电力电子设备行业泛在物联网专题研究之智能终端：泛在物联网建设即将开闸智能终端先行布局-20191230-国信证券-32页.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 行业行业研究研究 Page 1 证券研究报告证券研究报告深度报告深度报告 电力电子设备电力电子设备 泛在物联网专题研究泛在物联网专题研究之智能终端之智能终端 超配超配 首次评级 2019 年年 12 月月 30 日日 一年该行业与一年该行业与上证综指上证综指走势比较走势比较 行业专题行业专题 泛在物联网泛在物联网建设即将开闸建设即将开闸,智能终智能终端先行布局端先行布局 泛在电力物联网是泛在电力物联网是我国我国能源结构转型的必然产物能源结构转型的必然产物 我国在践行“四个革命、一个合作”的重大能源战略的进程中，能源供给和能源消费要在 2050 年实现两个重要的“50%”里程碑。“2050 年我国能源清洁化率（非化石能源占一次能源的比重）达到 50%和终端电气化率（电能占终端能源消费的比重）达到 50%”。电网企业在这一转型进程中必须对自身定位和收益机制进行根本性变革，泛在电力物联网是变革的两大支点之一。5G、云计算等数字化技术的发展为、云计算等数字化技术的发展为电网赋能电网赋能 泛在电力物联网是一系列先进数字技术在能源电力领域的应用，包括物联网、移动互联、区块链等互联技术，大数据、云计算、人工智能、边缘计算等智能技术，以及 5G 等通信技术，数字技术的发展为泛在电力物联网提供技术基础。感知层智能终端是泛在电力物联网最先落子的基础环节感知层智能终端是泛在电力物联网最先落子的基础环节 国家电网在 2019 年初提出，要紧紧抓住 2019 年到 2021 年这一战略突破期，通过三年攻坚，到 2021 年初步建成泛在电力物联网；通过三年提升，到 2024 年建成泛在电力物联网。而打造万物互联、全息感知的电力物联网，首先需要铺设足够的智能终端来完成信息采集、控制、边缘计算和通讯功能。2020 年期，泛在电力物联网的智能终端将迎来快速成长期。投资建议投资建议 超配超配与泛在物联网相关的与泛在物联网相关的电力电子板块电力电子板块 泛在电力物联网的建设启动，将从定价和需求数量两个维度极大的提升现有电力量测产品、配电自动化终端产品和其他水、燃气和温度计量产品，以及相关通讯和边缘计算软硬件产品的市场规模，同时国网新技术标准的出台，将在短期提升市场集中度，建议超配板块，重点推荐海兴电力、林洋能源。风险提示风险提示 1、泛在电力物联网的建设进度不达预期，如国家电网与广电系统停止探讨 5G牌照合作协议或者进展缓慢；2、相关企业的研发投入过于巨大，短期效益无法覆盖研发费用，对业绩形成压力；3、相关企业的新产品无法达到电网企业的采购标准，导致研发失败，错失市场机遇。重点公司盈利预测及投资评级重点公司盈利预测及投资评级 公司公司 公司公司 投资投资 昨收盘昨收盘 总市值总市值 EPS PE 代码代码 名称名称 评级评级（元）（元）（百万元）（百万元）2019E 2020E 2019E 2020E 603556 海兴电力 增持 15.94 7817 1.14 1.33 14.0 12.0 601222 林洋能源 买入 4.71 8279 0.51 0.61 9.2 7.7 资料来源：Wind、国信证券经济研究所预测 证券分析师：方重寅证券分析师：方重寅 E-MAIL： 证券投资咨询执业资格证书编码：S0980518030002 证券分析师：居嘉骁证券分析师：居嘉骁 E-MAIL： 证券投资咨询执业资格证书编码：S0980518110001 联系人：王蔚祺联系人：王蔚祺 E-MAIL： 独立性声明：独立性声明：作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，其结论不受其它任何第三方的授意、影响，特此声明 0.61.11.62.1J/19M/19M/19J/19S/19N/19上证综指电力电子 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 2 投资摘要投资摘要 关键结论与投资建议关键结论与投资建议 泛在电力物联网的建设启动，将从定价和需求数量两个维度极大的提升现有电力量测产品、配电自动化终端产品和其他水、燃气和温度计量产品，以及相关通讯和边缘计算软硬件产品的市场规模。同时国网新技术标准和产品选型标准的出台，将在短期提升市场集中度，建议关注相关企业，如海兴电力、林洋能源等。