《2023AI+电力行业市场现状、应用场景及发展趋势分析报告.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2023AI+电力行业市场现状、应用场景及发展趋势分析报告.pdf(29页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、2023 年深度行业分析研究报告 目录 目录 一、市场现状.1 二、产业变革梳理.4 三、驱动因素.6 四、应用场景.10 五、AI+电力主要研究方向.11 六、产业进展.15 七、相关企业.19 八、发展趋势.22 九、参考研报.27 1/27 行业研究报告 慧博智能投研 一、市场现状一、市场现状 1、ChatGPT 催化?催化?AI+场景应用深化,场景应用深化,AI 在电力环节落地能力获得突破在电力环节落地能力获得突破过去制约?AI 发展的因素一直都是和场景的结合应用,业界一直在为没有找到收入足以覆盖研发、算力等成本的应用模式而苦恼;另一方面,市场也在期待一个更通用的?AI 模型的出现。C
2、hatGPT 的出现在应用侧展现了一条通用化的路径,完美解答了商业模式与通用大模型两个问题。在此基础上,AI+场景的应用或将迎来爆发。相比传统?AI 算法,GPT 模型的区别在于通过海量参数,进一步提升了模型的精确度。初代的?GPT 模型参数是?1.17 亿,而?GPT2 的模型有?15 亿个参数,参数增加了?10 倍之多。第三代的?GPT3 模型,参数达到了?1750 亿,是?GPT2 参数的?100 倍。正是由于参数的指数级提升,使得模型的使用效果大幅提升。而此类参数上亿的模型,通常称之为“大模型”。GPT 模型能够生成连贯和语法正确的文本,已被用于广泛的自然语言处理任务,包括语言翻译、文
3、本补全和文本生成。AI在电力多个环节助力降本增效,稳定性与智能化是寻找电力 AI 场景的主线。对于整个电力体系来说,在发输变配用的多个环节均涉及到预测、调度、管理等软件需求,AI 的接入有望帮助多个环节实现效率的提升。从另一个方面讲,电网是一个以稳定与安全为第一位的体系,AI 在电力体系的落地是一个相对谨慎的过程,需要去找一些对于主网运行影响不大,同时智能化之后降本增效较为明显的领域。这主要涉及两大方向,和下游用电相关的虚拟电厂和电力交易,以及和检测相关的智能化巡检。2/27 2、AI 助推电力?助推电力?IT 加速发展,多个细分领域迎来变革机遇加速发展,多个细分领域迎来变革机遇人工智能赋能新
4、型电力系统下新能源发电、变电、调度、配网、安监、营销、基建以及企业经营管理等领域业务智能化应用,将有效推进新型数字基础设施建设,助力新型电力系统智能化发展人工智能赋能新型电力系统下新能源发电、变电、调度、配网、安监、营销、基建以及企业经营管理等领域业务智能化应用,将有效推进新型数字基础设施建设,助力新型电力系统智能化发展。基于云平台、深度学习框架以及图像识别、语音识别、自然语言处理等?AI 技术能力,电力企业可以进行专业化模型训练和智能化分析以及诊断服务,包括:提供精准的能源需求预测,帮助企业制定更加科学合理的能源调度方案,避免因能源短缺或过剩而造成的浪费和损失;对电力系统进行实时监测和优化,
5、提高电力系统的稳定性和安全性,降低事故风险;提高电力设备的维护效率和准确性,降低设备故障率,从而降低维护成本和提高设备使用寿命。大模型将电力领域作为重点垂直细分领域大模型将电力领域作为重点垂直细分领域。以华为华为为例:大模型方面:盘古 CV 大模型在无人机智能电力巡检方面取得了较好成绩,模型开发维护成本降低 90%;与中科院自动化所合作即将发布的智能决策大模型,在出力预测、电网智能调度方面也有突破。硬件及平台:华为基于昇腾 AI 为业界提供的人工智能基础软硬件平台,包括 Atlas 系列硬件、异构计算架构 CANN、全场景 AI 框架昇思 MindSpore、TV8ZrZiXiYpNsQqN6
6、MdNbRmOpPpNmPjMoOtOkPpNuM6MnPqQMYoNyQxNmNrR 3/27 昇腾应用使能 MindX 以及一站式开发平台 ModelArts 等,打通从训练到推理的整个流程,构建云边端协同的电力智能平台。阿里的阿里的“通义千问通义千问”大模型也将电力作为首批应用场景之一大模型也将电力作为首批应用场景之一。2023 年 4 月 26 日阿里云宣布启动“通义千问伙伴计划”,优先为千问伙伴提供大模型领域的技术、服务与产品支持。该计划首批将推动“通义千问”大模型在油气、电力、交通、金融、酒旅、企服、通信 7 个不同行业的落地应用,共同打造产业生态。因此,随着大模型的不断完善和成熟
7、,“AI+电力”将迎来更长远的发展前景。3、“AI+电力电力”的几个重要方向的几个重要方向(1)利用)利用 AI 的预测功能,进行源网荷储管理以及功率预测的预测功能,进行源网荷储管理以及功率预测随着新能源的发展,虚拟电厂等应用应运而生。虚拟电厂需要对发电量、负荷等进行多方面的判断,以起到“削峰填谷”的作用。AI 可以将海量的历史数据进行有效分析,提升预测精准度,进而实现能源的优化配置,帮助用电方或售电公司以更合理的价格进行交易。同时,新能源发展带来功率预测需求,而天气是功率预测的重要影响因素,在天气等因素预测的需求方面海外已有巨头先行,DeepMind 和谷歌新研究出了一种基于机器学习的天气模
8、拟器 GraphCast。(2)AI 与与 RPA 等技术融合,打造电力物联网端的应用等技术融合,打造电力物联网端的应用 4/27 过去电力巡检等工作以人工为主,未来电力巡检将更多以设备为主,不仅节省了人力,而且分析范围、计算能力都将有所提升。值得注意的是,AI 大潮下 RPA 技术将快速发展,在电力机器人、流程自动化等方面都将发挥重要作用。(3)AI 与低代码平台结合,进一步赋能电网及电力企业信息化开发与低代码平台结合,进一步赋能电网及电力企业信息化开发 NLP、知识图谱等技术,能够将低代码开发平台内部的历史操作、开发模式、组件、模板、服务等海量知识归类整理,借助实体识别、属性抽取、关系抽取
9、、特征表示和标签生成技术,实现软件开发知识图谱的自动构建,从而进一步提升软件开发效率,助力电力企业和电网提升开发效率,提高响应速度的同时降低成本。(4)电力新基建中电力新基建中 AI 技术的应用技术的应用 目前储能等建设是大势所趋,“BIM+AI”的应用潜力可期。同时,在能源的流程化中,视觉等技术与 AI的结合也将打开更大的想象空间。二、二、产业产业变革变革梳理梳理 此前市场普遍认为,电力行业系典型的周期性行业,其本质系上游发电装机容量的供给弹性与下游工商业用电需求存在错位,应当符合固定资产投资的朱格拉周期特征。然而,通过梳理 1997 年首轮电力市场化改革以来的全国月度发电量同比增速,并未在
