2023年东方电子研究报告:覆盖发输配用电全环节,受益智能电网+虚拟电厂的全能战士

1 智能电网设备及解决方案厂商,连续 16 年收入和利润双增长

1.1 头部智能电网设备及解决方案厂商,深耕电力自动化

头部智能电网设备及系统解决方案供应商,历史悠久、产品全面。公司历史可 追溯到 20 世纪 50 年代,1987 年公司前身烟台计算机公司成立,1990 年组建烟台 东方电子信息产业集团公司,1994 年集团公司作为独家发起人设立了公司,1997 年公司在深交所上市。公司于 80 年代初进入电力自动化领域,90 年代,公司主要 产品包括电网监控自动化系列产品、通信设备系列产品、计量仪表系列产品等 6 类。 历经数十年发展,公司已成为头部智能电网设备及系统解决方案供应商,产品体系 覆盖智能电网发、输、配、用全环节,2007-2022 的 16 年间,公司营业收入和归母 净利润双双保持逐年增长。

公司实控人为烟台市国资委。公司第一大股东为由烟台市国资委实控的东方电 子集团有限公司,持股比例 27.58%;第二大股东为宁夏黄三角投资中心(有限合 伙),持股比例 13.86%,同时其持有东方电子集团有限公司 49.00%股权,二者为一 致行动人,合计持公司股权 41.44%,公司控制权较为集中。

公司下游应用以电力电网为主,涵盖公共事业、石油化工、轨道交通、园区能 源等。公司作为国内电力自动化行业市占率名列前茅的企业,主要面向数字化电网 提供智能调度系统、智能配电系统、变电二次系统、智能用电系统等解决方案,同 时公司也是国内能源管理系统解决方案的主要供应商之一,面向工业、政府、居民 等提供能源管理和节能服务解决方案。此外,公司的业务领域还包括平安城市、城 市管理、轨道交通、工业互联网等。

智能配用电为公司当前第一大业务。2022 年公司对业务分类进行了调整,2022 年公司收入占比最高的业务为智能配用电业务,占比 55.92%;其次为调度及云化业 务,占比 20.80%;输变电自动化业务、工业互联网及智能制造业务分别占比约 8%; 综合能源及虚拟电厂、新能源及储能业务当前占比相对较低,但处于高增长细分领 域,有望为公司持续带来增长动能。2023H1,智能配用电业务占比 54.88%,调度及 云化业务占比下降、输变电 自动化业务占比上升。

公司前三大业务主要内容包括: 调度及云化业务:主要为智能调度、云边融合、数据中台等产品和解决方案, 以及控股子公司海颐软件业务。 输变电自动化业务:主要产品为 1)智慧变电站自动化系统,集电力系统、电 子信息技术、自动化和继电保护技术之大成,满足 35kV~750kV 各种电压等级少人 或无人值守变电站、电厂升压站的实际需求,系统主要包括 E3000 变电站监控管理 系统、间隔层保护测控装置、合并单元、智能终端、系统网络通信设备、检测检验 设备、全站时钟同步和维护软件等。2)智能运维系列产品,如巡检机器人、智能巡 检系统、变电站辅助监控系统等。

智能配用电业务:主要产品为 1)新一代配电自动化系统主站,以大运行与大 检修为应用主体,构建基于配电网分析模型中心和运行数据中心的新一代配电网调 度支撑平台,为运行控制与运维管理提供一体化的应用,满足配电网的运行监控与 运行状态管控需求。2)配电终端产品,包括站所终端 DTU、馈线终端 FTU 等。3)硬 件产品,变压器、开关设备、一二次融合环网柜等。4)子公司威思顿的智能电表等 产品。

整体来看,调度及云化业务和输变电自动化业务毛利率相对较高,智能配用电 业务基本也能保持在 30%左右。综合能源及虚拟电厂毛利率逐年走高,新能源与储 能业务则在 23H1 出现较大下滑,但与 22H1 相比基本一致。

1.2 业绩稳定增长,外拓业务、内修内功

公司经营稳健,收入、利润连续 16 年增长。作为深耕电力电网领域数十年的资 深供应商,2007 年起至今,公司已保持连续 16 年营业收入、归母净利润双增长。 受电力系统转型带动相关投资影响,及公司自身产品丰富、持续创新、保持行业中 的竞争力,十四五以来公司保持较快的增长水平。2022 年,公司实现营业收入 54.60 亿元,同比+21.73%;实现归母净利润 4.38 亿元,同比+26.06%。2023 年上 半年,公司实现营业收入 25.18 亿元,同比+15.10%;归母净利润 2.02 亿元,同比 +21.27%。自 2018 年以来,公司一直保持归母净利润增速快于营业收入增速的状态, 盈利能力不断增强。

