2018年中國電網設備制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析【圖】

　　(一)行業(yè)發(fā)展背景

　　電網設備制造業(yè)依托于電網的建設與發(fā)展狀況。當前，智能電網已成為世界范圍內的發(fā)展趨勢，而智能電網必須具備高可靠性及高自動化率，為達到此目標，一方面電網設備需實現(xiàn)智能化，另一方面配電自動化需達到更高的水平。在此背景之下，輸變電監(jiān)測行業(yè)、智能巡檢機器人行業(yè)和和配電及自動化控制行業(yè)迎來發(fā)展契機。

　　1、我國電力系統(tǒng)的構成

　　電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)及電力用戶組成，其構成如下圖所示：

　　數據來源：公開資料整理

　　由上圖所示，發(fā)電廠生產出電能，經變電、輸電及配電等環(huán)節(jié)配送到用戶，從而完成電能從生產到消費的整個過程。發(fā)電環(huán)節(jié)與用戶環(huán)節(jié)之間的網絡及設備即為電網。

　　2、我國電網的發(fā)展概況

　　(1)電網發(fā)展歷程

　　就規(guī)模而言，我國電網發(fā)展經歷了局部電網、跨省互聯(lián)電網及跨區(qū)域互聯(lián)電網 3 個階段，具體如下所述：

　?、倬植侩娋W的形成

　　該階段大致截止于 20 世紀 60 年代末 70 年代初。 1970 年以前，我國電網容量普遍偏小，除東北、華東和京津唐地區(qū)外，大部分電網的最高運行電壓僅為110kV。由于電網系統(tǒng)規(guī)模偏小，事故抵御能力低下，電力系統(tǒng)可靠性及電能質量均處于較低水平。為解決以上問題，以大、中城市為中心的配電網逐步通過220kV 線路相互連接，以 220kV 線路為主網架、以省域為主要覆蓋范圍的局部電網開始形成。隨著國民經濟的不斷發(fā)展，用戶對電力的需求越來越大，對供電可靠性的要求也越來越高，這從客觀上推動了后續(xù)聯(lián)網規(guī)模持續(xù)擴大。

　　②跨省互聯(lián)的發(fā)展階段

　　該階段為 70 年代初至 80 年代末，在該階段，很多地區(qū)逐步由孤立的 110kV、220kV 電網互聯(lián)形成 220 或 330kV 的省級乃至跨省電網。至 1989 年，我國已形成包含東北電網、華北電網、華東電網、華中電網、西北電網、川渝電網、南方互聯(lián)電網(含香港電網和澳門電網)在內的 7 個跨省電網。從該階段成果來看，無論是電網規(guī)模方面，還是網絡結構、電壓等級方面都已取得巨大成就，為后續(xù)跨大區(qū)聯(lián)網奠定了基礎。

　?、劭鐓^(qū)域互聯(lián)的發(fā)展階段

　　該階段為 80 年代末至今。在前階段跨省互聯(lián)的基礎上，跨大區(qū)聯(lián)網開始逐步實現(xiàn)。 1989 年 9 月，華中、華東電網間的±500kV 超高壓直流輸電工程正式投入運行，標志著我國從省際聯(lián)網向跨大區(qū)聯(lián)網邁進。至 2016 年，我國在運、在建特高壓輸電工程共計 17 項， 總線路長度已超過 2.8 萬公里。電網互聯(lián)規(guī)模的擴充，直接帶動了電網投資的增長。

　　在經過前述三階段的發(fā)展，我國電網建設雖然已經取得巨大的成就，但是仍存在電網智能化水平低，配電網絡的城鄉(xiāng)差異大、自動化覆蓋率低的問題，電網的現(xiàn)狀離智能電網高可靠性、高自動化率的目標仍有較大距離。

　　(2)智能電網簡述

　　智能電網，是一個高度智能化、自動化的電力網絡，通過各類傳感器對電網內關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控，經網絡系統(tǒng)收集、整合所得數據并進行分析和判斷，最終實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理。 隨著智能電網現(xiàn)實意義的不斷凸顯， 我國對智能電網逐步由概念探討階段演進到現(xiàn)實推進階段。

