2022年中國電力產業數字化研究報告

2022年08月02日

　　核心摘要：

　　市場洞察市場規模：“十四五”規劃明確了智慧電網、智慧電廠的建設目標，兩大電網及發電集團在數字平臺、物聯網平臺及場景化應用軟件上的投入需求將持續釋放。據艾瑞建模測算，2021年中國電力數字化核心軟件及服務市場規模為414億元，2021-2025年復合增長率為19.3%，預計2025年市場規模達839億元。

　　廠商策略：電力數字化市場較為分散，玩家眾多(主要為電力系統內部的科研院所和信息化建設單位、專業電力數字化廠商、互聯網廠商、綜合軟件廠商四類)且均在各自專業化及細分領域深耕多年。隨著雙碳及新型電力系統建設需求的繼續增長，電力企業要求升級，除了過硬的電力業務理解能力外，供應商的全鏈條服務能力同樣重要。

　　轉型現狀

　　電力企業數字化起步較早，集團企業現已構建完備的數字底座，向生產、運營、服務等場景化應用拓展，旨在推動電力企業由單一的電力供給向綜合能源供給轉化，并創新電力生產、供給、銷售模式，掌握市場“主導權”。地方型電力企業轉型步伐不一，其建設重點一方面是加大在數字化平臺/中臺領域的投入，借助數字技術與統一的數據平臺，推動能源流、信息流和數據流高效融合，加速內外部全鏈條業務整合及流程再造的管理創新改革;另一方面是堅持轉型的基本框架與關鍵方法，有序推進數字化全面展開，促進跨層級、跨系統、跨部門、跨業務的高效協作，實現資源的優化配置。

　　趨勢及展望

　　隨著“雙碳”、“行業數字化”及“東數西算”等政策措施的進一步落實，電力企業不僅需以電力供應的綠色清潔為目標，穩步推進新型電力系統建設;還需以用戶體驗為核心，持續滿足其愈發多元化的用電需求，實現業務內容與模式的創新。為了實現這一目標，電力企業需深化前沿數字技術與電力科學技術的結合，實現“機器代替人力”這一目標;此外，企業更需與跨界主體合作，打造智慧電力生態圈，賦能數字經濟發展。

前言：電力數字化研究范疇及背景

　　研究范疇：聚焦發電與電網企業轉型

　　聚焦上游數字化服務商及中游發電企業、兩大電網轉型實踐

　　數字化技術滲透至電力產業“發-輸-變-配-用”各個環節。從轉型主體看，發電側以五大四小發電集團、地方發電巨頭為研究主體，探討其在雙碳、電力體制改革的宏觀及產業環境下，基于數字化技術實現從電力生產、運營到服務的全域轉型。輸配用側以國家電網、南方電網為研究主體，探討其構建智能電網的階段性重點及典型實踐，描繪我國智能電網全景圖。除此之外，下游電力消費結構與模式的變化對電力生產主體的影響力不容忽視，本報告同樣會探討電力企業在復雜的產業環境中如何實現業務創新發展、數字生態及產業融合，并對其數字化轉型提供綜合性見解。

　　研究內容：數字技術與新型電力系統

　　立足新一代數字技術，多方協同加速新型電力系統建設

　　「新型電力系統」覆蓋“源網荷儲”四大環節，是中央在能源生產、存儲、分享與消費模式改變的背景下提出的建設目標。

　　在此背景下，電力企業紛紛加大其在新型電力系統建設領域的科技創新投入，投建項目類型主要分為科技與數字化兩類。科技類項目聚焦復雜大電網安全穩定運行和控制、大容量風電、高效光伏、大容量儲能以及低成本CCUS等技術創新;數字化類項目覆蓋電力企業生產、運營及服務全域，聚焦在“大云數物移智”技術與電力科學技術的深化結合。