业务稳中精进,盈利能力呈上升态势。2022 年公司毛利率为 32.13%,同比0.94pct,净利率为 9.05%,同比-0.30pct。虽然有小幅下降,但时间维度放到近五 年看,公司在业务、产品繁多的情况下毛利率基本维持稳定,在 32%-35%间小幅波 动;净利率则基本呈上升态势。2023 年上半年,公司毛利率为 32.71%,同比 +0.82pct,净利率为 8.44%,同比+0.14pct,或受下游电网客户结算周期影响,公 司近 5 年中报净利率均低于全年。公司 ROA 和 ROE 亦持续上升,不断提升资产盈 利能力,ROE 提升更为显著主要是因公司近年资产负债率的提升。

管理费用率稳步下降,研发费用持续增长。2022 年,公司销售费用率为 11.10%,同比-0.18pct,销售费用率整体保持在 11%左右;管理费用率为 5.72%, 同比-0.61pct,近五年管理费用率持续下降,体现规模效应优势;财务费用率为0.55%,同比+0.11pct,该项始终保持为负。综合来看,公司成本管控能力较强, 各项费用率波动不大,同时管理费用率的持续下降为净利率提升留出空间。公司研 发费用支出持续上升,2022年研发费用为4.48亿元,同比+17.89%,研发费用率为 8.20%,同比-0.26pct。

资产负债率有所提升,经营性现金流情况良好。公司资产负债率呈明显上升态 势,2018-2023H1 期间从 36.35%上升至 52.46%,资产负债率的提升带来了 ROE 的显著提升,但同时公司财务费用并未显著增加,原因系公司负债增加主要是合同 负债增加带来的,非流动负债则长期保持低位。公司现金流情况良好,经营活动产 生的现金流量净额持续为正,回款情况良好,但或受下游电网客户结算特点影响, 中报经营活动产生的现金流量净额通常为负值。

2 构建新型电力系统要求智能电网投资提速

2.1 电力系统复杂度提升要求建设智能电网

发电厂生产出电能,经变电、输电及配电等环节配送到用户,从而完成电能从 生产到消费的整个过程。发电环节与用户环节之间的网络及设备即为电网。智能电 网是一个高度智能化、自动化的电力网络,通过各类传感器对电网内关键设备的运 行状况进行实时监控,经网络系统收集、整合所得数据并进行分析和判断,最终实 现对整个电力系统的优化管理。2010 年 3 月,“加强智能电网建设”被写入当年的 《政府工作报告》,上升为国家战略。“十四五”时期之后,碳达峰目标提出,构建 以新能源为主体的新型电力系统成为重中之重,政策发布更为密集。

系统复杂程度大幅提升,智慧融合是新型电力系统的基础保障。国家能源局组 织发布的《新型电力系统发展蓝皮书》提出了新型电力系统的四大基本特征:安全 高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合。新型电力系统下,电力系统可控对象从传 统的以电源为主扩展到源网荷储各环节,控制规模呈指数级增长;单一大电网形态 向大电网+分布式电网并存转变,系统主体多元化、电网形态复杂化、运行方式多样 化的特点愈发明显,对电力系统安全、高效、 优化运行提出了更大挑战。因此,四 大基本特征之一的“智慧融合”成为新型电力系统的基础保障,要求电力系统各环 节应用云计算、大数据、物联网等信息技术,实现高度数字化、智能化和网络化。

远期要求电网向柔性化、智能化、数字化转型。《蓝皮书》提出,当前到 2030 年为我国新型电力系统建设加速转型期,该阶段数字化、智能化技术在电力系统源 网荷储各侧逐步融合应用,推动传统电力发输配用向全面感知、双向互动、智能高效转变;适应新能源大规模发展的新型调度控制体系逐步建成,源网荷储协调能力 大幅提升。2030-2045 年,要求电网稳步向柔性化、智能化、数字化方向转型,大 电网、分布式智能电网等多种新型电网技术形态融合发展。因此,新型电力系统必 然要求电网加大在智能化、数字化方面的投入。

