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智能电网行业研究报告大发电力科技股份有限公司2012年11月9日目录智能电网行业研究报告1第一节 智能电网概述51.1世界经济发展历史趋势51.2智能电网定义51.3简单定义引发的问题61.4传统电网简介61.5传统电网与智能电网的比较71.6智能电网的特征8第二节 智能电网现状82.1国际智能电网发展情况92.1.1美国智能电网发展现状92.1.2欧盟智能电网规划142.1.3日韩智能电网发展情况142.1.4中国智能电网规划162.1.5美国、欧洲、中国智能电网发展差异162.2中国智能电网发展重点182.2.1发电环节182.2.2输电环节192.2.3变电环节192.2.4配电环节202.2.5用电环节智能电表202.2.6调度环节212.2.7智能电网案例21第三节 中国智能电网设备市场需求分析223.1坚强智能电网投资结构概述223.2新一代坚强电网：世界第一特高压输电网建设253.2.1交流特高压283.2.2直流特高压303.3电网智能化：可持续发展的广阔市场313.3.1新能源发电电网接入设备：绿色能源的智能入口323.3.2智能输电设备：全面提升效率与可靠性343.3.2分布式电源与微网433.3.3智能调度系统：从信息化走向智能化453.3.4智能用电：外延市场将更为可观47第四节 智能电网对智能电表市场需求分析514.1国内市场需求分析514.2国际市场需求分析544.3市场开拓情况55第一节 智能电网概述1.1世界经济发展历史趋势1.2智能电网定义智能电网（smart power grids），就是电网的智能化， 也被称为“电网2.0”1.3简单定义引发的问题 l 传统电网是什么样的l 实现电网智能化的目标是什么l 智能电网的主要特征是什么l 如何实现电网智能化的1.4传统电网简介电网（power grid） 定义： 在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成 网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。（简单的物理设备联网，单向网络。）1.5传统电网与智能电网的比较1.6智能电网的特征第二节 智能电网现状通信技术传感测量计算机电力电子其他现在1. 1.电力线通信2.光纤通信2. gprs/3g/wimax1. 1.光电互感器2.frid技术1. 1.大规模数据库技术2. 2.高性能计算机1. 1.无功补偿2. 2.逆变器、变流器、变频器技术1. 1.特高压输电2.直流输电2. 分布式发电未来四网融合技术传感器网络1. 需求侧管理系统2. 智能决策系统3. 先进控制系统1. 超导技术2. 大规模储能技术3. 双向馈电技术2.1国际智能电网发展情况2.1.1美国智能电网发展现状1998年，美国电科院（epri）开展“复杂交互式网络/系统”(cin/si）研究，目的是打造高可靠、完全自动化的美国电网，这是美国智能电网的最初原型。2002年，美国电科院正式提出并推动了“intelli grid”项目研究，致力于智能电网整体的信息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发，开展电能和通讯系统框架整合项目研究(integrated energy and communications systems architecture, iecsa)，18个月后，项目正式命名为智能电网框架(intelligrid architecture)。这是世界上第一个智能电网框架研究，从而使得epri在智能电网领域研发迈开了坚实的一步。其价值在于：1）为未来电网信息框架提供建设规范；2）为自愈电网提供快速仿真和建模工具；3）为实现需求侧响应和构建现代用户量测体系提供接口；4）建设了一个仿真实验室以进行设备、系统和相关技术的测试；5）与一些电力部门进行了工业应用研究。因此美国智能电网在功能上希望适应未来数字化信息社会对电能的高可靠性、高质量的要求；适应灵活的发、用电方式，满足分布式、可再生能源发电接入和灵活的用户供、用的需求；电网具有自适应纠正和自愈能力，主动预防而不是被动地应对紧急情况；持续优化运行以最有效地应用各种资源和设备；电网信息整合更全面；鼓励需求侧响应和用户对电网的交互，提供相应的便利接口。总体特点上具有交互性、自愈和自适应、优化能力、预测能力、包容能力、集成能力和更高的安全性。2003年4月2-3日，美国能源部召集了65位电力行业和制造企业的专家在华盛顿聚会，会议的主题是讨论在电力的第二个百年里，美国应该建设一个什么样的电网，并将该计划命名为“grid2030”。在会后美国能源部输配电办公室发布了2030电网的远景规划，提出了会议达到的共同愿景：“该计划将使北美电网具有极富竞争力的市场地位，人们可论何时何地都可以得到充足、廉价、清洁、高效和可靠的电力供应，得到最好和最安全的电力服务”，提出至2020年，半数的电力要经过智能电网输送，至2030年要使100%的电力通过智能电网输送的目标，设想用30年左右时间，建设横跨北美大陆的国家超导输电骨干网，以实现美国东、西海岸间的电力交流等。