电力信息化专题研究:结构革新IT助力

  比较电网侧信息化建造,发电侧信息化建造展开相对缓慢。剖析原因,一方面曩昔发电 企业全体效益不安稳,另一方面此前发电企业以火电、水电为主,具有机组会集化特色, 办理难度有限,简略的信息化体系即可掩盖企业电场的办理需求。但当时时点,咱们为发电侧信息化现已迎来新的添加驱动。从成果上来看,各发电企业对信息化的注重企业大唐发电初次在年报中独自发表信息化投入,自 2017 年以来,大唐发电信息化投入以 24%的复合增速快速添加,远超公司收入增速,大唐发 电

  方针驱动下带来的动力结构革新,是支撑发电侧信息化高速添加的中心驱动要素。十三 五以来,我国致力于清洁动力的展开,煤炭消费占比将显着下降,在此过程中,发电企业首战之地做出相应产品结构的调整。当时我国电源结构现已发生了显着的改变,煤电 供应侧革新的推进和风电、光伏新增装机的快速进步,装机和电量结构中清洁动力的占比快速进步。

  尤其是 2020 年以来,方针层面屡次着重“双碳”,动力结构革新有望进一步加速。自 2020H2 以来,方针层面屡次着重“碳中和”、“碳达峰”。2021 年 10 月,国务院发布 《2030 年前碳达峰举动计划》,提出严格操控煤炭消费添加、加速新式电力体系构建、 至 2025 年非化石动力消费比重达 20%等首要方针。自此,“双碳”方针被上升到前史 新高度。

  在此预期之下,我国新动力装机量有望继续进步。依据猜测,到 2025 年,我国风力 发电年度新增装机量估计将挨近 90GW,2021~2025 年复合增速约为 20%;而到 2023年我国光伏发电年度新增装机量将到达 126GW,2021~2023 年复合增速约为 47%。

  因为新动力与传统动力差异较大,现有的发电侧信息化体系,无法习惯可再生动力规划化展开需求,这是职业迎来新一轮生长时刻的中心原因。详细剖析,咱们以为由新动力电力占比进步所带来的信息化增量需求,首要来历于以下两条主线:

  主线一,发电侧输出动摇性进步带来的相关信息化需求。随同新动力电源占比进步而来 的,是发电侧出力安稳性下降,风电和光伏等电源简略受气候影响、安稳性欠佳的缺陷 愈加凸显,发电侧的供电才能动摇也随之显着加重,一起,在当时的运营环境和技能成 本下,新动力出力的高动摇性暂时难以得到有用的处理。随之而来的是发电侧发生的一 系列问题:以传统动力为主的电力体系尚不能彻底满意风电、光伏发电等动摇性可再生 动力的并网运转要求;可再生动力与其它电源协调展开的技能办理体系没有树立,可再生动力发电大规划并网仍存在技能妨碍,弃水、弃风、弃光现象严峻等。

  主线二,散布式发电设备带来的办理难度进步带来的信息化需求。一方面,比较于传统 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,进步企业办理难度;另一方面,风电、光伏单机组发电量较低,因而往往电厂具有占地面积广、发电机组杂乱的特色,尤其是当时散布式光伏电站的大力推进,进一步 进步办理难度。

  正是因为上述两方面的改变,新方法下的新动力的正常运营与展开必定带来与传统动力 发电侧彻底不同的信息化体系建造需求。沿新动力发电设备建造、运转全体流程来区分, 咱们将新动力占比进步带来的增量发电侧信息化需求拆解为五大方面:规划、猜测、并 网、电站归纳运维与企业信息化办理。

  沿新动力发电设备建造、运转全体流程来区分,咱们将新动力占比进步带来的增量发电 侧信息化需求拆解为五大方面:规划、猜测、并网、归纳运维与信息化办理。本部分我 们将对这五类需求进行逐个拆解,评论或许的商业方法与对应的商场空间。

  一般来说,规划环节处于电厂项目建造工程的前端,在规划过程中需求对电厂的规划容量、建造规划、机组方法、详细散布、机组参数等内容,出具详细的规划成果与规划图。 一般来说,电厂的规划首要由区域级规划院进行,因而咱们以为,省级、地市级、县级、 民营或许企业级规划院将是此类光伏、风电规划软件的收购方。