国网智能化投入占比持续增加。2009 年 5 月,国家电网公司首次提出“坚强智 能电网”概念,根据《国家电网智能化规划总报告(修订稿)》,国家电网在第一阶 段(2009-2010 年)、第二阶段(2011-2015 年)、第三阶段(2016-2020 年)分别 计划电网智能化投资 341 亿元、1750 亿元、1750 亿元,分别占计划电网总投资 6.19%、11.67%、12.50%,比例逐期上升。 十四五期间国网智能化投资或将达到 3500亿元。从实际投资看,2016-2020年 国家电网的实际电网总投资 23785 亿元,假设电网智能化投资占比仍为 12.50%, 则 2016-2020 年智能电网投资额为 2973 亿元,年均投资 595 亿元,远超计划投资 额。假设国家电网十四五电网总投资额为 25000 亿元,智能电网投资占比进一步提 升至 14.00%,则十四五期间国网智能电网投资额将达到 3500 亿元,年均投资 700 亿元。

南方电网预估十四五期间数字化投资额超 260 亿元。南方电网提出,十四五期间 数字化规划总投资估算超过 260亿元,到 2025年,在数字电网智能化程度、数字运 营效率、客户优质服务水平、数字产业成效、中台运营能力、技术底座支撑能力、 数据要素化价值化、网络安全防护及运维水平等八个方面实现全面领先。全面建成 数字电网,包含着对数字中台建设、算力建设、云管边端融合等重点方向加强投资 的要求。

2.2 电网建设步入新周期,配用电是重点方向

电网可分为发、输、配、用等环节。发电厂生产出电能,经变电、输电及配电 等环节配送到用户,从而完成电能从生产到消费的整个过程,发电环节与用户环节 之间的网络及设备即为电网。其中输电主要用于电力输送,通常为 220kV 以上的高 压;配电主要用于电力分配,配电网按电压等级的不同,可又分为高压配电网 (110kV、35kV)、中压配电网(20kV、10kV、6kV、3kV)和低压配电网(220V/380V)。

电网投资额总体呈上升趋势,年度之间波动较小。2008-2015 年间,我国电网 基本建设投资完成额基本呈上升态势,“十三五”初期迈上 5000 亿大关。观察历年 电网投资额,可发现两个特点:1)电网投资金额体量大,作为重要基础设施和公用 事业类建设,各年度之间波动较小,除 2009 年外同比变化幅度均未超过±20%,整 体缓慢上升;2)有明显的季节性,除个别年分外,上半年投资完成额通常占全年的 35%-40%。

两网均规划于十四五期间提升电网投资金额,2022 年投资额均创新高。 1)国家电网:国网规划十四五期间投资 3500 亿美元(约合 2.23 万亿元人民 币),平均到每年为 4460 亿元。2021 年承诺投资 4730 亿元,实际投资 4882亿元,完成率 103.21%;2022年投资承诺 5012亿元,实际投资 5094 亿元,系首次突破 5000 亿元,完成率 101.64%。2023 年,国网投资额预 计再创新高,达到 5200 亿元,结合前两年实际情况,最终完成金额或将高 于这一数字。“十四五”下半程,电网投资作为稳增长、新基建的重要抓手, 国网投资额有望超过此前规划的 2.23 万亿元。 2)南方电网:南网规划十四五期间投资 6700 亿元,以加快数字电网建设和现 代化电网进程,推动以新能源为主体的新型电力系统构建。相比十三五实 际完成投资 4433 亿元,这一规划增长了 51.14%,将带来明显的市场扩容。 2021 年,南网完成电网投资 995 亿元,同比+9.70%;2022 年计划投资超 过 1200 亿元,则 2023-2025 年期间年均将投资 1502 亿元。

输电线路发展趋于平稳,重点关注配电。我们以 220kV 及以上电压等级线路作 为输电网的代表,可以看到,自 2008 年以来,每年新增输电线路均位于 3.0-4.5 万 km 之间,2008-2022 年平均值为 3.5 万 km。2008-2010 年间,每年新增 220kV 及以 上线路长度均超过了 4.0 万 km,而当时年电网投资额未超过 4000 亿元。近年电网投 资额基本站上 5000 亿元,但新增输电线路长度并无明显增加。在电网主网架日趋完 善的今天,新能源的快速增加并未带来输电建设提速,新型电力系统虽有特高压作 为输电网建设亮点,但输电网整体投资呈较为平稳的态势。