核心假设或逻辑核心假设或逻辑 第一，国网泛在电力物联网的建设，将最先落子在智能终端的投资。电网台区侧和用电侧大量电能信息采集、监测、控制、计量设备和其他传感设备和控制系统将迎来全面的技术创新和硬件更换升级，新一代智能设备集成更多通讯和计算功能，因此单表价值也将翻倍。第二，泛在电力物联网对智能终端的需求不仅仅是升级原有设备，而是在更大范围内提升电网的全息感知能力，因此对计量工具、通讯模块的需求数量将几倍于原来的智能电表和配电终端，打造广阔的市场空间。第三，在电网新的技术标准引导下，我们预期 2020 年下半年将开始小批量新产品招标，需求持续增长到 2024 年。市场早期阶段由于研发创新的门槛较高，整个市场集中度将快速提升，从原来细分产品市场参与企业 40-60 家集中到30-20 家以内。与市场预期不同之处与市场预期不同之处 市场担心未来国家电网和南方电网的总投资持续下滑，会阻碍泛在电力物联网建设实施的进度。我们认为国网严控总规模，正是要集中资金办要事，通过减少低效投资，来更好的保障泛在电力物联网的投资需求。以国家电网每年约4000 亿的投资规模，和过去每年智能化投资不足 1000 亿的比例来看，国家电网压缩非智能化投资的空间依然较大。市场认为智能电表行业公司下游格局过于集中，国内市场只有国家电网和南方电网，公司所处行业格局分散，厂商数量超过 60 家，议价能力薄弱。我们认为，泛在电力物联网对新一代智能代表的技术开发提出更高的要求，行业中只有少数企业引领新一代产品的研发创新，细分市场集中度将显著提升，同时泛在智能电表的销售单价和配置要求将大幅提高，增厚相关企业的盈利能力。股价变化的催化因素股价变化的催化因素 第一，国网基于 IR46 技术的新一代智能电表技术标准的正式出台。第二，广电系统与国家电网合作 5G 牌照建设正式达成，无线通讯技术的升级，将确保泛在电力物联智能终端需求的加速落地。核心假设或逻辑的核心假设或逻辑的主要风险主要风险 第一，泛在电力物联网的建设进度不达预期，如国家电网与广电系统停止探讨5G 牌照合作协议或者进展缓慢；第二、相关企业的新产品研发投入过于巨大，短期效益无法覆盖研发费用，对业绩形成压力；第三、相关企业的新产品无法达到电网企业的采购标准，导致研发失败，错失市场机遇。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 3 内容目录内容目录 泛在电力物联网是我国能源结构转型的必然产物泛在电力物联网是我国能源结构转型的必然产物.5 践行“四个革命 一个合作”我国正处于能源革命进行时.5 电改大背景下 泛在电力物联网应运而生.7 5G、云计算等数字化技术的发展为电网赋能、云计算等数字化技术的发展为电网赋能.10 智能终端是泛在电力物联网最先落子环节智能终端是泛在电力物联网最先落子环节.13 电力物联网感知层关键技术.13 电力物联网感知层关键设备.17 泛在电力物联网的典型生态.18 泛在电力物联网感知层产品市场介绍.19 电力物联网感知层设备主要企业.25 重点推荐个股重点推荐个股.25 海兴电力.25 林洋能源.26 投资建议投资建议.29 风险提示风险提示.29 国信证券投资评级国信证券投资评级.31 分析师承诺分析师承诺.31 风险提示风险提示.31 证券投资咨询业务的说明证券投资咨询业务的说明.31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 4 图图表目录表目录 图图 1：能源革命与电力系统改革的关系：能源革命与电力系统改革的关系.5 图图 2：我国一次能源需求中的非化石能源结构展望：我国一次能源需求中的非化石能源结构展望(%).6 图图 3：终端能源消费及电能占比（亿吨标准煤、：终端能源消费及电能占比（亿吨标准煤、%）.6 图图 4：全社会用电量长期预测及年均复合增长率：全社会用电量长期预测及年均复合增长率.6 图图 5：能源革命对电网提出技术、体制方面的新要求：能源革命对电网提出技术、体制方面的新要求.7 图图 6：国家电网战略发展目标（：国家电网战略发展目标（2017）.7 图图 7：电改前后的电费销售定价机制差异：电改前后的电费销售定价机制差异.8 图图 8：泛在电力物联网总体架构：泛在电力物联网总体架构.9 图图 9：泛在电力物联网的建设方向：泛在电力物联网的建设方向.10 图图 10：泛在电力物联网的数字化架构：泛在电力物联网的数字化架构.10 图图 11：不同行业的数字化水平比较：不同行业的数字化水平比较.11 图图 12：互联网影响电力行业的特点：互联网影响电力行业的特点.11 