2004年1月，美国能源部发布了建设grid 2030的路线图，描绘美国未来电网的技术战略。在美国能源部支持下，启动了“gird wise”和“现代电网(mgi）”等项目，使电网现代化愿景和计划在全国达成共识。美国能源部提出的智能电网主要包括：分布式发电；可再生能源等；电力电子应用；电力市场；大系统安全稳定分析、控制；大系统优化；配网自动化；广域信息量测、传输等。2006年，美国ibm公司提出的“智能电网”解决方案1.16。ibm的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的建设智能电网创新运营管理中国电力发展的新思路白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：1）通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；2）数据的整合体系和数据的收集体系；3）进行分析的能力，即依据已掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图，是ibm一个市场推广策略。在这个框架之下，包含了许多具体的解决方案，如erp、crm、eam（企业资产管理）、cim（通用信息模型）数据中心、人事管理系统、财务管理系统等等。2007年12月，美国国会颁布了“能源独立与安全法案”，其中的第13号法令为智能电网法令，该法案用法律形式确立了智能电网的国策地位。并就定期报告、组织形式、技术研究、示范工程、政府资助、协调合作框架、各州职责、私有线路法案影响、以及智能电网安全性等问题进行了详细和明确的规定。2008年11月，美国前副总统戈尔提出“统一国家智能电网”提案，指出该方案对于优化配置能源资源、提振经济、拉动就业的巨大效益。（目前，美国启动了北美同步相量计划（naspi），在全国统一部署同步相量测量装置，期望以此打破州际壁垒，推动和建立跨区域的数据集成和共享机制。）2009年1月25日美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表美国行将推动互动电网的整体革命。2009年2月，美国国会颁布了“复苏与再投资法案”，美国政府将在未来两三年向电力传输部门投资110亿美元，其中能源部所属电力传输与能源可靠性办公室（oe）获得45亿美元，主要用于智能电网项目资助、标准制定、人员培养、能源资源评估、需求预测与电网分析等，并将智能电网项目配套资金的资助力度由2007年的20%提高到50%。能源部的bpa电力局和wapa电力局各获得32.5亿美元的国库借款权，主要用于加强电网基础设施，尤其是新建线路，以适应清洁能源并网的要求。oe的45亿美元中，有34亿美元用于智能电网项目资助计划，6.15亿美元用于示范工程建设。奥巴马总统于2009年10月底正式批准了获得资助的项目，共有100个机构将获得政府资助，带动的私有机构投资将超过47亿美元。示范工程方面，共有32项示范工程入选，带动的私有机构投资超过10亿美元。总体上来看，美国政府的投资有效地带动了相关行业的参与和投资，已经确立了一大批智能电网待建项目，预计总投资将超过100亿美元。2009年2月4日，ibm与地中海岛国马耳他签署协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。ibm及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元（合7000万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。ibm将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。2009年2月10日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表google powermeter的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。谷歌电表具有如下特点：1）可接受智能电表和电器设备的信息，并将详细报告发送给用户的计算机；2）google认为当用户了解自己的能源消耗情况后，会相应修改自己的能源使用习惯，降低能源损耗；3）可以减少能源需求和电厂建设需求。加州已完成第一阶段试验性200万户小区先进电表系统（advanced metering infrastructure，ami）的安装，初步分析显示，节省电力可达16%30%。2009年7月，美国能源部向国会递交了第一部“智能电网系统报告”，制定了由20项指标组成的评价指标体系，分析了美国智能电网发展的现状及面临的挑战。2009年9月，美国商务部长骆家辉在gridweek大会上宣布了nist标准制定进展情况，明确了需要优先制定14个方面标准。2009年10月底，美国奥巴马政府发布了由9个政府部门联合签署的谅解备忘录，旨在简化和加速建设新输电线路的审批过程，破除建设坚强网络的体制壁垒。