  当时功用强壮的专业规划软件和通用型规划软件(CAD)共存。AutoCAD 作为最为经 典的辅助规划软件,依然是各大电力规划院用于电厂规划的首要挑选,可是一旦触及光 伏、风电等范畴所需的专业知识,例如气候数据库、体系组件数据库等,AutoCAD 则 显得无能为力。

  以光伏规划为例,在规划阶段最中心关注点在于,做出光伏发电体系的规划,并对其进行建模仿真,剖析影响发电量的各种要素,并终究核算得出该发电体系的终究发电量曲线。以当时国际光伏工程通用的 PVsyst 仿真软件为例,可用于规划并网、离网、抽水 体系和 DC-网络光伏体系,并包含了广泛的气候数据库、光伏体系组件数据库,以及一 般的太阳能东西等。

  该软件供给了初步规划、项目规划、详细数据剖析 3 种水平上的光伏体系研究,可核算各种类型方阵、各种遮挡条件下方阵面上接收到的辐射总量,一起能考虑到光伏组件里 每片电池和旁路二极管效应;具有强壮及组件模组,可表现 I-V 曲线、弱光、温度效应 等各类效应,组件数据库包含国际干流组件厂家产品;体系 PR 考虑全面,包含从太阳能到并网点电能的全过程。

  除仿真模仿类软件之外,光伏、风电范畴在规划过程中也需求经济点评软件、编码辨认 软件、微观选址软件等专用模块或产品。

  考虑电力规划工程触及资质问题,此类规划软件下流客户首要会集在各级电力规划院、 规划公司中。当时我国电力规划院结构具有必定区域性,分为区域电力规划院(我国电 力参谋集团部属华北、华东、西南、东北、西北、中南规划院),以及我国动力建造集团 部属电力规划院(含电力规划规划总院)、我国电力建造集团部属省和区域电力勘察设 计院以及各地市规划公司、民营规划公司、县级电力公司规划部分等等。

  当时发电侧相关规划软件,尤其是国产规划软件,首要仍以 Lisence 的方法进行出售 (单次付费),但依据长时刻视角,考虑规划类软件作为典型的标准化软件产品,从长时刻 维度或可完结订阅式付费转型。对标修建企业规划类软件广联达,正是在云转型推进下 敞开第二生长曲线;一起考虑海外公司 PVsyst,当时也是以订阅的方法进行收费。(陈述来历:未来智库)

  此前传统动力年代,尽管也需求发电功率猜测相关产品,但其精确度相对较高,一起其 发电方法使得短时刻内发电功率动摇相对较小:例如火力发电可依据燃料热值状况直接 核算发电量,并通过对燃烧器的调控完结对功率的操控,而水力发电猜测首要依据前史 水文数据,对其精确性带来必定应战,但考虑到可通过水库蓄水的方法较为便利高效的 调控水量,然后完结对其阶段性发电功率的操控。但随同清洁动力占比的不断进步,一 方面风力、太阳能均具有较高不可控性,且当时短少直接储能手法(现有储能方法均为 化学储能,本钱较高,一起存在必定损耗)来进行短期发电功率调控,因而当时在一天 的大部分时刻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。

  为完结优先展开新动力的战略方针,有必要进步新动力发电的收益,削减“弃风弃光”现 象;而进步新动力发电的收益则有必要确保新动力电站的发电量,促进对新动力电力的消纳,而促进新动力电力的消纳则有必要下降新动力电力动摇性对电网的冲击,对日内传统 电力和新动力电力的发电量进行调控,在确保电网安全的前提下尽或许完结新动力的足 额发电。以上方针的完结需求电网提早掌握各类电力的发电曲线,对发电计划作出提早 规划。

  因而对新动力发电功率的猜测已成为促进新动力消纳,完结新动力快速展开的重要根底 性作业。2011 年和 2012 年,国家别离发布了《风电场接入电力体系技能规则》 (GB/T19963-2011)和《光伏发电站接入电力体系技能规则》(GB/T19964-2012),明 确将功率猜测体系、有功功率、无功功率操控体系作为新动力电站并网的前置条件,各 地动力局在其对外发布的《发电厂并网运转办理施行细则》中也进一步规则了对新动力 电站发电功率猜测和发电功率操控的查核机制。

