2022电力信息化研究报告.docx
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1、2022电力信息化研究报告从海外智能电网建设看“双碳”带来的投资机会2022.2图表11德克萨斯州在2021年寒潮期间发电变化图表12德克萨斯州在2021年寒潮期间电价波动ERCOTsystemconditions2/14-2/20Date80604020(Ms)SUOMPUO。EaSAS(Mss)SEdswasAJe=wu资料来源:TheUniversityofTexasatAustinEnergyInstituteTheTimelineandEventsoftheFebruary2021TexasElectricGridBlackouts,华创证券资料来源:TheUniversityofT
2、exasatAustinEnergyInstituteTheTimelineandEventsoftheFebruary2021TexasElectricGridBlackoutsi),华创证券以上的失败给中国智能电网和电价改革的经验和教训是: 考虑全球气候变化,智能电网的建设和改造要越来越多考虑极端天气可能的冲击,系统要留有足够的冗余能力应对“百年一遇,千年一遇”的极端灾害。 价格改革也将采用比较稳定的方式,避免极端情况的“天价电价”出现伤害民生。定价机制上,相比实时电价,更可能采用有前瞻性的“提前一天电价”等较为温和的电价改革方式。图表13主流电力定价市场模式概述资料来源:黄永皓等电力日前
3、交易市场的运作机制及模型、中欧能源合作平台中欧电力市场和电力系统、华创证券整理电力市场类型电力市场概述日前电力现货市场日前市场在世界上所有开放的电力市场中都存在,是开放电力市场整体利益的主要贡献者。在日前市场当中,发电商参与发电电能的竞标,交易中心根据公布的竞争负荷曲线及发电公司的申报数据,在满足电网安全约束的条件下给出最优的交易计划及结算电价。日前交易市场制定的交易计划称为预调度交易计划。日内电力现货市场电力现货交易根据达成交易与实际输送电力的时间间隔可以分为日前市场与日内市场。在实际电力输送前一天完成的电力交易称为日前交易,日内交易则最晚可在电力输送前30分钟内完成,最短的供应时间可以是四
4、分之一个小时O长期电力交易市场长期电力交易市场是指电力交易周期大于日前交易的市场,以双边合同与金融产品作为主要的交易工具,在某些地区由大型国际企业接管。电力购买协议(PPAs)双边合同是司冉生能源发电的良好对冲工具。电力平衡市场在电力市场发展的中后期,电力平衡市场的产生将有助于缓解可变可再生能源发电量的增加给电力系统带来的压力。该市场的重点工具是开发以下三种产品:替代备用(RR),手动频率恢复备用(mFRR)和自动频率恢复备用(aFRR)。允许输电系统运营商从平衡服务商中选择最佳出价的平台开展市场交易。二、海外智能电网改造历史和相关受益标的(-)美国智能电网改造以及电力市场建立回顾2008至2
5、016年,U.S.utilities共计投入316亿美元建设智能电网,其中,智能电表板块(智能电表及通讯、IT基础设施建设)在智能电网建设前期投入比例较高且增速较快,2011年达到顶峰;2010年起,电网自动化板块(馈线及变电自动化、配电管理、电压适配、节能降压、停电管理等)投资规模持续扩张,2017年达17亿美元;先进智能电网板块(分布式发电集成、家庭能源管理及充电桩管理等)投入占比相对较低。但我们认为可能这一部分有相当成本是由发电方,用户和家庭自行承担而非电网投资改造。图表142008-2016年美国智能电网投资规模(单位:Billions$)AdvancedSmartGridSmartM
6、eteringDistributionAutomation资料来源:U.S.DepartmentofEnergyiSmartGridSystemReport转弓IHBloombergNewEnergyFinanceWorldFactbook.华创证券智能电表:从AMR向AMI的全面迭代AMR的主要功能是“自动抄表”,仅支持计量端发往公用事业公司的单向、低频通信,从而减少抄表、计费成本。 AM1则是在“自动抄表”的基础上实现仪表和供应商之间实现双向高频通信。一方面,公用事业公司可以实时无人化接收回传的仪表数据,另一方面,消费者能够通过AMI及其相关通信技术管理电能使用及相关成本;此外,电网运营建
