專注于新能源行業軟件及信息技術服務。公司專注新能源信息化軟件研發,主
55、要向新能源電站、發電集團和電網公司等新能源電力市場主體提供以新能源發電功率預測產品為核心,以新能源并網智能控制系統、新能源電站智能運營系統、電網新能源管理系統等為拓展的新能源信息化產品及相關服務,產品涵蓋新能源的發電端和輸電端?;诠β暑A測的核心技術能力,公司不斷擴大能源數據服務優勢,布局電力交易輔助決策系統、發電量預測系統、資產評估數據治理和虛擬電廠等業務。新能源裝機提速,助力公司業績持續提升新能源裝機提速,助力公司業績持續提升。得益于新能源的蓬勃發展,公司 2017-2021 年營業收入穩步上升,4 年 CAGR 為 20.3%;受風電搶裝潮的影響,2020 年營收漲幅高達 46.5%;2
56、021/2022Q3 實現營業收入 3.0/2.2 億元,同比增長 20.9%/12.5%。隨著盈利能力強的功率預測業務客戶體量的不斷擴大,公司歸母凈利潤實現了大幅度的增長,2017-2021 年歸母凈利潤 CAGR 為 27.0%;2021/2022Q3 歸母凈利潤分別為約 0.6/0.4 億元,同比增長 9.2%/29.3%。20/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 發電功率預測系公司營收主要來源,新能源大規模并網釋放功率預測需求發電功率預測系公司營收主要來源,新能源大規模并網釋放功率預測需求。在產品端,公司的主營業務包含新能源發電功率預測、新
57、能源并網智能系統控制、電網新能源管理系統、新能源電站智能運營系統等,其中新能源發電功率預測產品系主要營收來源。在應用端,公司下游客戶以風電場、光伏電站為主,自 2018 年“531 新政”頒布后國內光伏新增裝機受到抑制,公司光伏電站收入占比逐年減少,與此同時風電“搶裝潮”使得來自風電場收入快速增加,2021H1 公司風電場/光伏電站收入占比分別為 52.3%/42.7%。根據沙利文預測,2024 年預計我國新能源發電功率預測市場規模將增至 13.4 億元,隨著新能源大規模的并網,功率預測市場前景廣闊。積極布局新領域,力爭實現源網荷儲融合互動應用積極布局新領域,力爭實現源網荷儲融合互動應用。電力
58、交易:公司對新能源行業具有深刻理解,在綠色電力交易市場逐步建立的背景下,成功研發電力交易輔助決策支持平臺,在甘肅、山西省均實現創新性應用。虛擬電廠:公司研發有虛擬電廠智慧運營管理系統,并組建了專門的團隊,目前已成功與國家電網及多家發電集團開展該項業務。2、國電南瑞國電南瑞 國網電力智能化龍頭,發輸變配用及調度全環節覆蓋國網電力智能化龍頭,發輸變配用及調度全環節覆蓋。利用大數據、云計算、物聯網、移動互聯、AI、區塊鏈等技術,為電網、發電、軌道交通、水利水務、市政公用、工礦行業提供軟硬件產品,共有四大業務板塊:電網自動化及工控電網自動化及工控:圍繞新型電力系統建設,引領能源數字革命。公司是國內電力
59、系統和自動化領域唯一能夠提供全產業鏈產品及服務的供應商。承擔的新一代調度技術支持系統目前已在 6 個省市試運行并在江蘇省正式推行;新一代用電系統在 6 省市上線;新型電力負荷管理系統在 11 省市應用。2022 年國網數字化項目設備招標,調度類軟件/數字化軟件標段共有 22 家企業實現中標,標段總金額達到 6.78億元,國電南瑞南京控制系統有限公司以 2.49 億元奪得第一。繼電保護及柔性輸電繼電保護及柔性輸電:國內繼電保護技術開拓者,柔性輸電設備國際領先。根據國網電子商務平臺歷史數據,公司繼電保護市場份額約 42%,環流閥市場份額約 40%,直流控制保護系統市場份額約 50%。公司大容量換流
60、閥、直流斷路器、控制保護系統等關鍵設備整體達國際領先水平。電力自動化信息通信電力自動化信息通信:支撐能源互聯網轉型和電網企業數字化轉型。業務涵蓋電網生產管理、調度管理、營銷、安監基建、網絡信息安全、信息通信綜合監管、通信設備及系統、信息通信系統集成及運維、實時數據庫、大數據及云服務、量子保密通信、能源工業云網等。發電及水利環保發電及水利環保:有力支撐新型電力系統建設。提供火電、水電、核電、風電、光伏、抽蓄、分布式能源機組控制保護及并網解決方案。公司研發的 7MW 海上風電變流器已在廣東陽江應用;35kV 高壓直掛儲能系統已在紅墟儲能電站順利并網運行。3、澤宇智能澤宇智能 江蘇省智能電網一站式服