  详细来看,功率猜测软件及服务首要包含以下功用过程:①取得原始气候预报数据(背 景场数据);②依据原始气候预报数据,通过建模核算后得到更高精度的气候猜测数据; ③在后台数据中心进行短期功率猜测数据的核算;④传输短期功率猜测数据和气候猜测 数据到所服务电站;⑤在电站软件中进行超短期功率猜测数据的核算;⑥将短期和超短 期功率猜测数据上传至电网调度。

  考虑到功率猜测软件本质上是为风景电厂供给实时数据服务,因而此类事务天然生成具有适 合订阅付费的特质。咱们以为,功率猜测类软件或将以前期项目收入+中后期订阅服务 收入的商业方法展开相关事务,关于初次装置猜测体系时所需求硬件投入(如测风塔、 环境监测仪、传感器、服务器等),能够项目制的方法获取收入,一次性掩盖公司本钱; 而对后续高频的数据上报服务,一般以服务的方法收取服务费。

  而从商场规划视点,当时新动力功率猜测类软件商场规划约为 10 亿元左右,且后续伴 随装机量的不断添加,职业空间有望继续添加。咱们依据相关公司客单价状况,对职业 空间进行简略测算,2020 年商场规划约为 12 亿左右;一起依据国能日新风景电功率猜测软件商场份额约为 20%左右, 预算可得职业空间约为 10 亿规划。二者彼此验证,咱们以为这一数据相对具有可信度。 考虑新动力功率猜测类软件商场规划与新动力电站数量出现必定相关性,随同近年来装 机潮的不断推进,职业空间有望完结高速添加,估计 2020~2023 年职业复合增速约为 24%。

  细分职业小而美,产品力决议竞赛格式。因为新动力电站将猜测软件的成果实时上传, 并由电网进行一致精确性查核,因而软件产品力在客户进行服务商挑选时将是中心考虑 要素之一,职业内涵进行合同签定时,亦存在对丈量不精确的状况进行扣减收入的条款, 更进一步助力对职业公司产品力的挑选。当时职业竞赛格式上来看,职业里首要公司均 在新动力电站功率猜测范畴深耕多年,具有较强专业性。

  为完结电力的实时平衡,电力体系需求依据全体电力供需状况对发电源进行有用的管控, 使其具有可调性、规律性和滑润性。依据操控方法的不同,分为自动发电操控体系(AGC 体系)、自动电压操控体系(AVC 体系)和快速频率响应体系。

  一般来说,并网智控体系适用于一切发电方法,但比较于传统的火电或水电,新动力发 电对 AGC/AVC 的需求更为激烈。从功用上来说,AGC/AVC 确保发电场发生的电具有 安稳的频率和电压,尽量在上网过程中尽量削减对电网的冲击,然后确保电网安全安稳 运转,一起下降网损。

  正因如此,从方针层面出现对新动力电场运用 AGC/AVC 的强制性要求。在风电场、光 伏电站的接入电力技能规则国标中,就有对有功/无功操控体系的要求,而国家动力局最 新发布的《电力并网运转办理规则》中再次着重了该体系的重要性,并提出了对有功/无 功操控体系的查核要求。

  以风电场为例,AGC/AVC 模块往往和功率猜测相结合,二者功用彼此支撑,完结新能 源场站的自动型、电压动摇防控型操控意图。详细来看,首要,功率猜测模块向 AGC 模 块供给 5min 功率猜测,AGC 模块依据该数据完结两个功用:一是完结以 5min 猜测为 重要输入参数的有功分配战略;二是向调度主站上传新动力场站未来 5min 发电才能, 以帮忙主站端完结新动力场站的科学精确管控。其次,功率猜测模块向 AVC 模块供给 5min 功率猜测值,AVC 模块依据该数据完结新动力场站在自在发电状况下的电压动摇 性防备操控。再次,AGC 模块向 AVC 模块供给负荷指令,AVC 依据负荷指令完结未来 新动力场站的电压无功散布,完结电压的超前操控。最终,AGC 模块向功率猜测模块 供给新动力场站限电时段,则猜测模块完结如下两个功用:一是完结猜测模型的高精度 自批改;二是完结对新动力场站的消纳剖析。

