电力设备行业深度：算电协同——重构源网荷储

分析师：张津铭执业证书编号：S0680520070001邮箱：zhangjinming@gszq.com分析师：张卓然执业证书编号：S0680525080005邮箱：zhangzhuoran@gszq.com 分析师：高紫明执业证书编号：S0680524100001邮箱：gaoziming@gszq.com分析师：鲁昊执业证书编号：S0680525080006邮箱：luhao@gszq.com 分析师：刘力钰执业证书编号：S0680524070012邮箱：liuliyu@gszq.com 打造极致专业与效率 目录 从“东数西算”到新型电力系统1 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 虚拟电厂：从试点走向体系化基建 零碳园区和微电网：算电协同的落地抓手 投资建议与标的总结 01从“东数西算”到新型电力系统 从“东数西算”到新型电力系统 ◼从起步发展进入深度协同，“算电协同”政策持续加码 ✓深化推进“算力+电力”协同发展。国务院国资委于2月10日召开中央企业“人工智能+”专项行动深化部署会，强化投资牵引，积极扩大算力有效投资，推进“算力+电力”协同发展，提升全链条数据治理能力，不断夯实人工智能产业基础底座。 ✓重点投资数智基础设施。国家电网1月15日发布“十五五”投资计划，4万亿元投资重点领域之一为数智基础设施，实施“人工智能+”专项行动，强化电网数字赋能。 从“东数西算”到新型电力系统 ◼充足可靠、安全稳定、经济节约、绿色低碳成为算力对电力的核心诉求 ✓算力中心用电增速远高于全社会用电量增速，算力用电占全社会用电量的比例持续上升。据中国信息通信研究院测算，2024年全国数据中心用电量为1660亿千瓦时，同比增长10.7%，同期全社会用电量增速为6.8%。 ✓人工智能是算力增长的主要驱动力，未来人工智能广泛应用后或将消耗更多能源。高情景下，人工智能爆发增长，2030年我国算力中心用电或超过7000亿千瓦时，占全社会用电量5.3%；中情景下，2030年我国算力中心用电或超过4000亿千瓦时，占全社会用电量3.0%；低情景下，2030年我国算力中心用电将达到3000亿千瓦时左右，占全社会用电量2.3%。 从“东数西算”到新型电力系统 ◼算力电力协同是构建新型电力系统的重要选择 ✓我国积极推进新型电力系统建设，以新能源为供能主体是新型电力系统的主要特征。据国家电网预测，未来新型电力系统的能源构成约为30~40亿千瓦常规电源和70亿千瓦的集中式风光电站、分布式光伏、海上风电等新能源，可再生能源供电占比预计将超过70%。 ✓新能源装机和发电量的快速增长持续推高消纳压力。2024年，西藏、青海、甘肃光伏发电利用率分别仅为68.6%、90.3%、91.3%，西藏、河北、青海风电利用率为83.0%、92.6%和92.8%。随着未来新能源逐渐成为供能主体，新能源发电消纳问题的紧迫性日益凸显。 ✓算力负载具有灵活调度的潜力，为新型电力系统的运行和优化提供了关键的消纳和调节资源。 从“东数西算”到新型电力系统 ◼电网确定性增长，发展再上台阶 ✓2030年为新型电力系统重要节点。据《新型电力系统发展蓝皮书》预计，用户侧灵活调节和响应能力提升至5%以上、终端用能电气化水平提升至35%左右、新能源成为发电量增量主体（装机占比超过40%，发电量占比超过20%）。 ✓“十五五”电网投资预计4万亿，较“十四五”高增。2025年全国电网工程基本建设投资完成额6395.02亿元，同比增长5.11%。“十五五”国家电网公司固定资产投资预计达到4万亿元，较“十四五”投资增长40%。 从“东数西算”到新型电力系统 ◼电力系统从传统的“源随荷动”转向“源网荷储协同控制” ✓主配电网提供电力输送与分配基础，园区微电网整合算力负荷、分布式能源与储能，并通过虚拟电厂实现资源聚合与协同调度。 从“东数西算”到新型电力系统 ◼电力系统从传统的“源随荷动”转向“源网荷储协同控制” ✓物理层： 主电网负责跨区域大容量电能传输和调度；配电网负责电能降压、分配和配送；微电网则是集成了分布式电源、储能系统、用电负荷、配电设施及智能控制系统的小型独立电力系统，如零碳园区、数据中心常采用微电网形态以确保供电可靠性。 ✓逻辑层： 虚拟电厂不具备实体厂房，通过现代信息通信、系统集成控制等技术，将分布式电源、可调节负荷、储能等各类分散资源聚合成一个“虚拟机组”，协同参与电力系统优化和电力市场交易。 02配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼起底配电网核心架构，多级联动构建城乡供电新格局 ✓配电网是重要的公共基础设施。是保障电力“落得下、用得上”的最后一公里，在落实国家战略部署、支撑经济社会发展、服务改善民生、推动能源转型等方面，发挥着“主战场”“主力军”作用。 ✓配电网形成了覆盖城乡的立体化供电网络。从电压等级划分，配电网可分为高压（35~110kV，负荷密集区可达220kV）、中压（以10kV为主，20kV为新型模式）和低压（220/380V）三个层级。供电区域划分应主要依据饱和负荷密度，也可参考行政级别、经济发达程度、城市功能定位、用户重要性、用电水平、GDP等因素确定。 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼形态重塑与功能跃迁，定义电力系统资源配置新平台 ✓随着“双碳”进程加速推进，分布式新能源规模化接入配电网。新型用能形式不断涌现，虚拟电厂、负荷聚合、车网互动等新业态蓬勃发展，多元主体灵活互动、与电网友好交互需求日益高涨。 ✓配电网实现形态转换与功能升级。配电网形态从传统无源单向辐射网络，向与大电网、微电网等深度耦合的有源双向系统转变，功能从单一供配电服务主体向源网荷储资源高效配置平台升级，可控对象向源网荷储全环节扩展，运行机理、平衡方式深刻调整。在能源清洁低碳转型的大背景下，受配用电技术发展、用户需求和政策机制等多元驱动力的共同作用，我国配电网在物理形态、运行形态和产业形态等方面均发生了持续而重大的系统性演变，逐渐表现出有源化趋势加速、向资源高效配置平台转变、产业创新高质量发展和数智化转型深化四个主要发展趋势。 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼硬件传输与软件控制的协同 ✓输配电设备包括一次设备和二次设备。一次设备主要包括开关、变压器、电抗器、电容器、互感器、绝缘子、避雷器、直流输电换流阀及电线电缆等，是电力输送的硬件设备；✓二次设备则主要是针对电力设备控制及电网自动控制、保护和调度，是电力控制设备、电力输送的软件设备。 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼站在第二次跨越的起点，掘金“源网荷储”协同新时代 ✓第一个节点2000年前后，以启动大规模城市电网建设改造为标志，我国配电网开始了现代化的转变。此次的建设改造重在解决城市配电网网架结构和供电可靠性问题，每年投资都在千亿元以上，这使得全国特别是城市配电网发生了很大的变化，供电可靠性获得了显著提升。 ✓第二个节点是2020年以来，分布式光伏、电动汽车等新形态源、荷开始大规模接入配电网，使配电网的形态发生了重大变化。从传统的强调“网”转变为更加强调“源网荷”构成的系统。配电系统成为政府部门、电网公司、相关能源电力企业等高度关注的重要环节。国家有关部门不断针对性地出台各种政策文件，相关研究工作被列入国家重点研发计划和重大专项予以支持，成为与大电网研究并列的重点领域。 资料来源：国家电网杂志，国盛证券研究所 资料来源：国家电网杂志，国盛证券研究所 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼配电网投资的确定性增长 ✓国家电网“十四五”期间的配电网建设投资超1.2万亿元，占电网建设总投资的60%以上。“十五五”期间，国网公司将继续加强各级电网建设，跨省区输电能力提升35%，加强区域主网架、配电网与智能微电网协同规划建设。 ✓从比例来看，配电网投资占比由2019年的67%逐步下降至2023年的55%。主要系近年来特高压及主网投资挤占配网投资金额，伴随配电网线路长度及占比提升，同时数字化等改造需求旺盛，配电网投资增速提升确定性较高，配电网投资占比有望增加。