什么是電力載波PLC

電力載波通訊即PLC，是英文PowerlineCarrier的簡稱。電力載波是電力系統特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞。

市場需求：新型電網——電力物聯網發展提速

1.電力物聯網是新型電力系統的關鍵支撐，發展有望提速

2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議提出要深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。

2021年8月3日，《人民日報》發文指出，構建以新能源為主體的新型電力系統，需要在電能的產、送、用全鏈條加大投入力度。從電網側看，保障供電可靠、運行安全，需要大幅提升電力系統調峰、調頻和調壓等能力，需要配置相關技術設備。我們認為，電力物聯網是新能源為主體的新型電力系統的關鍵支撐，將在提升新能源消納能力、保障系統安全運行、挖掘用電大數據價值、助力電價市場化改革等方面發揮不可或缺的作用。

2021年國家電網、南方電網分別發布“新型電力系統行動方案”。在“雙碳”及構建以新能源為主體的新型電力系統的目標下，電力物聯網發展有望提速。

2.電力載波是電力物聯網特有的通信方式，行業景氣度有望提升

網絡層是電力物聯網的基礎，電力載波（PLC）是電力物聯網特有的通信方式。電力物聯網的技術架構包括感知層、網絡層、平臺層、應用層4個層次，網絡層主要構建協同一體化電力泛在通信網，其通信方式分為有線和無線兩大類，有線通信主要包括電力載波（PLC）、EPON無源光網絡、工業以太網光網絡等，無線通信包括無線公網和以LTE230MHz、LTE1.8GHz為代表的電力無線專網。

經過長期發展，目前我國已形成了以光纖通信為主，電力載波通信、微波通信等多種方式并存的電力系統通信網絡格局。其中，電力載波通信是電力系統特有的通信方式，指利用現有電力線、通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術，最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電力線就能進行數據傳遞。電力載波通信可以充分利用配用電網現成的物理網絡進行通信和數據傳輸，具有投資小、靈活性強、覆蓋范圍廣闊等特點，因此在電力系統被廣泛使用。

市場空間：電網用電信息采集是當前主要應用場景，需求穩健增長

國內用電信息采集本地通信技術從窄帶電力載波通信向寬帶電力載波演進，未來有望走向“寬帶電力載波+無線雙模”通信。

國內PLC電力線通信技術與其他物聯網通信技術相比，具有明顯的優勢：PLC是本地通信技術，不需要布線，不受墻壁或金屬材料阻擋，家庭全屋場景信號可全部覆蓋。在智能家居場景當中，主流通信技術有微功率無線技術（如ZigBee、LoRa、藍牙和WiFi）以及蜂窩通信技術（如NB-IoT、GPRS）。PLC技術介入智能家居主要是傳輸效率得到明顯提升。在實際應用中，窄帶OFDM電力線載波傳輸速率為5Kbps～50Kbps，而高速電力線載波工作頻段12MHｚ以下，通信速率可達幾百kbps以上，可以用于智能家居、智能照明控制等物聯網應用。

國網智能電表需求回暖，帶動HPLC模塊需求穩健增長。2020年，國網智能電表招標量為5207萬只，同比下滑29.6%，主要受到疫情影響。隨著疫情緩解以及新型智能電表的推廣（2020年8月國網發布智能電表、智能物聯電表技術規范），2021年國網智能電表采購量達到6726萬只，同比增長29.2%，均價提升明顯，其中單相智能電表均價200元，三相智能電表均價530元，同比均提升35.8%。

隨著新一代智能電表繼續推廣，疊加舊表更新及新型電力系統建設背景下新表替換（國網存量電表約5億只），未來國網智能電表采購量有望保持穩健增長勢頭，進而帶動HPLC芯片及通信模塊需求增長。參考國網招標數據，2021年國網HPLC模塊采購量達到1.23億片，同比增長32.6%，我們預計2022、2023年將分別達到1.3億片、1.4億片；國網對單相電表HPLC通信模塊限制單價為50元，對三相電表HPLC模式限制單價為90元，基于此預計2022、2023年國網HPLC通信模塊市場規模將分別達到85億元、92億元。