  考虑 AGC/AVC 模块往往随同硬件出售,因而当时相关产品首要以项目制方法进行交给, 在完结硬件装置以及配套施行服务后一次性承认收入,因而咱们以为,并网智控范畴市 场规划与当年新增新动力电场/电站数量直接相关,未来随同年度风景电新增装机量的 改变,当时在新动力电站加大投入的趋势下,职业规划坚持安稳添加趋势。

  咱们需求留意的是,并网问题尽管是新动力电力大规划上网过程中面对瓶颈的中心环节, 但并网所需的有功/无功(AGC/AVC)操控体系实际上是现已相对老练的技能。尽管风 光电 AGC/AVC 需求对内部逻辑进行小幅更改,但全体来说,难以完结新动力电力有用并网的根本原因不在并网智控体系本身,而在于是否能和功率猜测体系和有功/无功控 制体系构成彼此支撑,然后完结有用协同。

  正因如此,咱们判别,并网智控 AGC/AVC 体系首要参与者仍将以传统巨子厂商为主, 新进入者获取份额相对困难。在传统电力年代,已有许多电力器材厂商以软硬件结合的 方法切入 AGC/AVC 体系范畴,例如国电南自、国电南瑞、许继电气等;此类企业一方 面占有必定的技能抢先优势和本钱规划优势,另一方面现已与各大发电厂有杰出的协作 联系,新进入者相对难以对其主张冲击。但考虑到并网智控体系需求与功率猜测软件有 机结合,因而咱们以为在功率猜测软件范畴堆集足够优势的公司或可在其间攫取部分份 额。

  有别于传统电厂发电设备相对会集,风景电厂往往存在面积较大、设备涣散、发电组件 杂乱的问题,难以对出产数据进行实时监控并有用地核算和剖析,而人工巡检作业量大、 检修运维功率低、设备问题难以及时发现。因而需求通过信息化手法,对厂区进行一致 进行监测、办理、运维,通过电站实时数据收集、现场组态监控、云渠道数据剖析、手 机 App 运维的四维一体的全体处理计划,完结很多散布式风电场、光伏电站的会集化、 集约化和智能化运维办理,推进新动力电站运维的才智化晋级。

  从功用上来说,新动力电站归纳办理运营体系应具有智能毛病监测、告警办理、运维管 理、核算剖析、日常作业等模块,可完结电站长途监控、数据一致办理、智能运维、运 营方针剖析等功用,可削减电站的人员装备,进步电站的运营功率和办理功率。其间故 障监测与告警办理模块需求相对刚性,或是新动力电场首要需求投入的范畴,而触及提 升运营功率的模块,咱们判别全体浸透率或出于缓慢安稳进步状况。

  以风电为例,一般来说毛病检测确诊及告警体系,由前端毛病监测传感器和后端智能监 测软件和确诊渠道构成。前端收集站与传感器不间断作业,实时收集设备各项运转数据,使得监测无时刻盲区;传输层选用边际核算,选取数据质量最高、最能代表设备运转状 态的数据进行存储,这使得保存下来的数据均是当时最优数据,防止很多无用数据占有 网络带宽和存储空间;后端数据智能报警技能选用“特征值报警”的归纳报警点评体系, 较传统技能进步了报警的精确率,下降漏报率和误报率。

  而依据长时刻视角,为完结新动力电站的智能化办理,新动力电站归纳办理运营体系功用 应愈加丰厚,相应的客单价亦会有所进步。完好的新动力电站归纳办理运营体系应具有 智能毛病监测、告警办理、运维办理、核算剖析、日常作业等模块,可完结电站长途监 控、数据一致办理、智能运维、运营方针剖析等功用,可削减电站的人员装备,进步电 站的运营功率和办理功率。

  更进一步剖析职业参与者,考虑到此类归纳办理运营渠道本身技能壁垒有限,其壁垒主 要表现在职业 Know-How 和与各大发电企业的存量客户联系方面,咱们以为具有归纳 性产品才能、在电力职业内深耕多年的信息化软件企业,和与电力集团有深度协作的综 合服务企业具有显着竞赛力,有望在竞赛中获取更多份额。(陈述来历:未来智库)