61、務商龍頭,江蘇省智能電網一站式服務商龍頭,2022 年省外業務加速拓展年省外業務加速拓展。目前公司已形成電力設計先行,以系統集成為業務主線,貫穿了工程施工及后期運維服務的一站式業務布局。江蘇省用電需求旺盛且投資規模居前列,公司將充分受益省內發輸變配用環節高需求。在省外方面,公司于 2017 年設立了安徽、北京等多個分公司,目前已覆蓋 29 個省份和地區。2022 年公司在安徽省/北京市分別實現營收 1.70/1.67億元,同比高增 349%/328%。21/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 開始布局智能機器人領域,新一代巡檢機器人預計三季度制成開
62、始布局智能機器人領域,新一代巡檢機器人預計三季度制成。2023 年 1 月,公司公告稱擬成立合資子公司北京澤宇高科智能科技,聚焦智能機器人的研發制造,出資 1.6 億元持有子公司 62.5%的股份。公司計劃推出新一代電力巡檢機器人產品,預計三季度制成??赏ㄟ^ AI 自主計算,采取避障措施,可自由搭載可見光、紅外、局方檢測等設備以滿足變電站巡檢要求。4、申昊科技申昊科技 深耕智能電網領域超深耕智能電網領域超 15 年,堅持年,堅持“AI+工業大健康工業大健康”戰略,戰略,“海陸空隧海陸空隧”全面布局全面布局。公司深耕工業大健康領域,利用傳感器、機器人、人工智能及大數據分析技術,為電力電網、軌道交
63、通、油氣化工行業提供解決方案。公司及全資子公司擁有獲授專利 266 項,其中發明專利 47 項、實用新型專利 139 項、外觀設計專利 80 項。公司已作為智能電力機器人研發生產的領先企業,作為主要起草單位負責“變電站智能巡檢機器人”、“戶內掛軌式巡檢機”等多項行業標準制定。公司智能機器人由巡檢向操作延伸。2015 年推出第一代輪式智能巡檢機器人并進入國家電網采購體系;2017 年完成第二代輪式智能巡檢機器人、掛軌巡檢機器人的樣機研制;2018 年完成第二代掛軌智能巡檢機器人的樣機研制,并開啟第三代輪式智能巡檢機器人的立項研發;2021 年推出國內首臺極寒地區巡檢機器人并通過驗收,可應用于氣溫
64、低至-40環境,同時開關室操作機器人已有批量訂單落地。電網數字化智能化由“感知”向“操作”延伸,公司憑借高技術壁壘建立的先發優勢,有望受益于下游需求釋放。22/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5、智洋創新智洋創新 輸變電智能運維領軍企業,聚焦行業數字化轉型輸變電智能運維領軍企業,聚焦行業數字化轉型。公司業務主要集中在輸電、變電、配電的智能運維管理領域,以 AI 為基礎并融合行業知識,貫通了從模型訓練、硬件適配、推理部署到場景應用的全流程,研發一站式 AI 開發平臺,將算力、算法、算據和應用場景等四要素融為一體。堅持研發創新,客戶認可度高,為華為
65、昇騰合作伙伴堅持研發創新,客戶認可度高,為華為昇騰合作伙伴。2022H1 研發費用投入為 3660 萬元,占營收比例為 11.7%,在原有智能可視化巡檢產品和全景平臺的基礎上,公司以“物聯網+無人機+人工智能+數字孿生”作為技術和產品方向,積極研發無人機全自動巡檢、水利數字孿生全域管理平臺等產品。2021 年7 月,作為華為昇騰生態體系戰略合作伙伴,公司受邀參加了 2021 世界人工智能大會(WAIC)昇騰人工智能高峰論壇。2022 年 6 月,智洋創新與華為簽署合作協議,正式加入昇騰萬里合作伙伴計劃。八八、發展趨勢、發展趨勢 1、外部政策疊加電網內部需求,虛擬電廠有望高速發展外部政策疊加電網
66、內部需求,虛擬電廠有望高速發展 發展分布式能源是大勢所趨,虛擬電廠迎來發展契發展分布式能源是大勢所趨,虛擬電廠迎來發展契機機。從我國風光資源分布可知,風光大基地基本集中在西部和北部,而電力負荷卻集中在中部和東部,空間維度的錯配一方面催生了特高壓輸電的需求,另一方面也促進了分布式能源的發展。關于促進新時代新能源高質量發展實施方案的通知中提出到2025 年公共機構新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%,因此可以認為分布式能源進入快速發展時期。在發展過程中,最亟需解決的問題就是提升電網對新能源的消納能力,解決由于新能源不穩定特性導致并網時產生的一系列影響,在這樣的背景下,虛擬電廠、智能微電網等模式應