　?、傥覈悄茈娋W的政策演進

　　2009 年 5 月，國家電網公司首先在“2009 特高壓輸電技術國際會議”上首次提出“堅強智能電網”概念。所謂堅強智能電網，是指以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強網架為基礎、通信信息平臺為支撐，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節(jié)并覆蓋所有電壓等級，具有信息化、自動化、互動化特征，可實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”高度一體化融合，具有堅強可靠、經濟高效、清潔環(huán)保、透明開放和友好互動內涵的現(xiàn)代電網。2010 年 3 月，“加強智能電網建設”被寫入當年的《政府工作報告》，上升為國家戰(zhàn)略。國家電網公司、南方電網公司先后制定出發(fā)展規(guī)劃：

　　時間單位事件內容：

　?、谖覈娋W智能化改造的目標

　　電網智能化改造是一個系統(tǒng)工程，就輸電、變電和配電環(huán)節(jié)而言，其智能化建設目標如下圖所示：

　　數據來源：公開資料整理

　　在輸電環(huán)節(jié)，需實現(xiàn)全網雷電活動聯(lián)網探測和高精度定位、全部特高壓線路和大跨越桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測、主要災害多發(fā)區(qū)和微氣象區(qū)監(jiān)測等功能。在變電環(huán)節(jié)， 變壓器、電抗器、斷路器、 GIS、電力電纜、高壓套管等設備故障率相對較高、故障影響較大，需對其進行及時可靠的工況檢測、監(jiān)測，并對工況信息進行及時傳輸匯總。在配電環(huán)節(jié)，通過采用先進的自動化、通信和信息技術，分階段、分層次地規(guī)劃和實施，逐步提高配電網絡(主要包括配電主站、配電終端、配電子站和通信通道等部分)的自動化水平，實現(xiàn)配網調控一體化和智能化。

　　(二)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　1、輸變電監(jiān)測行業(yè)概況

　　電力設備是電力網絡的重要組成部分，設備的狀態(tài)直接關系到電網的穩(wěn)定運行，因此對電力設備進行檢測、監(jiān)測及預判性維護是保障設備安全、電網穩(wěn)定運行的重要手段。隨著電網規(guī)模的不斷擴大，設備數量的不斷增多，傳統(tǒng)的管理與檢修技術已經不能滿足需求，如何有效把握設備狀態(tài)、 增加檢修效率、 降低檢修成本、提高設備使用壽命是目前所面臨的問題。

　　(1)電力設備的檢修模式

　　電力設備的檢修模式的發(fā)展大致可以分為三個階段：事故檢修—定期檢修—狀態(tài)檢修。事故檢修是 20 世紀 50 年代以前主要采取的方式，即在設備發(fā)生故障或事故以后進行檢修;定期檢修是一種基于時間的檢修，其理論依據是：設備能通過定期檢修，周期性地恢復到接近新設備的狀態(tài)。狀態(tài)檢修是通過對設備狀態(tài)進行監(jiān)測后根據其健康狀態(tài)安排檢修的一種策略。該種檢修方式起源于 20世紀 60年代美國航空工業(yè)飛行器的設備檢修工作中，1978 年開始廣泛應用于美國海軍艦艇的設備檢修， 20 世紀 80 年代又在核工業(yè)中推廣應用，并很快發(fā)展到電力工業(yè)的電力設備檢修中。因此狀態(tài)檢修是按設備的實際運行情況來決定檢修時間與部位，針對性較強，且經濟合理。

　　(2)電力設備狀態(tài)檢修與輸變電設備監(jiān)測關系

　　電力設備狀態(tài)檢修的基礎是確定設備的狀態(tài)，監(jiān)測設備則為此提供基礎。輸變電監(jiān)測設備主要通過對輸、變電環(huán)節(jié)的電氣、機械等設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，通過各類傳感器獲取其運行狀況、運行質量的相關信息，動態(tài)跟蹤各種劣化過程的發(fā)展狀況，以便電力運維管理部門在電力設備可能出現(xiàn)故障或性能下降到影響正常工作前，及時進行維修、更換，從而保障電力設備運行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

　　(3)電力設備監(jiān)測的方式

　　電力設備監(jiān)測的手段主要包括帶電檢測、在線監(jiān)測和離線檢測等三種。其中，帶電檢測是指對運行狀態(tài)下的電力設備狀態(tài)量進行現(xiàn)場檢測，例如巡檢人員使用便攜式紅外測溫儀進行溫度檢測、巡檢機器人對電力設備的紅外檢測等;在線監(jiān)測一般采用相關設備或儀器，安裝在被監(jiān)測的設備上，用來對被監(jiān)測設備進行不間斷實時在線監(jiān)測，如對變壓器油中溶解氣體的監(jiān)測;離線檢測一般通過定期對停止運行的設備進行規(guī)定項目的檢查，發(fā)現(xiàn)設備的問題和隱患。帶電檢測、 在線監(jiān)測一般與狀態(tài)檢修模式相匹配;離線監(jiān)測則與被動檢修、定期檢修的模式相匹配。

