什么是电力载波技术 中国电网HPLC市场现状分析

什么是电力载波PLC

电力载波通讯即PLC，是英文PowerlineCarrier的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

市场需求：新型电网——电力物联网发展提速

1.电力物联网是新型电力系统的关键支撑，发展有望提速

2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议提出要深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。

2021年8月3日，《人民日报》发文指出，构建以新能源为主体的新型电力系统，需要在电能的产、送、用全链条加大投入力度。从电网侧看，保障供电可靠、运行安全，需要大幅提升电力系统调峰、调频和调压等能力，需要配置相关技术设备。我们认为，电力物联网是新能源为主体的新型电力系统的关键支撑，将在提升新能源消纳能力、保障系统安全运行、挖掘用电大数据价值、助力电价市场化改革等方面发挥不可或缺的作用。

2021年国家电网、南方电网分别发布“新型电力系统行动方案”。在“双碳”及构建以新能源为主体的新型电力系统的目标下，电力物联网发展有望提速。

2.电力载波是电力物联网特有的通信方式，行业景气度有望提升

网络层是电力物联网的基础，电力载波（PLC）是电力物联网特有的通信方式。电力物联网的技术架构包括感知层、网络层、平台层、应用层4个层次，网络层主要构建协同一体化电力泛在通信网，其通信方式分为有线和无线两大类，有线通信主要包括电力载波（PLC）、EPON无源光网络、工业以太网光网络等，无线通信包括无线公网和以LTE230MHz、LTE1.8GHz为代表的电力无线专网。

经过长期发展，目前我国已形成了以光纤通信为主，电力载波通信、微波通信等多种方式并存的电力系统通信网络格局。其中，电力载波通信是电力系统特有的通信方式，指利用现有电力线、通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，最大特点是不需要重新架设网络，只要有电力线就能进行数据传递。电力载波通信可以充分利用配用电网现成的物理网络进行通信和数据传输，具有投资小、灵活性强、覆盖范围广阔等特点，因此在电力系统被广泛使用。

市场空间：电网用电信息采集是当前主要应用场景，需求稳健增长

国内用电信息采集本地通信技术从窄带电力载波通信向宽带电力载波演进，未来有望走向“宽带电力载波+无线双模”通信。

国内PLC电力线通信技术与其他物联网通信技术相比，具有明显的优势：PLC是本地通信技术，不需要布线，不受墙壁或金属材料阻挡，家庭全屋场景信号可全部覆盖。在智能家居场景当中，主流通信技术有微功率无线技术（如ZigBee、LoRa、蓝牙和WiFi）以及蜂窝通信技术（如NB-IoT、GPRS）。PLC技术介入智能家居主要是传输效率得到明显提升。在实际应用中，窄带OFDM电力线载波传输速率为5Kbps～50Kbps，而高速电力线载波工作频段12MHｚ以下，通信速率可达几百kbps以上，可以用于智能家居、智能照明控制等物联网应用。

国网智能电表需求回暖，带动HPLC模块需求稳健增长。2020年，国网智能电表招标量为5207万只，同比下滑29.6%，主要受到疫情影响。随着疫情缓解以及新型智能电表的推广（2020年8月国网发布智能电表、智能物联电表技术规范），2021年国网智能电表采购量达到6726万只，同比增长29.2%，均价提升明显，其中单相智能电表均价200元，三相智能电表均价530元，同比均提升35.8%。

随着新一代智能电表继续推广，叠加旧表更新及新型电力系统建设背景下新表替换（国网存量电表约5亿只），未来国网智能电表采购量有望保持稳健增长势头，进而带动HPLC芯片及通信模块需求增长。参考国网招标数据，2021年国网HPLC模块采购量达到1.23亿片，同比增长32.6%，我们预计2022、2023年将分别达到1.3亿片、1.4亿片；国网对单相电表HPLC通信模块限制单价为50元，对三相电表HPLC模式限制单价为90元，基于此预计2022、2023年国网HPLC通信模块市场规模将分别达到85亿元、92亿元。

