1.1新政加速催化,电力市场化变革成效初显
按照中电联《中国电力行业年度发展报告2023》,2022年经过持续推进电力市场建设,已基本建成了“统一市场、协同运作”的电力市场基本构架,产生了衔接省间、省内,覆盖全省范围、全类型周期、不同交易品种的市场体系,全国统一电力市场体系建设取得重要进展。2022年全省各电力交易中心累计组织完成交易电量5.25万亿度,环比下降39%,占全社会用电量的60.8%,比上年提升15.4个百分点,市场化程度进一步增强。
电力市场化变革的核心是通过价钱反映供需关系,产生价钱讯号,回归电力的商品属性。2022年,电力市场化变革深入推动,1月,国家发改委印发《关于推进建设全省统一电力市场体系的指导意见》,明晰全省统一电力市场体系到2025年初步建成,到2030年基本建成;11月,国家能源局发布《电力现货市场基本规则(征询意见稿)》,电力现货市场有望推动建设。
1.2电力市场化变革以价钱为核心,数字化能力是变革基础
电力市场化变革的核心内容是“管住中间,放开两头”,用价钱引导用户合理用电。“管住中间”是指变革后电网企业根据核定的输配电价缴纳过网费,不再以购销价差来做主要的收入来源。“放开两头”则是指:1)放开电源:燃煤发电电量原则上全部步入电力市场,通过市场交易在“基准价+上下浮动”范围内形成上网水价,上下浮动范围不超过20%。2)放开用户:工商用户全量步入市场,取消工商业目录销售水价,按市场价钱购电,市民、农业用电不变。
电力市场组成与营运是一个发电、交易、交付(输配)、使用组成的大系统,在不同环节,其所涉及的主体和相应的水价新政也均有所不同。销售水价来看:指终端用户的用能价位。销售水价由交易水价、输配电价、政府性基金及附加为基础,叠加一些峰谷水价、阶梯水价、差别水价等调节电能消费的水价机制,产生最终的销售水价。交易水价来看:是由发电企业与电力用户、售电企业通过市场交易确定的价钱。仍未步入电力市场的工商业用户在过渡期可由电网代理购电,当前电力用户通过交易中心或售电公司交易,或则由电网去代理购电。输配电价来看:是指电网经营企业提供接入系统、联网、电能输送和销售服务的价钱合称。因为电网输配电环节具备自然垄断属性,输配电价由政府制订,推行统一新政,分级管理。政府性基金及附加来看:向全体电力用户平摊和电力行业相关的产业新政成本是各优速行的做法。是由各市级电网企业在向电力用户缴纳水费时一并代收,包含重大水利工程建设基金、农网还款资金、水库移民后期扶植资金、可再生能源水价附加以及城市公用事业附加。上网水价来看:是指发电主体的上网侧的结算水价。步入电力交易市场的,价钱由交易双方在规定的基准和浮动范围内通过交易机制产生,未步入市场的,执行基准价。
新能源大规模并网,负水价出现更加频繁。电源结构低碳化变革速率日渐增长,在工业、建筑、交通、日常生活等不同场景的电力需求都在不断降低。按照全球能源检测机构(GEM)报告,目前中国的太阳能装机容量超去世界其他地区的总和;在生物质能方面,自2017年以来中国的装机容量降低了一倍。预计到2025年,中国的太阳能和生物质能装机容量将达到1200吉瓦。传统的电力机组的出力曲线和用电负荷是比较匹配的,随着光伏、风电等大规模的波动性较强的电源接入电网,实现出力和负荷的匹配也越来越难。边际成本接近零的可再生能源装机涌向市场,在完全市场竞价机制下最优先上网。诸如,“五一”期间江苏的晴朗狂风天气致使风电和光伏大发,改变了电力的供应结构。在新能源大发的时段会出现电力供小于求的状况,此时市场水价会很实惠,极端时侯会出现零电价、负水价,而新能源出力降低时,市场水价会下降。
水价市场化和电力系统集成可再生能源的比列降低,水价的波动逐渐加强,能源服务的个性化需求不断涌现,数字化能力成为实现市场化变革和满足用电新场景、新需求的基础。如售电交易场景:2022年9月,杭州省统一数字化售电平台-广东电力零售交易平台即将上线,以“电子商务+电力零售”的思路,让“数据跑腿”代替“客户跑腿”,温州企业顾客可以“指尖购电”,享受愈发透明的比价购电、在线签约等服务。据悉,四川电力交易中心也发布《关于举办广州电力市场零售平台内测的通知》,依托联通支付平台进行产品研制,解决用电企业购电难、购电贵、购电信息不透明的问题。
