时间:2024-02-28
麦 哲 洞 察
M C K T U R E
01
产业分析
产业概况
智能电网也被称为“电网2.0”,是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,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。国家电网中国电力科学研究院将智能电网定义为以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。
与传统电网相比,智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。
产业链条
智能电网产业链共涉及发电、变电、输电、配电以及用电五个大环节。其中,发电环节主要包括了可再生能源发电(水力发电)与不可再生能源发电(火力发电);而中游则为智能电网的各个环节,主要有智能变电、智能输电和智能配电;下游则是终端用户的用电环节,主要分为工业用电、居民用电以及各种类型的商业用电。
图1:我国智能电网产业链图
上游发电环节是我国智能电网计划的最基础环节。我国目前提出在智能电网的发电环节要优化电源结构,强化网厂协调,提高电力系统安全运行水平;研究和应用常规机组快速调节技术;依托国家风电和太阳能发电研究检测中心等重点工程,加快清洁能源发电及其并网运行控制技术研究,重点开展风电功率预测和风电场多时间尺度建模、低电压穿越和有功无功控制等问题研究,促进大规模清洁能源科学合理利用。
中游变电环节主要解决智能变电站的研究和推广、全站设备的智能化、可再生能源规范接入及设备检修向状态检修过渡等问题。变电环节智能化内容主要包括智能变电站自动化关键技术与装备、设备在线监测一体化和自诊断、变电一次设备智能化的关键技术与设备研制与应用、运维管理集约化等。
下游用户环节主要解决用户用电效率低、用户管理与服务标准规范体系不健全等问题。用户环节的重点方向是构建智能化双向互动体系,实现电网与用户的双向互动,满足用户多样化需求。同时通过智能电网推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领域技术创新,改变终端用户用电模式,提高用电效率。
产业格局
从我国智能电网用电及配件企业的区域分布来看,大多企业分布在东南沿海等经济较为发达地区,主要为江苏省、山东省、广东省、浙江省等,内陆云南省、重庆市等地虽然有企业分布,但整体数量较少,如西昌电力、涪陵电力、文山电力等。
图2:我国智能电网行业代表性企业分布图
02
集群概况
对于南京新型电力(智能电网)装备产业集群的分析,麦哲主要从区域背景、产业现状、产业布局、核心载体和发展举措等维度展开。
区域背景
南京市GDP历年排名位于全国前十、江苏省第二名,仅次于苏州。2023年南京市以GDP总量17421.40亿元排名全省第二,占全省GDP总量超过13.5%。但苏州超过一半的GDP来自于县级市“四大天王”(昆山、常熟、张家港、太仓)这四个代管县级市,相比之下南京是一个周边被限制开发的县域的强中心城市,若是仅从GDP维度进行对比,苏州占尽优势,但比起城市功能和能量,则南京优势明显。
为贯彻落实中央提出的“贯彻新发展理念,建设现代化经济体系”要求,南京于2017年11月发布《加快推进全市主导产业优化升级的意见》,将现有7大类14个战略性新兴产业优化为“4+4+1”主导产业体系。经过多年发展,南京逐渐发展为中国重要的综合性工业生产基地,已形成以电子信息、石油化工、汽车制造、钢铁为支柱,以软件和服务外包、智能电网、风电光伏、轨道交通等新兴产业为支撑,先进制造业和现代服务协调发展的产业格局。
产业现状
智能电网产业作为南京聚力打造的“4+4+1”主导产业之一,已在国内处于领先地位。数据显示,2021年南京智能电网装备集群规上企业主营业务收入约1800亿元,位列全国第一。南京智能电网产品以先进的技术和极强的竞争力,在市场占有率上已遥遥领先。其中,二次设备及控制系统的制造业收入规模居全国首位,高压继电保护设备国内市场占有率达80%,省、地级电网调度自动化系统及设备国内市场占有率分别超90%、40%。