　　(4)輸變電監(jiān)測行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

　　隨著社會經濟的快速發(fā)展，電網規(guī)模不斷擴大，設備數量急劇增加。技術水平的提高、運行標準要求的日趨嚴格以及電網智能化發(fā)展的快速推進， 使得傳統(tǒng)的電力設備計劃檢修制度已不能適應電力網絡和企業(yè)發(fā)展方式的需要;并且，輸變電設備是電網公司的重要固定資產，如何與時俱進的提升資產管理效率，對電網公司意義重大。因此，狀態(tài)檢修模式獲得電網公司的全面推廣，從而輸變電監(jiān)測行業(yè)獲得了廣闊的發(fā)展空間。

　?、匐娋W的發(fā)展要求推廣狀態(tài)檢修

　　在電力工業(yè)發(fā)展過程中，電力設備的檢修管理模式也歷經變遷。在其發(fā)展初期，檢修管理以故障檢修模式為主;到 20 世紀中、后期，則以定期計劃檢修為主;進入 21 世紀后，電網規(guī)模迅速擴大，由于定期計劃檢修模式針對性不強，既造成部分檢修資源的浪費，又因檢修人員不足而導致部分設備的“失修”。狀態(tài)檢修的意義重大：首先，過去由于缺乏科學的評價標準和方法，加上積累的資料有限，對設備健康水平的掌握既不全面、也不準確、更不系統(tǒng)，推行狀態(tài)檢修后，可以對設備狀態(tài)的評級可以做到更加準確、全面和系統(tǒng); 其次，由于狀態(tài)評價后對設備健康水平有了準確、全面而系統(tǒng)的掌握，大大增強了設備檢修的針對性;再次，可以大幅降低原先檢修模式的工作量，檢修質量和設備健康水平也能得以提高，為電網公司資產全壽命周期管理工作奠定了基礎。美國電力研究院(electric power research institute， EPRI)和施工規(guī)范協(xié)會(construction specifications institute， CSI)的統(tǒng)計數據表明，在電力系統(tǒng)實施狀態(tài)檢修可以提高設備利用率 2%~10%，節(jié)約檢修費用 25%~30%，延長設備使用壽命 10%~15%。鑒于此，我國從“十一五”時期開始，逐步加大對電力設備監(jiān)測技術，如在線監(jiān)測、帶電檢測等技術的研發(fā)和試點力度，為全面推廣實施狀態(tài)檢修提供了必要的條件。

　?、谥悄茈娋W建設，需要監(jiān)測設備的配套

　　智能電網將通信技術、計算機技術、傳感測量技術、控制技術等諸多先進技術和原有的電網設施進行高度融合與集成，形成新型電網，代表了未來電網的發(fā)展趨勢。就輸電環(huán)節(jié)而言，國家電網公司在《國家電網智能化規(guī)劃總報告》中提出：全面實施輸電線路狀態(tài)檢修和全壽命周期管理，建設輸變電設備狀態(tài)集中監(jiān)測中心，實現(xiàn)對特高壓線路、重要輸電走廊、大跨越、災害多發(fā)區(qū)的環(huán)境參數和運行狀態(tài)參數的集中實時監(jiān)測和災害預警。就變電環(huán)節(jié)而言，國家電網公司在《國家電網智能化規(guī)劃總報告》中將變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設作為智能變電站的重要內容。智能變電站通過狀態(tài)監(jiān)測單元實現(xiàn)變壓器油色譜、組合電器局部放電、避雷器全電流等主要設備及其重要參數的在線監(jiān)測，為電網設備管理提供基礎數據支撐。2016 年 7 月，智能電網建設再次被列入《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》重大項目。該規(guī)劃提出：聚焦部署大規(guī)?？稍偕茉床⒕W調控、大電網柔性互聯(lián)、多元用戶供需互動用電、智能電網基礎支撐技術等重點任務，實現(xiàn)智能電網技術裝備與系統(tǒng)全面國產化，提升電力裝備全球市場占有率。2016 年 12 月，發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016-2020年)》。該規(guī)劃提出：推進“互聯(lián)網+”智能電網建設，全面提升電力系統(tǒng)的智能化水平;全面建設智能變電站，推廣應用在線監(jiān)測、狀態(tài)診斷、智能巡檢系統(tǒng)，建立電網對山火、冰災、臺風等各類自然災害的安全預警體系。2017 年 2 月，能源局發(fā)布《2017 年能源工作指導意見》。意見提出：要制定實施《關于推進高效智能電力系統(tǒng)建設的實施意見》，配套制定各省(區(qū)、市)具體工作方案;研究制定《智能電網 2030 戰(zhàn)略》，推動建立智能電網發(fā)展戰(zhàn)略體系。隨著智能電網建設的不斷深入，作為智能化基礎的輸變電監(jiān)測行業(yè)將迎來新一輪的發(fā)展契機。