10、 810 年的时间窗口中看到明显的朱格拉周期效应。为此,特意提出以下四条线索试图论证当前我国电力行业并不适合套用经典的朱格拉周期理论,可以看出 2021 年末的第四轮电力市场化改革不同以往,在当下 AI 大模型快速迭代发展的背景下,这轮改革或将演绎为颠覆电力行业发展的 AI+能源革命。(1)宏观经济线:电力行业或逐渐弱化与经济风格及宏观经济线:电力行业或逐渐弱化与经济风格及 GDP 增速强绑定逻辑增速强绑定逻辑 经济结构或与能源结构脱钩,电力行业或逐渐弱化与经济风格及经济结构或与能源结构脱钩,电力行业或逐渐弱化与经济风格及 GDP 增速强绑定逻辑增速强绑定逻辑。通过复盘 1997年以来我国发电
11、量大开大合的几个阶段,在剔除四轮“电改”的影响之后,发现在 2021 年电力市场化改革进入实质阶段前的发电量周期波动,主要受到我国宏观经济的影响。20082009 年全球金融危机期间,我国主要经济风格为“稳增长”,同期发电量增速达到历史峰值;20122015 年,我国在经济增速相对稳定的前提下,为防范前期“四万亿”投入引发的过剩产能等潜在风险,经济风格逐步转向“调结构”,2015 年 11 月中央明确提出“供给侧结构性改革”,高耗能产业随即进入衰退期,同期全国发电量增速逐渐下行至负增长;2020 年初,受到新冠疫情影响,我国经济风格再次转入“稳增长”,同期发电量增速高度吻合;2021 年,疫情
12、影响短期消退,在经济增速冗余空间相对充裕的前提下,经济风格再次转向“调结构”防范化解系统性风险,调控高能耗企业生产,全国发电量从高位快速下探。随着 2022 年上半年全球疫情再次反复,经济风格再次转向“稳增长”周期。尽管“稳增长”与“调结构”势必会成为可预见的未来里我国经济风格的两种主要切换模式,但电力行业或将逐渐摆脱与经济风格的强绑定逻辑,其中最为核心的边际变量为我国电力能源结构:此前我国电力能 5/27 源结构主要以不可再生的燃煤为主,随着我国电力能源结构逐步向风电光伏倾斜,“调结构”周期下的传统重工业下行对于电力行业的影响或将得到一定对冲。同时,电力行业也或将逐渐摆脱与 GDP 增速的强
13、绑定逻辑:20032007 年与 20162018 年间系全国发电量未受到明显外生因素影响、增速相对平滑的两个阶段,阶段内全国发电量增速中枢与同期 GDP增速中枢高度一致。在“3060 达峰中和”政策时间表指引以及 AI 大模型赋能“源网荷储”智能化升级背景下,电力行业或将在未来 510 年跑赢 GDP 增速逐步摆脱强绑定关系。(2)电力改革线:历次电力改革线:历次“电改电改”触发行业高触发行业高景气引擎,本次电改有望迎来新一轮高景景气引擎,本次电改有望迎来新一轮高景气气 市场化程度逐步加深,历次市场化程度逐步加深,历次“电改电改”触发行业高景气引擎触发行业高景气引擎:1997 年,我国撤销电
14、力部,成立国家电力公司,初步由高度计划体制转向市场体制,我国电力改革首次拉开序幕;2002 年,“厂网分离”、“政企分开”,发电公司与电网分开,电力市场化程度加深;2015 年,“管住中间、放开两头”,售电侧解耦,市场化持续推进;2021 年末,煤电进入电力市场,工商业用户全部接入电力市场,全国统一电力市场启动建设。至此,我国电力市场化改革才迎来了真正由量变到质变的拐点。历次电力市场化改革的深化,都同时伴随着全国发电量的上行,且后续震荡稳定在 GDP 增速左右,可见电力市场化改革的确促进了上游电力供给与下游电力需求的适配,且方向上通常表现为新一轮的电力行业高景气。2021 年后,随着全国统一电
15、力市场的逐步建立健全,有理由认为电力行业将迎来新一轮高景气时期。(3)电网投资线:十四五期间两张电网近三万亿投入再创历史新高电网投资线:十四五期间两张电网近三万亿投入再创历史新高 十四五期间两张电网近三万亿投入再创历史新高十四五期间两张电网近三万亿投入再创历史新高。十四五期间,国家电网国家电网与南方电网南方电网合计规划投入 2.9万亿元,超过十三五期间规划资金 5,000 亿元,再创历史新高。巨额投资不仅代表着未来五年电力行业可预期的繁荣,也可能意味着其背后掀动的能源革命有望即将到来。(4)技术变革线:技术变革线:AI 大模型有望推动大模型有望推动“源网荷储源网荷储”智能化变革智能化变革 电源
16、侧电源侧:风电光伏新能源电力的平滑上网离不开准确、高频的气象预测数据,华为盘古大模型与阿里通义千问大模型均已发布相关行业模型,或将赋能传统新能源电站运营系统精细化、智能化升级。电网侧电网侧:BIM 设计是贯穿电网全域的精细建模、微观选址、建筑算量软件。AI 大模型有望打破二维与三维壁垒,实现有效转换高度联动,提升设计效率。无论是基于 2D 图纸的精细化翻模,还是基于语言+图片/2D 图纸的正向设计构件智能化生成,AI+将有效提升 BIM 设计人员效率。电荷及储能侧电荷及储能侧,AI 大模型有望赋能电力市场交易,推动智慧能源管理系统通过高频实时响应决策机制,帮助售电公司、工商业用户、城乡家庭用户
17、在上游发电峰值低价购入电能,在上游发电供应短缺时高价卖出电能,通过微电网储能或电动汽车、小型光伏面板及蓄电池进行调蓄,从而在电力交易行为当中获益,打破此前电力 IT 作为成本中心的预算刚性关系。6/27 三三、驱动因素、驱动因素“新型电力系统”一词提出后,南方电网南方电网、国家电网国家电网相继研究制定了相关行动方案,方案中均提及“电网数字化转型”等类似字样。此外,新能源发展迅速也导致消纳问题日渐突出,完善统一的电力市场体系是适应高规模新能源、打破电力跨省跨区交易存在的市场壁垒、缓解新能源消纳压力的重要保障。目前全国统一电力市场正逐步建立,未来工商业用户将全面参与电力交易市场,电力的商品属性将得
18、以还原。在新型电力系统构建过程中,调控技术手段及调控机制亟待升级,这将有力地推动 AI 在电力系统的深刻应用。以下我们将对相关驱动因素进行分析。1、新能源发电对新能源发电对电力系统电力系统提出更高要求,提出更高要求,新型电网新型电网亟待建设亟待建设 双碳政策推动,风光未来将成电源装机主力双碳政策推动,风光未来将成电源装机主力。随着双碳政策的推动,能源消费结构加速转型,根据中华人民共和国 2022 年国民经济和社会发展统计公报数据显示,2022 年清洁能源消费量占能源消费总量的比重为 25.9%,五年间提高 3.8pp。在中国 2030 年能源电力发展规划研究及 2060 年展望中,预计 203