南京已形成各环节较为完备的智能电网产业链,能够实现核心技术(产品)自主研发、生产、升级、维护的全程可控。《南京市推进产业链高质量发展工作方案》里提出,南京将突出现有产业优势,针对产业链发展薄弱环节,推动发电、输电、变电、配电、用电和调度6大环节上下游产业链的协同发展。2021年3月,南京新型电力(智能电网)装备集群入选国家级先进制造业集群,2022年全市智能电网产业链实现主营业务收入2680亿元,同比增长21.5%,位居全省第一,国内领先。
从集群规模的角度。现阶段深圳先进电池材料产业集群已联合其他区域成立工作组,分别是粤港澳区域产业集群工作组(联合深圳市清新电源研究院),长三角区域产业集群工作组(联合江苏天目湖先进储能研究院)以及海西区产业集群工作组(联合福建永清石墨烯研究院)。集群立足粤港澳大湾区,辐射全国,集群已吸纳了宁德时代、福建翔丰华、天能电池、中航锂电等龙头企业,逐渐充实了集群力量。
产业现状
智能电网产业作为南京聚力打造的“4+4+1”主导产业之一,已在国内处于领先地位。数据显示,2021年南京智能电网装备集群规上企业主营业务收入约1800亿元,位列全国第一。南京智能电网产品以先进的技术和极强的竞争力,在市场占有率上已遥遥领先。其中,二次设备及控制系统的制造业收入规模居全国首位,高压继电保护设备国内市场占有率达80%,省、地级电网调度自动化系统及设备国内市场占有率分别超90%、40%。
南京已形成各环节较为完备的智能电网产业链,能够实现核心技术(产品)自主研发、生产、升级、维护的全程可控。《南京市推进产业链高质量发展工作方案》里提出,南京将突出现有产业优势,针对产业链发展薄弱环节,推动发电、输电、变电、配电、用电和调度6大环节上下游产业链的协同发展。2021年3月,南京新型电力(智能电网)装备集群入选国家级先进制造业集群,2022年全市智能电网产业链实现主营业务收入2680亿元,同比增长21.5%,位居全省第一,国内领先。
产业布局
在智能电网装备产业集群上,南京构建了以江宁区“中国(南京)智能电网谷”为主要载体,以江北新区、南京经济技术开发区为两大发展片区的“一谷两区”的产业集聚发展格局,先后建成国家火炬计划电力自动化产业基地、国家级智能电网特色产业基地、智能电网全国知名品牌示范区等8个基地,集聚效应尤为突出,整体实力居全国首位。
2021年,江宁开发区智能电网产业实现产值974亿元,占南京市的50%。智能电网是江宁开发区的千亿级产业,园区企业在全国智能电网二次系统领域的市场占有率达60%,制定的继电保护技术标准占全国90%,是全国名副其实的智能电网产业高地。江宁开发区与多家单位引领开发区千亿级智能电网产业打造高端产业地标。作为全国唯一一家以智能电网命名的国家战略性新兴产业集聚发展试点园区,2020年获批南京首个国家智能电网知名品牌创建示范区,未来将着力建设“全国第一、世界一流”的智能电网产业地标。
南京江北新区是全国第13个、江苏省首个国家级新区。新区战略定位是“三区一平台”,即逐步建设成为自主创新先导区、新型城镇化示范区、长三角地区现代产业集聚区、长江经济带对外开放合作重要平台。江北新区智能电网产业主要围绕电网自动化、电厂及工业自动化、电子电力等领域,集聚了国电南自、南京电研电力等一批重点企业。
南京经济技术开发区位于南京市栖霞区,成立于1992年9月18日,是中国国家级开发区十强、国家生态工业示范园区、世界级光电显示产业基地和国家级长江航运物流枢纽。南京经开区智能电网产业重点围绕特高压用关键零部件、节能环保型输变电设备等领域,集聚了白云电气、南京风电科技等一批重点企业。
核心载体
江宁开发区智能电网产业园作为南京新型电力(智能电网)装备产业集群的核心载体之一,规划面积7.7平方公里,以“智电谷”建设为主阵地,先后引进了南瑞集团、南瑞继保、国电南自、西门子电力自动化、大全集团、中电电气等120余家重点企业。智能电网产业园内已集聚了高新技术企业81家,省级以上企业技术中心、工程研究中心25家,企业博士后工作站达到15家,集聚了以薛禹胜、沈国荣等4位院士为代表的专家人才库。
江北新区智能电网调度管理中心是江北新区重大电力基础设施项目,总用地面积3.07万平方米,总建筑面积10.6万平方米,将成为今后江北能源互联网的大脑、中枢和运营平台,也是南京乃至江苏能源互联网建设的窗口,将有效解决江北新区供电服务需求。2021年2月7日上午,南京江北新区智能电网调度大楼暨能源互联网规划展示厅启用仪式在新区智能电网调度大楼举行该展厅以能源互联、能源服务、创新共享三个板块划分,其中:能源互联立足绿色互联、坚强智能,打造综合能源站;能源服务立足优化营商、美好生活,打造绿色智慧社区;创新共享立足赋能新区、美丽江北,重点打造能源生态圈。