　　產業環境

　　保障電力供需動態均衡，積極應對電力消費結構變化

　　2021年，我國全社會用電量達83129億千瓦時，同比增長10.5%。分產業看，受數字經濟發展影響，以第三產業為首的新興領域用電需求陡增(E.g. 充換電服務業)，2021年第三產業用電量同比增長17.8%。然而電力生產增速放緩，2021年全社會用電量超出發電量約0.2萬億千瓦時。電力企業既需要保障電力供給的穩定可靠，解決電力峰值缺口等問題，也需通過電力技術創新和電力市場化改革，進一步降低供電成本，讓社會用戶享受電力規模經濟帶來的“便宜電”，順應電力消費結構變化趨勢。

洞察：中國電力數字化市場發展

　　產業圖譜

　　市場規模

　　電力數字化增長具備持續性，預計2025年市場規模達839億

　　我國電力數字化市場規模呈穩健增長態勢，2019年受《關于進一步嚴格控制電網投資的通知》影響，兩大電網的投資增速有所放緩。“十四五”規劃明確了智慧電網、智慧電廠的建設目標，兩大電網及發電集團在數字平臺、物聯網平臺及場景化應用軟件上的投入需求將持續釋放。據艾瑞建模測算，2021年中國電力數字化核心軟件及服務市場規模為414億元，2021-2025年復合增長率為19.3%，預計2025年市場規模達839億元。

　　玩家類型

　　參與電力數字化建設的主體專業化、多元化程度加深

　　電力數字化市場較為分散，玩家眾多，且均在各自專業化及細分領域深耕多年。整體看，電力系統內部的科研院所及專業電力數字化建設廠商在電力行業的聚焦程度更高，經數年實踐沉淀電力行業認知，能更好地滿足客戶特定數字化需求。體系內的信息建設單位更是壟斷調度自動化、設備管理等核心業務系統的開發，具備較強的核心競爭力。專業電力數字化廠商業務布局全面、人才聚集優勢明顯;綜合軟件廠商聚焦電力企業“管理域“;互聯網頭部廠商在通用技術沉淀、人才吸納方面更勝一籌，呈現出加速布局的趨勢。

　　產品矩陣

　　面向新型電力系統的「新興」產品是未來投資重點

　　電力數字化服務商在項目交付后的業務增長點有二：一是加深應用前沿技術，實現原有系統的創新迭代，例如增強設備監測系統的智能化程度;二是及時滿足電力企業的新需求，例如以綠色轉型為目標延伸的雙碳咨詢服務、綜合碳排監測等。艾瑞根據項目“基因”將數字化產品及服務分為「傳統」和「新興」兩類。具體而言，「傳統」產品包括IT基礎設施、智能運維和自動化控制管理系統，其目的為支撐電力企業核心生產、運營與管理等環節，在未來很長一段時間內仍是電力(尤其是發電企業)的投資重點;「新興」領域當前投入規模小、增速快，是帶動電力數字化市場增長的重要引擎。

　　傳統和新興產品并非替代，而是互補的關系。通常電力企業會將“新興”技術能力融入“傳統”產品模塊中來提升IT體系的創新能力，在相同條件下，電力企業也傾向與提供「傳統」數字化產品及服務的供應商合作。

　　新進入者展望

　　持續打造技術生態，創新商業模式

　　電力數字化的市場進入壁壘較高，電力企業對服務商的技術能力及行業理解要求高，且傾向選擇有長期合作關系的供應商。隨著電力產業環境變化，電力企業轉型需求被釋放，越來越多的“跨界巨頭”競相參與，加劇市場競爭;同時，眾多服務商持續改革其商業模式以謀求增長，頭部電力信息化廠商由專業電力系統供應向電力咨詢設計、系統集成到實施運維的一站式綜合服務商轉變。對市場新進入者而言有兩方面機會點，第一：抓住“雙碳”機遇，以新型電力系統綠色轉型為核心提供「新興」產品模塊;第二：多方聯合打造技術生態，從深度學習、數字孿生、隱私計算等前沿技術切入，補足傳統信息化廠商的技術短板。