市場發展潛力：配電網改造升級提速，有望帶來新增需求

能源轉型為配電網的發展帶來歷史機遇

2020年12月16日，中央經濟工作會議明確提出，我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和。隨著碳達峰、碳中和戰略的深入推進，光伏和風電等可再生能源發電方式將加速發展，能源轉型要求重塑電網，其中配電網也需要改造升級。配電網是電力供應鏈的末端，是直接面向社會和廣大客戶的重要能源載體之一。傳統配電網只承擔單一配電功能，主要任務是核實受端的負荷水平。未來，在新能源并網、儲能、新能源汽車、售電放開等新需求下，配電網將向有源化、局域化、協同化、低碳化、智能化、市場化的方向發展，平衡部分電力需求或將成為配電網的一項重要功能。

配電網將成為“十四五”電網建設重點內容。2021年8月，國家電網發布《構建以新能源為主體的新型電力系統行動方案（2021-2030年）》，提出“十四五”配電網建設投資將超過1.2萬億元，占電網建設總投資的60%以上。2021年11月11日，南方電網印發“十四五”電網發展規劃，提出在電網建設方面將規劃投資約6700億元，以加快數字電網建設和現代化電網進程，其中配電網建設規劃投資達到3200億元，占比48%。歷史上，國家電網和南方電網資本開支主要集中在輸電、變電環節，未來配電側投資占比有望明顯提升。

智慧路燈、智能家居、光伏功率優化等潛在需求大

智慧路燈：PLC為重要選擇方案。傳統路燈只能實現對某條街道單一的開關控制，智慧路燈則是對路燈公共照明實行統一管理，每個路燈能夠自行偵測毀損，并實時傳送信號給控制中心以便維修。電力載波通信應用于路燈控制系統，不需要重新布線，建設周期短、成本低，通信速率和抗干擾能力也能滿足系統要求，是智慧路燈通信系統重要選擇。截至2020年，我國城市道路照明燈有3049萬盞（國家統計局數據），智慧路燈數量約5萬盞（華經產業研究院數據），滲透率僅0.16%。隨著各地智慧路燈建設推進，有望為PLC帶來增量需求。

智慧建筑/園區：PLC有望實現廣泛應用。在園區、樓宇、大型場所、酒店、醫院、高鐵站、大型景觀燈光等大型綜合能效管理系統中，PLC可廣泛用于照明控制、空調運轉、多表抄讀、用能監測等領域。

智能家居：PLC開始前裝應用，海量市場有望啟動。電力載波通信為智能家居、智能家電控制提供網絡連接和數據通信支撐，解決其它通信方式受墻壁阻擋、信號覆蓋存在死角和盲點的問題，可以實現全屋覆蓋。華為于2020年發布全屋智能ALLINONE解決方案，通過窄帶寬的“PLC-IoT家庭總線”和更高帶寬的“家庭超寬帶骨干網”整合起來提供智能主機解決方案。目前，華為基于PLC-IoT技術的智能插座、中央空調、智能照明控制等產品已經廣泛應用于前裝市場。

根據華為方舟實驗室實測的數據顯示，PLC-IoT的性能和穩定性都遠優于ZigBee技術。在家用熱水器控制應用中，電力載波+無線雙模通信模式憑借無需重復布線、信號穿墻越壁的優勢，可以替代原有布線或WiFi，未來有望成為家用熱水器控制的首選通信方式。

光伏接線盒：國內開始試點，PLC優勢明顯。光伏發電系統一般將多個光伏組件串并聯構成光伏陣列，然而光伏組件電性參數不一致、組串部分遮擋或損傷等因素會導致系統輸出功率降低、發電量減少，即“失配損失”。光伏接線盒的主要功能是將各個光伏組件的電流引出并進行統一管理，通過軟硬件配合為每塊電池板配置了最大功率跟蹤技術和控制器件，最大可能提升電池板陣列中不同電池板特性帶來的電站發電效率的降低，減少了“木桶效應”對電站效率的影響，可以極大提升電站的發電效率，最大甚至可以提高系統發電效率40%左右，增加了投資收益，縮短投資回收期。當前，光伏功率優化器在海外高端的屋頂分布式市場已率先鋪開，國內則開始試點。光伏發電系統成本敏感，PLC憑借低成本、低功耗、安全穩定的特性在該場景下具有優勢。

市場競爭狀況：芯片產能與迭代影響電力載波行業格局，有望迎來再平衡

電力載波芯片供應商較多，智芯微、海思占據絕對份額。國網方面，根據國網的招標規則，HPLC芯片方案提供商既可以直接作為模塊廠商生產模塊參與招標，也可以將HPLC芯片方案授權給其它模塊廠商進行模塊生產并參與招標。