图图 13：泛在电力物联网的典型应用：综合能源服务平台：泛在电力物联网的典型应用：综合能源服务平台.13 图图 14：泛在电力物联网感知层终端设备关键技术：泛在电力物联网感知层终端设备关键技术.13 图图 15：非介入式负荷辨识功能模块（负荷辨识专用芯）：非介入式负荷辨识功能模块（负荷辨识专用芯）.14 图图 16：随器计量技术应用场景（智能家电）：随器计量技术应用场景（智能家电）.14 图图 17：电动车有序充电技术示意图：电动车有序充电技术示意图.16 图图 18：电流互感器：电流互感器.16 图图 19：电压互感器：电压互感器.16 图图 20：电力计量锁具的新模式示意图：电力计量锁具的新模式示意图.17 图图 21：大型直流充电桩：大型直流充电桩.18 图图 22：智能用电产品：智能用电产品-三相直接式智能表（三相直接式智能表（HEX310).19 图图 23：智能用电产品：智能用电产品-电子式单相载波电能表（电子式单相载波电能表（DDS171）.19 图图 24：国网智能电表历年新增安装量（万只：国网智能电表历年新增安装量（万只/万台）万台）.20 图图 25：国网累计智能电表采购数量（亿台）：国网累计智能电表采购数量（亿台）.20 图图 26：国家电网智能电表历史招标量（万只：国家电网智能电表历史招标量（万只/万台）万台）.20 图图 27：国家电网智能电表历史招标金额（亿元）：国家电网智能电表历史招标金额（亿元）.20 图图 28：国家电网历次招标电能表中标企业数量：国家电网历次招标电能表中标企业数量.21 图图 29：专变采集终端：专变采集终端.23 图图 30：智能配变终端（：智能配变终端（TTU）.23 图图 31：HPLC 三相宽带载波模块三相宽带载波模块.24 图图 32：故障指示器：故障指示器.24 图图 33：林洋能源各板块毛利分布占：林洋能源各板块毛利分布占比比.27 表表 1：新一代智能电表双芯设计思路：新一代智能电表双芯设计思路.17 表表 2：第五代智能电表研发路径及预期进程：第五代智能电表研发路径及预期进程.19 表表 3：南方电网框架式招标总量和估算中标金额：南方电网框架式招标总量和估算中标金额.20 表表 4：近三年国网电能表类招标部分中标企业份额和排名变化：近三年国网电能表类招标部分中标企业份额和排名变化.21 表表 5：泛在电力物联网感知层终端产品：泛在电力物联网感知层终端产品.23 表表 6：2019 年前三季度其他电力终端招标信息汇总年前三季度其他电力终端招标信息汇总.24 表表 7：2019 年前三季度中标市场综合能力评价前十名年前三季度中标市场综合能力评价前十名.24 表表 8：国内市场参与者介绍：国内市场参与者介绍.25 表表 9：公司分地区营业收入及毛利率：公司分地区营业收入及毛利率.26 表表 10：公司未来营业收入预测：公司未来营业收入预测.26 表表 11：林洋能源智能电表业务、节能业务等其他业务基本假设及盈利预测（单位：百万）：林洋能源智能电表业务、节能业务等其他业务基本假设及盈利预测（单位：百万）.28 表表 12：林洋能源光伏发电业务价基本假设及盈利预测（单位：百万）：林洋能源光伏发电业务价基本假设及盈利预测（单位：百万）.28 表表 13：林洋能源光伏：林洋能源光伏 EPC 业务价基本假设及盈利预测（单位：百万）业务价基本假设及盈利预测（单位：百万）.29 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 5 泛在电力物联网是我国能源结构转型的必然产物泛在电力物联网是我国能源结构转型的必然产物 践行践行“四个革命四个革命 一个合作一个合作”我国正处于能源革命进行时我国正处于能源革命进行时 中国能源需求的压力巨大，能源供给的制约较多，能源技术水平总体落后，能源生产和消费对生态环境损害严重。与此同时，伴随着世界能源转型的大趋势，中国作为能源大国和负责任大国，也肩负着推动技术创新、促进地区能源转型、实现可持续发展的重任。2014 年 6 月 13 日，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出了“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想。图图 1：能源革命与电力系统改革的关系：能源革命与电力系统改革的关系 资料来源:国务院、国家电网，国信证券经济研究所整理 针对我国能源革命的重要战略方针，2019 年，国家电网公司提出了到 2050 年实现“两个 50%”的重要判断，即“2050 年我国能源清洁化率（非化石能源占一次能源的比重）达到 50%和终端电气化率（电能占终端能源消费的比重）达到50%”。