我国配电网投资占比过半,南网规划 3200 亿元投资。根据国网能源研究院数据, 2020 年我国电网投资中输电网占比 37.9%,配电网占比 57.4%。南网则规划十四五期 间配电网投资额达到 3200 亿元,占投资总额的 47.8%。未来我国配电网的发展方向 包括:1)建设坚强电网,提高用电可靠性,尤其是针对偏远地区和农村配电网还有较大提升空间; 2)从电源侧来说,新能源大量增加,微电网、有源配电网、局部 直流电网等新形态电网与大电网协同发展有利于新能源消纳,对配电网发展提出了 新的要求;3)从负荷侧来说,新型电力系统下充电桩、用户侧储能等新型负荷大量 增加,控制复杂度大幅上升,需要加强配电自动化、变压器扩容等环节。

综上所述,我们认为智能化、配电网是新型电力系统下电网投资增加较为确定 的方向,且二者有一定重合领域,如 2009-2020 年间,国家电网智能化投资最大的 环节为用电环节,占比 30.8%;其次即为配电环节,占比 23.2%。因此,以智能配用 电业务为第一大收入来源的公司有望受益于电网投资在智能化和配电网方向的倾斜, 同时公司在发、输、用等其他电网环节和网外电力业务智能化方向也有着深厚的布 局。

3 老牌业务持续发展,虚拟电厂等新业务打开发展空间

3.1 配用电自动化业务为公司发展基石

3.1.1 配电终端稳居行业前列

配电网主要设备可分为一次设备和二次设备,其中配电网一次设备是用来接受、 输送和分配电能的电气设备,主要包括变压器、开关柜、柱上断路器等;配电网二 次设备是对一次设备进行测量、监控、保护等工作的设备,主要包括保护类设备 (如继电保护等)、变电监控类设备(如监控系统、各类监控装置)和自动化、智能 化类设备(如配电终端等)。

公司配电产品线丰富,可提供智能化配电解决方案。公司是全国最早进入配电 领域的厂商之一,配电终端全国集招名列前茅;公司也是配电领域产业链最全的厂 商之一,公司一、二次产品兼备,一次产品方面,有变压器、断路器、开关柜等, 二次产品方面包括配电自动化系统主站、配电终端、故障指示器等,以及一二次融 合环网箱、柱上开关等,可提供配电自动化一次、二次设备解决方案。

配网升级改造趋势下,公司有望深度受益。未来公司配电业务发展方向包括: 1)新型电力系统下,配电网将承担新能源消纳的任务,且随着用电负荷多样化、 复杂化,传统的“源随荷动”转型为“源网荷储联动”,分布式配电网等新的配网形 态不断涌现,配电网自动化、智能化程度亟待提升。公司新一代配电自动化系统主 站具备横跨生产控制大区与管理信息大区一体化支撑能力,构建基于配电网分析模 型中心和运行数据中心的新一代配电网调度支撑平台,有望受益于配网升级改造。2) 一次设备方面,公司在配网变压器行业较为领先,南网排名进入前五,国网排名进 入前十,有望受益于配网扩容改造;3)一二次融合大势所趋,公司推出数字式一 二次融合环网柜、变压器、互感器、高低压成套开关柜、数字式 DTU、FTU、TTU 等数字式配电终端柱上断路器增量和存量解决方案均纳入国网标准化设计,以电子 式传感器和就地数字化原创技术为核心的一二次融合开关已在多省地市实现批量推 广应用。 4)海外业务方面,公司聚焦东南亚、中东,通过沙特国家电力测试并中 标沙特国家电力公司(SEC)数字化智能环网柜配套新型数字化配电终端,RTU 订 单持续增加,海外业务将为公司打开更大市场空间。

23H1 中标态势喜人,配网设备主要中标变压器和柱上断路器。2023 上半年, 公司及子公司合计新中标额超 35 亿元,在国网各省上半年招投标中,公司中标 156 包,中标包数在同类厂商中排名第 4,子公司威思顿中标 70 包,排名第 10。公司在 国网平台新中标超 18 亿元,较去年同期显著提高。南网总部成套设备招标中,环网 柜、变压器等产品份额进一步拓展。我们统计国家电网各省网公司 2023 年配网物资 招标情况,公司及子公司威思顿共中标 44 包,其中以变压器和一二次融合柱上断路 器为主,均中标 11 次。