根據環球表計統計，2018年、2019年和2020年，國家電網分別有10家、15家和16家HPLC芯片方案提供商，目前智芯微（國網體系內全資子公司）與海思半導體占據了國網HPLC芯片市場的主要份額，2018年、2019年和2020年，智芯微的市場份額分別為67.30%、68.06%和63.56%，海思半導體的市場份額分別為10.40%、9.69%和12.21%。

南網方面，由于不存在類似國網智芯微的體系內供應商，因此競爭格局相對分散，供應商與國網重疊度較高（除智芯微外）。南方電網部分省份結果公示中未披露各中標企業的中標金額和數量，市場排名及占有率情況難以統計，但考慮到南網采購需求只有國網的10%~20%，對整體競爭格局影響較小。

電力載波芯片廠商普遍采用fabless模式，即自主設計并委托晶圓廠商及封測廠商生產。在美國對中國科技限制持續、新冠疫情等因素影響下，部分電力載波芯片廠商正面臨晶圓廠斷供或產能限制等問題，此外龍頭供應商正在進行技術迭代，其新一代電力載波芯片的性能及競爭力也在面臨挑戰，預計競爭格局有望再平衡，對于智芯微與海思之外的其它廠商有望分享更多的市場紅利。未來兩家龍頭供應商的實際供貨份額有可能從2020年的近76%下降至45%左右，對于其它供應商而言彈性巨大，尤其作為上市公司的供應商，有望借助較強的融資能力、較高的市場知名度與人力吸引力，搶得更多份額。

電力線載波通信行業概況

電力系統通信網絡是電力系統的重要組成部分，其貫穿發電、輸電、變電、配電、用電及調度等各個環節，是電力系統安全穩定運行的重要基礎設施和支柱。經過長期發展，目前我國已形成了以光纖通信為主，微波通信、電力線載波通信等多種方式并存的電力系統通信網絡格局。其中，電力線載波通信是利用電力線作為信息傳輸媒介，加載經過調制的高頻載波信號進行語音或數據傳輸的一種通信方式，也是電力系統特有的通信方式，其最大的特點是無需重新布線，可以利用現有電力線實現數據傳輸，因此在電力系統被廣泛使用。此外，隨著物聯網技術的發展，電力線載波通信還可應用于智慧路燈、智慧家居、智慧樓宇及工業控制等領域，但目前最主要的應用領域為智能電網用電信息采集領域。

智能電網用電信息采集領域的通信包括遠程通信和本地通信，遠程通信的作用是完成主站系統和現場終端之間的電能信息傳輸，本地通信的主要任務是實現現場終端和現場設備儀表之間的數據傳輸，本地通信方式主要包括RS-485總線通信、低壓電力線載波通信、微功率無線通信等。其中，RS-485總線通信具有資源消耗小、易于實現、成本低廉、可靠性高的優點，但需要鋪設專用線路，系統安裝調試復雜且維護成本高；微功率無線通信不受電力線信號衰減、諧波干擾等電網環境因素影響，可有效避免電力線載波抄表中的“信號孤島”現象，但抄表效果容易受到天氣、地形、建筑物等因素影響，且實際應用中容易被金屬密封物屏蔽；電力線載波通信則具有無需重新布線、可靠性較好且運行維護量較小等優勢，目前已成為國內智能電網用電信息采集領域本地通信的最主要方式。

國家電網和南方電網每年都會對用電信息采集系統進行招標，數量上以國家電網的招標為主，公司通過為國家電網和南方電網的主要HPLC芯片方案提供商提供IP設計開發服務和基于IP授權的量產服務的方式，間接參與電網用電信息采集系統市場。2018年四季度開始，國家電網開始對HPLC模塊產品進行招標，主要包括單相表、三相表、采集器和集中器模塊等。根據國家電網的招標規則，國家電網的HPLC芯片方案提供商既可以直接作為模塊廠商生產模塊參與招標，也可以將HPLC芯片方案授權給其他模塊廠商進行模塊生產并參與國家電網的招標，根據環球表計統計，2018年、2019年和2020年，國家電網分別有10家、15家和16家HPLC芯片方案提供商，各提供商的中標數量和市場占有率情況如下：

根據環球表計統計，截至2020年末，除公司主要客戶以外，國家電網的HPLC芯片方案提供商還包括智芯微、海思半導體、北京前景無憂電子科技有限公司、力合微、航天中電科技（北京）有限公司、鼎信通訊、北京思凌科半導體技術有限公司、深圳智微電子科技有限公司、江蘇米特物聯網科技有限公司、珠海中慧電子有限公司及上海矽久微電子有限公司等11家，其中力合微、鼎信通訊為A股上市公司。