67、運而生。虛擬電廠一方面 23/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 可以作為傳統的可調度發電廠及時響應內部需求側,另一方面可充當分布式資源與電網運營商、電力交易市場之間的中介,實現能源交易。因此虛擬電廠是促進能源轉型,實現新能源大規模并網的關鍵。外部政策積極引導新能源發展,電網適應性是關鍵外部政策積極引導新能源發展,電網適應性是關鍵。自“碳達峰”、“碳中和”概念提出,不論是新能源發展還是電網建設,均迎來了前所未有的時代機遇。22 年 5 月 30 日和 6 月 1 日,發改委聯合國能局、財政部等部門分別印發關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案的通
68、知和“十四五”可再生能源發展規劃,強調目前新能源步入高質量發展新階段,而電網的適應性問題是新階段制約新能源發展的主要因素之一。6 月 21 日,山西省能源局正式印發國內首份虛擬電廠運營管理文件虛擬電廠建設與運營管理實施方案,積極引導發、用、儲側資源共創電網平衡。7 月 8 日,市監局等 16 部門發布關于印發貫徹實施國家標準化發展綱要行動計劃的通知,提出加強新型電力系統標準建設。在此趨勢下,電網適應新能源接入的核心在于調度調節能力以及大規模超遠距離輸電能力,這兩點均離不開數字化手段的輔助。具體來說,風光等新能源具有波動性和不穩定性,由于其發電量與風力、光照等自然因素存在較大關系,因此新能源發電
69、供給與居民用電需求之間存在錯配問題。在這種情況下,以智能微電網、虛擬電廠為代表的配電網智能化技術及輸電側特高壓建設、儲能等新業態乘勢而進。海外虛擬電廠發展較為成熟,國內市場前景廣闊海外虛擬電廠發展較為成熟,國內市場前景廣闊。技術方面,自 2001 年起,德國、英國、美國等歐美國家就陸續開展虛擬電廠研究項目,目前發展較為成熟,已落地德國卡塞爾大學太陽能供應技術研究所、歐盟 WEB2ENERGY 等虛擬電廠項目。以 2012 年 12 月完成的歐盟 WEB2ENERGY 項目為例,共包含 24/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5 座 CHP 電廠、
70、2 組 100 千瓦時氧化還原電池、10 組 5 千瓦時鋰電池、6 座光伏電站、3 座風電場、2座小型水電站和 3 類大型可控負荷。從國內市場看,國內處于早期發展階段,尚不具備成熟完善的建設體系,但在功能實現,近幾年廣東、河北、上海等地已有調峰調頻,提升電網對新能源消納能力的項目出現,例如上海黃浦區試點商業建筑 VPP 示范項目等。通過海內外對比,可以確定,國內虛擬電廠技術存較大提升空間。收益方面,海外市場的虛擬電廠目前已通過輔助功能及參與電力市場交易的商業模式獲利,而國內方面,短期來看,處于政府補貼狀態,將在政府補貼下逐步完善項目功能;但長期來看,隨著國內儲能、電力交易、碳交易等業態的技術和
71、體系的發展,虛擬電廠也將通過其輔助功能獲得交易收益,形成規模利潤。2、AI 助力助力電力電力系統實現“源系統實現“源-網網-荷荷-儲”互動運作,解決多樣問題儲”互動運作,解決多樣問題 能源電力領域正在從傳統的能源產、供、銷的單向傳輸鏈條向多元素互聯平臺轉變能源電力領域正在從傳統的能源產、供、銷的單向傳輸鏈條向多元素互聯平臺轉變。然而在形成的過程中,能源互聯網也面臨著諸多挑戰:大量新能源、新興負荷接入形成了隨機、不確定的網絡,對電力系統的靈活性提出了更高要求,電網實時平衡面臨挑戰;電力規模加大,復雜性和運行狀態的不確定加劇,電力系統安全穩定性正面臨轉型等。電網正逐步演變為源、荷、儲、人等多重因素
72、隨機,時空不確定的新型網絡,采用人工智能的方法可以更好地解決上述問題,并提升新能源架構下的發電效率。新能源并網使得電網平衡難度升級新能源并網使得電網平衡難度升級:新能源具有強波動性和隨機性的特征,而高比例新能源并網將導致發電波動大幅增加,從而加大電力系統的平衡難度。據中國電科院統計,2019 年國家電網有限公司經營范圍內新能源日最大功率波動已超過 1 億千瓦。隨著新能源發電比例的不斷提升,高比例的新能源并網將為電力調度帶來新的挑戰。新能源發電單元信息感知能力不足新能源發電單元信息感知能力不足:新能源發電設備在運行過程中感知能力較弱,目前的信息化手段尚且無法充分地預測和控制新能源功率,且運行管理