能源生产方面能源生产方面，能源供给结构由化石能源占主导转向由风、光、生物质等非化石能源为主导，是能源生产革命的大方向。当前，我国风、光等清洁能源集中式和分布式开发并举，能源清洁化率 2018 年已经达到 14.3%，未来仍将保持快速增长。当能源清洁化率达到 50%时，非化石能源就已成为一次能源供应主体，是我国能源生产革命实现突破的重要标志，我国可再生能源时代将正式到来。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 6 图图 2：我国一次能源需求中的非化石能源结构展望：我国一次能源需求中的非化石能源结构展望(%)资料来源:国网能源研究院，国信证券经济研究所整理 能源消费方面能源消费方面，能源需求结构由能源“直接运用”转向以电为中心的能源“转化运用”，是能源消费革命的重要体现。电能生产的高效性、传输的便捷性、终端的多样性、使用的清洁性等诸多优势，随着电力技术正与信息技术深度融合，能源消费进一步朝向以电为中心。我国电能占终端能源消费比重（终端电气化）2018 年已达到 25.5%。终端电气化率超过 50%将是我国能源消费革命取得突破的重要标志。图图 3：终端能源消费及电能占比（亿吨标准煤、终端能源消费及电能占比（亿吨标准煤、%）资料来源:国网能源研究院，国家统计局、国信证券经济研究所整理 图图 4：全社会用电量长期预测及年均复合增长率：全社会用电量长期预测及年均复合增长率 资料来源:国网能源研究院，国信证券经济研究所整理 能源技术革命，能源技术革命，这两个 50%的目标对能源技术提出了更好的要求，新能源、储能和新型用电技术的发展对电网技术创新形成倒逼之势，也催生了能源技术革命。同时能源技术和数字化技术的发展也为用能方式转型提供基础条件，多能2.0%3.9%6.1%9.4%15.4%22.5%0.8%1.9%2.8%4.2%11.2%15.8%14.0%18.0%22.5%28.6%46.2%61.0%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%201720202025203020402050风光水核其他合计45 46 50 60 60 24.9%25.5%27.0%31.4%38.0%50.0%0%10%20%30%40%50%60%010203040506070201720182020202520302050能源消费总量(亿吨标准煤）电力占终端能源消费比例6.89.61213.12018202520352050 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 7 互补、综合利用，电力电子、先进输电等技术在电力系统日益广泛应用，以大数据、云计算、物联网、人工智能、区块链为代表的数字技术与电网技术加速融合，为电网跨越升级提供了强大动力。能源体制革命方面能源体制革命方面，2014 年我国启动的电力改革是能源体制改革的重要内容，电力系统打破垄断经营，多买方多卖方的竞争性市场格局逐步形成，市场在电力资源配置中的作用彰显，对电网发挥网络市场功能、扩大市场开放、提高电力系统运行效率和透明度、加强生态圈建设提出新的要求。从加强国际合作看从加强国际合作看，能源是经济社会发展的命脉，能否在新一轮能源革命中占据制高点，将影响我国在未来全球竞争格局中的地位。图图 5：能源革命对电网提出技术、体制方面的新要求：能源革命对电网提出技术、体制方面的新要求 资料来源:华南理工大学，蔡泽祥 国信证券经济研究所整理 图图 6：国家电网战略发展目标（：国家电网战略发展目标（2017）资料来源:国家电网，国信证券经济研究所整理 电改大背景下电改大背景下 泛在电力物联网应运而生泛在电力物联网应运而生 2015 年 3 月，国务院颁发电改“9 号文”，提出“三放开、一独立、一加强”的改革路径。“三放开”是指在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上，按照管住中间、放开两头的体制架构，有序放开输配以外的竞争性环节电价，有序向社会资本放开配售电业务，有序放开公益性和调节性以外的发用电计划。“一独立”是指推进交易机构相对独立，规范运行。