美国的高尔文电力行动计划有关研究成果指出，推广智能电网技术能够创造新的经济增长点，如大规模部署应用分布式发电和储能技术将在2020年之前为美国带来100亿美元/年的经济增长。据荷兰跨国公司kema预测，20092012年智能电网项目将在美国国内直接创造约28万个工作岗位2.1.2欧盟智能电网规划2006 年欧盟理事会的能源绿皮书欧洲可持续的、竞 争的和安全的电能策略明确强调，智能电网技术是保 证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。 2006-2008年，欧盟依次发布了“欧洲未来电网的愿景与 战略”、“战略性研究计划”、“战略部署文件”等三份战略 性文件，构成了欧盟的智能电网发展战略框架。 2.1.3日韩智能电网发展情况（1）日本政府对智能电网的政策支持日本政府主导该国智能电网的整体规划、对外合作和制定标准等，为智能电网的持续发展奠定基础。具体工作如下：由日本政府主导，日美间已合作开展了“智能电网”试验；日本政府于2010年开始了在孤岛的大规模构建智能电网试验，主要验证在大规模利用太阳能发电的情况下，如何统一控制剩余电力、频率波动以及蓄电池等问题；日本经产省设立了“智能电网国际标准学习会”，为谋取“智能电网国际标准”话语权做准备；日本经产省还在2010年度预算申请中列入55亿日元（约4亿元人民币）用以支持研发智能电表和蓄电池技术，并进行新一代智能电网系统的实证试验。（2）日本智能电网的发展现状日本电网基础设施相对完善，从发电站到各配电网都具有现成的传感器网络与通信网络，可以监控电力情况，已经具备很高通信功能，且一直在维护并增强这方面功能。日本国内各方面的发展情况：企业层面：日本九州电力与冲绳电力将在九州及冲绳的岛屿地区，对利用太阳能等可再生能源的“岛屿微电网”进行验证试验。两家公司将利用日本能源厅的“孤立岛屿电力系统引入新能源补助金”，导入太阳能发电以及使用锂离子充电电池的蓄电池设备，对电力系统与可再生能源的联动进行验证。日本日立制铁所与东芝公司等设备制造企业已进军美国智能电网市场，与美国国内十多家企业联手，在美国南部研发太阳能发电高效控制系统。行业层面： 日本电气事业联合会发表了“日本版智能电网开发计划”，以2020年为目标，着重开发太阳能发电输出预测与蓄电池系统。在该机构敦促下，日本的 10大电力企业正在共同实施太阳能发电数据测算与分析工作，开展蓄电池与太阳能相组合的小规模电源试验。研究机构层面：2009年3月，东京工业大学成立“综合研究院”，智能电网是其主要研究任务之一；2009年7月，日本电力中央研究所设立了“智能电网研究会”；2010年开始，日本东京电力、东京工业大学、东芝公司和日立制铁所等单位将在东京工业大学校园内联合开展日本智能电网示范工程试验，试验期为三年，一方面利用家用太阳能电池板供电，另一方面将剩余的电量储存在蓄电池中并转卖给电力企业。（3）日本智能电网的发展趋势继续围绕太阳能发电建设智能电网。日本智能电网开发计划的核心是开发“与太阳能发电时代相应的输电网”，包括：太阳能发电输出功率预测系统、高性能蓄电池系统和火力发电与蓄电池相组合的供需控制系统。蓄电池技术是智能电网发展重点。因日本单门独户的建筑比较多，家庭为单位的太阳能发电的模式因此也成为重要选择。在这种背景下，日本计划在各建筑物内分别设置蓄电池，这样就可以在建筑物内部完成负荷控制，从而实现能源利用最优化。同时，起源于汽车行业的储能技术发展也使得这种做法具有了现实可能性。韩国在2008年发布了“绿色能源工业策略”，推出了“韩 国版智能电网” 设想。 2.1.4中国智能电网规划2.1.5美国、欧洲、中国智能电网发展差异美国欧洲中国动因 电网基础架构：技术陈旧、存在稳定性问题 电网市场：电网瓶颈影响市场效率 电网安全：房子大面积停电和恐怖袭击 电网基础架构：国家间电网互联存在问题 电网市场：不同国家电网运行的模式不同 环保：满足京都议定书的环保 电源领域快速调节电源不足，电网调峰矛盾冲突，风电、太阳能等新能源不满足大规模并网要求，储能电池大规模应用技术不足 配网网架薄弱，自动化率不到9% 变电站自动化系统故障高，可靠性差，几点保护盒安控装置的标准化水平需提高 特高压互联大电网控制和调度能力弱，实施监控和预警系统的在线分析能力弱。关注点电力网络基础架构的升级更新，最大限度的利用信息科技实现系统智能关注可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变以特高压为骨干网络，各级电网协调发展的坚强智能电网发展目标美国能源部对以2030年电网计划：一个完全自动化的电力传输网络，可以监控每个用户和节点，并保证信息机电能在发电厂、设备及其任意点之间的双向流动。2020年后，欧洲的输电网络变得灵活、易接入、可靠和经济。出具阶段将扩展分布式能源和可再生能源的监控和远程控制，实现更大的链接灵活性；重机阶段将制定能处理合理数量的分布式能源和可再生的管理制度；最终阶段将实现全主动的电力管理，运用实时通讯和远程控制的分布式电网管理。第一个时间段是2009年-2010年，这个阶段被称为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。