7、设部门也可依据实时电表数据开展电力调配及负载管理工作。因此,AMR向AMI的产品迭代本质上是抄表工作单方受益向电网部门、消费者、公用事业公司三方共同受益转变的进程。图表15AMR与AMI全维度比较比较项目AMRAMI仪表名称自动抄表仪表高级计量仪表出现时间出现于上世纪80年代中期,在1990年代初期开始广泛普及2005年左右开始出现,在AMR的基础上发展而来采集频率没有广播命令或控制消息的手段,通常仅支持每月或最多每天收集一次允许使用计量端点进行实时、按需询问,能够支持每小时或更高频率的采集比较项目AMRAMI信息类型通常仅能提供当月kWh读数和峰值kW需求通常提供大量信息负载,包括:累积kW
8、h使用量、每日kWh使用量、峰值kW需求、最后间隔需求、负载曲线、电压、电压曲线、电压骤降和骤升事件日志、电压事件标志、相位信息、断电计数、断电日志、篡改通知、功率因数以及使用时间kWh和峰值kW读数功能特点自动抄取公用事业数据(水电燃等)自动抄取公用事业数据(水电燃等),还可用于验证停电和服务恢复、执行远程服务断开和重新连接、允许自动网络计量、传输需求响应和负载管理消息、询问和控制配电自动化设备、促进预付费计量以及消费者能源消费决策支持信息传输计量端向公用事业公司单向传输计量端与公用事业公司的双向通讯受益方抄表工作、计费部门电网规划、运营、施工方;消费者;资产管理部门;需求响应;抄表工作、计
9、费部门资料来源:PowerGridInternational华创证券整理智能电表普及率提升是智能电网前期布局矣键。从2007年到2016年,全美智能电表的数量增长了十倍。截至2016年,全美1.513亿个电表当中约有7080万只为智能电表,智能电表覆盖率达到47%oAMI(AdvancedMeteringInfrastructure)技术驱动下智能电表规模化效应初步显现,未来仍然会以较高速度增长完成替换。图表162016年美国智能电表覆盖比例图表17AMI渗透率及预测。OFTOTALUSCUSTOMERS(70M)HAVEADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE(AMI),
10、2016资料来源:U.S.DepartmentofEnergyiSmartGridSystemReport转引自EIA资料来源:U.S.DepartmentofEnergyiSmartGridSystemReport转引自EIA资料来源:U.S.DepartmentofEnergyiSmartGridSystemReport转引自EIA.X智能电网建设为电力市场发展奠定基础。在智能电表、电网自动化、家庭能源管理三大智能电网核心板块的赋能之下,美国电力体系市场化进程成为可能,并逐渐形成了由联邦层面FERC以及州层面的PUC监管的市场体系。美国的电力系统被划分为东部网、西部网和德州网三大区域电网。
11、在电网内划分为多个区域市场。市场主体是RTO(区域传输组织)或ISO(独立系统运营方)。 RTO负责组织电力市场内的电能买卖。 ISO负责管理最终市场,组织平衡发电与用电负荷的实时市场。电力的发、输、配、售由市场内独立或一体化的公司承担。 发电企业负责生产和出售电能,同时提供电力辅助服务。 输电公司拥有输电资产,在ISO的调度下运行输电设备。 配电公司负责运营配电网络。 储能端主要通过提供调频、备用服务参与表前市场,在政策补贴下通过向电力用户提供峰谷电价的价差利好换取销售收益。在用户端,大用户可以通过批发市场与发电企业直接通过竞价购电;部分大用户可以作为负荷调节资源参与辅助服务;有些大用户也可