而售电侧放开对电网公司的短期冲击最大，彻底改变电网公司统购统销的垄断 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 8 局面，使得电力用户拥有向不同的市场主体购电的选择权，电力生产企业可以选择向不同的用户卖电，电力买卖双方自行决定电量、电价。因此电网企业必须改变传统赢利模式，通过重新定位电网功能和电网收益机制。特别是 2018和 2019 年连续两年一般工商业电价降低 10%，输配电价也相应下调，电网传统业务经营利润持续下滑。图图 7：电改前后的电费销售定价机制差异：电改前后的电费销售定价机制差异 资料来源:能源理论与实践，凌岳，国信证券经济研究所整理 一方面电网需要打造电力系统运行全透明的状态，来保证安全稳定可靠运行，为市场交易提供基础信息和数据，另一方面，电网需要通过数字化转型来探索新的收益机制。再这样的行业大背景下，泛在电力物联网应运而上。泛在电力物联网，是指围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能、区块链等现代信息通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。“泛在电力物联网”将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。2019 年国家电网正式启动“泛在电力物联网”建设，并将其定义为当前国家电网“最紧迫、最重要的任务”。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 9 图图 8：泛在电力物联网：泛在电力物联网总体架构总体架构 资料来源:国家电网泛在电力物联网白皮书，国信证券经济研究所整理 泛在电力物联网的建设内容分为对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关和安全防护 6 个方面，11 个重点方向。对内业务主要是面向电网的生产运营和经营管理，可以提升电网的智能化水平，保障电网平稳运营；同时可以提高客户满意度和运营精益化管理，控制成本。对外业务主要是支持电网企业避免被业务“管道化”，从而向“内容服务”的综合能源管理转型，构建一个“枢纽开放共享”的配用电（用能）的产业生态平台，并且形成自身新的商业模式。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 10 图图 9：泛在电力物联网的建设方向：泛在电力物联网的建设方向 资料来源:国家电网泛在电力物联网白皮书，国信证券经济研究所整理 5G、云计算等数字化技术的发展为电网赋能、云计算等数字化技术的发展为电网赋能 泛在电力物联网的架构设计包括感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。感知层感知层，主要是通过各类终端数据统一标准化接入，解决数据的采集问题；网络层网络层，主要是通过广覆盖、大连接、低时延、高可靠的信息通信网络，解决数据的传输问题；平台层平台层，主要是通过超大规模终端统一物联管理、云计算和边缘计算协同，解决数据的管理问题；应用层应用层，主要是通过数据融通提供标准化数据服务，支撑各类应用的快速构建、随需迭代，解决数据的价值创造问题。图图 10：泛在电力物联网的：泛在电力物联网的数字化架构数字化架构 资料来源:国家电网，国信证券经济研究所整理 因此从技术上看，泛在电力物联网是一系列先进数字技术在能源电力领域的应用，包括物联网、移动互联、区块链等互联技术，大数据、云计算、人工智能、边缘计算等智能技术，以及 5G 等通信技术。目前相较于通信、银行等产业，电力的数字化水平仍处于较为落后的阶段，处于需求爆发期。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 11 图图 11：不同行业的数字化水平比较：不同行业的数字化水平比较 资料来源:华为，国信证券经济研究所整理 2016 年我国三部委发布关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见，文件指出在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。能源互联网是推动我国能源革命的重要战略支撑，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率，推动能源市场开放和产业升级，形成新的经济增长点，提升能源国际合作水平具有重要意义。