2011年-2015年是全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016年-2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。2.2中国智能电网发展重点环节重点发展项目发电新能源发电并网系统和大容量储能系统输电柔性输电和特高压变电智能化变电站配电配电自动化和分布式能源接入送电智能电表调度智能管理软件2.2.1发电环节l 发电环节主要是解决清洁能源发电的并网、运行控制和 大容量储能设备。l 预计到2020年电网接入风电超过1亿千瓦，光伏发电超 过2000万千瓦，抽水蓄能达到5000万千瓦。同时推广 应用10兆瓦级大容量储能设备。2.2.2输电环节l 输电方面主要是解决灵活交流输电技术（facts）以及 特高压交直流输电技术等输电新技术的国产化问题主要目标重点发展1、建设特高压为主干电网，各级电网协调发展的坚强智能电网2 、实现输电线路状态检修和全寿命周期管理3、广泛采用交流输电技术，提高线路输送能力和电压、潮流控制的灵活性1 、特高压交流和直流相关工程建设2、智能化facts设备通用控制保护平台运用3、特高压串联补偿器、静止同步串联补偿器（sssc）、统一潮流控制器（upfc）的开发应用、静止无功补偿设备（svc）、静止无功发生器（svg）等；推动大功率igbt关键技术的研发与国产化。2.2.3变电环节预计到2015年，新建110（66）kv及以上电压等级智能 变电站超过8000座，变电容量超过20亿kva。2015年， 国网经营区域110（66）kv以上电压等级智能变电站占 变电站总座数的40%以上。 主要目标发展内容1、设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理2、枢纽及中心变电站全面建设或改造成为智能化变电站3、实现全网运行数据的统一采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各级高级应用1智能变电站自动化关键技术与装备2设备在线监测一体化和自诊断3变电一次设备智能化的关键技术与设备研制与应用4智能变电站监测装置和自动化装置的检测检定5技术标准体系6运行环境监测7运维管理集约化2.2.4配电环节l 预计到2015年，电动汽车充电站建设达到4000个，到2020年达到10000个。l 配电环节主要解决我国配电网架薄弱、配电自动化普及 率实用化低、分布式能源接入、储能和电动汽车普及问题。配电环节主要目标1.建成高效、灵活的配电网络，配电网具备灵活重构、潮流优化能力和 可再生能源接纳能力，配电网自愈将取得突破2.实现集中/分散储能装置及分布式电源的兼容接入与统一控制3.供电可靠性和电能质量提升4.完成实用性配电自动化系统的全面建设2.2.5用电环节智能电表用户环节主要解决用户用电效率低、用户管理与服务标 准规范体系不健全等问题。 用电环节主要目标1构建智能化双向互动体系，实现电网与用户的双向互动，满足用户多样 化需求2.通过智能电网推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领域技术创新， 改变终端用户用电模式，提高用电效率2.2.6调度环节该环节需要解决的问题有：大电网安全稳定运行、节能 减排和资源的优化配置、新能源和可再生能源的接入控 制等。调度环节主要目标1.在国调、5个网调及26个省调建成智能调度支持系统并在地县调进行推广应用2.同时在分布式一体化平台支撑的基础上，建设实时监控与预警、安全 校核、调度计划和调度管理四大类应用，实现同质化调度管理3.另外将提升大电网调度驾驭能力、资源优化配置能力、科学决策管理 能力和灵活高效调控能力，保障电网安全、稳定、经济、优质运行。2.2.7智能电网案例2009年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和ibm 达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现 该国电网和供水系统数字化。ibm及其合作伙伴将会把 马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节 约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元（合7000 万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这 种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并 检测到潜在问题。 ibm将会提供搜集分析数据的软 件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发 电厂的排放量。第三节 中国智能电网设备市场需求分析3.1坚强智能电网投资结构概述政策导向决定投资力度，投资重点在电网智能化。随着国网2010年智能电网规划完成，坚强智能电网将进10年的建设高潮。坚强智能电网的建设，而在科技创新、电力市场化改革的推动下，政策导向将决定投资力度与节奏，从结构图中可以看出，“信息流”代表的电网智能化是投资重点。