智能电网信息系统体系结构研究「电子信息应用」

今天带来智能电网信息系统体系结构研究「电子信息应用」，关于智能电网信息系统体系结构研究「电子信息应用」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

（报告出品方/作者：长江证券，宗建树、余庚宗、胡世煜）

1 “双碳”东风已至，信息化助力发电侧结构改革

相比电网侧信息化建设，发电侧信息化建设进展相对缓慢。分析原因，一方面过去发电 企业整体效益不稳定，另一方面此前发电企业以火电、水电为主，具备机组集中化特点， 管理难度有限，简单的信息化系统即可覆盖企业电场的管理需求。但当前时点，我们认 为发电侧信息化已经迎来新的增长驱动。从结果上来看，各发电企业对信息化的重视程 度正在逐渐加深。2017 年发电企业大唐发电首次在年报中单独披露信息化投入，自 2017 年以来，大唐发电信息化投入以 24%的复合增速快速增长，远超公司收入增速，大唐发 电作为我国五大发电集团之一，其对信息化的重视某种程度可反映行业趋势。

政策驱动下带来的能源结构改革，是支撑发电侧信息化高速增长的核心驱动因素。十三 五以来，我国致力于清洁能源的发展，煤炭消费占比将明显下降，在此过程中，发电企 业首当其冲做出相应产品结构的调整。当前我国电源结构已经发生了明显的变化，煤电 供给侧改革的推进和风电、光伏新增装机的快速提升，装机和电量结构中清洁能源的占 比快速提升。

尤其是 2020 年以来，政策层面多次强调“双碳”，能源结构变革有望进一步加速。自 2020H2 以来，政策层面多次强调“碳中和”、“碳达峰”。2021 年 10 月，国务院发布 《2030 年前碳达峰行动方案》，提出严格控制煤炭消费增长、加快新型电力系统构建、 至 2025 年非化石能源消费比重达 20%等主要目标。自此，“双碳”目标被上升到历史 新高度。

在此预期之下，我国新能源装机量有望持续提升。根据预测，截至 2025 年，我国风力 发电年度新增装机量预计将接近 90GW，2021~2025 年复合增速约为 20%；而截至 2023 年我国光伏发电年度新增装机量将达到 126GW，2021~2023 年复合增速约为 47%。

由于新能源与传统能源差异较大，现有的发电侧信息化系统，无法适应可再生能源规模 化发展需要，这是行业迎来新一轮成长期的核心原因。具体分析，我们认为由新能源电 力占比提升所带来的信息化增量需求，主要来源于以下两条主线：

主线一，发电侧输出波动性提升带来的相关信息化需求。伴随新能源电源占比提升而来 的，是发电侧出力稳定性下降，风电和光伏等电源容易受天气影响、稳定性欠佳的缺点 更加凸显，发电侧的供电能力波动也随之明显加剧，同时，在当前的经营环境和技术成 本下，新能源出力的高波动性暂时难以得到有效的解决。随之而来的是发电侧产生的一 系列问题：以传统能源为主的电力系统尚不能完全满足风电、光伏发电等波动性可再生 能源的并网运行要求；可再生能源与其它电源协调发展的技术管理体系尚未建立，可再 生能源发电大规模并网仍存在技术障碍，弃水、弃风、弃光现象严重等。

主线二，分布式发电装置带来的管理难度提升带来的信息化需求。一方面，相比于传统 的火电、水电机组，风电、光伏单电场/电站的发电量相对有限，导致电厂/电站数量急剧 上升，提升企业管理难度；另一方面，风电、光伏单机组发电量较低，因此往往电厂具备占地面积广、发电机组复杂的特点，尤其是当前分布式光伏电站的大力推进，进一步 提升管理难度。

正是由于上述两方面的变化，新模式下的新能源的正常运营与发展必然带来与传统能源 发电侧完全不同的信息化系统建设需求。沿新能源发电设施建设、运行整体流程来划分， 我们将新能源占比提升带来的增量发电侧信息化需求拆解为五大方面：设计、预测、并 网、电站综合运维与企业信息化管理。

2 新能源电力占比提升，增量IT需求蓬勃发展

沿新能源发电设施建设、运行整体流程来划分，我们将新能源占比提升带来的增量发电 侧信息化需求拆解为五大方面：设计、预测、并网、综合运维与信息化管理。本部分我 们将对这五类需求进行逐一拆解，探讨可能的商业模式与对应的市场空间。