发展举措
南京通过出台专项政策,强化产业配套与产业集聚,搭建政产学研一体化体系等举措,来推动新型电力(智能电网)装备产业集群的进一步发展。
专项政策体系层面,早在2011年,南京市江宁区人民政府已经发布《南京市江宁区促进智能电网产业发展若干政策意见》,充分发挥财政资金引导激励作用,促进智能电网产业做大、做优、做强;2017年1月22日,南京市人民政府办公厅发布了《南京市促进智能电网发展实施意见》,提出加快建设安全可靠、开放兼容、互联互动、清洁环保、经济高效的智能电网,推动能源生产、消费、技术和体制革命;2022年3月9日,《南京市全力打造五千亿级智能电网产业集群行动计划》正式发布,提出到2025年,全市智能电网产业规模达到5000亿元,产业重点领域从“国内领跑”向“全球领跑”迈进,质量效益和综合竞争力迈上新台阶,产业空间格局持续优化,形成顶尖人才、行业巨头加速集聚强磁场;2023年6月,《南京市推进产业强市行动计划(2023—2025年)》提出到2025年,南京智能电网成为国内领先的世界级产业集群。
产业配套与产业集聚层面,南京智能电网产品技术先进,国内市场占有率遥遥领先。凭借“国家队”实力,努力打进“世界杯”,促进我国相关产业迈向全球价值链中高端,成为集群发展的重要使命。围绕集群产业链9大环节,南京绘制了产业链条图、技术路线图等产业图谱,以龙头企业为引领,强化产业链企业分工协作。集群集聚了龙头企业、科研院所、相关支持机构等成员单位超过1000家,拥有集研发、生产、销售和服务为一体的完整产业链,覆盖“发、输、变、配、用、调度、通信、综合能源服务、电力网络安全”9大环节。同时产业集聚有效畅通区域循环,国电南瑞、国电南自、南高齿等一批龙头企业的本地配套率达到80%以上,不仅保障了龙头企业的采购率,也促进了集群产业链上中小企业快速发展。2021年以来,该集群新增规上工业企业108家,新增上市和挂牌企业40家,获评专精特新“小巨人”企业9个。2020年,集群实现产值1800亿元,同比增长20%以上。
搭建政产学研一体化层面,2020年9月,南京新型电力(智能电网)装备集群公共服务平台及共享云平台上线,整合了产品、解决方案、人才、市场、项目、资金、专利等诸多资源,加强智能电网产业链云上对接能力。高校、科研院所等可以在平台上发布研发成果,1000多家行业企业均可针对研发成果提出‘产业化行动计划’,从中选出最合适的合作对象。企业科研力量不足,也可通过平台发布技术需求,由高校、科研院所接单。集群建立起政产学研用网络化协同机制,带动技术创新取得群体式突破。
开放合作和协同创新层面,一方面,系列活动的承接为集集群发展创造了良好的产业环境,南京连续举办13届中国(江苏)国际风电产业发展高峰论坛、10届“一带一路”长江经济带新能源创新发展论坛,举办首届智能电网技术装备发展大会,协办世界智能制造大会、紫金论电国际学术研讨会等活动,牵头编制《长三角新型电力装备产业链研究报告》;另一方面,高质量发展还需要更高水平的开放合作,南京积极组织20多家企业赴北欧商务考察、与各国驻华使领馆及驻外机构联系、定期发布境外智能电网项目清单,通过针对性的“引进来”和“走出去”,集群深度嵌入全球产业链创新链,实现区域产业循环与国际产业循环的高效衔接。
03
对标分析
德国“智慧能源展示计划”(SINTEG-Programm)
德国“智慧能源展示计划”是能源转型数字化的一个重要基石,该计划分为五个示范区,每个示范区就是一个“仿真实验室”,五个示范项目都根据各自的具体情况,确定出了各自的示范重点,为能源转型所面临的技术、经济和监管挑战提供示范性解决方案。
C/sells示范项目:互联互通的电力生产者,C/sells示范项目要建立一个由众多较小的电力生产者(如某个地区、城区或居民家庭住宅)构成的电力系统,这些小型电力生产者相互连接,并实现在自身生产电力富余或匮乏的情况下自动互联和互相补给。
Designetz:智能配电网,Designetz示范项目核心是建立一个数字化智能配电网,使配电网在分布式电力生产越来越多的情况下从“单向车道”变为“双向车道”,使示范区内的电力生产和需求得到更好的平衡,必要时也能满足跨地区电力供需平衡的需求。该示范项目将原有的和拟建的配电设施整合成一个系统,把原来不同地区和不同层面的配电网组合成一个可应对各种干扰的总系统。