19、0 年电力系统中风电/光伏装机占比分别达到 21.0%/27.0%,合计装机占比达 48%,清洁能源成为主导电源,装机占比达 67.5%;到 2060 年,风电、光伏发电装机规模合计达 80%,发电量超 70%,清洁能源装机规模合计达 96%,风电光伏迎来快速发展。7/27 新能源发电具备新能源发电具备随机性、波动性以及间歇性随机性、波动性以及间歇性。风电、光伏电站由于对风能、光能的依赖性强,其发电功率会随季节、时间、天气等发生巨大变化,具备不确定性,从而导致供电的间歇性和波动性。新能源使电网来源复杂性加剧,对电力系统提出了更高要求,调控技术手段亟待升级新能源使电网来源复杂性加剧,对电力系统提
20、出了更高要求,调控技术手段亟待升级。光伏、风力发电出力与负荷不匹配的特点违背电力系统需保持实时平衡的要求,使电压控制、调峰调频难度加大。“十四五”期间,随着陆上九大新能源基地和五大海上风电基地的持续建设,新能源装机和发电量将保持高速增长,未来风光的大比例接入电网将使电网来源复杂性加剧,电力系统调节能力受到考验,适配问题亟待解决。在此背景下,电力系统需要提高感知能力,做到全面可观、可测、可控,以适应新形势发展要求。构建新型电力系统,电力转型加速构建新型电力系统,电力转型加速。在 2021 年 3 月中央财经委员会第九次会议中,首次提出构建以清洁能源为供给主体的新型电力系统,并明确了新型电力系统在
21、实现碳中和、碳达峰目标中的基础地位。随着近两年的不断完善,2023 年 1 月 6 日,国家能源局发布新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿),文件中指出安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合为新型电力系统的四大基本特征,其中,智慧融合是构建新型电力系统的基础保障。电网是电源侧和用电侧的连接枢纽,电网智能化是新型电力系统建设的关键一环电网是电源侧和用电侧的连接枢纽,电网智能化是新型电力系统建设的关键一环。“新型电力系统”一词提出后,南方电网南方电网、国家电网国家电网相继研究制定了相关行动方案,南方电网提出在 2030 年前基本建成新型电力系统,国家电网提出 2050 年全面建成新型电力系统的目标。
22、在南方电网及国家电网提出的行动方 8/27 案中,均提及“电网数字化转型”、“数字电网”等类似字样,在南方电网举行的数字电网推动构建新型电力系统专家研讨会上,指出数字电网将成为承载新型电力系统最佳形态。2、传统机制无法适应传统机制无法适应电力体制改革电力体制改革需要,电力信息化为其提供更多可能需要,电力信息化为其提供更多可能 从我国电价政策机制发展历程来看,我国电价政策机制发展历程大致可以分成四个阶段:计划经济阶段计划经济阶段(1949-1984 年年):1950 年,我国成立电力行业管理局,初步形成以中央领导为主、地方领导为补充的政企合一的垂直电力管理体制;电价初始调整阶段(电价初始调整阶段
23、(1985-2001 年年):1985 年,以国家经济委员会、国家计划委员会、水利电力部、国家物价局发布的关于鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定为标志,开启分类定价;电力市场化过渡阶段(电力市场化过渡阶段(2002-2014 年)年):2002 年电力体制改革方案发布,标志着我国电力行业定价正式告别政府定价,进入市场竞价新时代。全面深化电力改革阶段(2015 年年至今至今):2015 年,关于进一步深化电力体制改革的若干意见下发,确定了“三放开、一独立、三强化的改革基本路径以及放开两头、管住中间的体制框架。新一轮电力体制改革加速推进新一轮电力体制改革加速推进。传统电力系统调度模式为“源随荷动
24、”,根据用电侧来调整电源侧的发电量,新型电力系统下电源侧发电量和负荷侧用电量均不可控,加大了电力调度难度。而目前电网调度方式主要是面向常规电源为主的计划调度机制,电力体制改革随之深化。新能源逆向分布格局凸显消纳压力,建立电力统一市场为解决新能源消纳的重要一环新能源逆向分布格局凸显消纳压力,建立电力统一市场为解决新能源消纳的重要一环。从能源分布情况来看,我国能源资源与负荷中心逆向分布,新能源主要集中于西部、北部地区,用电需求集中在中部、东部地区,随着新能源大规模发展,消纳问题日渐突出。完善统一的电力市场体系是适应高规模新能源,打破电力跨省跨区交易存在的市场壁垒,缓解新能源消纳压力的重要保障,为此
25、我国出台了多项政策以推动全国统一电力市场体系的建设。9/27 全国市场化交易电量占全社会用电量的比重逐年上升全国市场化交易电量占全社会用电量的比重逐年上升。新一轮电改实施以来,我国电力市场建设稳步有序推进,价格机制也愈加完善,市场化交易电量占全社会用电量的比重大幅提升。2022 年全国市场交易电量约 5.3 万亿千瓦时,同比高增 39.0%,占全社会用电量比重为 60.8%,较 2021 年提升 15.3pp。据中电联中国电力行业年度发展报告 2022显示,截至 2021 年底,全国各电力交易中心累计注册市场主体 46.7 万家,数量较 2020 年增长 76.0%。电力市场化建设具备先进性,
26、一方面,市场化价格有利于充分反映电力市场真实供需变化,煤价上涨等成本压力通过更高电价传导到下游的机制更顺畅;另一方面,电力市场化交易有利于实现电力资源在全国范围内的优化配置,更好实现跨省跨区电力传送。电力市场化改革再提速,企业能效管控的意愿日益增强电力市场化改革再提速,企业能效管控的意愿日益增强。关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见中提出,到 2025 年全国统一电力市场体系初步建成,到 2030 年,全国统一电力市场体系基本建成。随着“双碳”政策的推进,企业能源监测、降低用电成本变得尤为重要,未来工商业用户将全面参与电力交易市场,电力的商品属性得以还原。目前已初步形成在空间范围上覆盖省
27、间、省内,在时间周期上覆盖年度、月度、月内的中长期交易及日前、日内现货交易,在交易标的上覆盖电能量、辅助服务、10/27 绿电交易等交易品种的全市场体系结构,以省内电力市场为基础,省内市场和跨省跨区市场协同推进的全国统一电力市场逐步建立。然而目前主要以面向常规电源为主的计划调度机制不能适应电力市场环境下交易计划频繁调整,电力信息化为其适应高比例新能源并网条件下源网荷储“多向互动”的灵活变化提供解决方案。四、应用场景四、应用场景 AI 技术有望对电力系统有序运转、新能源高效消纳等业务形成强有力的助力和支撑,以下我们对电力行业有哪些 AI 具体应用场景和当前实际应用案例进行探讨。1、受益环节、受益