根據力合微招股說明書的披露內容，力合微寬帶電力線載波通信芯片產品主要為自主設計并委托晶圓廠商及封測廠商進行生產；鼎信通訊未在其公告的文件中披露具體的芯片設計模式，但根據芯原微電子（上海）股份有限公司招股說明書披露內容，鼎信通訊為其一站式芯片定制服務的客戶，具體包括芯片設計業務及芯片量產業務。此外，根據芯原微電子（上海）股份有限公司招股說明書，其一站式芯片定制業務的主要客戶類型包括智能電表的系統廠商，其為客戶定制了應用于智能電表的數模混合芯片，提供了高速模數轉換、低噪聲可編程放大器等模擬前端IP。

創耀科技業務與芯原微類似，通過HPLC芯片方案核心IP設計開發與授權的方式，支持中宸泓昌、中創電測、溢美四方及杰思微的HPLC芯片方案通過國家電網測試認證，并由公司為其提供用于國網的HPLC芯片的量產服務。根據環球表計統計，2018年、2019年和2020年，中宸泓昌、中創電測、溢美四方及杰思微的HPLC芯片方案分別合計占據了6.27%、6.58%和8.31%的市場份額。

中國電網HPLC市場現狀分析

HPLC市場容量有多大？

1.顯性市場：來源于國網用電信息采集和南網計量自動化市場需求

根據國網數據，截止到2020年服務客戶數5.2億戶；根據南網數據，截止到2020年服務客戶數0.967億戶；根據蒙西電網數據，截止到2020年服務客戶數832萬戶。綜合全國大大小小電網情況，總的服務客戶數可達到6.2億戶。結合具體技術方案，預計顯性市場的HPLC模塊市場容量大約不少于6億只。

2.隱性市場：主要市場仍舊來源于電網公司。

不管從國網電力物聯網建設角度還是南網數字電網建設角度，通信需求在未來電網建設過程中會是一個持續投資的領域。就目前來說，臺區配電物聯網建設方案中，若方案全面覆蓋所有臺區，那么HPLC是臺區配電設備物聯網化的重要選擇項。因此，雖不敢說會超過智能電表的應用規模，但是50%以上還是可以期待的。

另外，電網公司以外的二級市場，目前仍處于未開發的狀態，就筆者研究認為，HPLC模塊在二級市場也有一定的應用價值，當然，對通信可靠性的疑慮和維護成本的擔憂，是阻撓其在二級市場應用的核心因素。

HPLC模塊市場有多少企業參與？

自2018年開始招標，至2021年，有HPLC模塊中標記錄的企業共有約169家。

這是一個可怕的數據！就一個產品，每年都有100來家企業中標。僅從2021年看，就有31家新的企業中標。若用紅藍海來評價，這是一個紅的發黑的市場。可以說，只有不想參與的企業，參與的都有自己的方法實現中標。

中標企業的市場占有率怎么樣？

四年以來，累計市場占有率最高的約7.1%，超過5%的僅2家，超過1%的企業共有26家，合計市場占有率約為67.6%，占中標企業總數量的15%。剩余144家企業合計市場占有率約為32.4%。從這些數據看，HPLC模塊的市場集中度是很低的。

HPLC模塊中標的都是哪些企業？

參與投標的企業中，有主營智能電表、用電信息采集相關產品的企業，也有主營HPLC芯片的企業，還有曾經的窄帶載波芯片玩家，也有同時在主營以上產品的企業，其他還有配網類產品參與企業、有電網綜合能源服務公司、也有一些在電網市場曾經不怎么見到過的企業。根據統計，電表、采集、芯片類企業約有74家，占所有中標企業數量的44%。這些企業中，本身就有載波產品應用的經驗，積極參與這個市場尚在情理之中。剩下約占56%的中標企業，基本上沒有載波產品應用經驗，且多數沒有用電信息采集系統運維經驗。

HPLC模塊市場是什么樣的市場模式？

本地通信單元的市場運作模式與其他產品在細節方面略有不同，核心在各省公司是否選用此芯片方案入招標規范，以及分配多少量給此方案；另外，由于芯片選用與模塊供應是兩個環節的事，因此模塊招標還需要單獨運作。圖示為HPLC模塊市場市場運作的基本過程。