　　2、配電及自動化控制行業(yè)發(fā)展概況

　　電網建設第一要務便是解決供電可靠性問題。配電自動化是提高供電可靠性的必要手段，也是建設智能配電網的必由之路。配電及自動化控制設備大體包括配電管理設備及饋線自動化設備，是運用計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術及新的高性能的配電設備等技術手段，對配電網進行離線與在線的智能化監(jiān)控管理，使配電網始終處于安全、可靠、優(yōu)質、經濟、高效的最優(yōu)運行狀態(tài)。

　　(1)配電及自動化行業(yè)發(fā)展歷程

　　我國配電自動化發(fā)展工作起步于 80 年代末，隨著堅強智能電網建設的提出，在總結之前的經驗教訓基礎上，國家電網公司于 2009 年重新制定了智能電網配電環(huán)節(jié)的發(fā)展戰(zhàn)略、技術導則及建設改造原則，并于 2010 年開展新一輪的配電自動化建設。南方電網公司也從 2009 年開始逐步啟動配電自動化的規(guī)模試點建設，在廣州、深圳、佛山、珠海等 12 個城市開展了試點工作。就技術而言，配電自動化系統(tǒng)大致經歷了三個發(fā)展階段。第一階段：主要是借助非智能的自動化設備(如重合器和分段器等)來加快故障的查找、停電區(qū)域隔離和健全區(qū)域的恢復供電，沒有智能分析故障和記錄、管理等功能。第二階段：基于遠程監(jiān)控裝置，智能終端裝置，利用通信網絡、監(jiān)控計算機和饋線智能終端等實現(xiàn)配電自動化。這個時期的配電自動化系統(tǒng)主要包含了遠程監(jiān)控、故障隔離、電能管理等功能。第三階段：隨著計算機技術的發(fā)展，在第二階段的基礎上開發(fā)了地理信息系統(tǒng)等，形成了集合 SCADA 系統(tǒng)、設備管理，仿真調度，故障呼叫，電能管理等一系列功能的綜合配電系統(tǒng)。

　　(2)配電及自動化的基本框架

　　配電自動化系統(tǒng)結構根據系統(tǒng)大小一般分為三層或兩層：三層結構為主站層、子站層、終端層;兩層結構為主站層、終端層。主站層是整個配電網監(jiān)控和管理系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)配電網的監(jiān)測和控制，分析配電網運行狀態(tài)，協(xié)調配電子網之間關系，對整個配電網絡進行有效管理。子站層作為中間層，它將饋線終端設備(FTU)、配電變壓器配電終端(TTU)，開閉所配電終端(DTU)采集的各種現(xiàn)場信息中轉給配網控制中心的通信處理機。對于配網中監(jiān)控設備較多的情況，設置子站層可以提高通信效率。子站層常設在變電站或大型開閉所內，向下與終端層通信、向上與主站層通信。在一些較小的配電網中，監(jiān)控設備較少，可以不設置子站層。終端層是整個系統(tǒng)的基礎，它實現(xiàn)對柱上開關、配電變壓器、開閉所等各種現(xiàn)場信息的采集處理及監(jiān)控功能，主要包括 FTU、 TTU、 DTU 等。配電自動化系統(tǒng)各層通過通信線路連接起來，完成對配電網的監(jiān)控和管理。