28、环节:电力系统多个环节将受益:电力系统多个环节将受益 电力系统:优化调度电力系统:优化调度。新型电力系统下,新能源大规模接入对电网稳定性和消纳能力提出更高要求,电网需要实时性更强的调度能力,可以采用人工智能技术进行功率预测、实时控制调度、调控终端有缘配电网、调节负荷,让各环节调度更精细化。例如,2021 年 8 月,南方电网南方电网推出调度云超算平台,每秒钟可进行 825 万亿次浮点运算,节点性能较普通云服务器提升 5 倍,提高电力决策效率。发电侧:新能源发电功率预测发电侧:新能源发电功率预测。新能源发电具备随机性、间歇性特点,发电企业需向调度机构报送短期功率预测、超短期功率预测两类数据文件接
29、受考核。新能源发电功率预测主要基于算法模型和气象预测,可通过 AI 技术基于天气预报、天气实况、场站出力等数据优化预测模型,提高新能源发电功率预测速度和准确度,保障电网安全运行和电力可靠供应。例如,在南网的调度云超算平台,“未来 7 天台风 9公里预测业务”从 8 小时缩短至 1.7 小时,效率提升 4 倍以上。电网侧:智能监测巡检电网侧:智能监测巡检。可通过机器人、视频监测装置、监测传感装置等采集数据,进一步通过输电通道、变电站运检图片识别模型、主变压器声纹识别模型等进行输配电智能监测和无人化智能巡检,以实现异常检测和故障定位。例如,2022 年江苏地区无人机累计巡检 45.2 万余基,无人
30、机规模化水平同比提升 192%。中科南京人工智能创新研究院表示,基于前端 AI 分析的无人机巡检效率是传统巡检效率的20 倍以上。用电侧:负荷预测与管理用电侧:负荷预测与管理。AI 技术可以通过分析历史负荷数据和其他相关数据,预测未来负荷需求,为虚拟电厂调度提供决策,以避免负荷不足或超负荷情况的发生。例如,南方电网南方电网 2020 年 3 月推出“AI负荷预测”系统,截至 2022 年 10 月,南方五省区 96 点 AI 负荷预测年度平均准确率 97.4%,较人工预测提升 0.6%。2、最佳落地场景、最佳落地场景:电力系统转型,电力系统转型,AI+虚拟电厂是极佳落地场景虚拟电厂是极佳落地场
31、景 AI 在新型电力系统建设中应用场景广泛在新型电力系统建设中应用场景广泛。ChatGpt 等大语言模型的出现,带动了对人工智能在各行业应用落地的探索。未来我国要建成智能友好、高度数字化、智慧化、网络化的新型电力系统,电力系统信息化和智能化将不断提高,AI 在新型电力系统中将有广泛的应用场景,包括电力系统自动化控制、电力调度、电力市场交易、生产安全管控和运维检修等方面。虚拟电厂是虚拟电厂是 AI 在新型电力系统中的极佳落地场景在新型电力系统中的极佳落地场景。虚拟电厂(VPP)是一套智慧能源管理系统,可将电网中分布式清洁能源、可控负荷和储能系统等资源聚合起来作为一个“虚拟”的电厂参与电力系统运行
32、和电力市场交易。虚拟电厂要联通源网荷储多个环节,基于发电量、用电量、电价等数据信息制定更加 11/27 经济、合理的电力分配方案,依据实际情况与用电规律对电力生产进行合理安排,同时对负荷端进行智能控制,AI 接入有望在这些环节极大提升分析准确度和响应速度。通过 AI 赋能虚拟电厂,涵盖了 AI 在电力调度、电力市场两个方向的应用场景,是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景。五五、AI+电力主要研究方向电力主要研究方向 1、发电功率预测:基于发电功率预测:基于 AI 的预测模型为当前研究主线,旨在提高预测精的预测模型为当前研究主线,旨在提高预测精度度 发电功率可靠预测是新能源大规模有序并网
33、的关键发电功率可靠预测是新能源大规模有序并网的关键。新能源发电对天气依赖较强,具有间歇性和波动性特征,因此发电电量较难预测,大规模集中并网会对电网的稳定运行产生较大的冲击。因此新能源发电的准确预测,可帮助电网调度部门提前做好传统电力与新能源电力的调控计划,改善电力系统调峰能力,增加新能源并网容量。12/27 功率预测相关政策趋于严格,功率预测相关政策趋于严格,“双细则双细则”加强考核加强考核。2018 年 3 月,国家能源局印发关于提升电力系统调节能力的指导意见,要实施风光功率预测考核,将风电、光伏等发电机组纳入电力辅助服务管理。各地区能源局随后纷纷发布了本区域发电厂并网运行管理实施细则和并网
34、发电厂辅助服务管理实施细则(“双细则”),加强对新能源发电功率预测的考核,明确和加强考核罚款机制,发电功率预测精度直接影响到电站的运营与盈利。基于人工智能的预测模型具有诸多优点,为当前主流研究领域基于人工智能的预测模型具有诸多优点,为当前主流研究领域。相比物理建模、时间序列建模等传统方法,基于 AI 的预测模型对于高维非线性样本空间具有良好的拟合能力;模型参数基于数据训练得到,更容易获取;模型的输入特征亦可灵活构建;结合智能优化算法还可进行参数自动寻优,进一步省去了人工调参的工作量。13/27 当前当前 AI 在功率预测领域的应用主要包括:模型输入、模型构建和参数优化在功率预测领域的应用主要包
35、括:模型输入、模型构建和参数优化。模型输入:包括数据预处理、数据增强和特征构建;模型构建:包括 ANN、SVM、决策树模型为代表的传统机器学习算法,基于深度学习的新一代 AI 技术,以及融合多种模型的组合预测技术;参数优化算法:包括进化算法、群智能优化算法等静态优化算法和强化学习等动态优化算法,主要用于模型训练和组合参数优化。功率预测技术路线主要包含数据计算、传输及模型优化功率预测技术路线主要包含数据计算、传输及模型优化。以国能日新国能日新为例,公司基本实现功率预测算法模型的自动匹配及预测数据的自动计算发送,因此在项目日常营运端,人力投入较少,仅在少数场站模型远程匹配失败的情况下,由业务人员前
36、往现场完成模型修正。在模型优化方面,一般会按照设定的周期,由智控平台中的模型算法程序自动重新选取最优功率预测模型,并将其自动匹配至站场服务器。2024 年新能源功率预测市场规模年新能源功率预测市场规模 13.4 亿元,国能日新为行业龙头亿元,国能日新为行业龙头。根据沙利文报告,2019 年我国发电功率预测市场的市场规模约 6.3 亿元,到 2024 年市场规模将增长至约 13.4 亿元,2019 至 2024 年均复合增长率将达 16.2%,其中光伏发电功率预测市场规模预计为 6.5 亿元,风力发电功率预测市场规模预计为 6.9 亿元。市场格局方面,国能日新国能日新为行业龙头,2019 年公司