而在短期来看，配网投资增长或将率先体现在数字化方面，数字配网投资高增确定性较强。 ✓据IEA预计，2030年及2050年中国电网线路总长度将分别增长至0.15/0.31亿公里。其中配电网线路长度分别为0.12/0.28亿公里，配电网占比将分别提升至83.1%/87.9%，配电网建设重要程度将大幅提升。 资料来源：中电联，中国电网，南方电网，国盛证券研究所 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼“单向受电”转变为“双向互动” ✓“有源”源头发出的电能高渗透率地接入配网，加之其随机性、波动性、间歇性，增大了配网调节、控制难度。✓以电动汽车为典型代表，终端用电设备正从单一的电力消耗者演变为移动的电能供应源。在用电负荷低谷时电动汽车从电网中充电进行电能补充并储存起来，此时它是用电负荷，当用电负荷高峰时，电动汽车可将多余电能输送到电网中补充电网不足的电能需求，此时它又变成有源“源头”。将有源“源头”并入配网组成了有源配电网。 资料来源：科大智能电气，国盛证券研究所 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼传统配电网与有源配电网的多维差异全解 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼智能配电网作为“数字化转型”先行区 ✓配电自动化是服务于城乡配电网改造建设的重要技术。配电网智能化改造中农网改造投资超800亿元，农村电网供电可靠率提升至99.87%。智能电表覆盖率达99.2%，配电自动化覆盖率超90%，为分布式光伏并网、电动汽车充电等新型负荷提供支撑。到2027年，南方电网全网变电站的数字化、智能化改造比例计划将达到55%，配电自动化有效覆盖率不低于90%。 ✓随着我国经济的持续发展以及能源结构转型的加速推进，对配电环节的智能化、可靠性提出了更高要求。2020-2024年，我国智能电网配电环节市场规模从118.5亿元增长至199.5亿元，2025年上半年为113.7亿元。 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼从多源供应到智慧交互的完整生态 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼2025-2030配电网新要素增长全景 ✓我国分布式新能源、新型储能、电动汽车、可控负荷、微电网、虚拟电厂等新要素将进入规模化发展阶段。 图表25：2025-2030配电网新要素增长全景 全社会最大负荷约11.9亿千瓦，10千伏公用配变供电负荷14亿千瓦。 新型储能接入配电网容量约2000万千瓦，约占全社会最大负荷1.6%。 分布式新能源接入约2.7亿千瓦，渗透率约20%,“十四五”增加约1.8亿千瓦左右。 晚高峰最大充电负荷2150万千瓦，约占全社会最大负荷1.8%。 到2025经营区 全社会最大负荷约16.7亿千瓦，10千伏公用配变供电负荷16亿千瓦。 分布式新能源接入约4.5亿千瓦，渗透率约30%，“十五五”增加约1.8亿千瓦左右。 新型储能接入配电网容量超过4000万千瓦，约占全社会最大负荷2.4%。 晚高峰最大充电负荷6000万千瓦，约占全社会最大负荷3.6%。 到2030经营区 资料来源：电力信息与通信技术，国盛证券研究所绘制 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼构建分层分区、就地平衡的能源协同体系 ✓遵循分层分区平衡优化资源配置、以科技创新推动绿色发展、以开放共享实现互利共赢和以市场机制激发各方活力的发展思路。其中，分层分区平衡是一种高效的资源配置模式，要在配电网发展过程中建立尽量在本电压等级内实现负荷和本地分布式电源平衡的新理念，分布式电源功率尽量减少跨电压等级上送。分层分区平衡理念将对配电网规划和运行产生重大影响，重构配电网形态，重塑运行模式。 配电网：从末端电网跃升算电协同核心设施 ◼驱动新型配电网产业进