设计软件需求兴起，商业化进程有待提升

一般来说，设计环节处于电厂项目建设工程的前端，在设计过程中需要对电厂的规划容 量、建设规模、机组形式、具体分布、机组参数等内容，出具详细的设计结果与设计图。 一般来说，电厂的设计主要由区域级设计院进行，因此我们认为，省级、地市级、县级、 民营或者企业级设计院将是此类光伏、风电设计软件的采购方。

当前功能强大的专业设计软件和通用型设计软件（CAD）共存。AutoCAD 作为最为经 典的辅助设计软件，依然是各大电力设计院用于电厂设计的主要选择，但是一旦涉及光 伏、风电等领域所需的专业知识，例如气象数据库、系统组件数据库等，AutoCAD 则 显得力不从心。

以光伏设计为例，在设计阶段最核心关注点在于，做出光伏发电系统的设计，并对其进 行建模仿真，分析影响发电量的各种因素，并最终计算得出该发电系统的最终发电量曲 线。以当前国际光伏工程通用的 PVsyst 仿真软件为例，可用于设计并网、离网、抽水 系统和 DC-网络光伏系统，并包括了广泛的气象数据库、光伏系统组件数据库，以及一 般的太阳能工具等。

该软件提供了初步设计、项目设计、详细数据分析 3 种水平上的光伏系统研究，可计算 各种类型方阵、各种遮挡条件下方阵面上接收到的辐射总量，同时能考虑到光伏组件里 每片电池和旁路二极管效应；具备强大及组件模组，可体现 I-V 曲线、弱光、温度效应 等各类效应，组件数据库涵盖世界主流组件厂家产品；系统 PR 考虑全面，涵盖从太阳 能到并网点电能的全过程。

除仿真模拟类软件之外，光伏、风电领域在设计过程中也需要经济评估软件、编码识别 软件、微观选址软件等专用模块或产品。

考虑电力设计工程涉及资质问题，此类设计软件下游客户主要集中在各级电力设计院、 设计公司中。当前我国电力设计院结构具有一定区域性，分为区域电力设计院（中国电 力顾问集团下属华北、华东、西南、东北、西北、中南设计院），以及中国能源建设集团 下属电力设计院（含电力规划设计总院）、中国电力建设集团下属省和区域电力勘测设 计院以及各地市设计公司、民营设计公司、县级电力公司设计部门等等。

当前发电侧相关设计软件，尤其是国产设计软件，主要仍以 Lisence 的方式进行销售 （单次付费），但基于长期视角，考虑设计类软件作为典型的标准化软件产品，从长期 维度或可实现订阅式付费转型。对标建筑企业设计类软件广联达，正是在云转型推动下 开启第二成长曲线；同时考虑海外公司 PVsyst，当前也是以订阅的方式进行收费。（报告来源：未来智库）

预测软件重要性提升，产品能力决定竞争格局

此前传统能源时代，虽然也需要发电功率预测相关产品，但其准确度相对较高，同时其 发电形式使得短时间内发电功率波动相对较小：例如火力发电可根据燃料热值情况直接 计算发电量，并通过对燃烧器的调控实现对功率的控制，而水力发电预测主要依据历史 水文数据，对其准确性带来一定挑战，但考虑到可通过水库蓄水的方式较为方便高效的 调控水量，从而实现对其阶段性发电功率的控制。但伴随清洁能源占比的不断提升，一 方面风力、太阳能均具有较高不可控性，且当前缺少直接储能手段（现有储能方式均为 化学储能，成本较高，同时存在一定损耗）来进行短期发电功率调控，因此当前在一天 的大部分时间内光伏发电的发电量（出力）与用户的用电量（用电负荷）是不匹配的。

为实现优先发展新能源的战略目标，必须提高新能源发电的收益，减少“弃风弃光”现 象；而提高新能源发电的收益则必须保证新能源电站的发电量，促进对新能源电力的消纳，而促进新能源电力的消纳则必须降低新能源电力波动性对电网的冲击，对日内传统 电力和新能源电力的发电量进行调控，在保证电网安全的前提下尽可能实现新能源的足 额发电。以上目标的实现需要电网提前掌握各类电力的发电曲线，对发电计划作出提前 规划。