37、在光伏和风能发电功率预测市场的占有率分别为 22.3%和 18.8%。14/27 2、智能运维与巡检:智能运维与巡检:AI 有望全面升级巡检产品有望全面升级巡检产品 我国输电线回路与变电设备存量规模大,投运总规模平稳增长我国输电线回路与变电设备存量规模大,投运总规模平稳增长。根据中电联数据,截止 2022 年,全国电网 220 千伏及以上变电设备容量共 51.98 亿千伏安,同比增长 5.2%;220 千伏及以上输电线路回路长度共 88.2 万千米,同比增长 4.6%。从新增量看,2022 年全国新增 220 千伏及以上变电设备容量25839 万千伏安,同比增长 6.3%;新增 220 千伏及
38、以上输电线路长度 38967 千米,同比增长 21.2%。2021 年、2022 年,220 千伏及以上变电设备容量增速维持在 5%左右,220 千伏及以上输电线路回路长度增速维持在 4%。新增规模中,变电设备容量增量位于近十年次高点,输电线路回路长度增量为近十年第三高点。电力系统运维管理分为:“被动”-“主动”-“状态检修”三个阶段,“状态检修”策略及时性和可靠性高。由于输变电线路架设在各种自然环境中,常年经受日晒雨淋,难免会造成电力设备缺失或损坏,应当及时发现各种劣化过程的发展状况,并在可能出现故障或性能下降前,进行维修更换。电力系统运维管理主要包括“被动”运维、“主动”运维、“状态检修”
39、策略三个发展阶段,其中“状态检修”策略提高了故障发现的及时性和电网运行的可靠性。15/27 人工巡检诸多劣势,人工巡检诸多劣势,AI 替代是大势所趋替代是大势所趋。电力行业有大量巡检工作条件恶劣,传统人工巡检的工作难度大、危险指数高、及时性低、工作量大;采用智能巡检,既具有人工巡检的灵活性和智能性,同时响应更加及时、效率更高、成本更低,随着技术的发展,智能机器人技术具有广阔的应用前景,未来电气行业无人化巡检将成为行业常态。AI 替代人工替代人工性价比更高性价比更高。以 500kv 变电站为例,人工巡检模式下需要 4 个工人耗费一个礼拜的工时才能进行一次全面检查,假设每位工人年薪约 8 万,而同
40、样的工作量,一台巡检机器人能在更短的时间内完成,其平均成本为 65 万/台,计提折旧后约 16 万/年,使用巡检机器人比人工巡检能节约 16 万/年。AI 技术有望全面升级智能巡检产品,包括快速清晰建模、技术有望全面升级智能巡检产品,包括快速清晰建模、AI 辅助拍摄辅助拍摄和智能检测和智能检测。快速清晰建模快速清晰建模:例如,NERF 是一种基于神经网络的三维重建算法,它可以从 2D 图中,快速高效地生成高质量的 3D 场景模型。其输入稀疏的多角度带 pose 的图像训练得到一个神经辐射场模型,根据这个模型可以渲染出任意视角下的清晰的照片。AI 辅助拍摄辅助拍摄:无人机结合 AI 辅助拍摄技术
41、,可以实时对目标位置进行识别,动态调整云台角度,得到准确目标位置的照片。综合利用相机光线动态补偿技术和精准对焦技术,保证照片拍摄质量,有利于输电线路的安全运行和快速巡检。智能检测智能检测:变电站、换流站中的电力设备普遍都具备的明显特征,包括颜色、材质和纹理等。利用图像处理和识别能力,对采集到的设备图像进行图像处理,从而判断是否发生故障或不正常。智能巡检机器人可使用搭载红外传感器、电磁感应传感器和高清摄像头,对电气设备进行多维度、近距离的监测。还可采用无人机搭载高清摄像仪和红外传感器,完成对铁塔、导地线和绝缘子串的运行状态监测和安全评估。六、产业进展六、产业进展 1、智慧融合为新型电力系统建设推
42、进基础保障,国网智能化投资维持智慧融合为新型电力系统建设推进基础保障,国网智能化投资维持较高增长较高增长 16/27 智慧融合是构建新型电力系统的基础智慧融合是构建新型电力系统的基础。新型电力系统以数据为核心驱动,呈现数字与物理系统深度融合特点,系统控制运行由“量测-控制”模式向多物理系统的状态感知、智能学习和预测控制等方式转变。状态感知:电网内外参与耦合运行的物理系统,将从局部的感知量测,向全局的确定性精准映射转变。智能学习:由于参与要素的多样性,将从单纯物理量的分析,向包括人的行为在内的非物理量的感知和智能研判进行转变。预测控制:将从电力物理系统的机理模型仿真和预测,向融合机理和数据模型的
43、信息物理耦合仿真预测转变,提升随机变量的预测精度,并应用于电网逐级调控和控制引导。新型新型“源网荷储源网荷储”协同调控,保障电力可靠供应协同调控,保障电力可靠供应。传统电力系统可根据用电侧的负荷来调整电源的发电量,其前提是用可控的发电系统去匹配波动幅度不大且可测的负荷端,在运行过程中滚动调节,从而实现电力系统安全可靠运行。在新型电力系统下,由于随机变化、弱可控的电源并不容易直接跟随可测性降低的负荷做出调整,电力系统需要从“被动”的跟随调控,转化为“主动”的协同调控。通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式,充分发挥发电侧、负荷侧的调节能力,促进供需两侧精准匹配,保障电
44、力可靠供应。预计预计 23-25 年国网智能化投资为年国网智能化投资为 893、954、1008 亿元,每年维持亿元,每年维持 5-7%较高速增长较高速增长。2023 年国网计划投资超 5200 亿元,同比 2022 年的计划投资 5012 亿元增长 3.8%。“十四五”初期规划 2.6 万亿,当前 21-23 投资额已达成 15200 亿元,考虑到特高压直流建设加速等因素,“十四五”期间实际投资额有望超预期。预计 23-25 年实际投资规划为 5250 亿元、5450 亿元、5600 亿元,每年增速为 3-5%。智能化投资占比方面,根据国家电网智能化规划报告,“十三五”智能化投资占比为 12
45、.5%,预计“十四五”期间整体智能化投资占比 17%。2、虚拟电厂聚合各类可调节资源成功商业化虚拟电厂聚合各类可调节资源成功商业化,经济效益良好,经济效益良好 17/27 虚拟电厂聚合各类可调节虚拟电厂聚合各类可调节资源成功商业化资源成功商业化。我国首家虚拟电厂商业示范项目冀北虚拟电厂已成功试运行,试运行期间接入与控制蓄热式电采暖,可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等 11 类可调资源,分布包括张家口地区、廊坊地区和秦皇岛地区,容量达 358MW。通过聚合各类需求侧资源参与调峰市场,在负荷不足时段提升用电量,同时为用户带来收益,实现了用户、电网和发电厂商三赢局面