拆解：中國電力各環節轉型實踐

　　普遍性痛點

　　解決IT層遺留問題，提升各個環節數字化水平

　　與大多傳統企業相同，早期電力企業數字化落地缺乏統一的頂層設計和復合型數字化人才等要素的支撐，導致數字化轉型戰略與企業傳統的組織架構、業務流程、經營模式和企業文化不匹配，轉型阻力大，且通常局限在某一部門或某一環節，無法實現全局效能的提升。在具體實施過程中，由于缺乏統一的選型標準，各級單位選擇與不同的供應商合作搭建系統，導致IT架構難以統籌管理，電力數據無法實現高效的沉淀及應用，數據孤島嚴重。在此背景下建設的數字化系統僅能滿足日常的生產經營活動，無法滿足新型電力系統靈活敏捷與可靠高效的核心訴求，無法高效地應對復雜環境，電力企業自身也很難實現業務創新發展。

　　需求(采購)特征

　　以數字化平臺采購為核心，呈現多元化特征

　　? 發電側(傳統&新能源發電)

　　主導者：五大四小發電企業、地方發電巨頭

　　轉型關鍵：雙碳背景下，新型電力系統建設勢如破竹，要求發電環節的綠色清潔化轉型。從生產結構看，未來很長一段時間，傳統火電主導發電領域，新能源發電占比穩步提升，如何發揮火電靈活調節能量、解決新能源發電難預測、波動大等問題成為發電企業的核心關注點。除了核心生產環節，發電企業(尤其是火電)盈利能力也受重重因素影響;電力市場開放化改革讓越來越多的電力主體參與市場競爭、加劇競爭，發電企業亟需增強核心競爭力、探求發展新動能。數字化全面轉型連接發電價值鏈，輔助發電企業實現生產、運營、服務的降本增效和創新升級，是“十四五”期間發電企業的聚焦點。

　　驅動因素：電源側綠色轉型

　　數字技術助力高彈性、高韌性的新型電力系統構建

　　保障電力生產的穩定可靠是發電企業的首要任務，其次是響應雙碳號召，推動發電環節的清潔低碳化轉型。傳統火電仍是發電側的主力軍，2021年火力發電量約占我國全社會發電量的71.13%，發電量同比增長8.4%。這意味著發電企業既需增加電源結構多樣性，提升新能源發電業務占比，也需對其以火力發電(煤電)為主導的業務模式進行調整，建設清潔高效的火力發電系統。二者對數字技術的應用、電力生產的智能化程度均提出更高的要求。以傳統火電為主營業務的企業需要利用數字技術提升生產和經營環節的效率與效能，例如基于智能巡檢技術提升發電機組的利用效率;針對新能源發電業務，企業可通過將AI、5G等數字技術與風功率預測結合，提升新能源的發電與利用效率，增強其穩定與安全性，解決棄風棄光等問題，從而緩解新能源發電對舊電力系統帶來的運行壓力，最終實現對傳統發電、可再生能源發電的高效運營。

　　驅動因素：電力市場開放化

　　碳交易與電力市場改革加劇發電市場競爭

　　碳交易、電力體制改革是電力市場的里程碑式事件，二者雖從政策、管理和交易體系上是完全獨立的個體，但其相互影響，且均對發電企業的業務模式產生巨大沖擊。碳交易強調火電清潔化及低碳化，促使發電企業增加清潔能源裝機，并利用碳捕捉、碳封存等實現發電清潔化，側面增加以火電為主營業務的企業運營成本，縮窄其盈利空間。電力市場開放化促進電力市場交易，發電企業不遑抓住東風，實現業務創新轉型。

　　建設重點：整合發電價值鏈

　　整合發電內外部價值鏈，推動智慧電廠及新能源應用轉型

　　發電企業數字化轉型聚焦電力價值鏈的中下游環節，具體而言指火電與新能源裝機、生產活動，及面向兩網、大企業客戶的電力銷售。整體看，發電集團的數字化轉型涉及企業內外部產業鏈的數字化及各項業務數據孤島的集成化。傳統能源發電廠經過數年實踐，發電廠本身智能化改造較為完備，現階段更關注新一代數字技術與生產、服務環節的深度結合;針對新能源，建設重點在于從新能源場站到區域集成系統，從發電預測到故障預警、調度管理、發電營銷等全面建設升級。