因此对新能源发电功率的预测已成为促进新能源消纳，实现新能源快速发展的重要基础 性工作。2011 年和 2012 年，国家分别发布了《风电场接入电力系统技术规定》 （GB/T19963-2011）和《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964-2012），明 确将功率预测系统、有功功率、无功功率控制系统作为新能源电站并网的前置条件，各 地能源局在其对外发布的《发电厂并网运行管理实施细则》中也进一步规定了对新能源 电站发电功率预测和发电功率控制的考核机制。

具体来看，功率预测软件及服务主要包括以下功能步骤：①获得原始气象预报数据（背 景场数据）；②根据原始气象预报数据，通过建模计算后得到更高精度的气象预测数据； ③在后台数据中心进行短期功率预测数据的计算；④传输短期功率预测数据和气象预测 数据到所服务电站；⑤在电站软件中进行超短期功率预测数据的计算；⑥将短期和超短 期功率预测数据上传至电网调度。

考虑到功率预测软件本质上是为风光电厂提供实时数据服务，因此此类业务天生具备适 合订阅付费的特质。我们认为，功率预测类软件或将以前期项目收入 中后期订阅服务 收入的商业模式开展相关业务，对于首次安装预测系统时所需要硬件投入（如测风塔、 环境监测仪、传感器、服务器等），可以项目制的方式获取收入，一次性覆盖公司成本； 而对后续高频的数据上报服务，一般以服务的形式收取服务费。

而从市场规模角度，当前新能源功率预测类软件市场规模约为 10 亿元左右，且后续伴 随装机量的不断增加，行业空间有望持续增长。我们根据相关公司客单价情况，对行业 空间进行简单测算，2020 年市场规模约为 12 亿左右；同时根据国能日新风光电功率预测软件市场份额约为 20%左右， 估算可得行业空间约为 10 亿规模。二者相互验证，我们认为这一数据相对具有可信度。 考虑新能源功率预测类软件市场规模与新能源电站数量呈现一定相关性，伴随近年来装 机潮的不断推进，行业空间有望实现高速增长，预计 2020~2023 年行业复合增速约为 24%。

细分行业小而美，产品力决定竞争格局。由于新能源电站将预测软件的结果实时上传， 并由电网进行统一准确性考核，因此软件产品力在客户进行服务商选择时将是核心考虑 因素之一，行业内在进行合同签订时，亦存在对测量不准确的情况进行扣减收入的条款， 更进一步助力对行业公司产品力的筛选。当前行业竞争格局上来看，行业里主要公司均 在新能源电站功率预测领域深耕多年，具备较强专业性。

并网智控成为刚需，增量空间稳定释放

为实现电力的实时平衡，电力系统需要根据整体电力供需情况对发电源进行有效的管控， 使其具备可调性、规律性和平滑性。根据控制方式的不同，分为自动发电控制系统（AGC 系统）、自动电压控制系统（AVC 系统）和快速频率响应系统。

一般来说，并网智控系统适用于所有发电模式，但相比于传统的火电或水电，新能源发 电对 AGC/AVC 的需求更为强烈。从功能上来说，AGC/AVC 保障发电场产生的电具有 稳定的频率和电压，尽量在上网过程中尽量减少对电网的冲击，从而保证电网安全稳定 运行，同时降低网损。

正因如此，从政策层面呈现对新能源电场应用 AGC/AVC 的强制性要求。在风电场、光 伏电站的接入电力技术规定国标中，就有对有功/无功控制系统的要求，而国家能源局最 新发布的《电力并网运行管理规定》中再次强调了该系统的重要性，并提出了对有功/无 功控制系统的考核要求。

以风电场为例，AGC/AVC 模块往往和功率预测相结合，二者功能相互支撑，实现新能 源场站的主动型、电压波动防控型控制目的。具体来看，首先，功率预测模块向 AGC 模 块提供 5min 功率预测，AGC 模块基于该数据完成两个功能：一是实现以 5min 预测为 重要输入参数的有功分配策略；二是向调度主站上传新能源场站未来 5min 发电能力， 以协助主站端完成新能源场站的科学精确管控。其次，功率预测模块向 AVC 模块提供 5min 功率预测值，AVC 模块基于该数据实现新能源场站在自由发电状态下的电压波动 性预防控制。再次，AGC 模块向 AVC 模块提供负荷指令，AVC 根据负荷指令实现未来 新能源场站的电压无功分布，实现电压的超前控制。最后，AGC 模块向功率预测模块 提供新能源场站限电时段，则预测模块实现如下两个功能：一是实现预测模型的高精度 自修正；二是实现对新能源场站的消纳分析。