图图 12：互联网影响电力行业的特点：互联网影响电力行业的特点 资料来源:华南理工大学，蔡泽祥，国信证券经济研究所整理 根据公众号“天下泛在电力物联网”介绍，各类技术与电网的融合如下：大数据与泛在电力物联网大数据与泛在电力物联网 大数据容量大、类型多、存取速度快、应用价值高，国家电网各类终端采集数据日增量超过 60TB 大数据提升运营管理水平。对电网实时数据和历史数据进行深层挖掘分析，全局掌控电网运行状态和资源优化控制。提高电网经济性、安全性和可靠性。大数据提高用户服务水平。将行业用户、供电服务、发电企业、设备厂商融合，依据数据辅助服务调度、资源配置。大数据为政府提供决策支持。分析用户用电数据和新能源发电数据，帮助政府了解社会发展状况，产业结构，预测经济发展趋势，提供城市发展规划建议，推广电能替代和电动汽车。实现绿色、可持续发展。电网可提供行业复工率、产能利用率、行业景气指数、城市符合热点及潮汐流动、住房空置率、行业用电量占比走势、用户用电行为等数据分析产品。大数据支撑未来电网发展。未来电力系统电源多样性、分布区域广泛、负荷时间移动、负荷具有互动性。需要高水平的负荷预测，高密度的数据支撑。云计算与泛在电力物联网云计算与泛在电力物联网 云计算指可以拿来作为服务提供使用的云计算产品。包括云主机、云空间、云开发、云测试和综合类产品等。国网云：将国家电网公司系统内的服务器等硬件进行统一管理、维护与调配，请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 12 按需索取，弹性服务。国网云不面向系统外用户，但电力用户会间接感受基于国网云带来的便捷服务。国网云包括：生产控制云、企业管理云和公共服务云，服务生产控制、企业管理及对外服务。物联网与泛在电力物联网物联网与泛在电力物联网 物联网指通过各类传感器、射频识别、光线传感、区域定位、智能测量等感知设备、按约定协议将物体连接到互联网，实现万物的识别、定位、跟踪、监控和控制。物联网增强电网企业内部感知能力：进一步增强电网企业对生产运营的感知度、增强企业内在活力、增强服务经济社会能力。构建低碳清洁、安全高效的能源体系。物联网提升电网企业外部服务能力：进一步提升电网企业与外部用户的交互能力，使客户从单一使用者向能源供应和服务的参与者转变，提升客户的感知能力、交互能力和参与感。探索变电站、充换电站、数据中心三站合一 研究新一代智能电表，推进智能家居普及率，及时响应用户需求、环境变化，提供优质服务。移动互联网与泛移动互联网与泛在电力物联网在电力物联网 基于移动通信和互联网技术，在手机、掌上电脑、智能终端上实现自动采集、业务服务和信息交互。开展通信光纤网络、无线专网、电力+通信杆塔研究 人工智能与泛在电力物联网人工智能与泛在电力物联网 与传统电网相比、能源互联网不再是源、网、荷构成的工业系统，而是开放共享的，包含社会因素和人的意愿的互联系统，具有广泛互联，平等接入的特点和互联网的特征与效应。采用数据驱动的人工智能技术，是支撑新一代电力系统的重要手段。泛在电力物联网带动电网公司的泛在电力物联网带动电网公司的商业模式商业模式转型转型创新创新 泛在电力物联网为国网公司的数字化转型提供基础。首先，电网公司的经营模式将从企业运营向平台运营转型，在电网提供的平台上，发电企业、电网、电力消费者和服务商聚集在同一平台，深度合作。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 13 图图 13：泛在电力物联网的典型应用：综合能源服务平台：泛在电力物联网的典型应用：综合能源服务平台 资料来源:国家电网，国信证券经济研究所整理 智能终端是泛在电力物联网最先落子环节智能终端是泛在电力物联网最先落子环节 国家电网在 2019 年初提出，要紧紧抓住 2019 年到 2021 年这一战略突破期，通过三年攻坚，到 2021 年初步建成泛在电力物联网；通过三年提升，到 2024年建成泛在电力物联网。电力物联网感知层关键技术电力物联网感知层关键技术 泛在电力物联网建设，在感知层需要铺设大量的传感设备（如智能电表、温度传感等），还需要其他终端产品用于实现数据采集、边缘计算和通信服务的功能。这些终端产品分别用于最后一公里通信网、客户侧数据采集、有用于线路侧数据采集、台区边缘服务、变电站数据采集、有用于末端移动服务等。图图 14：泛在电力物联网感知层终端设备关键技术：泛在电力物联网感知层终端设备关键技术 资料来源:国家电网，国信证券经济研究所整理 1、非介入式负荷辨识技术 非介入式负荷辨识是一种在用户电力负荷输入总线端获取负荷数据（电压、电流），并通过模式识别算法分解用户用电负荷成分，实现分项计量功能的高级量 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 14 测技术。