新能源发电功率预测场景:因为发电的不稳定性,新能源大规模直接并网将打破电力系统的平衡,对电网导致严重的冲击。对新能源发电功率进行预测,可便捷电网企业预先了解不同时间段内新能源电力的发电规模,通过提早做出发电规划,实时调节各种电力的发电量等保证电力系统的平衡和电网的稳定。新能源发电功率预测也是发电企业内部管理的必要手段。一方面,企业通过对下属电厂未来发电能力的预测,可以了解各电厂的电力生产能力,为各项经营管理决策提供根据;另一方面,通过对发电功率进行预测,企业可了解和判定下属电厂的实时生产情况和未来生产情况,进而进行电厂管理,如在预测的发电功率和实际发电功率形成较大误差时,可以判定较大可能为电厂发电设备出现故障,从而进行修理或更换;或在预测未来一段时间内可发电功率较低时,相应安排电厂停机检修,增加检修成本等。
1.3需求侧场景涌现,能源互联网落地可期
能源电力数字化建设向需求侧延展,高度互联能源体系正在产生。接入电网的设备呈指数型降低,产生海量数据,数据的实时性、网络的灵活性、互动性正在急剧提高。目前,需求侧的参与者正在快速降低,比如:2022年全省分布式光伏新增装机规模51.11GW,占全省光伏新增装机的58%;新能源车辆销量达688.7万辆,市场渗透率达25.6%,2022年底我国新能源车保有量达1,310万辆,占车辆总数的4.1%。当分布式能源、电动车辆等新场景大量出现并接入电网,一个高度互联的能源体系正在产生,场景化将成为能源服务的契机,并重新定义供需之间的交互关系。
传统的基于重资产提供能源服务的商业模式正在升级为才能进行服务交换的平台模式,基于一个个场景,更多本地能源服务的机会快速涌现,通过才能联接供需、聚合服务的能源互联网平台,能源消费者在享受能源服务的同时,可以成为本地的能源生产者,向电网输电,也才能通过需求响应成为能源市场的直接参与者,就近平衡供需。需求侧未来大规模的分布式电源+需求侧储能+用户负荷控制,产生虚拟电站或微电网,实现能源互联网的落地,并可能成为碳中和的最主要手段。
1.4虚拟电站+微电网,能源互联网落地的关键环节
虚拟电站是借助分布式资源和用户侧资源进行电力供需平衡的技术,一般包含了分布式能源。虚拟电站是通过集成多种分布式能源资源和需求侧管理技术,以模拟传统电力生产和供应的系统。借助太阳能、风能、储能等分布式能源资源,将其集成为一个虚拟的电力生产和供应系统。
虚拟电站可以和需求侧响应协同运作,共同解决能源供需平衡的问题。需求侧响应是指通过调节能源需求来平衡能源供需的技术。包括电力负荷管理、能源存储和使用高效能源设备等举措,以减少能源需求或在能源需求高峰的时侯削减需求。虚拟电站与需求侧响应协同运作,虚拟电站可以借助需求侧响应的技术来管理电力需求,促使虚拟电站能更好地响应能源供需的变化,同时,需求侧响应也可以借助虚拟电站的电力供应能力来实现愈发灵活和方便的能源管理和调节。最终通过参与电力市场交易,中标市场响应需求,根据市场中标结果平衡电力系统中的电力需求和电力供应,而且获得相应的利润。虚拟电站和需求侧响应可以解决电力系统中存在的问题:1)增加电力系统的不稳定性和风险,提升电力供应的可靠性和稳定性。2)降低电力系统的运行成本和能源浪费,提升能源借助率和经济效益。3)为用户提供愈发灵活和方便的用电服务,满足用户多元化的能源需求。4)推动可再生能源和分布式能源的普及和应用,促进能源变革和可持续发展。我们觉得,虚拟电站和需求侧响应都是未来解决能源供需平衡问题的重要方法,可以协同运作,共同提升电力系统的可靠性、经济性和可持续性,或将成为能源管理和调节的重要手段,促进能源领域的发展与变迁。
虚拟电站具有优良的经济性,或将起码成就千亿级市场。按照国家电网的测算,通过火电站实现电力系统削峰填谷,满足5%的峰值负荷须要投资4000万元;而通过虚拟电站,在建设、运营、激励等环节投资仅需500~600万元,仅为火电厂成本的12%~15%。按照国家发改委、国家能源局等9部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》,到2025年,我国可再生能源年发电量将达到3.3万亿千瓦时左右,较2020年实现风光发电量翻番。而通常情况下,风光电的社会需求越大,虚拟电站的市场空间则越高。按照丙子光年文章,通过推动风光电消纳、响应电网的调度须要,虚拟电站可以获得可观的辅助服务利润,按国际惯例,其总数起码是全社会总水费的3%以上。根据2021年全省发电量8万亿度,每度电7分钱成本估算,3%的比列起码成就一个千亿级市场。