图表:中国坚强智能电网体系架构示意图2010-2020年，坚强智能电网建设将拉动数万亿的投资，预计将带来近8400亿元的智能电网设备需求。其中坚强电网部分，即指特高压输电网，预计将在2012-2015年迎来建设高峰，2020年完全建成，将带来总计近2200亿元的电力设备需求;电网智能化包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大部分，预计将在2015年前后迎来建设投资高峰、2020年前后初步建成，将带来超过6200亿元的电力设备需求。图表:坚强智能电网2010-2020年建设节奏预测资料来源：国家电网公司图表:智能电网建设电力设备需求构成资料来源：平安证券研究所需要指出的是，坚强智能电网建设对于电力设备市场的影响，认为有以下几个重点需要特别关注：对于电力设备整体市场规模，智能电网建设短期来看(5-8年内)将带来增量，长期来看(8-10年以上)将提高电力设备的资产利用效率，同时传统电力设备市场将逐步萎缩，这两个效应叠加，智能电网对整体电力设备市场规模的长期影响为负面;坚强智能电网带来的电力设备需求，以电网智能化为主，估算占比将达到70%以上;交流特高压建设部分，由于该部分建设在国家政策层面的不明朗性,未来对此部分市场容量应当持保守态度，完成全部规划中投资的概率并不大。3.2新一代坚强电网：世界第一特高压输电网建设特高压骨干输电网将构成我国新一代坚强电网。我国主要能源基地分布、负荷中心分布于国土的西部、东部，之间距离长达800-3000公里，长距离低损耗送电是我国电网必须解决的问题，特高压作为骨干电网正解决了这个问题。“特高压电网”，指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络。相比目前普遍采用的远距离输电500千伏超高压交流电网，特高压电网具备更远距离、更大容量、更低损耗、更节约土地资源等优点，能够更好的适应800至3000公里远距离大容量电力输送需求，有利于大煤电基地、大水电基地、大型核电基地、大型可再生能源基地的开发和电力外送。图 表资料来源：国家电网公司2010-2020年特高压输电网总投资将超过6000亿元。按照国网的规划，到2020年，中国将形成以“三华”(华北、华中、华东)特高压同步电网为受端，东北特高压电网、西北750千伏电网为送端，联接各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大型可再生能源基地的“一特四大”坚强电网结构，跨区、跨国输电能力达到4.2亿千瓦，其中特高压承载部分达到3.5亿千瓦。年均投资大幅度增长，短期内对传统输电网投资替代作用有限。由于特高压投资受单个工程项目进度影响很大，因此这里仅给出阶段年均投资的估计。预计2010-2015年，特高压建设年均投资将达到467亿元，相比2008-2009年年均投资274亿元增长70%。长期来看，特高压投资将对高压、超高压即220-500kv电压等级的输电网投资将构成替代作用。但中短期来看，由于我国电网投资与电源投资比例正处于不断优化中(从原先的4：6向世界普遍的6：4过渡)，预计“特高压替代”和“电网投资比例优化”对220-500kv电压等级的输电网投资影响将对冲。图表:特高压建设阶段年均投资增速资料来源：平安证券研究所图表:我国电网投资与电源投资比例优化资料来源：中电联2010-2020年特高压输电网带来的设备市场容量将超过2100亿元，其中直流特高压设备为主。根据估算，2010-2020年，特高压建设将为交流特高压设备带来740亿元市场需求，其中一次设备670亿、二次设备70亿;将为直流特高压设备带来超过1400亿元市场需求，其中一次设备1376亿、二次设备41亿。图表资料来源：平安证券研究所3.2.1交流特高压2010-2020年交流特高压总投资将超过3500亿元。国网公司计划到2020年，建成特高压交流变电站53座，变电容量3.36亿千伏安，线路长度4.45万公里。根据已建成的晋东南-南阳-荆门的造价，预计国网2010-2020年特高压交流将总投入约3100亿元，预计南网特高压交流投入为国网规模的10%-15%，到2020年，我国特高压交流的投入将超过3500亿元。图表:部分交流特高压项目总投资从以上已完成的项目、已评估预算的规划项目中，得出估算交流特高压项目总投资的大致公式约为：静态投资=变电容量/10，且随变电容量增高而带来的规模效应下浮5%-10%。由此，预计国网2010-2020年1000kv交流特高压总投资额估算。图表交流特高压主设备总需求将超过740亿元。2010-2020年，按照十二五、十三五期间交流特高压建设总投资1500、2000亿元估算，预计将为特高压一次主设备带来总计超过670亿的市场需求，其中变压器、电抗器、特高压开关、接地开关的市场需求分别超过208亿、108亿、237亿、117亿的市场需求。二次设备方面，按照总投资额2%计算，2010-2020年的市场需求将达到70亿元。图表:晋东南-南阳-荆门、淮南皖南上海交流特高压一次主设备投资图表 十二五、十三五交流特高压工程一次主设备市场容量估算市场容量估算(亿元)3.2.2直流特高压2010-2020年800kv直流特高压输电网建设总投资将超过2700亿元。