该技术利用智能电能表的感知量测数据和本地分析处理，依托主站测的负荷模型库和人工智能、机器学习算法，完成用户用电负荷类型和用电量的量测。具备非接入式负荷便是功能的电能表在江苏、天津和浙江等地开展了小规模试点验证工作，相关运行数据已经应用于知道用户科学用电、支撑居民增值服务，电网建设运行和政府建设运行和政府宏观决策。典型的应用场景包括负荷预测、安全用电、智能家居等。图图 15：非介入式负荷辨识功能模块（负荷辨识专用芯）非介入式负荷辨识功能模块（负荷辨识专用芯）资料来源:林洋能源，国信证券经济研究所整理 2、随器计量技术 随器计量技术是一种面向居民用电设备应用的新型感知技术，具有电参量量测、环境参量感知和控制策略输出等功能。一般采用嵌入家用电器内部和随气计量智能插座两种技术实现方案。该技术与非介入式符合便是技术相辅相乘，一般通过定制用电设备和随器计量智能插座实现。定制用电设备是指设备自带计量模块，国内家电巨头都在做相应产品的规划和开发；而随器计量智能插座是在插座上加入计量功能。通过数据共享实现模型修正，共同实现对用户符合的精确感知，满足家用电器级的深入感知和精准控制需求，为用电设备的精准运行监测、智能控制和源网荷协同运行提供了技术方案。图图 16：随器计量技术应用场景（智能家电）：随器计量技术应用场景（智能家电）资料来源：国家电网，周春晖，国信证券经济研究所整理 3、传感芯片技术应用 三相智能电能表用磁传感芯片能够实时监测环境磁场干扰、记录、上报磁场窃电事件。已经取得市场广泛认可;单相电能表用微控制器芯片已完成研发,目前处于验证测试阶段。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 15 4、基于 HPLC 的用采高级应用技术 基于高速电力线载波通信（HPLC）技术的深化应用主要包括:高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID 统一标识管理、档案自动同步以及通信性能检测和网络优化八大高级应用功能。这些功能支撑了多维的分布式能源接入、电动车充电桩的采集监控、台区线损精细分析、营配贯通档案校核等。5、基于 HPLC 的双模通信技术 基于 HPLC 的双模通信技术可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景以及双模融合通信场景,并可在低压配电网最后“一公里”接入场景,实现智能家居、智慧城市、电动车充电桩远程监控计费、分布式可再生能源接入及监控、楼宇控制系统、工业配电及远程监控,利用 HPLC 与无线互补特性,提高接入网通信的覆盖率,提高智能电网新业务支撑能力。6、电表智能化监测技术 电能表在长时间运行中,可能因为窃电、故障、老化或失效造成幅值和相位误差变化,或者由于长时间过电流运行造成电能表端子座温度过高而烧毁的情况。新代智能电能表设计方案中增加了误差自监测功能和端子座测温功能：通过误差自监测功能可及时发现计量异常情况并上报,形成监测时间记录与冻结;端子座测温功能通过对电能表端子座进行测温,实时感知异常现象,对现场情况进行准确报警、拉闸保护、事件记录、主动上报。7、综合能源测量感知技术 综合能源测量感知技术充分利用用电信息采集系统、设备、通信资源，构建开放、共享的数据平台。设备感知层涵盖各种类型的能源计量表计、环境监测设备、测量感知传感器；网络通信层可支持采用 HPLC、RF、蓝牙、Zigbee、WiFi、M-BUS、RS-485 等各种通信技术，并构建支持面向对象通信协议，以及各类能源计量表计、测量感知设备的互联互通协议栈，实现设备的即插即用。平台应用层可基于公有云和私有云进行构建,打破内外网边界,实现与政府、企业、用户数据的安全交互。目前已累计接入电、水、气、热“多表合一”信息采集用户533 万户,建成 14 个国网级示范区,共享数据超过 5000 余万条。8、电动车有序充电技术 国网电动汽车公司在泛在电力物联网中处于新兴业务市场化的战略前沿。充电桩作为连接电动汽车、用户和电网的数据端口，是电动汽车数据、用户数据、能源数据交互的关键枢纽，具有典型的物联网终端特征，是国家电网泛在电力物联网在用户侧的重要入口。电动汽车有序充电是指用户通过 APP 提出充放电业务申请,主站按照指定的充电计划,在指定时间点给充电桩下达指令,实现对电动汽车充电启停控制和实时功率限值调节。