考虑 AGC/AVC 模块往往伴随硬件销售，因此当前相关产品主要以项目制形式进行交付， 在完成硬件安装以及配套实施服务后一次性确认收入，因此我们认为，并网智控领域市 场规模与当年新增新能源电场/电站数量直接相关，未来伴随年度风光电新增装机量的 变化，当前在新能源电站加大投入的趋势下，行业规模保持稳定增长趋势。

我们需要注意的是，并网问题虽然是新能源电力大规模上网过程中面临瓶颈的核心环节， 但并网所需的有功/无功（AGC/AVC）控制系统实际上是已经相对成熟的技术。虽然风 光电 AGC/AVC 需要对内部逻辑进行小幅更改，但总体来说，难以实现新能源电力有效并网的根本原因不在并网智控系统本身，而在于是否能和功率预测系统和有功/无功控 制系统形成相互支撑，从而实现有效协同。

正因如此，我们判断，并网智控 AGC/AVC 系统主要参与者仍将以传统巨头厂商为主， 新进入者获取份额相对困难。在传统电力时代，已有诸多电力器件厂商以软硬件结合的 方式切入 AGC/AVC 系统领域，例如国电南自、国电南瑞、许继电气等；此类企业一方 面占据一定的技术领先优势和成本规模优势，另一方面已经与各大发电厂有良好的合作 关系，新进入者相对难以对其发起冲击。但考虑到并网智控系统需要与功率预测软件有 机结合，因此我们认为在功率预测软件领域积累充足优势的公司或可在其中攫取部分份 额。

综合管理运维需求兴起，平台渗透率稳步提升

有别于传统电厂发电设备相对集中，风光电厂往往存在面积较大、设备分散、发电组件 复杂的问题，难以对生产数据进行实时监控并有效地统计和分析，而人工巡检工作量大、 检修运维效率低、设备问题难以及时发现。因此需要通过信息化手段，对厂区进行统一 进行监测、管理、运维，通过电站实时数据采集、现场组态监控、云平台数据分析、手 机 App 运维的四维一体的整体解决方案，实现众多分布式风电场、光伏电站的集中化、 集约化和智能化运维管理，推动新能源电站运维的智慧化升级。

从功能上来说，新能源电站综合管理运营系统应具备智能故障监测、告警管理、运维管 理、统计分析、日常办公等模块，可实现电站远程监控、数据统一管理、智能运维、运 营指标分析等功能，可减少电站的人员配置，提高电站的运营效率和管理效率。其中故 障监测与告警管理模块需求相对刚性，或是新能源电场首先需要投入的领域，而涉及提 升运营效率的模块，我们判断整体渗透率或出于缓慢稳定提升状态。

以风电为例，一般来说故障检测诊断及告警系统，由前端故障监测传感器和后端智能监 测软件和诊断平台构成。前端采集站与传感器不间断工作，实时采集设备各项运行数据，使得监测无时间盲区；传输层采用边缘计算，选取数据质量最高、最能代表设备运行状 态的数据进行存储，这使得保存下来的数据均是当前最优数据，避免大量无用数据占据 网络带宽和存储空间；后端数据智能报警技术采用“特征值报警”的综合报警评价体系， 较传统技术提升了报警的准确率，降低漏报率和误报率。

而基于长期视角，为实现新能源电站的智能化管理，新能源电站综合管理运营系统功能 应更加丰富，相应的客单价亦会有所提升。完整的新能源电站综合管理运营系统应具备 智能故障监测、告警管理、运维管理、统计分析、日常办公等模块，可实现电站远程监 控、数据统一管理、智能运维、运营指标分析等功能，可减少电站的人员配置，提高电 站的运营效率和管理效率。

更进一步分析行业参与者，考虑到此类综合管理运营平台本身技术壁垒有限，其壁垒主 要体现在行业 Know-How 和与各大发电企业的存量客户关系方面，我们认为具有综合 性产品能力、在电力行业内深耕多年的信息化软件企业，和与电力集团有深度合作的综 合服务企业具有明显竞争力，有望在竞争中获取更多份额。（报告来源：未来智库）

发电集团管理软件，更新需求稳定释放

此前我们主要讨论的是新能源电场/电站端产生的相关信息化需求，本部分我们主要集 中讨论来自发电集团的信息化需求。一般来说，发电企业的信息化管理软件，包括相对 通用的 ERP、OA，以及相对专用的涉及生产过程中的安全管理、生产管理等，及相关 配套底层 DCS 系统。当前发电集团正经历改革，新能源发电占比不断提升，业务逐渐 走向复杂化，大型发电集团信息化系统相应产生原有系统更新需求，不断支撑相关信息 化投入的稳定增长。