12、以通过售电公司零售购买电力。不愿意或者不能参加批发市场买卖的小用户可以通过售电公司零售商购买所需的电力资源。图表18美国电力市场结构资金流向电力流向业务流向资金流向电力流向业务流向S能公司零售电力B端微电网或罢:朝CS/政策补贴+峰谷套利C端家庭用户资料来源:FederalEnergyRegulatoryCommission国际电力网转引自国网能源院、华创证券智能电表覆盖率拉升刺激家庭能源管理系统需求。随着AMI部署的增加,超过四分之一的美国客户可以每天通过能源供应商提供的移动应用程序获知自己的能源消费信息。先进的自动化能源管理系统将协助消费者实时根据电价波动做出快速需求响应,消费者可以利用这
13、套系统在未来做出更明智的能源决策。截止2016年,全美范围内具体动态电价实时响应设备的家庭消费者占比极低,据Navigant预测,到2025年,全美家庭能源管理系统的营收规模将达到177亿美元,市场前景极为广阔。图表202011-2025年家庭能源管理系统收入规模贸料来源:U.S.DepartmentofEnergySmartGridSystemReport转引自EIA图表192016年美国消费者动态电价响应覆盖比例20.000M15Q00M10,000M5.000MRevenueexpectedtoreach$17.7Bin202520252011201220132014201S免料来源:U
14、S.DepartmentofEnergyiSmartGridSystemReport转引自Navigant在北美智能电网改造的大浪潮中,诸多企业也在不同环节,在不同时点迎来了收入提速,而本章节则选取以下公司着重分析他们的受益时点和收益幅度:(1) 智能电表厂商,代表企业:Itron(2) 电网自动化软件厂商,代表企业:SIEMENS(3) 家庭能源管理系统厂商,代表企业:Alarm(4) 智能储能系统厂商,代表企业:AlphaESS(5) 电力市场运营商,代表企业:PJM(二) Itron:全球领先的智能电表制造商Itron是一家位于美国的科技公司,提供能源和水资源管理方面的产品及服务。It
15、ron总部位于美国华盛顿的自由湖,产品涉及智能电网、智能燃气和智能水务,可测量和分析电力、燃气和水的消耗量,包括电、气、水和热能测量装置和控制技术;通讯系统;软件;以及管理和咨询服务。其智能电表业务规模长年保持北美第一、全球前列的市场地位。2007年营收经历重要拐点2007年,Itron并购知名计量系统公司ActarisMeteringSystems,营业收入同比增长率达196.58%,营收规模由6.44亿美元增长至19.1亿美元。此后十余年间,Itron营收规模长期徘徊在20亿美元左右,增速扩张呈现出正负交替态势。2008年收入下滑,但我们认为金融危机有很大影响因素。2011年公司收入见顶,
16、恰好2011年是美国智能电网建设顶峰,也是美国智能电表替换的顶峰;公司收入顶峰和行业顶峰完美同步。图表21Itron2005-2020年营业收入及同比增长率Revenue(MillionsofUS$)YoY资料来源:ItronInvestors,华创证券收购案当年,Itron推出了革命性产品OpenWay。OpenWay基于双向通讯技术有效实现了电表数据采集与消费者需求响应实时回传的有机耦合,堪称智能电网建设过程中里程碑式的产品。同时,产品联动ActarisTalexusPrepaymentSystem,消费者可通过信用卡完成能源采购,便捷能源消费的同时更为需求响应的场景落地提供了极为理想的切
17、入口。智能电表市场前景看好。2020年全球智能电表市场规模为217.9亿美元,据AlliedMarketResearch预测,预计到2030年全球智能电表规模将达到543.4亿美元,2021年至2030年的复合年增长率为10.10%。智能电表可以通过线路通信、射频电磁辐射和蜂窝通信发送、使用信息,帮助公用事业公司有效管理能源使用。(三) SIEMENS:电网自动化传统巨头西门子股份有限公司是德国的一家跨国企业,其电子与电机产品是全球业界先驱,并活跃于能源、医疗、工业、基础建设及城市业务等领域oSIEMENS于1847年由维尔纳冯洒门子建立,总部位于德国慕尼黑和柏林,于法兰克福证券交易所和纽约证