46、。虚拟电厂参与调峰市场经济效益良好虚拟电厂参与调峰市场经济效益良好。冀北虚拟电厂 2020 年 11 月至 2021 年 4 月试运行期间,已在线连续提供调峰服务超过 3200 小时,累计增发新能源电量 3412 万千瓦时,虚拟电厂运营商和用户收益624.2 万元,平均收益 0.18 元/千瓦时。虚拟电厂聚合分布式光伏资源潜力巨大虚拟电厂聚合分布式光伏资源潜力巨大。国家能源局关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知提出,到 2025 年公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到 50%,我国分布式光源将进入快速发展时期。2020 年我国建筑总面积达 700 亿平方米,南墙和屋顶面积为 300
47、亿平方米,仅利用 10%的面积安装光伏,按照光伏每平方米发电功率 100W 计,装机或可达到 3 亿千瓦,年发电量约 3800 亿千瓦时,上网电价取 1.1 元/千瓦时,则市场规模可达 4200 亿元,虚拟电厂在聚合分布式光伏能源方面市场潜力巨大。3、国内、国内虚拟电厂虚拟电厂行业参与者众多行业参与者众多,营业收入整体上涨营业收入整体上涨 虚拟电厂产业链结构由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。上游基础资源主要包括可调负荷、分布式电源和储能设备。可调负荷的重点应用领域主要包括工业、建筑和居民等。分布式电源指用户现场及附近配置较小的发电机组,包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生
48、物质、燃料电池等一种或几种组合。储能设备可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能;中游资源聚合商主要依靠互联网、大数据和 AI 等,特别是 AI 赋能虚拟电厂快速整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息,提供最优化解决方案,增强虚拟电厂的统一协调控制能力,是虚拟电厂产业链的关键环节;产 18/27 业链下游为电力需求方,由电网公司、售电公司和大用户构成。电网公司作为电网运营商,是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配网运营权的售电公司和电网领域的售电公司。大用户主要指 B 端可直接参与电力批发市场交易的工商业电力大用户。虚拟电厂行业参与者众多虚拟电厂行业参与者众多。目前布局
49、虚拟电厂业务的上市公司主要有东方电子东方电子、远光软件、国电南瑞远光软件、国电南瑞、国网信通国网信通、恒实科技恒实科技、天楹股份天楹股份等。其中东方电子虚拟电厂项目已经在南网范围内重点推进,远光软件参与建设了虚拟电厂运营管理平台,国电南瑞已承建山西、浙江、江苏、福建等省的虚拟电厂示范项目,恒实科技建设了国网冀北虚拟电厂、国网湖南省电力有限公司智慧能源综合服务平台、东北电网调峰辅助服务等项目,并以能源聚合商身份开展冀北、湖南等地虚拟电厂业务。19/27 相关上市公司营业收入整体上涨,毛利率较为稳定相关上市公司营业收入整体上涨,毛利率较为稳定。营业收入方面,国网信通国网信通由于涉及资产重组(原为岷
50、江水电,2019 年与国网信产集团资产重组),在 2019 年营业收入大幅增加,2020 年有所下滑后又保持增长,恒实科技恒实科技 2021 年营业收入有所下滑,2022 年开始增长,东方电子东方电子和远光软件远光软件则保持了连年的稳定增长。毛利率方面,远光软件由于软件行业研发费用占比较高且不计入营业成本的特点,毛利率较高,保持在 60%左右,近年略有下滑,其他公司则相对稳定,国网信通保持在 18%左右,恒实科技保持在 25%左右,国电南瑞保持在 27%左右,东方电子保持在 32%左右。七七、相关企业、相关企业 1、国能日新国能日新 专注于新能源行业软件及信息技术服务专注于新能源行业软件及信息
51、技术服务。公司专注新能源信息化软件研发,主要向新能源电站、发电集团和电网公司等新能源电力市场主体提供以新能源发电功率预测产品为核心,以新能源并网智能控制系统、新能源电站智能运营系统、电网新能源管理系统等为拓展的新能源信息化产品及相关服务,产品涵盖新能源的发电端和输电端。基于功率预测的核心技术能力,公司不断扩大能源数据服务优势,布局电力交易辅助决策系统、发电量预测系统、资产评估数据治理和虚拟电厂等业务。新能源装机提速,助力公司业绩持续提升新能源装机提速,助力公司业绩持续提升。得益于新能源的蓬勃发展,公司 2017-2021 年营业收入稳步上升,4 年 CAGR 为 20.3%;受风电抢装潮的影响
52、,2020 年营收涨幅高达 46.5%;2021/2022Q3 实现营业收入 3.0/2.2 亿元,同比增长 20.9%/12.5%。随着盈利能力强的功率预测业务客户体量的不断扩大,公司归母净利润实现了大幅度的增长,2017-2021 年归母净利润 CAGR 为 27.0%;2021/2022Q3 归母净利润分别为约 0.6/0.4 亿元,同比增长 9.2%/29.3%。20/27 发电功率预测系公司营收主要来源,新能源大规模并网释放功率预测需求发电功率预测系公司营收主要来源,新能源大规模并网释放功率预测需求。在产品端,公司的主营业务包含新能源发电功率预测、新能源并网智能系统控制、电网新能源管
53、理系统、新能源电站智能运营系统等,其中新能源发电功率预测产品系主要营收来源。在应用端,公司下游客户以风电场、光伏电站为主,自 2018 年“531 新政”颁布后国内光伏新增装机受到抑制,公司光伏电站收入占比逐年减少,与此同时风电“抢装潮”使得来自风电场收入快速增加,2021H1 公司风电场/光伏电站收入占比分别为 52.3%/42.7%。根据沙利文预测,2024 年预计我国新能源发电功率预测市场规模将增至 13.4 亿元,随着新能源大规模的并网,功率预测市场前景广阔。积极布局新领域,力争实现源网荷储融合互动应用积极布局新领域,力争实现源网荷储融合互动应用。电力交易:公司对新能源行业具有深刻理解
54、,在绿色电力交易市场逐步建立的背景下,成功研发电力交易辅助决策支持平台,在甘肃、山西省均实现创新性应用。虚拟电厂:公司研发有虚拟电厂智慧运营管理系统,并组建了专门的团队,目前已成功与国家电网及多家发电集团开展该项业务。2、国电南瑞国电南瑞 国网电力智能化龙头,发输变配用及调度全环节覆盖国网电力智能化龙头,发输变配用及调度全环节覆盖。利用大数据、云计算、物联网、移动互联、AI、区块链等技术,为电网、发电、轨道交通、水利水务、市政公用、工矿行业提供软硬件产品,共有四大业务板块:电网自动化及工控电网自动化及工控:围绕新型电力系统建设,引领能源数字革命。公司是国内电力系统和自动化领域唯一能够提供全产业