現在有多少家芯片方案商？

答：截止到2021年，市場上有產生需求量的HPLC芯片方案共有20家（已去掉變更后不再參與的企業）。綜合2018年以來的數據，市場份額最高的芯片方案約占63%；第二名約占10%；占有率在1%~10%之間的方案共有9家。前11名占據了整個市場約96%的份額。另外，除了海思，其他19家芯片方案商都同時在參與模塊市場。

HPLC模塊市場有多少產值？

根據2018以來，且截止到2021年11月底的數據，累計產值約225億元，綜合所有產品的平均單價約60元。單就顯性市場來看，當前僅國網市場已招標數量約3.5億個，綜合各個電網市場剩余市場需求至少還有2.5億只，峰值可望達到3億只。潛在市場產值保守約148億元，峰值可望有180億元。若再考慮隱性市場，采用“一問”中的保守估計，可能另有約200億的市場產值。

HPLC模塊市場能持續多久？

根據2018年~2021年期間的市場節奏，峰值在2021年達到了歷史最高，僅國網范圍，招標了約1.2億個模塊。從國網范圍剩余需求量看，顯性需求保守測算還有不少于2億個模塊需求，顯性需求的大規模招標應當至少可持續2年。之后的市場規模除了顯性需求的故障更換等需要，市場規模應該會階段性有所下降，其下降規模將取決于隱性需求能否快速產生市場規模。另外，就是RF+HPLC雙模方案會否被確定為主流應用。

HPLC模塊產品的利潤如何？

HPLC模塊產品分為單相模塊（主要需求來源，約占需求總量的81%）、三相模塊（約占需求總量的9%）、集中器模塊（約占需求總量的2%）、II型采集器（約占需求總量的9%）。各個省電力公司在招標時，都制定了限價，不同省份對不同產品的限價價格有一些差異，但單相模塊差異很小，基本都在50元左右，三相模塊、II型采集器、集中器模塊的限價差異相對較大。對于多數省份，三相模塊和集中器模塊的毛利潤尚可，而單相模塊和II型采集器的毛利潤總體較低，對于模塊中標廠家來說，凈利潤可能也就3~5%吧。當然，對于芯片方案商來說，如果其自己中標自己的方案，那么毛利潤還是很可觀的。

競爭：為什么這么多廠家參與？

這個問題官方答案很簡單，為了產值，所以愿意參加。但是延伸出來的問題是：為什么會有這么多廠家能中標；那些甚至根本沒有做過智能電表更沒有采集運維業務經驗的廠家又為什么都要擠進這個市場；省公司的綜合能源服務公司為什么要參與這個市場；未來還會有更多的企業參與嗎？

實際上，頻率范圍與國內水土不服，國外廠商市占率不高。北美和歐洲地區的電力線載波芯片根據當地的電網特性、電網結構和家庭內部自動化制定了相應的窄帶電力載波通信適用頻率范圍，分別為 100KHz-450KHz 與 9KHz-150KHz。然而在國內電網環境下使用水土不服，僅有一、兩款產品勉強使用，且價格高昂，難以提供系統解決方案，性價比較低。因此國外廠商如 ST、ECHELON、Intellon、Maxim、Yitran、DS2 等公司在國內整體占有率不高。

在此環境下，我國本土設計公司取得快速發展。并且隨著市場透明化，以及國際技術禁運與制裁，有技術實力的企業在后續市場的競爭優勢會日漸明朗，而原有的行業關系資源優勢則會因技術限制慢慢退出。

附：國家兩大電網的數字化持術轉型戰略部署

為響應國家“數字生態”建設的目標，結合正在進行的構建新型電力系統架構，國家兩大電網就此分別做出了自己的戰略部署。它們是：

國家電網提出了建設電力大數據中心的目標任務，該大數據中心是國家電網數據管理的專業機構和數據共享、數據服務、數字創新平臺，主要負責公司數據管理、運營、服務等方面工作，致力實現數據資產統一運營，推進數據資源高效使用，為國家電網建設“三型兩網”世界一流能源互聯網企業提供數字化支撐。

基于電力大數據中心平臺，國網可以充分發揮自身優勢，加快數字化轉型，推動形成數據驅動型創新體系和發展模式，促進管理、運營、服務全面升級，為加快建設世界一流能源互聯網企業、服務國家大數據戰略實施和經濟社會發展作出新的更大貢獻。