　　應用展望：智慧火電

　　構建智慧電廠生態，全面提升生產管理及服務環節效益

　　智慧電廠概念于2017年提出，指以物理電廠為基礎，將各個系統與信息技術、智能控制技術、發電行業技術結合而形成的新型電廠。國務院、各地方政府和發電集團不斷出臺關于建設智慧電廠的文件，并明確指出要提升電源側智能化水平，加強傳統能源和新能源發電的廠站級智能化建設。智慧電廠無疑成為傳統電廠的重要轉型方向。

　　? 輸配電：兩大電網-網絡優化

　　主導者：電網企業

　　轉型關鍵：電網架起了產能側與用能側間的橋梁，不僅關系著自身企業的降本增效，更關系到整個電力系統的優化配置與轉型升級。在能源結構轉型的背景下，電網數字化轉型的關鍵在于提高電網企業配電和變電的數字化能力，以應對分布式電源的波動性;構建營銷平臺以挖掘并滿足用電側多元化需求;構建可觀、可控的智能電網以保障我國電力供需平衡，賦能雙碳目標下新型電力系統建設。

　　驅動因素：輸/變/配電與調度環節

　　電力資源與負荷逆向分布，間歇性電源大比例接入

　　我國能源資源與負荷呈現逆向分布，煤炭資源多集中在西部和北部，水能、太陽能主要分布在西北和西南地區，而能源需求則集中在東部。這使得電力能源在長線路、跨區域傳輸時，面臨規劃輸變電線路、網損線損等問題。此外，隨著新型電力系統的建設，風能、水能、太陽能等清潔能源作為電源大比例接入電網，其自身的季節性和間歇性對電網供給的穩定性造成一大挑戰。同時，配電網充電樁、分布式能源等多主體接入，也使配網負荷呈現非線性等特點，電網潮流復雜化加大了電網靈活調度與準確預測分析的難度。傳統的電網運維很大程度上依靠人工巡檢，存在著過程難以管控、安全事故頻發、信息化程度低等問題，極易造成巨大的人員與財產損失，難以適應智能電網發展需求，因而急需通過數字化應用減少輸變電線損率，提高調配電智能化水平。

　　驅動因素：售/用電環節

　　電力市場化改革，用電場景多元化，倒逼電網優化運營管理

　　電力體制市場化改革及終端用戶多元化應用場景對電網售/用電環節的數字化轉型有著極大的影響。一方面，電力體制改革改變了電網企業的盈利模式，利潤空間被擠壓，市場競爭加劇。同時，電網復雜性顯著增加，企業必須進行數字化升級合理控制成本，提升輸配電效率，減少線損，擴大自身的利潤空間。另一方面，終端用電側用電需求趨于綜合化、用電場景多元化，但傳統電網終端數據采集存在低頻、分散的情況，導致大量用戶數據流失或應用不足，無法實時反饋和實現供需平衡。此外，智慧用電被列為數字經濟和智慧城市建設的重要內容，通過智能感知等技術采集邊遠層的信息數據，構建基于用戶端的電力大數據，可充分反映宏觀經濟、居民生活等情況，對國家治理有重大應用價值。

　　建設重點

　　推進配/變/用電環節智能化是智能電網建設的重點

　　在雙碳目標和“互聯網+”的風口下，布局智能電網成為國家搶占未來低碳經濟制高點的重要戰略，國網和南網作為國家智能電網建設的主要參與方，在電網智能化方面投資比例逐年提高，其中變電、配電和用電環節的智能化為建設重點。據2020年《國家電網智能化規劃總報告》，國家電網智能化投資比例不斷提升，在2016年至2020年間，占總投資額比例達12.5%，其中約76%用于變、配、用電環節智能化建設。配電網作為連接客戶的最后一公里，對供電質量有著決定性影響，是實現“雙碳”目標的基礎。根據國網、南網的發展規劃，國電配網預計投入超1.2萬億，占電網建設總投資60%以上。南網配網計劃投入3200億元，預計占電網建設總投資的48%左右。數字化技術助力改變電網傳統運營與管理模式，使電網企業得以應對發電側分布式能源接入、電網側系統復雜程度提高以及用電側用戶需求提高等挑戰。