特高压直流输电系统中间不落点，用于点对点、大功率、远距离的直接将电力从能源基地送往负荷中心，或者用于区域电网背靠背互联。参照国家电网规划，预计到2010-2020年国家电网800kv直流特高压投资将超过2400亿元，南网预计投资规模为国网的10%-15%，国网、南网合计总投资额将超过2700亿元。直流特高压一二次主设备总需求将超过1300亿元。换流变压器、换流阀、直流场设备、交流设备、二次设备是特高压直流项目主要采购的设备。参照向家坝-上海800kv直流特高压工程的设备投资比例，按照十二五、十三五期间直流特高压1500、1200亿元的总投资，估算出2010-2020期间直流特高压各主设备的市场需求。图表 十二五、十三五直流特高压工程主设备市场容量估算3.3电网智能化：可持续发展的广阔市场智能电网的建设重点是电网智能化，而非特高压，重点是二次设备，而非一次设备。智能电网的核心特征：信息化、自动化、互动化，层层递进，最终实现电网智能化。预计在科技创新、电力市场化改革两大因素的推动下，2015年前后，我国的智能电网建设将全面转向电网智能化的六大方面：发电、智能输电、智能化变电站、智能配电网、智能用电、智能调度。图表 电网智能化各方向对应的主要设备2010-2020年，预计电网智能化带来设备市场容量将超过6200亿元。电网智能化的一个重要目标，是利用高度集成的二次设备，提高对整体电网一次设备的管控能力，并提高资产利用效率，因此，从这个角度看，未来电力设备领域，真正的可持续的市场需求将是二次设备。另一方面，应当更加关注智能配电网、智能用电建设，此部分合计带来的市场需求预计将超过总体需求的50%。图表 2010-2020年电网智能化建设各类电力设备市场容量结构3.3.1新能源发电电网接入设备：绿色能源的智能入口能源革命是世界第四次工业革命的核心，能源革命决定电源接入设备的广阔市场。当前世界经济和社会发展遇到的核心问题是能源紧张、环境污染严重，这两方面都与能源直接相关，21世纪初开始的第四次工业革命中能源革命是核心。坚强智能电网的一个重要使命，就是最大限度的消纳新能源、分布式能源，保证能源的可持续供应，推动低碳经济发展。到2020年，需要安装电网接入设备的新能源发电总装机，将超过1.7亿千瓦，年均增速将达到20%以上。我国承诺到2020年非化石能源的消费量占到整个能源消费量的15%，为了实现这个目标，除了大力发展水电、核电之外，新能源也占据重要地位。按照目前的规划，到2020年，风电装机容量将达到1.5亿千瓦，太阳能发电装机容量将达到2000万千瓦，生物质能发电装机容量将达到3000万千瓦，而海洋能、地热能等其他新能源预计占比较少。三大新能源发电方式中，除生物质能发电类似火电，基本不需要电网接入设备外，风能、太阳能发电由于其不稳定性、电能质量低等特点，必须要安装电网接入设备。图表 2010-2020年风电、太阳能发电装机规划到2020年，新能源发电接入设备总需求预计将超过1000亿元。按照我国规划的风电、太阳能发电2020年装机规模，以及变流器、逆变器的市场单价，对新能源发电接入设备总需求进行了估计。其中，光伏逆变器市场总需求预计将达到500亿元，风电变流器市场总需求预计将达到390亿元。预计，风电、太能能发电装机规模2020年突破目前规划是大概率事件。考虑到风电、光伏发电预测系统等其他接入设备的市场需求，预计总的市场规模将超过1000亿元。该部分市场目前规模很小，几乎全部为新增市场容量。预计2010-2012年国内光伏逆变器市场容量年均增速将达到260%、117%、30%，此后也将维持20-30%的增速。由于风电已经走过了高速成长期，2010年后风电变流器市场容量年均增速将保持在10%上下，这部分市场目前多为国外巨头所占据，对于国内厂商的意义在于只要能够形成“替代效应”，市场增速依然很可观。图表 2010-2020年新能源发电接入设备市场容量估算图表 国内光伏逆变器市场容量增长率预测图表 国内风电变流器市场容量增长率预测3.3.2智能输电设备：全面提升效率与可靠性3.3.2.1柔性输电设备柔性输电系统将大大提高输电系统的传输灵活性、传输效率和传输容量。柔性交流输电系统是flexibleactransmissionsystems中文翻译，英文简称facts，指应用于交流输电系统的电力电子装置。利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电力系统线路的输电能力。静止无功补偿器(svc)，静止同步补偿器(statcom)又称作asvg，晶闸管投切串联电容器(tcsc)，静止同步串联补偿器(staticsynchonousseriescompensator)以及统一潮流控制器(upfc)就是基于facts装置家族的成员。在电力系统中应用svc，可有效地降低电力传输过程中的线路损耗，使电网的传输效率提高30%-70%，节能作用显著，并具有降低电压波动、抑制谐波、保障电网安全等作用。新能源发电的发展、电力市场改革构成柔性输电设备市场的双重推动因素。一方面，新能源发电的不稳定性，以及分布式发电的分散性、小规模等特点，直接导致未来电网电能质量和安全受到极大挑战;另一方面，电力市场改革导致发电、输电分离，输电运行和投资风险和不确定性等级的显著增加。