南方電網全面啟動數字化轉型和數字南網建設，將先進數字技術與業務深度融合，建成覆蓋電網全環節、貫穿業務全過程、輻射能源產業鏈上下游的數字平臺，以數字電網、數字運營、數字能源生態建設推動公司向“數字電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商”戰略轉型，建設具有全球競爭力的世界一流企業。

兩公司雖然提法不一樣，但殊途同歸，最后達到的目的是一致的，都是建設成數字化的智能型電網。

數字電網在構建新型電力系統的作用

數字化在新型電力系統中的作用主要體現在三個方面：

第一，數據及其測量。數字電網需要具備廣泛的數據獲取和處理能力。通過在電力系統中部署的海量傳感器，可以準確掌握電力系統的物理結構，從而洞悉各組成單元及整體的性能、運行方式、實時狀態、運行效率、健康狀態和環保水平。

第二，智能算法及算力的綜合應用。新型電力系統動態行為更加復雜，對計算的準確性和快速性要求更高。數字電網將有效智能算法與強大異構算力的有機融合，可以適應電網新形態，滿足規劃、運行、管理新要求。

第三，快速協同。新型電力系統對快速協同能力提出了較高要求，數字電網通過提升企業數字化運營系統的靈活性和開放性，實現規劃建設、物資供應、安全生產、資產財務等全鏈條感知和全面貫通，提升業務效率，進而促進管理變革。

輸配電裝備的數字化轉型

對新型電力系統中輸配電方面的數字化應用來講，我們概括了一下，主要有以下內容：

發電數字化：在電廠的各種裝備、各級控制和管理中均采用數字化技術，建成數字化電廠，實現數字化、信息化、可視化和智能化；

輸電數字化：采用無人機和機器人巡檢技術，實現對輸電的全面智能檢測、預警，建立集指揮、管控、監管為一體的輸電線路智能巡檢平臺；

變電數字化：通過智能巡視、智能操作、智能安全、設備數字化、平臺數字化，實現“智能、安全、可靠、綠色、高效”的數字變電；

配電數字化：實現配電網設備資產管理智能化、現場作業數字化、電網運行智慧化、生產決策智慧化，建成“資產透明、運行透明、管理透明”的數字配電網；

用電數字化：建立數字化用電信息采集平臺，實現用戶側數據全采集和傳輸，實現數字化用能分析和能效管理；

調度運行數字化：體現在設備操作效率提升，工作效率提升和信息處理效率提升。

新階段、新格局、新動力——深度解讀數字電網

2020年11月13日，南方電網公司全球首發《數字電網白皮書》，正式提出”數字電網”概念。數字電網建設將數字技術與實體經濟深度融合，適應新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展，響應了數字中國、能源革命、數字經濟等國家戰略部署，賦能傳統產業轉型升級，催生新產業、新業態、新模式，提升人民用能獲得感和滿意度，將對經濟社會發展和生產生活方式帶來深遠影響。

早在2019年，南方電網公司孟振平董事長提出“緊緊把握第四次工業革命的歷史機遇，將先進數字技術與業務深度融合，建成覆蓋電網全環節、貫穿業務全過程、輻射能源產業鏈上下游的數字平臺，實現電網數字化、運營數字化和能源生態系統數字化，推動公司向數字電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商轉型，建設具有全球競爭力的世界一流企業”戰略目標。經過兩年多的數字電網建設實踐，我們更加堅信并明確“數字電網”是“數字中國”在電網行業的具體實踐。

數字電網是以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代數字技術為核心驅動力，以數據為關鍵生產要素，以現代電力能源網絡與新一代信息網絡為基礎，通過數字技術與能源企業業務、管理深度融合,不斷提高數字化、網絡化、智能化水平，從而形成的新型能源生態系統。具有靈活性、開放性、交互性、經濟性、共享性等新型能源生態系統特性，使電網（電力系統）更加安全、可靠、綠色、高效、智能。

數字電網可從廣度、深度、速度、跨度四個維度深度解讀，在廣度上，覆蓋電網全環節，貫穿業務全過程；在深度上，新一代數字技術與業務的深度融合，不斷促進電網技術進步與經營管理效能提升；在速度上，實現電網實時感知、處理、分析、計算的同時，促進企業對內、外部環境的全面洞察和快速反應；在跨度上，有效推動產業整合和延伸，催生平臺經濟，支撐內外部服務撮合，促進能源生態系統形成。