　　建設展望

　　精準管控助推節能減排，保障優質可靠電力供應

　　虛擬電廠(Virtual Power Plants，VPP)是應對分布式能源大規模接入并網的重要技術。其運作模式為通過先進的控制、計量、通信等技術聚合可控負荷、儲能系統和電動汽車等不同類型的分布式電源，通過集中控制方式、分散控制方式或完全控制方式軟件架構實現多個分布式能源的協調優化，參與電力市場實時交易和大電網運營，實現電力削峰填谷供需平衡。目前，VPP技術在歐美發達國家有著較為成熟的發展，而我國由于能源體制中發電、輸配變電、用電三方相對獨立，目前尚未形成較為成熟的成套解決技術，處在初期試點階段。但隨著能源互聯網建設以及電力市場化改革的推進，輸配電網建設將進一步挖掘VPP技術潛力，降低分布式能源增長所帶來的調度難度，保證安全、可靠、優質、高效的電力供應，滿足經濟社會發展對電力多樣化需求的總體目標和基本要求。

實踐：中國電力數字化典型案例

　　阿里云

　　智能技術是推動“源網互動”新型電力系統轉型的重要引擎

　　“源隨荷動”傳統電力系統向“源網互動”的新型電力系統轉型對電力發、輸、配、用等各環節提出更高要求。面對高比例新能源消納等系列難題，數字化轉型成為保障電力供需實時平衡、電力電子設備穩定可靠的關鍵。阿里云不斷夯實基礎設施云化、核心技術互聯網化、應用數據化智能化三方面地基，是支撐新型電力系統數字化“大樓”的重要力量。

　　為智能感知、實時監測、智慧決策的新型電力系統持續賦能

　　阿里云堅持在基礎設施、預測技術及巡檢協同三方面優化升級，持續賦能新型電力系統。基礎設施方面：支持百萬級甚至千萬級電網數據統一采集、存儲及高精度高頻次并行計算，電力仿真軟件上云計算提速360倍，切實滿足“能源新基建”要求。預測技術方面：與國網德州供電公司、阿里達摩院合作研發高精度電網負荷預測模型，助力精準調度，預測準確率達到98%以上，有效促進了電網的安全穩定運行。巡檢協同方面：采用自動導航技術，實現巡檢機器人在幽閉環境中的自動駕駛及閃轉騰挪;同時采用10億級規模的圖像檢索引擎，異常識別準確率超過99%，助力提升配網巡檢數字化協同效率。

　　華為云

　　電力數字化軍團助力電力數字化轉型“平臺+生態”戰略

　　2022年3月華為電力數字化軍團正式組建，由博士、科學家、工程師、銷售等專家群體組成，聚焦電力行業與數字化技術，實現架構、平臺、應用和運營持續迭代發展，踐行“平臺+生態”戰略，持續助力數字化技術解決電力行業問題、創造價值。該軍團的組建順應了數字化和碳中和這兩大全球發展趨勢，具備較大的發展潛力。隨著能源轉型的不斷深入，新型電力系統源側低碳化、網側數字化、荷側電氣化的趨勢已經成為行業共識，智慧化成為新型電力系統應對“高比例清潔能源供應、高互動電氣化能源消費、高彈性能源配置網絡、高融合能源數字化系統、低成本低碳能源市場”挑戰的關鍵技術手段。該軍團將會整合華為內部力量，提供行業場景化的數字化轉型方案并助力電力行業的數字化轉型。

　　“3 intelligent”解決方案賦能新型電力系統

　　華為堅持平臺+生態戰略，融合創新ICT技術、電力數字平臺與行業實踐經驗，以“3 intelligent”戰略引領智慧發電，智慧電網，智慧服務領域場景化解決方案，助力電力企業實現安全、高效、綠色、創新的轉型升級，實現可持續發展。