微电网的提出致力实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数目庞大、形式多样的分布式电源并网问题。微电网是指多个分布式电源及其相关负载根据一定的拓扑结构组成的网路,通过静态开关关联至常规电网。开发和延展微电网能够充分推动分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源方式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方法,使传统电网向智能电网过渡。按照智研瞻产业研究院测算,到2029年,中国智能微电网行业市场规模将达到1624.3万元,相较于2020年将近翻了一倍。我们觉得,微电网是实现分布式发电技术大规模应用、有效提升系统供电可靠性的一种新型自治电力系统,在新政持续催化以及电力用户需求促使下,未来或将上探更高成长空间。
2新型电力系统加速建立,电力数字化全产业链获益
2.1实现双碳目标,加速建立新型电力系统
“碳达峰、碳中和”进程推进,能源的生产、消费和借助呈现新的发展态势,能源主体调整带来电源主体的颠覆性变化,能源深度渗碳带来社会生产生活用能形式转变,能源能效提高带来以电为枢纽的能源资源配置方法的改变,给电力系统的电源结构、负荷特点、电网形态、技术基础以及运行特点带来深刻变化。
自中央在2021年3月提出建立新型电力系统起,全社会对于能源领域的注重程度前所未有,国家对于新能源发展的新政扶植和管理措施也更为成熟理智。过去二六年,立足国外的能源特性,通过电源端和电网端的基础设施建设,中国基本解决了供电能力不足的问题,随着我国经济步入到高质量发展阶段,我国能源中常年发展面临的“安全、经济、绿色”之间的矛盾日益显现,必须转换发展思路。以市场化为前提、数字化为基础、场景化为手段,国家通过构建新型电力系统,推动能源消费电汽化和节能提效,解决“安全、经济、绿色”的能源不可能三角问题。
新型电力系统是确保能源电力安全为基本前提,以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标,以高比列新能源供给消纳体系建设为主线任务,以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑,以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台,以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统,是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。
2.2新型电力系统是开放宽容的系统,源网荷储协同发展
新型电力系统是开放宽容的系统:1)源网荷储多要素、多主体协调互动;2)集中式、分布式新能源广泛接入;3)交直流混联大电网、微电网、局部直流电网等多形态电网并存;4)一次数学系统、二次控制系统、交易营运系统等多系统融合;5)电力与氢、气、冷、热等多能源系统互联;6)各种用户、运营商、服务商等社会多参与者共享互动。电源结构来看:由可控连续出力的煤电装机占主导,向强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机占主导转变。截止2022年末,非化石能源装机规模达12.7亿千瓦,占总装机的49%,超过煤电装机规模(11.2亿千瓦)。2022年,非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时,占总发电量的36%。其中,风电、光伏发电装机规模7.6亿千瓦时,占总装机的30%;风电、光伏发电量1.2万亿千瓦时,占总发电量的14%,分别比2010年和2015年提高13pct、10pct。
智慧电站生态建立将至,整合发电内外部价值链。新型电力系统建立指出火电清洁化以及低碳化,使得发电企业降低清洁能源装机,并借助碳捕捉、碳封存等实现发电清洁化,侧面降低以火电为主营业务的企业营运成本,缩窄其赢利空间。传统能源发电厂经过数年实践,发电厂本身智能化改建较为完备,现阶段更关注新一代数字技术与生产、服务环节的深度结合;针对新能源,建设重点在于从新能源场站到区域集成系统,从发电预测到故障预警、调度管理、发电营销等全面建设升级。智慧电站的出现旨在于全面提高生产管理及服务环节效益,是以数学电站为基础,将各个系统与信息技术、智能控制技术、发电行业技术结合而产生的新型电站,有望带来电源侧智能化水平进一步升级。