应对这两方面挑战，电网企业需要在输电系统引入更大的灵活性，即要引入柔性输电系统。经济的发展要求输电网能够提供质量更高、更“柔性”即可控的电力传输服务，最终能够和储能电站一起，做到“电力流的自由双向流动”，在这样的大背景下，新能源发电、电力市场改革双重推动，柔性输电设备的需求将快速增长。2010-2020年，柔性输电投资带来的svc市场容量将超过230亿，未来3-5年市场将呈现加速上涨局面。柔性输电在电网的渗透率目前很低，约不到5%，未来10年将是柔性输电高速发展的黄金时期。仅svc/svg在输电网中的市场容量，保守估计将达到150亿元左右，加上其他柔性输电设备需求，预计柔性输电投资带来的设备需求将超过230亿元。未来3-5年，电网svc市场将呈现加速上涨局面。图表 2010-2020年svc市场容量估算图表 国内电网用svc市场容量增长率预测3.3.2.2电网在线监测在线监测是智能电网实现“自动化”、“智能化”的基础，国家政策、电网公司战略均积极推动在线监测。发改委、科技部、商务部、知识产权局联合发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2007年度)中第80类“电网输送及安全保障技术”中明确指出包括“在线监测及诊断装置”。另一方面，国网、南网均明确提出，要从2010年起开始全面推广实施设备状态检修，全面提升设备智能化水平。图表 电力系统中的在线监测应用2010-2020年，仅变压器色谱在线监测设备的市场容量，预计将超过50亿元，加上断路器在线监测、电缆在线监测等设备需求，预计电网在线监测设备市场总需求将超过100亿元。在关键设备的检修制度由定期检修向状态检修发展的过程中，各种关键设备都有实施在线监测的需求。以其中主要产品变压器在线监测为例，我国变压器在线监测产品主要应用于110kv及以上电压等级的变压器。近年来，在线监测技术已日趋成熟，变压器在线监测产品已逐渐被电力系统认可和使用，750kv及以上电压等级的变压器已全部安装了在线监测设备。未来5-10年，电网在线监测市场将保持加速增长局面，年均增长率有望达到50%以上。随着状态检修即将在我国电力系统全面推广实施，预计未来我国电力系统110kv及以上电压等级的存量、新增变压器将逐步全面安装在线监测设备，电网在线监测市场将迎来黄金发展时期!图表 2010-2020年变压器色谱在线监测(mga)市场容量估算图表 国内mga市场容量增长率预测3.3.2.3智能变电站：建设电网的坚强节点数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在iec61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。图表 传统变电站、数字化变电、智能变电站从数字化变电站走向智能变电站，标志着智能电网的全面建设。智能变电站，是在数字化变电站技术基础上，在软件、系统层面进行高级应用全面提升，实现对电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动的新一代变电站。智能变电站具有更广的适用范围及更好的发展前景，将取代常规变电站和数字化变电站，构成智能电网的最关键节点单元，最终和其他电网智能化设备一起，构成整张智能电网。2010-2020年智能变电站建设将带来1500亿元以上的市场需求。目前全国共有110kv以上变电站超过23000座，2005-2009年变电站数量的年均增长率约为7%，按5%的保守增长率假设，到2020年，全国110kv以上变电站将达到32000座以上，而预计到2020年甚至2015年，全部重点变电站将实现智能化改造，预计将带来总计1500亿元以上的市场需求。5年智能变电站市场都将保持高速成长，电子式互感器更值得关注。由于需要改造和新增的变电站数量巨大，预计未来5-10年智能变电站市场都将保持高速成长，3-5年内更可以看到年复合100%以上的高速增长!智能变电站设备主要包括：1)过程层：一次设备智能组件，约占总市场容量的10%;2)过程层：电子式互感器，约占35%;3)间隔和站控层：监控保护及自动化系统，约占45%;4)站控层：第三方网络监测、故障录波等，约占10%。其中最看好电子式互感器这一全面取代传统设备的新兴市场。图表 2010-2020年智能变电站市场容量估算图表 国内智能变电站市场容量增长率预测3.3.2.4智能配电网：电网智能化建设重中之重配电网智能化程度直接决定智能电网建设的成败。配电网，是电网系统离电力服务的客户最近的大规模电力设施，其最终的智能化程度决定了智能电网是否真正能给广大客户带来更可靠、更经济的电力服务，也就直接决定了智能电网的成败。未来十年，智能配电网建设将呈现逐步扩大态势。从世界发达国家和地区如美国、欧洲等智能电网的发展状况来看，配电网已经成为这些国家和地区智能电网研究和建设的重点。目前国内配电网自动化的建设相对滞后，而智能电网落实到智能配电网的首要环节就是进行智能配电网自动化系统的建设与改造。预计，随着全国的配电网自动化试点项目完成，以及智能输变电建设的建设逐步完成，城市电网自动化升级、农村电网的改造升级将在全国铺开，智能配电网将在未来十年的后半段迎来建设高峰。