3.1.2 智能电表更换周期来临,子公司稳居国网份额前三

公司子公司威思顿为领先的电能计量解决方案厂商。公司全资子公司烟台东方 威思顿电气有限公司成立于 2003 年,设立时公司持股 30%,2018 年公司通过资产 重组持有威思顿 100%股权。威思顿服务智能电网、环保节能、数智工厂三大领域, 聚焦用电、配电、新能源及综合能源管理、数字化智能化工厂等七大业务方向及海 外市场,为用户提供领先的产品及整体解决方案。威思顿主要产品为电能智能计量 管理系统解决方案,包括单相电能表、三相电能表、电能采集器等。

业务经营稳健,连续多年增长。2018-2022 年间,威思顿营业收入由 10.38 亿 元增加至 16.87 亿元,CAGR 为 12.90%;净利润由 1.45 亿元增加到 2.65 亿元, CAGR 为 16.32%。2023 年上半年,威思顿实现营业收入 8.04 亿元,同比+18.69%, 净利润 1.05 亿元,同比+15.39%,净利率为 13.01%。尽管公司主要产品智能电表 和电能采集终端会受到电网招投标周期的一定影响,公司依然实现连续营收、净利 双增长。

行业地位稳固,国网统招连续第八年位列前三。2023 年国家电网第一批电能表 招标采购金额共 90.18 亿元,共有 80 家企业中标,公司在激烈的竞争中实现中标金 额 3.37 亿元,占比为 3.74%,位列第三,这也是公司连续第八年在国网统招位列前 三。在国网各省上半年招投标中,威思顿中标 70 包,排名第 10。在国网之外,威 思顿在南网 2023 年第一批集招中标 6350 万元,并中标斯里兰卡首个计量项目。根 据威思顿官网,其于 2020 年实现合同额过 20 亿元,于 2022 年实现合同额过 30 亿 元。

换表周期到来,智能电表招标有望提速。我国主要存量智能电表更换周期为 8 年,上轮智能电表高峰期在 2012-2015 年(2013 年上版国网规范出台),国网单年 最高招标量达到近亿只。2017-2020 年招标量相对低迷,2021-2022 年,上轮招标 高峰期的智能电表逐渐进入退役期,招标量呈回升态势,两年招标量分别为 6726和7014 万只。

2023 年国网第一批统招有所下降,后续批次有望提速。国家电网于 2023 年 5 月进行第一轮智能电表统招,其中电表合计 2398万只,采集设备合计 253万台,与 2022 年第一轮统招相比分别下滑 34%和 24%。招标数量有所下滑,但价值量更高 的三相智能电表占比为 23%,达到历年之最。国网统招通常分两次进行,考虑到第 一批出现的量级下滑与智能电表更换周期及新型电力系统建设需求有所出入,我们 认为下半年的第二批次招标量或将较第一批显著提升,届时威思顿作为智能电表头 部厂商将显著受益。

3.2 技术经验积累保障调度及云化业务稳健发展

调度系统是电网的中枢神经。电网调度是指电网调度机构为了保证电网运行, 对电网运行进行的组织、指导和协调,其基本任务是在保证电能质量的基础上,按 照公平、公正的原则合理安排发电,实现发电资源的优化利用,同时保障电网安全、 稳定、正常运行和对电力用户安全可靠供电。可以说,调度系统是电网的中枢神经, 是维系电能发、输、配的基础。 目前我国调度体系分为五级。我国国家电网调度体系分为国调(国家电力调度 通信中心)、网调(东北、华北、西北、华东、华中、西南 6 个区域调度中心)、省 调、地调和县调,其中地调近 300 个,县调 2000 余个。南方电网调度体系分为四 级,分别为统调(南网五省总调度中心)、中调(相当于省调)、市调和县调。

调度自动化中高端市场较为封闭,低端市场竞争激烈。国调、网调和省调进入 壁垒较高,参与者有限,主要为国电南瑞及其子公司北京科东、积成电子和少数国 外厂家,其中国电南瑞(北京科东)占有较大份额。地调参与者主要有国电南瑞、 积成电子、东方电子和北京科东,而县调由于产品门槛相对较低,竞争较为激烈。