2019 年，国网公司开展电动汽车有序充电方案设计和样机研制。截止目前，电动汽车有序充电桩已经在北京、上海、浙江等地区开展试点应用。具体为：北京 33 台，上海 30 台，杭州 30 台，宁波 30 台。请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 16 图图 17：电动车有序充电技术示意图电动车有序充电技术示意图 资料来源:国家电网，国信证券经济研究所整理 9、电力互感器在线监测技术 互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A 或 1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。电力互感器在线监测装置根据电力互感器运行误差评价方法及模型,规范电力互感器的型式评价、现场检定及运行管理模式，提高电力互感器的检验、运维、管理水平，直接服务电能贸易结算，开展精细化线损分析。图图 18：电流互感器：电流互感器 图图 19：电压互感器：电压互感器 资料来源：上海互特有限公司，国信证券经济研究所整理 资料来源：上海互特有限公司，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野全球视野 本土智慧本土智慧 Page 17 电力物联网感知层关键设备电力物联网感知层关键设备 1、新一代智能电表 新代智能电能表采用多芯模组化设计理念,计量芯与管理芯相对独立,同时配备上下行通信模块以及各类业务应用模块,非计量芯均可独立升级,各类业务应用模块灵活配置,在确保计量功能精准、可靠的前提下为未来所需要拓展的业务需求预留充分的空间。目前已经实现的扩展模块有居民用电负荷识别模块、电动汽车有序充电模块以及“多表集抄”模块。表表 1：新一代智能电表双芯设计思路：新一代智能电表双芯设计思路 类别类别 设计思路设计思路 计量芯 电压、电流采样、计量芯片、计量 MCU、存储器 1、RTC、时钟电池、超级电容、通信模块（RS485）等。独立运行，法制认证，要求未来长期保持不变，不允许软件升级，功能简单可靠。作为基表，主要承担电能计量任务，同时具备瞬时量测量、数据存储、脉冲指示、（全失压、电源异常事件检测）、故障上报等功能，并具备独立 RS485 通信接口，用于法制数据的溯源。管理芯 管理 MCU、停电电池、卡/ESAM、显示、存储器 2、负控、通信（包括：红外、RS485、上下行模块）等。存在多元化管理需求，可通过远程升级程序的方式，进行管理芯功能升级。承担整表的管理任务，主要包括：数据冻结、需量计算、结算电量、费控、显示、对外通信、事件记录、负荷控制、软件在线升级等任务。计量芯与管理芯的通信设计 “双芯”之间通过 SPI 接口进行数据交换，管理芯的故障不影响计量芯的运行；管理芯定时获取计量芯计量数据：计量芯与管理芯之间采用 SPI 通信方式，并制订独立的通信协议，采用主从结构进行通信管，理芯为主站，通信链路的建立与解除由管理芯控制；计量芯部分引出一路独立的 RS485 接口，是本地通信，不需组网，用于法制计量数据溯源；系统主站远程召测：当主站需要从远程召测计量芯基础用电量数据时，可以通过抄读管理芯逻辑设备来抄读计量芯基础计量数据。上行通信设计 “双芯”智能电表在借助原有通信信道的基础上，应配置实时性业务需求的高速/快速通信方式，如 OFDM 窄带（快速）电力线载波通信、国网宽带电力线载波通信、IP 等通信技术。下行通信设计 下行通信模块可以兼容 M-BUS、ZigBee、蓝牙或 WiFi 模块，实现与用户之间实时的双向互动，也可以满足“多表集抄”业务。资料来源:张春晖，原载于公众号中国现代电网量测技术，国信证券经济研究所整理 2、能源控制器 结合电动汽车有序充电、居民家庭智慧用能、商业楼宇用能等物理信息系统技术要求，国家电网研制基于边缘计算与云计算协同运行的能源控制器。能源控制器硬件上采用模块化的型式设计,软件上设计统一操作系统实现操作系统与底层硬件和应用层软件的双向解耦。研发了高频数据采集、家庭居民智慧用能、电动汽车有序充电、停电故障主动上报等 17 个大类、38 种功能设计。3、电能计量锁具 电能计量锁具与智能、物联、安全属性泛在电力物联网内涵高度契合，物理设备层采用加密通信保障锁具通信及操作安全;系统平台层充分依托用电信息采集现有平台系统及硬件资源，实现智能锁具的智能操作和物联监测。电能计量锁具及其应用系统可为现场人员提供创新、便捷、智能服务，全面支撑用电侧泛在电力物联网现场各项业务的有