與二十一世紀初提出的智能電網不同，智能電網聚焦提高電網對新能源的接納能力，實現能源可持續發展；而數字電網側重于建設具備特大型數字化服務能力的新型能源網絡，其服務范圍從能源領域拓展到經濟社會發展等層面；數字電網具有物理屬性、技術屬性、價值屬性三大屬性和本體安全、綠色消納、平臺賦能、數據驅動、開放共享、價值創造六大特征，將推動南方電網公司向數字電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商轉型，提升社會電力獲得感，踐行國家能源戰略，支撐數字中國建設。

數字電網總體框架

數字電網總體架構包含技術架構、安全運行體系、數據資產管理體系和數字化保障體系。基礎設施層構建了云管邊端的技術架構，支撐數據規模化采集、傳輸、存儲、計算等要求；技術平臺層包括南網云、大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈等基礎技術平臺，其中，云數融合的數據中心是南網的一大特色，實現了全網數據集中管理，為全網用戶提供統一的數據服務。企業級中臺包含了4大中臺，分別是業務中臺、技術中臺、數據中臺和安全中臺，支撐各類業務場景的快速構建和敏捷迭代和智慧升級。最北面是數字化應用，依托數字電網、數字運營、數字服務、數字產業形成數字生態，推進數字化轉型。

數字化應用成效：數字電網

數字電網應用是物理電網在數字世界的完整映射，數字世界信息融合推演的結果反饋至物理電網，實現對物理電網優化與重構，讓電網更加綠色、安全、高效、經濟，達成狀態全面感知、設備智能化、數字孿生電網的效果。利用數字化技術對物理電網的結構、設備及運行狀態等進行模擬、感知、分析和預測，使電網更加智能、可靠、靈活、高效，適應分布式能源接入和差異化的用戶需求。

如“南網智瞰”平臺是基于數字化技術基礎平臺和先進數字孿生技術，融合地理、物理、管理和業務信息，建立動態鮮活電網，可提供靈活組合共享服務模式，快速響應上層各項業務應用需求。

數字化應用成效：數字運營

數字運營是將數字技術融入電網企業生產、管理和經營全過程，賦能數字化運營與決策。實現管理化繁為簡，以數據驅動業務流程再造和組織結構優化，打通業務壁壘，促進跨層級、跨系統、跨部門、跨業務的高效協作。

數字運營實現電網規劃數字化、基建數字化、輸電數字化、變電數字化、決策數字化。

數字化應用成效：數字服務

數字服務是客戶服務過程中的數字化交互、自動化服務和智能化體驗。電網企業構建現代供電服務體系，以“服務用戶、獲取市場”為導向建設敏捷前臺，以“資源共享、能力復用”為核心建設高效中臺，以“系統支持、全面保障”為宗旨建設堅強后臺，實現線上線下的無縫連接，打造流程簡潔、反應迅速、靈活定制的應用服務，提高服務效率和客戶體驗。

南方電網公司致力實現數字化員工、統一電力市場交易平臺、客戶服務平臺、政務服務、金融服務，并深化“南網在線”智慧營業廳建設，通過用電用能數據的聚合貫通，創新管制業務和增值服務產品，實現用電“一次也不跑”，全力優化電力營商環境。

利用智能眼鏡、無人機、流程機器人等智能配件打造數字化員工。

打造客戶服務平臺，全南網近2.3億客戶可以在這同一平臺上完成查詢、繳費、報裝申請、服務投訴等業務；

數字化應用成效：數字產業

數字產業是基于數字業務技術平臺構建智慧能源產業生態，利用數字技術，通過構建面向政府、能源產業上下游、客戶等產業鏈相關方的統一數字業務技術平臺，使得能量、數據、服務自由交易，創新平臺各方的交易和交互方式，強化電網企業在能源產業價值鏈的整合能力，支撐企業向能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商轉型。南方電網公司致力于打破行業壁壘，打通實業與金融、內部與外部、產業鏈上下游，實現數據賦能，創造數字化業態。

電動汽車充電設施運營監管，通過周期性發布省內充電行業信息數據分析，出具行業分析報告，支撐省能源局對全省的電動汽車、充電樁開展監管。

綜合能源服務：構建看能大數據產品，通過數據業務深度融合，接入覆蓋工業園區、綜合建筑等用戶的項目130多個，研發的綜合能源節能產品成功服務200多家政企單位與公共服務機構，滿足各類用戶的能源管理需求，降低能源成本。