2010-2020年，智能配电网建设带来的设备市场容量预计将接近1500亿元。智能配电网建设可分为两大部分：配电自动化、分布式发电与储能设备。l 配电自动化历史遗留问题、电力市场改革，两大因素决定配电网智能化投资规模巨大，投资高峰将在5-10年内到来。一方面，无论是历史上来看还是现在，我国和欧美国家相比，电力投资有两个比例失衡：电网投资和电源投资比例严重失衡、输电网投资和配电网投资严重失衡。美国、欧洲、日本等发达国家地区的电网投资是电源投资的1.2倍左右，配电网投资是输电网投资的1倍多。从发电、输电、配电的投资比例来看，美国是1：0.43：0.7;英国是1：0.45：0.78;日本是1：0.41：0.68，而我国在2009年前是1：0.67：0.36，尽管电网投资已经超过电源投资，但配电网建设滞后的状况未得到改善。另一方面，国内投资比例上的失衡，根本上是由于电力市场的高度垄断结构决定的，未来的电力市场改革将成为促进配电网投资的最重要因素。配网自动化建设将由配网主战系统、配电网终端设备组成。典型的城乡配电网结构如图41所示，有在农村地区使用较多的树形结构，也有在城市地区逐渐普及的环网型结构。所谓配网自动化，即建设自动化的配电网的主站、终端，使得配电网更加稳定、高效。配网主站系统主要功能是对配网监控、工作管理、设备管理，终端设备主要包括配变终端设备(ttu)、馈线终端设备(ftu)和开闭所终端设备(dtu)，分别对配电变压器、户外型柱上开关、封闭型开关柜进行自动控制。2010-2020年配网自动化设备市场容量将超过1000亿元。发达国家配网自动化比例高达60-70%，而我国目前仅为9-10%，未来市场成长空间巨大。2009年我国配网自动化市场总容量约50亿元，未来10年的市场总容量预计将超过1000亿元，年复合增长率超过30%。其中，预计配网主站系统占比20%，终端类设备占比80%。图表 标准的配电网自动化系统3.3.2分布式电源与微网分布式发电将彻底改变未来能源供应结构。分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。主要包括：小型热电联产系统、微型燃气轮机、小型太阳能发电、小型风力发电、小型生物质能发电等。分布式能发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。分布式发电将彻底改变配电网结构，真正解放“电力流”。分布式电源通常接入中压或低压配电系统，并会对配电系统产生广泛而深远的影响。传统的配电系统被设计成仅具有分配电能到末端用户的功能，而未来配电系统有望演变成一种功率交换媒体，即它能收集电力并把它们传送到任何地方，同时分配它们。未来的配电网不仅仅是一个“分配系统”，更将是一个“电力互换系统”。图表 丹麦星罗棋布的分布式电站资料来源：美国能源部2010-2020年，分布式电源和微网系统的市场容量，预计将超过500亿元，且预计最终结果将大大超过预期。美国、欧洲、日本的分布式发电均得到了高度重视并且高速发展，在丹麦，主要是分布式的热电联产项目占装机容量的比例达到了惊人的56%，在英国，小型分布式发电站达到了1000多座，平均每6.1万人一座，而美国提出2010年20%的新建商用建筑物要用小型冷热电联产供电。假设到2020年分布式发电占全国发电总装机的2%，单位千瓦投资为8000元/千瓦，其中设备投资占比20%，则分布式电源和微网系统的市场容量将超过500亿元。需要指出的是，分布式电源和微网系统带来的将是一个综合的设备市场。分布式电源的发展，将主要带来五大方面的设备需求：发电设备：冷热电联产机组、小型风电机组、小型光伏系统等控制保护设备：逆变器、变流器、无功补偿器、继电保护系统等储能设备：储能电池、飞轮储能等通讯与计量设备：双向表计系统、微网调度系统等图表 2010-2020年分布式电站市场容量估算3.3.3智能调度系统：从信息化走向智能化智能调度是坚强智能电网的关键建设内容和神经中枢。一方面，中国版坚强智能电网的建设蓝图中，特别是国网公司强力推行的“统一”坚强智能电网的概念下，智能调度系统主要是为了适应特高压互联大电网安全稳定运行而所需要的新一代覆盖全国输电网的跨区域调度系统。另一方面，新能源、清洁能源以及分布式能源的迅猛发展，也对输电网、配电网的调度能力提出了更高的要求，实现自动化乃至智能化的调度能够大大提高电网的运行效率。近日，国家电网华中公司，智能电网调度技术支持系统研发及华中试点工程建设第一阶段成果日前通过验收，这标志着我国新一代智能电网调度技术支持系统研发取得重大突破。我国电网调度首次实现了基于“三华”(华北、华中、华东)电网统一模型的实时数据采集和展示，信息范围覆盖“三华”电网220千伏以上电压等级近2700个厂站和东北电网、西北电网的主网架，能有效支持国家电力调度通信中心与“三华”网调互备和业务协同，支撑特高压大电网安全稳定运行。国调、网调先行，其他等级调度系统后继，预计将带来超过170亿元以上的设备需求。电网公司特别是国网公司层面，为了和特高压统一坚强电网相配合，2010-2020年预计将重点建设智能国调系预计将带来1-2亿元的市场容量，而主力市场数量众多的网省调、地调、县调，预计将