预计当前调度市场规模在数十亿元。随着新型电力系统建设推进,电网接入主 体的数量和复杂度成倍提升,对调度系统也提出了新的功能、性能要求,预计调度 系统价值量将不断提升。根据前瞻产业研究院数据,我国电网调度自动化市场规模 在 2007-2016 的十年间,从 8.5 亿元提升到 17.8 亿元,CAGR=8.56%。2016-2022 年 间,调度代表企业积成电子的电网调度化业务营业收入从 1.36 亿元上升到 3.37 亿 元,CAGR=16.33%。鉴于电网调度行业竞争格局较为稳定,我们认为积成电子业务增 速有一定代表性,假设 2016-2022 年行业规模 CAGR 为 15%,则 2022 年电网调度自动 化市场规模为 41.17 亿元。

公司主要参与省调和地调市场,在南网地区尤其具备优势。公司深耕调度自动 化领域多年,智能调度系统解决方案面向国家电网、南方电网、各省级调度中心、 地区级调度中心,根据客户需求灵活配置,将传统的调度、集控、配电、继保、安 自等各自独立的业务应用,整合为一套系统;同时将各级调度控制中心及厂站业务 纵向贯通,实现调控业务的计划、数据、分析、控制等信息的共享和协调,是各级 各类电力调控中心实现智能电网运行控制和优化运营的整体解决方案。公司调度系 统产品的典型用户包括天津、南昌、烟台、广州、贵阳、佛山、茂名电网等,截至 2021 年 12 月,公司调度系统 E8000 已有 27 套在广东现场运行,为广州、珠海、佛 山、中山等 11 个地市提供主、备调控及配网运行技术支撑服务。

紧跟两网需求进行云化建设,实现网级调度突破。调度行业目前处于更新迭代 的周期阶段,以适应新能源产业的快速发展对电力调度能力的增量需求。国家电网 着力构建基于云化技术的新一代交易系统,南方电网致力于推进基于云边融合架构 的智能调度运行平台。公司紧跟两网对调度产业的调整趋势,已实施多个云边融合 场景的建设,网外调度和集控系统、国网新一代调控云应用在华东、华中等地陆续 中标,基于 OS2 的云边统一信息交互、EPC 总包调度模块系统、网级备调等项目在国 网、南网保持连续中标。2022 年,公司中标南方电网备用应急指挥中心 EPC 总承包 项目调度模块系统,中标南方电网网级备调,实现网级系统突破。

公司子公司海颐软件为电力能源和电子政务行业提供云化业务。海颐软件是一 家专注于为电力能源和电子政务行业提供数字化产品、解决方案及服务的国家级高 新技术企业,以云大物移智和区块链技术为核心,通过软件与行业管理能力的结合, 提供行业解决方案及相关产品、数据管理平台等服务,于 2015 年在新三板挂牌。

业绩稳健增长,参与国网营销 2.0 建设。2018-2022 年,海颐软件营业收入由 3.35 亿元增长至 8.09 亿元,CAGR=22.85%;净利润由 0.35 亿元增长至 0.90 亿元, CAGR=26.52%,净利率保持在 10%左右。2023 年上半年,海颐软件实现营业收入 2.32亿元,同比+8%;实现净利润 0.10 亿元,同比+1%。考虑到公司通常下半年收入占比 较高,我们看好海颐软件受益于电力信息化和电子政务云化趋势,保持稳健的增长。 海颐软件还参与了国网营销 2.0,完成电网资源业务中台及 PMS3.0 系统大版本发布, 有望在电网软件更换期取得更亮眼的增长。

3.3 综合能源和虚拟电厂业务打造增长亮点

虚拟电厂是通过先进信息通信技术和软件系统,实现分布式电源、储能系统、 可控负荷、电动汽车、充电桩等分布式能源的聚合和协调优化,以作为一个特殊电 厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂并不是真实存在的电厂, 而是一种智能电网技术,应用分布式电力管理系统参与电网运行调度,实现“源荷-网”聚合、优化。虚拟电厂结构可分为站控层(包括 SCADA 系统、优化计算模块、 结算管理模块等)、智能终端(主要为智能电表等采集、控制装置)以及资源层(各 类用户侧可调节资源),涉及核心技术包括协调控制技术、智能计量技术和信息通信 技术等。

电力系统消纳+保供双主线下,虚拟电厂势在必行。 1) 风光快速增加带来的消纳需求:2023 年 H1 我国风电新增装机 22.99GW,对 比 22 年同期新增 12.94GW,同比+77.67%;太阳能新增装机 78.42GW,对比 22 年同期新增 30.88GW,同比+153.95%,风、光均加速增长,且光伏新增装 机中受管控程度相对较低的分布式光伏占比过半。新能源出力主要受来风、 来光影响,人为干预作用小,尤其是光伏出力高峰集中于中午、而晚间用 电高峰又无法贡献电量,易导致净负荷出现“鸭子曲线”乃至“峡谷曲线”。 因此,当新能源出力与负荷用电特性不吻合时,便存在新能源电力消纳问 题,处理不当会引发电力系统安全事故,且造成投资的浪费,而虚拟电厂 可以通过削峰填谷来平滑负荷曲线,促进新能源消纳。