enera:区域电力市场,enera示范项目位于下萨克森州的西北部,那里富产风电,所以该示范项目将电力系统灵活化作为自己的攻坚任务,以便使区域内的风力资源能得到最大程度的利用。该示范项目将风电设备、储能设施以及居民家庭和工商业电力用户连接在一个区域性虚拟发电厂中,为区域内的能源产品提供了一个数字市场平台。
NEW4.0:数字化补充,NEW”是德语“北德能源转型”的缩写,“4.0”指第四次工业革命,也就是说数字化和互联网。NEW4.0示范项目目标是到2035年实现100%的安全和经济的可再生能源电力供应,石勒苏益格-荷尔斯泰因州的风电机组往往因输电网瓶颈而不得不减产或关停,为了解决这一问题,NEW4.0示范项目研发了一个可使电力消费动态地适应电力供给的数字系统。这一系统一方面将改善本地区的电力输出,另一方面还可通过储能技术,特别是通过提高工业企业生产的灵活性和电采暖的技术进一步提高示范区自身采用可再生能源发电的比重。
WindNODE:灵活的电力消费者,WindNODE示范项目涵盖了德国所有6个原东德联邦州。这六个联邦州目前的电力消费有一半来自可再生能源,但这只是一个年平均值。Wind-NODE示范项目的重点是要创造灵活性选项,一方面是通过储能技术(如大型蓄电池、电动汽车、电制热技术),另一方面是要与灵活的电力用户开展合作,让他们尽量根据天气状况来消费电力,从而节省电费成本。
“C/sells”
“C/sells”不仅是德国首个推行的智能电网项目,更是智慧能源系统在欧洲最典型的应用项目,是欧洲逐渐分布式的能源转型的重要窗口。“C/sells”的目标是通过数字化基础设施(发电、配电、储能、地产)实现分散结构的大规模生产,从而实现生态进步和经济附加值。它是一个覆盖南德示范区域的大面积示范项目。
对于一个如此大型的项目,“C/sells”项目需要结构分散化,它被分成7大子项目,分别是:项目管理——项目管理负责项目合作伙伴的合作以及项目的外部代表;环境设计——该子项目在整个项目中具有综合和评估作用;基础设施信息系统(IIS)——用于集成现有或计划的系统组件的蜂窝体系结构中的IIS的要求,构建块和结构的定义;构建智能电网——由于实施这样一个智慧能源网络的调节伴随着高度的复杂性,在这个子项目中开发出了分配和调整责任的概念以及所有网络上的各方(协调级联)之间的接口;智能物业和市场的研究——该子项目的目的是有条不紊地检查物业在电力市场上的参与情况;智能电网单元演示——示范项目的基础是企业用例,该子项目的目的是在初步工作实施中得到智能电网的适用性,结果通过实际使用进行测试;实现市场物业的市场化——该子项目是项目管理中关键,在该子项目中,对网络和终端用户的要求进行了蜂窝方法的适用性测试。
04
麦哲视野
通过对南京智能电网装备产业集群产业发展现状的分析,并结合相应对标案例,麦哲认为集群可以在建立完善政策支撑,强化产业创新策源功能,壮大卓越优质企业群体,打造综合性功能园区载体,拓宽智能电网应用场景等方面持续发力。
建立完善政策支撑:政策因素在德国能源转型中发挥了重要作用。德国颁布了《可再生能源法》,使得可再生能源领域的投资成为无风险、高利润的投资领域,为可再生能源份额的提高提供了法律保障。
增强产业基础能力,强化产业创新策源功能:加快突破基础器件,巩固关键装备领先优势,积极布局智能电网新型材料,支持开发智能电网软件,增强电力系统集成能力;支持布局前沿技术基础研究,引领行业标准提升,搭建高端开放平台。
壮大卓越优质企业群体:支持龙头企业做大做强,培育细分领域领军企业,促进链条企业融通发展,参考德国机制,引进不同行业的合作伙伴共同进行大型项目。
打造综合性功能园区载体,拓宽智能电网应用场景:优化产业空间布局,增强产业基地资源聚合力,建设智能电网应用示范园区;开发一站式整体解决方案,强化新技术融合应用,主动布局新增长点。
波动性及电网建设,构建安全绿色现代化电网:一方面,德国犯下的一大错误是电网建设没有与风光电的发展同步。能源转型下,由传统化石能源转向可再生能源,而光伏、风电两大电力波动性尤为剧烈,波动性是目前可再生能源并网建设、政策制定和行业运营最大的挑战。为适应其波动性,也需要电网的配合与改造;另一方面,筑牢电力安全防线,扩大新能源装机容量,提升绿电使用水平,完善高效电网调度系统,推动综合能源产业发展。
(作者:齐驰 / 编辑:齐驰)
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