55、链产品及服务的供应商。承担的新一代调度技术支持系统目前已在 6 个省市试运行并在江苏省正式推行;新一代用电系统在 6 省市上线;新型电力负荷管理系统在 11 省市应用。2022 年国网数字化项目设备招标,调度类软件/数字化软件标段共有 22 家企业实现中标,标段总金额达到 6.78亿元,国电南瑞南京控制系统有限公司以 2.49 亿元夺得第一。继电保护及柔性输电继电保护及柔性输电:国内继电保护技术开拓者,柔性输电设备国际领先。根据国网电子商务平台历史数据,公司继电保护市场份额约 42%,环流阀市场份额约 40%,直流控制保护系统市场份额约 50%。公司大容量换流阀、直流断路器、控制保护系统等关键
56、设备整体达国际领先水平。电力自动化信息通信电力自动化信息通信:支撑能源互联网转型和电网企业数字化转型。业务涵盖电网生产管理、调度管理、营销、安监基建、网络信息安全、信息通信综合监管、通信设备及系统、信息通信系统集成及运维、实时数据库、大数据及云服务、量子保密通信、能源工业云网等。发电及水利环保发电及水利环保:有力支撑新型电力系统建设。提供火电、水电、核电、风电、光伏、抽蓄、分布式能源机组控制保护及并网解决方案。公司研发的 7MW 海上风电变流器已在广东阳江应用;35kV 高压直挂储能系统已在红墟储能电站顺利并网运行。3、泽宇智能泽宇智能 江苏省智能电网一站式服务商龙头,江苏省智能电网一站式服务
57、商龙头,2022 年省外业务加速拓展年省外业务加速拓展。目前公司已形成电力设计先行,以系统集成为业务主线,贯穿了工程施工及后期运维服务的一站式业务布局。江苏省用电需求旺盛且投资规模居前列,公司将充分受益省内发输变配用环节高需求。在省外方面,公司于 2017 年设立了安徽、北京等多个分公司,目前已覆盖 29 个省份和地区。2022 年公司在安徽省/北京市分别实现营收 1.70/1.67亿元,同比高增 349%/328%。21/27 开始布局智能机器人领域,新一代巡检机器人预计三季度制成开始布局智能机器人领域,新一代巡检机器人预计三季度制成。2023 年 1 月,公司公告称拟成立合资子公司北京泽宇
58、高科智能科技,聚焦智能机器人的研发制造,出资 1.6 亿元持有子公司 62.5%的股份。公司计划推出新一代电力巡检机器人产品,预计三季度制成。可通过 AI 自主计算,采取避障措施,可自由搭载可见光、红外、局方检测等设备以满足变电站巡检要求。4、申昊科技申昊科技 深耕智能电网领域超深耕智能电网领域超 15 年,坚持年,坚持“AI+工业大健康工业大健康”战略,战略,“海陆空隧海陆空隧”全面布局全面布局。公司深耕工业大健康领域,利用传感器、机器人、人工智能及大数据分析技术,为电力电网、轨道交通、油气化工行业提供解决方案。公司及全资子公司拥有获授专利 266 项,其中发明专利 47 项、实用新型专利
59、139 项、外观设计专利 80 项。公司已作为智能电力机器人研发生产的领先企业,作为主要起草单位负责“变电站智能巡检机器人”、“户内挂轨式巡检机”等多项行业标准制定。公司智能机器人由巡检向操作延伸。2015 年推出第一代轮式智能巡检机器人并进入国家电网采购体系;2017 年完成第二代轮式智能巡检机器人、挂轨巡检机器人的样机研制;2018 年完成第二代挂轨智能巡检机器人的样机研制,并开启第三代轮式智能巡检机器人的立项研发;2021 年推出国内首台极寒地区巡检机器人并通过验收,可应用于气温低至-40环境,同时开关室操作机器人已有批量订单落地。电网数字化智能化由“感知”向“操作”延伸,公司凭借高技术
60、壁垒建立的先发优势,有望受益于下游需求释放。22/27 5、智洋创新智洋创新 输变电智能运维领军企业,聚焦行业数字化转型输变电智能运维领军企业,聚焦行业数字化转型。公司业务主要集中在输电、变电、配电的智能运维管理领域,以 AI 为基础并融合行业知识,贯通了从模型训练、硬件适配、推理部署到场景应用的全流程,研发一站式 AI 开发平台,将算力、算法、算据和应用场景等四要素融为一体。坚持研发创新,客户认可度高,为华为昇腾合作伙伴坚持研发创新,客户认可度高,为华为昇腾合作伙伴。2022H1 研发费用投入为 3660 万元,占营收比例为 11.7%,在原有智能可视化巡检产品和全景平台的基础上,公司以“物
61、联网+无人机+人工智能+数字孪生”作为技术和产品方向,积极研发无人机全自动巡检、水利数字孪生全域管理平台等产品。2021 年7 月,作为华为昇腾生态体系战略合作伙伴,公司受邀参加了 2021 世界人工智能大会(WAIC)昇腾人工智能高峰论坛。2022 年 6 月,智洋创新与华为签署合作协议,正式加入昇腾万里合作伙伴计划。八八、发展趋势、发展趋势 1、外部政策叠加电网内部需求,虚拟电厂有望高速发展外部政策叠加电网内部需求,虚拟电厂有望高速发展 发展分布式能源是大势所趋,虚拟电厂迎来发展契发展分布式能源是大势所趋,虚拟电厂迎来发展契机机。从我国风光资源分布可知,风光大基地基本集中在西部和北部,而电
62、力负荷却集中在中部和东部,空间维度的错配一方面催生了特高压输电的需求,另一方面也促进了分布式能源的发展。关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知中提出到2025 年公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到 50%,因此可以认为分布式能源进入快速发展时期。在发展过程中,最亟需解决的问题就是提升电网对新能源的消纳能力,解决由于新能源不稳定特性导致并网时产生的一系列影响,在这样的背景下,虚拟电厂、智能微电网等模式应运而生。虚拟电厂一方面 23/27 可以作为传统的可调度发电厂及时响应内部需求侧,另一方面可充当分布式资源与电网运营商、电力交易市场之间的中介,实现能源交易。因此虚拟电厂是促进能源转型,
63、实现新能源大规模并网的关键。外部政策积极引导新能源发展,电网适应性是关键外部政策积极引导新能源发展,电网适应性是关键。自“碳达峰”、“碳中和”概念提出,不论是新能源发展还是电网建设,均迎来了前所未有的时代机遇。22 年 5 月 30 日和 6 月 1 日,发改委联合国能局、财政部等部门分别印发关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案的通知和“十四五”可再生能源发展规划,强调目前新能源步入高质量发展新阶段,而电网的适应性问题是新阶段制约新能源发展的主要因素之一。6 月 21 日,山西省能源局正式印发国内首份虚拟电厂运营管理文件虚拟电厂建设与运营管理实施方案,积极引导发、用、储侧资源共创电网平衡。