　　在智慧發電領域，華為精準感知數據，優化生產過程，減少人工干預，實現發電環節的安全、綠色、高效。在智慧電網領域，華為實現智能互聯，電網全面感知，支撐電網的安全高效運行。在智慧服務領域，華為聯合生態伙伴，提供場景化方案與數字化服務，助力電企優勢發揮。

　　朗新科技

　　以B2B2C業務模式，賦能電力能源消費領域升級與創新

　　朗新科技專注能源數字化20余年，電力客戶覆蓋上海、廣東、云南等22個省市，服務超2.7億電力終端用戶，業務布局與模式日趨完善，完成了B2B2C模式的轉變，逐步形成能源數字化與能源互聯網雙輪驅動的發展戰略。一方面，朗新科技業務以B端的軟件、系統建設和服務運營為主，通過提供電力能源領域數字化解決方案，沉淀中臺能力與平臺產品，助力國家電網、南方電網等客戶實現數字化升級。另一方面，通過攜手支付寶、銀聯等戰略合作伙伴，自建能源互聯網服務平臺，為C端用戶提供水電等生活繳費服務，同時不斷開拓聚合充電、屋頂分布式光伏平臺等新場景，促進終端能源消費電氣化和場景化。未來，朗新科技將持續深耕能源數字化市場，踐行“雙碳”戰略，以能源數字化+能源互聯網解決方案助力低碳綠色的能源服務新場景構建。

　　深耕用電服務核心系統，全面參與新型電力系統建設

　　朗新科技基于“云大物智移鏈”新一代信息技術，打造其極具競爭力的電力營銷系統。利用供電服務、營銷運營、電網維護等能力，通過容器、分布式服務等微服務支撐開展客戶服務、售電業務、抄表管理、線損管理等營銷業務域;與人財物等企業內部系統無縫銜接;為居民、企業與政府客戶提供網上服務、自助服務等智能服務。朗新科技不斷深耕用電服務核心系統，與國家電網和南方電網等公司開展大范圍合作，處于市場領先地位。隨著用電側數字化需求的進一步提升，朗新繼續深耕能源運營、用電服務等用電側數字化服務業務，全面參與了國網能源互聯網營銷服務系統 (營銷2.0)項目建設，助力數字化轉型與新型電力系統的建設。

展望：趨勢與前景

　　需求升級：東數西算

　　釋放綠色電力需求，助力新型電力系統建設及雙碳目標實現

　　2022年2月，國家正式啟動“東數西算”工程，這一舉措對提升國家算力水平、推動區域協調發展至關重要，對電力企業而言更是新的機遇與挑戰。一方面，“東數西算”工程涉及數據中心的建設，目前已在8個算力樞紐內規劃設立10個數據中心集群、明確綠色節能等目標，未來也會更加集中在西部地區，增強新型電力系統的穩定性以應對削峰調谷的需求。另一方面，“東數西算”有效利用西部地區的可再生能源，將數據中心與電力系統協同調度，降低數據中心能耗和碳排放，促進其綠色低碳發展和“雙碳”目標實現。

　　技術突破：智慧儲能

　　儲能與數字技術結合，推動分布式與集中式能源整合平衡

　　儲能是保障發電側、電網側、用電側彈性用電的重要支撐工具。儲能憑借其快速功率調節和供蓄能力，在平滑間歇式能源功率波動、削鋒填谷、改善電壓質量及保障電力安全方面均發揮重大作用。2021年8月，國家發改委及能源局發布《關于鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加并網規模的通知》，鼓勵更多發電企業自建儲能，構建風光儲新型電力系統，加速儲能環節聯動建設。儲能之于電力數字化，如數據存儲之于芯片，是電力生產、輸配送和消費中不可或缺的一環，儲能技術部署的便利性決定能源網絡數字化的深度。未來，儲能技術將與數字技術深度結合，賦能發/輸/變/配/用電全環節，協同推動新型電力系統建設。