18、券交易所挂牌上市,目前在全球拥有385,00。名员工,业务遍布190个国家。2011年至今,SIEMENS持续在新能源发电、电网自动化领域开展并购,扩张全球市场。公司能源自动化与智能电网业务品类丰富。SIEMENS能源自动化与智能电网(Energyautomationandsmartgrid)模块主要包含以下产品:能源自动化产品、电网运行与控制、能源自动化解决方案、电网规划和模拟、仪表数据管理、网格边缘、咨询服务。图表22SIEMENS能源自动化与智能电网业务模块介绍业务模块产品系列下游客户能源自动化产品包括数字变电站保护继电器、标准变电站自动化、电能质量测量与分析系统、智能通讯方案、能源物联
19、网、电网安全电网运营商、电力供应商、工业企业电网运行与控制包括网格控制、微电网管理、电网电网运营商、电力供应商、工业企业业务模块产品系列下游客户监控电网规划和模拟包括电力系统咨询、电力系统仿真建模软件、电气数字季生公用事业公司仪表数据管理仪表数据管理软件、仪表数据分析管理服务电网运营商、工业企业网格边缘能源和工业软件、配电自动化、能源数字化电网运营商、电力交易运营商咨询服务电力系统咨询、能源业务咨询公用事业公司资料来源:SIEMENS官网、华创证券整理2019年,SIEMENS在巴黎的欧洲公用事业周上首次展示了其新的电网诊断套件(TheGridDiagnosticSuite)。电网诊断套件包括
20、四个基于云的应用程序,它们从设备收集数据服务于提供保护、配电自动化与电能质量提升。工业园区的配电网运营商和电网运营商可以从安装在智能电网任何地方的设备中快速获取有效信息。(四) EnphaseEnergy:家庭能源解决方案提供商EnphaseEnergy是一家在美国纳斯达克上市的能源技术公司,总部位于加利福尼亚州弗里蒙特。公司设计和制造软件驱动的家庭能源解决方案,涵盖太阳能发电、家庭储能和基于网络的监控和控制。作为第一家成功将微型逆变器大规模商业化的公司,E叩hase仍然是该市场的领导者。2014-2018年,Enphase营收维持在3亿美元左右,2019年迎来营收拐点,其在北美地区的出货量呈
21、现指数级高速增长,主要系逆变器IQ7XS产品的订单量急剧上升,为满足爆发的采购订单,公司依托墨西哥地区代工厂的生产效能,迅速完成产能弹性的扩张,当年营收同比增长率达97.47%,202。年营收总额为7.74亿美元。未来,公司规划持续开拓欧洲与澳洲市场。1000800600400120%100%80%60%40%20%2000RevenuefMillionsofUS$)YoY图表23Enphase2019年北美地区营收大幅增长资料来源:Enphase图表24Enphase2014-2020年营收及同比增长率资料来源:Enphase公司2014-2021年股价整体与Enphase营收变化情况基本吻
22、合。表明公司的估价受到了基本面变化的驱动,业绩的根本性改变也拉升了企业的价值。图表252014-2021年Enphase股价情况(收盘价/月度,单位:$)资料来源:YahooFinance.华创证券资料来源:YahooFinance.华创证券Enphase家庭能源解决方案主要包含以下几项产品:1) E叩hase微型逆变器:与串式逆变器相比,微型逆变器独立运行可产生更多能量,同时节省更多成本。2) E叩hase同相交流电池:一种集成式储能系统,可提供高性能、卓越的可靠性、模块化架构和安全性。3) E叩hase特使:Enphase系统的网络集线器将每个微型逆变器连接到Enlighten监控软件。4
23、) EnphaseEnlighten应用程序:跟踪能源生产、监控系统健康状况并对家庭电网数据进行存储、处理、分析。图表26Enphase家庭能源管理方案资料来源:Enphase光电+储能+管控。Enphase家庭能源解决方案集成了太阳能发电、电能存储、能源智能管理系统三项住宅能源板块,一站式满足家庭能源管理需求。一方面,智能管理系统可以将住宅太阳能发电效果发挥到极致,另一方面,有效的储能装置也可以利用光电电价峰谷时段的价差获取廉价优质电能。此外,灵活的智能管理系统将有助于住户实时监控家庭能源状态,为节能降耗作出最优能源决策。图表27Enphase家庭能源管理方案模块数据图表28Enphase家
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