  此前咱们首要评论的是新动力电场/电站端发生的相关信息化需求,本部分咱们首要集 中评论来自发电集团的信息化需求。一般来说,发电企业的信息化办理软件,包含相对 通用的 ERP、OA,以及相对专用的触及出产过程中的安全办理、出产办理等,及相关 配套底层 DCS 体系。当时发电集团正阅历革新,新动力发电占比不断进步,事务逐渐 走向杂乱化,大型发电集团信息化体系相应发生原有体系更新需求,不断支撑相关信息 化投入的安稳添加。

  其一,上层办理软件产品的更新替换需求。一方面,新动力电力占比逐渐进步,相应功 能模块需求随之而来;另一方面,发电企业本身相同需求合作进行“火电调峰”,当时往 往采纳将新动力电场选址在火电厂周围以便利调峰的办法,而这种企业内部的动力“协 同”,需求数据层面的进一步打通,此前同一动力企业各发电厂之间或许存在数据紊乱、 彼此孤立、事务全流程支撑缺乏等问题,因而当时办理软件体系或将环绕“数据互通” 进行建造,现在五大发电集团相继拟定了一体化信息体系规划,构成了以数据中心、数 据总线、数据交换为中心的一致信息渠道建造趋势。

  其二,底层操控软件的更新替换需求。这一部分首要是针对发电体系原有工业软件而言, 关于存量火电厂,在新动力电力占比不断进步的状况下,火电厂将承当更多削峰填谷的 效果,一般来说,火电的发电负荷能够在 70%-100%之间动摇,当时可通过灵活性改造, 使得火电发电负荷能够在 30%-100%之间动摇,然后完结更有用的调峰。而完结火电灵 活性改造的其间一种计划,既是通过更新 DCS 体系优化锅炉体系,一起对出产线的改 造相应的会发生配套工业软件端的改变,然后发生可观更新需求。当时我国 DCS 商场 规划约为 90 亿元规划,其间电力占比约为 24%,对应约 20~25 亿元空间。

  传统发电侧信息化服务商通过多年充沛竞赛,现已构成相对安稳的格式,但当时在新能 源电力占比不断进步,发电侧信息化需求蓬勃展开的状况下,咱们以为或许为职业引进 新的竞赛者。

  第一类是电力体系内部的科研院所和信息化建造单位。这类企业熟知电力职业运转特色, 占有必定的体系优势,能够精确掌握电力信息化需求和意向,具有丰厚的信息化实践经 验,是电力信息化的首要建造单位。这类企业有我国电力科学研究院、国网信息通讯产 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。

  第二类是归纳性软件企业,这类企业技能水平较高,办理体系相对完善,商场竞赛力强。 但因为其事务触及各个职业范畴,在某一详细职业的专心度较低,电力职业事务占全体 事务份额较小,因而他们在电力职业商场竞赛中并不占有优势。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造的专业性厂商。这类企业聚集电力信息化,对电力职业客户具 有较高的专心度,事务堆集深沉。依据本身专业优势,对用户特定方面需求掌握深入, 商场化程度较高。典型企业首要有朗新科技、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。

  而当时状况下或许引进的新进入者,咱们以为是在新动力发生的许多信息化需求中,以 某一类专业性较强的运用软件为抓手,然后完结在这一职业的打破的专业性电力信息化 厂商。此类企业方针商场往往出现空间有限的特征,但因为运用产品对功能要求较高, 因而或将取得较强的议价才能,和短期之内的收入赢利弹性。依据长时刻视角,相关公司 能够拳头事务为支点,然后撬动更宽广的发电侧信息化商场。

  站在当时时刻点,发电侧结构革新为相关信息化职业带来冲击,职业从头进入未老练阶 段,因而当时或是决议未来格式的中心期,谁能在这个时刻点完结卡位,就能在未来占 据更多的商场份额。而上述四类企业在不同范畴均各有所长:其间电力体系子公司或研 究所、电力信息化专业厂商在事务掩盖规模较广、寻求个性化服务的企业办理范畴占有 优势;而较多触及与电力专用设备软硬件结合集成事务的并网智控体系、电站办理运维 体系范畴,咱们以为单纯的信息化公司根底相对单薄,具有必定硬件范畴堆集的归纳性 电网服务公司(电力体系子公司或研究所)会更具优势;而在细分的专业性软件范畴, 更适合小而美的专业新动力信息化企业展开。

  (本文仅供参考,不代表咱们的任何出资主张。如需运用相关信息,请参阅陈述原文。)

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