负荷端来看:负荷特点由传统的刚性、纯消费型,向柔性、生产与消费兼顾型转变,由传统的“源随荷动”向“源荷互动”转变。一方面,负荷侧将大力发展电能取代工程,进行用电终端整修。通过“互联网+”智慧能源系统,依照发电侧的情况,动态控制鞋厂、商场、电动车辆充电设施、用户侧储能等电力用户参与供需调节,推进用户与电网的互动,实现更大范围的削峰填谷。以充电桩为例,依据国家能源局最新数据,2022年上半年我国新增充电桩130万台,是今年同期的3.8倍。另一方面,负荷侧将通过建设分布式发电、储能等可调节资源从原先的电能“消费者”变为“消费者+生产者”,从而产生多个独立的微电网,提升电力供应的稳定性。
网端来看:1)电网形态由双向逐级输配电为主的传统电网,向包括交直流混联大电网、直流电网、微电网和可调节负荷的能源互联网转变。特高压输电:鉴于我国能源资源禀赋与负荷呈现逆向分布的特性,为解决我国东北地区大规模新能源装机电力消纳的问题,须要将东北地区的电源侧与中西部地区的负荷侧通过电网联接上去。这么远距离、大容量的电力输送需求,倘若采用超高压等级输送,线路耗损、系统稳定和漏电电压问题都会特别严重,因而必须采用特高压输电来解决这样的问题。配电网升级改建:建立以可再生能源为主体的新型电力系统,在电网侧不仅须要建设特高压电网解决新能源装机消纳问题,还须要强化配电网的更新与整修,提高配电网的综合承载能力和实时感知能力,因而能支撑更多的分布式新能源的并网与消纳,为建成源网荷储一体化、多能互补的智慧能源系统和微电网提供基础。2)智能电网投资建设加速:智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,是构建在集成的、高速单向通讯网络的基础上,通过先进的传感器和检测技术以及先进的决策支持系统等技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特点包括自愈、激励和保护用户、抵御功击、提供满足用户需求的电能质量、容许各类不同发电方式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。布局智能电网成为国家占据未来低碳经济制高点的重要战略,国网和南网作为国家智能电网建设的主要参与方,在电网智能化方面投资比列逐年提升,其中变电、配电和用电环节的智能化为建设重点。据2020年《国家电网智能化规划总报告》,国家电网智能化投资比列不断提高,在2016年至2020年间,占总投资额比列达12.5%,其中约76%用于变、配、用电环节智能化建设。配电网作为联接顾客的最后一公里,对供电质量有着决定性影响,是实现“双碳”目标的基础。按照国网、南网的发展规划,华能配网预计投入超1.2万亿,占电网建设总投资60%以上。南网配网计划投入3200万元,预计占电网建设总投资的48%左右。
储能端来看:建设新型电力系统须要源网荷储协同互动,储能是其中的关键环节之一。以风光为代表的新能源发电具有不稳定性特征,而电能又是瞬时的,造成发电侧和负荷侧出现错配的问题,为了保证电力系统安全稳定运行,就需要储能的调节作用。对于建立新型电力系统而言,储能系统的发展直接决定了新型电力系统建立的进程和成效。国家能源局发布的《新型电力系统发展白皮书》指出,要结合电力系统实际需求,统筹推动源网荷各侧新型储能多应用场景快速发展。发挥新型储能支撑电力保供、提升系统调节能力等重要作用,积极拓展新型储能规模化发展布局。
2.3新型电力系统下电力数字化全产业链受惠,增长空间进一步打开
新型电力系统覆盖“源网荷储”四大环节,是中央在能源生产、存储、分享与消费模式改变的背景下提出的建设目标。在此背景下,电力企业纷纷加强其在新型电力系统建设领域的科技创新投入,主要聚焦于科技与数字化两类。科技类项目主要为复杂大电网安全稳定运行和控制、大容量风电、高效光伏、大容量储能等技术;数字化类项目覆盖电力企业生产、运营及服务全域,聚焦“大云数物移智”技术与电力科学技术的推进结合。我国电力数字化市场规模下降具备持续性,“十四五”规划明晰了智慧电网、智慧电站的建设目标,两大电网及发电集团在数字平台、物联网平台及场景化应用软件上的投入需求将持续释放。按照艾瑞测算,2025年我国电力数字化市场规模将达到839万元,2021-2025年复合下降率为19.3%。