我们认为，发电企业信息化系统更新需求主要可以体现在以下两个方面：

其一，上层管理软件产品的更新替换需求。一方面，新能源电力占比逐步提升，相应功 能模块需求随之而来；另一方面，发电企业自身同样需要配合进行“火电调峰”，当前往 往采取将新能源电场选址在火电厂周围以方便调峰的措施，而这种企业内部的能源“协 同”，需要数据层面的进一步打通，此前同一能源企业各发电厂之间可能存在数据混乱、 相互孤立、业务全流程支撑不足等问题，因此当前管理软件系统或将围绕“数据互通” 进行建设，目前五大发电集团相继制定了一体化信息系统规划，形成了以数据中心、数 据总线、数据交换为核心的统一信息平台建设趋势。

其二，底层控制软件的更新替换需求。这一部分主要是针对发电系统原有工业软件而言， 对于存量火电厂，在新能源电力占比不断提升的情况下，火电厂将承担更多削峰填谷的 作用，一般来说，火电的发电负荷可以在 70%-100%之间波动，当前可经过灵活性改造， 使得火电发电负荷可以在 30%-100%之间波动，从而实现更有效的调峰。而实现火电灵 活性改造的其中一种方案，既是通过更新 DCS 系统优化锅炉系统，同时对生产线的改 造相应的会产生配套工业软件端的变化，从而产生可观更新需求。当前我国 DCS 市场 规模约为 90 亿元规模，其中电力占比约为 24%，对应约 20~25 亿元空间。

3 行业格局未定，正处卡位关键期

传统发电侧信息化服务商经过多年充分竞争，已经形成相对稳定的格局，但当前在新能 源电力占比不断提升，发电侧信息化需求蓬勃发展的情况下，我们认为可能为行业引入 新的竞争者。

传统的发电侧信息化服务商，将主要包括以下三类企业：

第一类是电力系统内部的科研院所和信息化建设单位。这类企业熟知电力行业运行特点， 占有一定的体制优势，能够准确把握电力信息化需求和动向，具有丰富的信息化实践经 验，是电力信息化的主要建设单位。这类企业有中国电力科学研究院、国网信息通信产 业集团、南京南瑞集团、南方电网鼎信科技集团、湖北华中电力科技开发有限责任公司 等。

第二类是综合性软件企业，这类企业技术水平较高，管理体系相对完善，市场竞争力强。 但由于其业务涉及各个行业领域，在某一具体行业的专注度较低，电力行业业务占整体 业务比例较小，因此他们在电力行业市场竞争中并不占据优势。这类企业国外企业有 SAP、Oracle、埃森哲，国内企业有东软集团等。

第三类是电力信息化建设的专业性厂商。这类企业聚焦电力信息化，对电力行业客户具 有较高的专注度，业务积累深厚。基于自身专业优势，对用户特定方面需求把握深刻， 市场化程度较高。典型企业主要有朗新科技、恒华科技、远光软件、北京中恒博瑞数字 电力科技有限公司和金现代等。

而当前情况下可能引入的新进入者，我们认为是在新能源产生的诸多信息化需求中，以 某一类专业性较强的应用软件为抓手，从而实现在这一行业的突破的专业性电力信息化 厂商。此类企业目标市场往往呈现空间有限的特征，但由于应用产品对性能要求较高， 因此或将获得较强的议价能力，和短期之内的收入利润弹性。基于长期视角，相关公司 可以拳头业务为支点，从而撬动更广阔的发电侧信息化市场。

站在当前时间点，发电侧结构改革为相关信息化行业带来冲击，行业重新进入未成熟阶 段，因此当前或是决定未来格局的核心期，谁能在这个时间点完成卡位，就能在未来占 据更多的市场份额。而上述四类企业在不同领域均各有所长：其中电力系统子公司或研 究所、电力信息化专业厂商在业务覆盖范围较广、追求个性化服务的企业管理领域占据 优势；而较多涉及与电力专用设备软硬件结合集成业务的并网智控系统、电站管理运维 系统领域，我们认为单纯的信息化公司基础相对薄弱，具备一定硬件领域积累的综合性 电网服务公司（电力系统子公司或研究所）会更具优势；而在细分的专业性软件领域， 更适合小而美的专业新能源信息化企业发展。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站