73、較為復雜,精細化調控存在困難。25/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 AI 助力“源助力“源-網網-荷荷-儲”互動運作,提升電網的穩定性、可靠性、經濟性儲”互動運作,提升電網的穩定性、可靠性、經濟性。借助人工智能技術和人工智能計算中心,新能源發電系統能夠有效實現“源-網-荷-儲”的良好閉環,新能源電網中面臨的多重挑戰有望被較好解決。借助人工智能技術,電力系統能夠有效實現“源借助人工智能技術,電力系統能夠有效實現“源-網網-荷荷-儲”互動調控儲”互動調控。增強新能源消納能力增強新能源消納能力:人工智能技術能夠有效識別不同電源的特性,實現用電、充電、
74、儲電的靈活可調節,在“源-網-荷-儲”的有效閉環中獲取并調用電力信息,互動調控不同的能源,提升新能源發電系統的消納能力。26/27 2023 年年 5 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 提升電力系統平穩調節能力提升電力系統平穩調節能力:人工智能技術可以助力源荷互動、網荷互動、網儲互動等多環節的智能電網轉型。在新能源發電比重不斷上升的未來,電網負荷的攀升速度將有所提升,而人工智能技術能夠有效調用“源-網-荷-儲”的有效閉環,解決電力平衡的難題。提升電網的安全穩定性并解決短時負荷問題提升電網的安全穩定性并解決短時負荷問題:首先,電網會在極端情況下出現線路故障、大電源功率缺失的
75、情況,而僅靠發電端調節難以確保電力系統的正常運作。人工智能系統能夠有效調控全網的功率平衡,以保證電力系統的正常運作;同時,在用電高峰時期,人工智能助力下的“源-網-荷-儲”系統能夠通過分時收費手段,減少電網的峰谷差,從而有效保障電網的穩定運作。3、電網智能化轉型趨勢明顯,新能源電網智能化轉型趨勢明顯,新能源有望有望成為未來發電主導能源成為未來發電主導能源“碳達峰、碳中和”目標下,電網智能化轉型趨勢明顯“碳達峰、碳中和”目標下,電網智能化轉型趨勢明顯。傳統電網作為一個剛性系統,電源的接入、退出和電能的傳輸等都缺乏彈性,使得傳統電網的功能僅僅是輸電和配電。而智能電網可以在發電、輸電和用電等環節更多
76、地運用通信和信息技術,利用信息資源調配電力的生產與輸配,調整家電及企業用戶的耗電量,以此達到節約能源、降低損耗、增強電網可靠性等目的。智能電網不僅可實現基本的輸配電功能,同時還給予電網用戶儲能,信息交互和決策的能力。智能電網的意義主要體現在促進新能源、儲能及電動車等設備并網,提高能源運送的安全性和靈活性,實現電網和用戶的雙向互動。27/27 2023 年年 5 月月 26 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 伴隨電網智能化轉型,未來新能源占比有望持續提升伴隨電網智能化轉型,未來新能源占比有望持續提升。電力是當前我國碳排放的主要來源,達到碳中和目標需要電力結構由以煤為主體向以清潔能源為主體
77、轉型。據全球能源互聯網發展合作組織發布的中國 2030 年能源電力發展規劃研究及 2060 年展望,到 2050 年,我國電源總裝機預計達到 75 億千瓦,其中風電、太陽能裝機占比超過 75%,發電量超過 65%;到 2060 年,我國電源總裝機預計達到 80 億千瓦,風電、太陽能發電裝機占比近 80%,發電量超過 70%,新能源發電裝機占比逐步提升。遠期,以太陽能、風能等為主的新能源有望成為主導電源。九、參考研報九、參考研報 1.民生證券-計算機行業動態報告:電力 AI,被低估的重要方向2.華安證券-計算機行業人工智能系列報告(三):虛擬電廠與智能巡檢,電力 AI 地最佳落地場景3.國海證券-公用事業行業周報:AI 如何在電力行業落地?4.國金證券-AI 應用端行業深度研究:賦能千行百業,AI+礦山、AI+電力助力能源改革5.招商證券-環保及公用事業行業智慧能源系列專題報告(四):AI 助力新型電力系統建設,虛擬電廠前景廣闊6.國金證券-電力設備與新能源行業深度研究:AI+電力場景明晰,新能源功率預測及電網運維有望率先落地7.西南證券-公用事業行業新型電力系統系列二:電網加速智能化,推動 AI 實際應用免責聲明:以上內容僅供學習交流,不構成投資建議。