3AIGC浪潮肆虐,电力场景或将描摹蓝图
3.1大模型井喷,电力IT多场景受益
大模型赋能下,电力IT多场景将加速发展。随着推动的人工智能大语言模型浪潮来袭,其RHLF精调+能力涌现的特性,让人们对大模型在垂直行业的应用饱含无尽遐思。在电力IT领域,我们觉得有以下几种应用场景:1)AI赋能智能电网,在发电、输电、变电、配电、用电和电力调度等多个环节的应用。智能调度与管控中,智能电网依托结构化的语义知识库风电功率预测系统,可实现人与估算机之间用自然语言进行有效通讯的相关技术和语音辨识等AI相关技术产物,能够较为综合地应对电网运行日常任务,拟定检修与发电计划等,保障调度的顺畅及高效稳定运行;2)智能巡检与测量,传统的人工巡回检测工作方法具有劳动硬度大、安全风险高、工作环境恶劣、容易遭到气象环境干扰等特征,无法实现设备和线路的实时检测,造成故障和缺陷不能及时发觉等众多问题。智能电网通过现代化的巡检机器人、无人机和固定监控摄像头等多种方法搜集巡检影像数据,搭建了较为典型且全面的故障样本库,通过视频处理剖析、图像识别、深度学习等AI技术可以实现自主辨识存在问题、故障确诊、维修一体化的智能服务系统。诸如,“BIM+物联网+AI”技术可以随时监控变电厂的运行情况,便捷工作人员及时查看异常,但是AI可以合理规划设备分布位置,便捷跟踪设备运行情况并预警潜在风险。3)AI赋能新能源发电功率预测:在风电功率预测当中,须要对风电功率的不确定性进行精细化建模,中间又须要克服数据偏差导致的影响。功率预测偏差的影响诱因包括预测模型、数值天气预报精度、气象数据、数据采集与处理等。这种偏差的存在,成为风电功率预测的最大对手。为此,引入以人工智能为方式的预测手段,才能减少和清除偏差,并以较低成本实现高确切度的风电功率预测。
3.2AIGC为电力营销带来创新力量,电力信息化龙头布局正当时
AIGC将为电力营销带来新范式。朗新研究院觉得,AIGC将从塑造顾客服务体验、重构业务营运模式、提升管理决策水平、加速全链路智能交易以及创新柔性负荷管理等五个方向打开电力营销的创新路径。在塑造顾客服务体验上,AIGC利用AI大语言模型的文本生成能力风电功率预测系统,为用户提供了强悍的交互功能和个性化的用户体验,或将有效提高用户的满意度以及带来业务的下降;在构建业务营运模式环节,AIGC可以利用大语言模型的任务辨识、任务分解和编排能力,集成开发交互式应用,手动化完成任务的动态分解和交互响应。通过与业务系统的API互联互通,实现多模态交互响应,在执行效率、决策支持、结果迭代和用户体验等方面取得卓越表现。在提高管理决策水平上,AIGC可以实现人与机器的脑机协同,通过合作与协同,帮助决策者更全面、更确切地评估决策选项,因而产生更科学的决策能力,增强决策质量和效率。在加速全链路智能交易环节,AIGC才能通过对新政规则、市场信息、交易信息、风险信息以及经营信息等多方面的预训练,结合专家指令微调,才能为电力市场交易提供答疑解惑、脉络梳理、信息分类、策略调整等各类创新支持。
需求侧资源将常态化参与电力市场,负荷管理是营销的重点业务方向。AIGC凭借其自身优异的知识能力、新型的交互方法、智慧推理以及高效率、自动化的文本生成与创作能力,创新电力负荷管理在资源辨识、资源聚合和资源营运等方面的创新应用与发展。AIGC加持下,电力负荷管理才能实现动态聚合和最优调控,以满足不同供需平衡需求的灵活性和可持续性,为新时代电力供需平衡提供创新解决方案,使负荷资源的管理和借助愈发灵活高效。
电力信息化龙头积极布局大模型赛道。2023年4月,阿里巴巴发布“通义千问伙伴计划”,朗新科技成为七家首批通义千问伙伴之一,将与阿里云共同推进大模型在电力行业的落地应用,探求以AI重构新一代电力营销系统,在市场化交易、需求侧响应等领域率先通过大模型进行训练,促使清洁能源取代、助力新型电力系统发展和“源网荷储”智能化改革。我们觉得,AIGC的大语言模型在多方面具备人类所不及的能力,如智能编排能力、智能创作能力等,其所带来的改革有望深度影响能源电力领域的数智化空间,描画新的新蓝图。
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