64、7 月 8 日,市监局等 16 部门发布关于印发贯彻实施国家标准化发展纲要行动计划的通知,提出加强新型电力系统标准建设。在此趋势下,电网适应新能源接入的核心在于调度调节能力以及大规模超远距离输电能力,这两点均离不开数字化手段的辅助。具体来说,风光等新能源具有波动性和不稳定性,由于其发电量与风力、光照等自然因素存在较大关系,因此新能源发电供给与居民用电需求之间存在错配问题。在这种情况下,以智能微电网、虚拟电厂为代表的配电网智能化技术及输电侧特高压建设、储能等新业态乘势而进。海外虚拟电厂发展较为成熟,国内市场前景广阔海外虚拟电厂发展较为成熟,国内市场前景广阔。技术方面,自 2001 年起,德国、英
65、国、美国等欧美国家就陆续开展虚拟电厂研究项目,目前发展较为成熟,已落地德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所、欧盟 WEB2ENERGY 等虚拟电厂项目。以 2012 年 12 月完成的欧盟 WEB2ENERGY 项目为例,共包含 24/27 5 座 CHP 电厂、2 组 100 千瓦时氧化还原电池、10 组 5 千瓦时锂电池、6 座光伏电站、3 座风电场、2座小型水电站和 3 类大型可控负荷。从国内市场看,国内处于早期发展阶段,尚不具备成熟完善的建设体系,但在功能实现,近几年广东、河北、上海等地已有调峰调频,提升电网对新能源消纳能力的项目出现,例如上海黄浦区试点商业建筑 VPP 示范项目等。通过
66、海内外对比,可以确定,国内虚拟电厂技术存较大提升空间。收益方面,海外市场的虚拟电厂目前已通过辅助功能及参与电力市场交易的商业模式获利,而国内方面,短期来看,处于政府补贴状态,将在政府补贴下逐步完善项目功能;但长期来看,随着国内储能、电力交易、碳交易等业态的技术和体系的发展,虚拟电厂也将通过其辅助功能获得交易收益,形成规模利润。2、AI 助力助力电力电力系统实现“源系统实现“源-网网-荷荷-储”互动运作,解决多样问题储”互动运作,解决多样问题 能源电力领域正在从传统的能源产、供、销的单向传输链条向多元素互联平台转变能源电力领域正在从传统的能源产、供、销的单向传输链条向多元素互联平台转变。然而在形
67、成的过程中,能源互联网也面临着诸多挑战:大量新能源、新兴负荷接入形成了随机、不确定的网络,对电力系统的灵活性提出了更高要求,电网实时平衡面临挑战;电力规模加大,复杂性和运行状态的不确定加剧,电力系统安全稳定性正面临转型等。电网正逐步演变为源、荷、储、人等多重因素随机,时空不确定的新型网络,采用人工智能的方法可以更好地解决上述问题,并提升新能源架构下的发电效率。新能源并网使得电网平衡难度升级新能源并网使得电网平衡难度升级:新能源具有强波动性和随机性的特征,而高比例新能源并网将导致发电波动大幅增加,从而加大电力系统的平衡难度。据中国电科院统计,2019 年国家电网有限公司经营范围内新能源日最大功率
68、波动已超过 1 亿千瓦。随着新能源发电比例的不断提升,高比例的新能源并网将为电力调度带来新的挑战。新能源发电单元信息感知能力不足新能源发电单元信息感知能力不足:新能源发电设备在运行过程中感知能力较弱,目前的信息化手段尚且无法充分地预测和控制新能源功率,且运行管理较为复杂,精细化调控存在困难。25/27 AI 助力“源助力“源-网网-荷荷-储”互动运作,提升电网的稳定性、可靠性、经济性储”互动运作,提升电网的稳定性、可靠性、经济性。借助人工智能技术和人工智能计算中心,新能源发电系统能够有效实现“源-网-荷-储”的良好闭环,新能源电网中面临的多重挑战有望被较好解决。借助人工智能技术,电力系统能够有
69、效实现“源借助人工智能技术,电力系统能够有效实现“源-网网-荷荷-储”互动调控储”互动调控。增强新能源消纳能力增强新能源消纳能力:人工智能技术能够有效识别不同电源的特性,实现用电、充电、储电的灵活可调节,在“源-网-荷-储”的有效闭环中获取并调用电力信息,互动调控不同的能源,提升新能源发电系统的消纳能力。26/27 提升电力系统平稳调节能力提升电力系统平稳调节能力:人工智能技术可以助力源荷互动、网荷互动、网储互动等多环节的智能电网转型。在新能源发电比重不断上升的未来,电网负荷的攀升速度将有所提升,而人工智能技术能够有效调用“源-网-荷-储”的有效闭环,解决电力平衡的难题。提升电网的安全稳定性并
70、解决短时负荷问题提升电网的安全稳定性并解决短时负荷问题:首先,电网会在极端情况下出现线路故障、大电源功率缺失的情况,而仅靠发电端调节难以确保电力系统的正常运作。人工智能系统能够有效调控全网的功率平衡,以保证电力系统的正常运作;同时,在用电高峰时期,人工智能助力下的“源-网-荷-储”系统能够通过分时收费手段,减少电网的峰谷差,从而有效保障电网的稳定运作。3、电网智能化转型趋势明显,新能源电网智能化转型趋势明显,新能源有望有望成为未来发电主导能源成为未来发电主导能源“碳达峰、碳中和”目标下,电网智能化转型趋势明显“碳达峰、碳中和”目标下,电网智能化转型趋势明显。传统电网作为一个刚性系统,电源的接入
71、、退出和电能的传输等都缺乏弹性,使得传统电网的功能仅仅是输电和配电。而智能电网可以在发电、输电和用电等环节更多地运用通信和信息技术,利用信息资源调配电力的生产与输配,调整家电及企业用户的耗电量,以此达到节约能源、降低损耗、增强电网可靠性等目的。智能电网不仅可实现基本的输配电功能,同时还给予电网用户储能,信息交互和决策的能力。智能电网的意义主要体现在促进新能源、储能及电动车等设备并网,提高能源运送的安全性和灵活性,实现电网和用户的双向互动。27/27 伴随电网智能化转型,未来新能源占比有望持续提升伴随电网智能化转型,未来新能源占比有望持续提升。电力是当前我国碳排放的主要来源,达到碳中和目标需要电力结构由以煤为主体向以清洁能源为主体转型。据全球能源互联网发展合作组织发布的中国 2030 年能源电力发展规划研究及 2060 年展望,到 2050 年,我国电源总装机预计达到 75 亿千瓦,其中风电、太阳能装机占比超过 75%,发电量超过 65%;到 2060 年,我国电源总装机预计达到 80 亿千瓦,风电、太阳能发电装机占比近 80%,发电量超过 70%,新能源发电装机占比逐步提升。远期,以太阳能、风能等为主的新能源有望成为主导电源。