　　(3)我國配電網自動化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

　　配電網直接面向工業(yè)企業(yè)和電力用戶，其自動化程度直接影響系統(tǒng)的供電可靠性和供電質量。我國配電網分布廣、設備多、網架結構較為薄弱，配電自動化程度還處于較低水平。發(fā)改委、能源局在《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016-2020年)》中提出，加大配電自動化建設，到 2020 年實現(xiàn)整體配電自動化覆蓋率達90%。根據國家電網公司、南方電網公司以及相關省、市電力企業(yè)規(guī)劃，其中較大部分投資將投向配用電自動化建設領域。根據國家電網公司 2010 年 9 月出臺的《國家電網公司“十二五”電網智能化規(guī)劃》，并結合南方電網公司投資，“十二五”期間，兩網配用電自動化建設總投資約為 1,398.76 億元，其中配電自動化系統(tǒng) 421.13 億元。2015 年，能源局在印發(fā)的《配電網建設改造行動計劃(2015-2020)年》中明確提出：通過實施配電網建設改造行動計劃，有效加大配電網資金投入。2015-2020 年，配電網建設改造投資不低于 2 萬億元，其中 2015 年投資不低于3,000 億元，“十三五”期間累計投資不低于 1.7 萬億元。綜上可見，隨著國家在配網領域的投資規(guī)模逐步加大，配電及自動化行業(yè)迎來快速發(fā)展機遇。

　　3、智能巡檢機器人行業(yè)發(fā)展概況

　　(1)智能巡檢機器人行業(yè)概況

　　智能巡檢機器人屬于輸變電監(jiān)測行業(yè)的新興子行業(yè)，其基本功能為移動監(jiān)測平臺，屬于檢測技術與機器人技術相融合的新型監(jiān)測設備，可以實現(xiàn)對變電站、開閉所等場所內的電力設備進行帶電監(jiān)測，其產生及推廣是基于智能電網建設的需求。在智能電網建設布局中，積極利用機器人等現(xiàn)代技術手段發(fā)展智能作業(yè)，提升電力行業(yè)的作業(yè)效率，提升供電可靠性，降低成本，已成為智能電網建設的重要組成部分。

　　(2)智能巡檢機器人的市場概況

　?、俜现悄茈娋W發(fā)展趨勢

　　近年來，兩大電網公司大力推廣智能巡檢機器人在電力系統(tǒng)中的應用。國家電網公司在 2010 年出臺的《國家電網公司“十二五”智能化規(guī)劃》中提出，“十二五”期間將改進變電站運行管理方式，從傳統(tǒng)有人值班逐步向集中監(jiān)控、無人值班方式轉變; 2015 年，國家電網公司在中國電力科學研究院建立智能機器人入網檢測試驗室，并制定出階段性發(fā)展目標：“2018 年，開展小型化、工具化機器人應用試點，建成變電站智能機器人巡檢信息管理平臺; 2020年，全面推廣小型化、工具化機器人，在公司系統(tǒng)變電運維班組內進行全面配置”。

　　②智能巡檢機器人市場需求將從區(qū)域向全國擴張，總體市場空間巨大

　　智能巡檢機器人在電力行業(yè)的應用場景包括電網相關的變電站、換流站、配電站、發(fā)電廠變電場所等。由于地區(qū)發(fā)展的不均衡，智能電網改造通常存在區(qū)域內先行試點、逐步普及，再到不同區(qū)域推廣、全國推行的過程，智能巡檢機器人的應用也不例外。浙江省是國家電網體系內最早試點變電站無人值守的區(qū)域，對智能巡檢機器人的推廣普及走在全國前列，隨著智能巡檢機器人在浙江省范圍內規(guī)?；某晒κ痉稇?，其他省份的推廣也漸次展開。根據電網公司發(fā)展規(guī)劃，未來

　　我國 110kV及以上的變電站將逐步實現(xiàn)智能化和無人值守,加之新建變電站以及其它應用場景的需求，未來智能巡檢機器人的整體市場規(guī)模可期。

　　(三)行業(yè)與上下游行業(yè)之間的關聯(lián)性

　　本行業(yè)的上游主要為原材料及零部件行業(yè)，下游終端客戶以電網公司及發(fā)電企業(yè)為主，產業(yè)鏈的主要構成如下圖所示：

　　數據來源：公開資料整理

　　我國電子及配套行業(yè)經過多年的發(fā)展，上游的一般性原材料及零部件行業(yè)均已獲得充分的發(fā)展，配套企業(yè)眾多，供應充足，通常不會被單一供應商壟斷;但一部分關鍵性材料和核心部件仍來源于國外， 隨著全球貿易自由化的快速發(fā)展，整體供應也較為充足。