未來可期，數字電網建設展望

“十四五”時期是數字化轉型和數字電網建設的關鍵時期，隨著數字經濟、數據生產要素、新基建、雙碳目標及新型電力系統等新國家戰略發展要求，數字化轉型及數字電網建設將深入推進，數字電網以先進數字技術打通源網荷儲各環節，貫穿發輸變配用全過程，提升對大電網的“可觀、可測、可控”水平，以數字電網為核心承載，全面支撐現代化電網和新型電力系統建設。

數字電網“知識表達”體系

新型電力系統高維、動態、不確定性給電網安全穩定運行帶來巨大挑戰，傳統方法難以精準完整刻畫和實時掌控龐大的電力系統，相比之下，數字電網的多重知識表達，將推動新型電力系統“可觀、可測、可控”成為現實。

通過數字電網的多重“知識表達”，可提取物理電網的特征規律，精準描述物理電網設備的形態、系統運行的趨勢、人-機-物三元空間的關聯關系，實現對物理電網最優的決策控制。

在中國工程院院士潘云鶴提出的AI2.0知識三種表達（知識的形象表達、知識的語言表達、知識的深度神經網絡表達）的基礎上，面向數字電網支撐的新型電力系統進行具象化豐富，多重“知識表達”主要有四種形式：數字電網知識的形象表達主要應用于描述物理電網設備的形態；數字電網知識的函數表達主要應用于描述電力系統電氣量、非電氣量各類數據的時序變化物理規律；數字電網知識的語言表達主要應用于描述電力系統人機物環的關聯關系；數字電網知識的深度神經網絡表達則作為一種有效的數據驅動工具，對上述三類應用實現補充和支撐，這樣即可形成“數據驅動、知識引導和物理建模”相互統一的人工智能模型。

數字電網支撐構建新型電力系統的作用主要體現在以下三個方面：

第一，數據及其測量。萬物互聯時代，無數據不決策、無數據不運營，充分進行數據采集和處理，是保障大規模新能源并網和消納的基本條件。其中，數據成為確保電力系統“可觀、可測、可控”的首要要素，也是電網指揮體系和決策中樞的關鍵基礎。

因此，要實現新型電力系統全面可觀，必須建立在充足和有效的測量基礎上，而數字電網具備廣泛的數據獲取和處理能力。通過在電力系統中部署的海量傳感器，可以準確掌握電力系統的物理結構，從而洞悉各組成單元及整體的性能、運行方式、實時狀態、運行效率、健康狀態和環保水平。

第二，智能算法及算力的綜合應用。面向特定領域的有效智能算法與強大異構算力的有機融合，是適應電網新形態，滿足規劃、運行、管理新要求的重要手段。

新型電力系統動態行為更加復雜，對計算的準確性和快速性要求更高。其中，以新能源為主體意味著雙高（高比例、高電力電子裝備）特點明顯，由于狀態改變時序短、序列信號頻域分布廣、影響動態過程變量混雜，采用傳統以固定參數為核心的靜態模型對系統進行描述和求解比較困難，需建立適應大規模強隨機性系統的高性能仿真計算能力。

第三，快速協同。新型電力系統對快速協同能力提出了較高要求，隨著電網上下游主體互動加強，電網管理工作內容和形式將發生頻繁變化，需把握數據主線，通過提升企業數字化運營系統的靈活性和開放性，實現規劃建設、物資供應、安全生產、資產財務等全鏈條感知和全面貫通，提升業務效率，進而促進管理變革。

在常年觀測歸納和演繹的基礎上，電力行業積累了豐富經驗、規則和知識，可描述電力基礎設施外形結構、系統電氣量狀態變化、拓撲連接關系等，將這些知識融入人工智能算法模型，形成數據驅動、知識引導和物理建模的新型智能算法，并用“知識表達”來刻畫數據所蘊含的規律，進而形成“人機協同”模式，這取決于構建涵蓋電力系統海量多源數據、算法、應用的完整“知識體系”。

數字化電網其它設備市場狀況

在中國整個電網中，國網占了大部分市場份額，如特高壓國網就占了90%的市場，所以國網的設備招標采購中標名單在行業中有著比較客觀的意義，下面就再看一下2021年國網其它設備的采購中標情況，從中也能看出中國整個電網設備市場的大概狀況。

2021年國網設備類中標企業最新數量排名

2021年國家電網配網物資

2021年度在南方電網公司（總部）招標采購的中標情況

編輯：黃飛

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