2) 负荷结构改变带来的保供需求:近十年以来,我国第二产业在用电结构占 比明显降低,从 2013 年的 73%下降至 2022 年的 66%,第三产业和城乡居民 生活用电占比之和则由 2013 年的 25%提高至 2022 年的 33%。第二产业用电 负荷稳定、持续,第三产业和居民用电波动性较强且时段集中效应明显, 对于固定时段最大负荷的拉动效果强于对全时段用电量的拉动效果,因此 用电结构变化下,全社会最大负荷增速将显著高于用电量增速,而虚拟电 厂可以通过削峰以帮助电力保供。

测算虚拟电厂到 2025 年投资规模区间在 330-550 亿元。 计算逻辑:假设需求侧响应投资和虚拟电厂投资等效,投资规模=全社会最大用 电负荷*需求侧响应能力占比*需求侧响应能力单位投资。 假设:1)根据中电联预测,到 2025 年全社会最大用电负荷为 16.3 亿千瓦;2) 《“十四五”现代能源体系规划》提出,力争到 2025 年,电力需求侧响应能力达到 最大负荷的 3%~5%,假设保守情况下 2025 年需求侧响应能力达到最大负荷的 3%, 乐观情况下达到最大负荷的 5%;3)根据国家电网测算,通过虚拟电厂满足 5%的 峰值负荷需投资 500 亿-600 亿元,假设满足 5%的峰值负荷需要虚拟电厂投资 550 亿元,倒算得到需求侧响应单位投资为 675 元/千瓦。测算得到,到 2025 年,保守 情况下虚拟电厂/需求侧响应总投资额为 330 亿元,乐观情况下总投资额为 550 亿元。

公司对虚拟电厂进行园区级、负荷聚合商级、城市级三级布局: 1)园区级:在该层级上,虚拟电厂可作为能源综合管理服务的一部分。通过 冷/热/电/气/水等综合能源的采集监测、能效分析等手段,实现设备运行状 态实时掌握以及精细化的用能监测,根据预测或实测的负荷和能源单价, 选择和控制能源系统运行状态,最终实现能源需求与生产供给实时管控, 以及资源配置协调最优的目的。公司的园区综合能源管理系统主要可是实 现提升用能效率、节约用能成本、提升用能可靠性、参与辅助服务以获取 额外收益等,其中参与辅助服务已近似虚拟电厂的商业模式。 公司园区级典型项目为广州明珠工业园虚拟电厂管理平台,为国家重点研 发计划项目 ——“工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示 范”低碳绿色项目的一部分,该项目被工信部评为国际领先水平。项目通 过用户直购电、分布式光伏、用户侧储能、空调节能、能源梯级利用等手 段,提高综合用能可靠性。项目实施后,园区用户年用能总量减少 14%, 总费用降低 28%,单位产值能耗降低 6%,单位产量能耗降低 5%。

2)负荷聚合商级:公司研发实施“粤能投”虚拟电厂管理平台,系南方电网 第一个实用化负荷聚合虚拟电厂和广东首个虚拟电厂商业性运转平台,于 2022 年 4 月开放上线。该平台聚合光伏、储能、充换电站、空调、工商业 负荷等各类用户侧资源,参与广东省交易中心市场化需求响应市场。“粤能 投”虚拟电厂在 2022 年升为南方电网虚拟电厂,为目前国内规模最大的市 场化运营的虚拟电厂,聚合分布式资源规模 10751MW,其中可调节能力 1532MW。2023 年 6 月,公司中标华能山东公司虚拟电厂项目 PC 工程, 报价 363 万元,该项目将建成华能山东公司虚拟电厂智慧管控平台一套、 接入不低于 10MW 可调资源。

3)城市级:代表项目为广州市虚拟电厂管理平台,公司与广州供电局共同设 计研发,于 2021 年 8 月完成首次运行,目前已接入负荷聚合商 33 家,邀 约响应能力约 1333MW。此外,公司还于 2023 年落地了烟台虚拟电厂等项 目。


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