市场发展潜力：配电网改造升级提速，有望带来新增需求

能源转型为配电网的发展带来历史机遇

2020年12月16日，中央经济工作会议明确提出，我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。随着碳达峰、碳中和战略的深入推进，光伏和风电等可再生能源发电方式将加速发展，能源转型要求重塑电网，其中配电网也需要改造升级。配电网是电力供应链的末端，是直接面向社会和广大客户的重要能源载体之一。传统配电网只承担单一配电功能，主要任务是核实受端的负荷水平。未来，在新能源并网、储能、新能源汽车、售电放开等新需求下，配电网将向有源化、局域化、协同化、低碳化、智能化、市场化的方向发展，平衡部分电力需求或将成为配电网的一项重要功能。

配电网将成为“十四五”电网建设重点内容。2021年8月，国家电网发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021-2030年）》，提出“十四五”配电网建设投资将超过1.2万亿元，占电网建设总投资的60%以上。2021年11月11日，南方电网印发“十四五”电网发展规划，提出在电网建设方面将规划投资约6700亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程，其中配电网建设规划投资达到3200亿元，占比48%。历史上，国家电网和南方电网资本开支主要集中在输电、变电环节，未来配电侧投资占比有望明显提升。

智慧路灯、智能家居、光伏功率优化等潜在需求大

智慧路灯：PLC为重要选择方案。传统路灯只能实现对某条街道单一的开关控制，智慧路灯则是对路灯公共照明实行统一管理，每个路灯能够自行侦测毁损，并实时传送信号给控制中心以便维修。电力载波通信应用于路灯控制系统，不需要重新布线，建设周期短、成本低，通信速率和抗干扰能力也能满足系统要求，是智慧路灯通信系统重要选择。截至2020年，我国城市道路照明灯有3049万盏（国家统计局数据），智慧路灯数量约5万盏（华经产业研究院数据），渗透率仅0.16%。随着各地智慧路灯建设推进，有望为PLC带来增量需求。

智慧建筑/园区：PLC有望实现广泛应用。在园区、楼宇、大型场所、酒店、医院、高铁站、大型景观灯光等大型综合能效管理系统中，PLC可广泛用于照明控制、空调运转、多表抄读、用能监测等领域。

智能家居：PLC开始前装应用，海量市场有望启动。电力载波通信为智能家居、智能家电控制提供网络连接和数据通信支撑，解决其它通信方式受墙壁阻挡、信号覆盖存在死角和盲点的问题，可以实现全屋覆盖。华为于2020年发布全屋智能ALLINONE解决方案，通过窄带宽的“PLC-IoT家庭总线”和更高带宽的“家庭超宽带骨干网”整合起来提供智能主机解决方案。目前，华为基于PLC-IoT技术的智能插座、中央空调、智能照明控制等产品已经广泛应用于前装市场。

根据华为方舟实验室实测的数据显示，PLC-IoT的性能和稳定性都远优于ZigBee技术。在家用热水器控制应用中，电力载波+无线双模通信模式凭借无需重复布线、信号穿墙越壁的优势，可以替代原有布线或WiFi，未来有望成为家用热水器控制的首选通信方式。

光伏接线盒：国内开始试点，PLC优势明显。光伏发电系统一般将多个光伏组件串并联构成光伏阵列，然而光伏组件电性参数不一致、组串部分遮挡或损伤等因素会导致系统输出功率降低、发电量减少，即“失配损失”。光伏接线盒的主要功能是将各个光伏组件的电流引出并进行统一管理，通过软硬件配合为每块电池板配置了最大功率跟踪技术和控制器件，最大可能提升电池板阵列中不同电池板特性带来的电站发电效率的降低，减少了“木桶效应”对电站效率的影响，可以极大提升电站的发电效率，最大甚至可以提高系统发电效率40%左右，增加了投资收益，缩短投资回收期。当前，光伏功率优化器在海外高端的屋顶分布式市场已率先铺开，国内则开始试点。光伏发电系统成本敏感，PLC凭借低成本、低功耗、安全稳定的特性在该场景下具有优势。

市场竞争状况：芯片产能与迭代影响电力载波行业格局，有望迎来再平衡

电力载波芯片供应商较多，智芯微、海思占据绝对份额。国网方面，根据国网的招标规则，HPLC芯片方案提供商既可以直接作为模块厂商生产模块参与招标，也可以将HPLC芯片方案授权给其它模块厂商进行模块生产并参与招标。

根据环球表计统计，2018年、2019年和2020年，国家电网分别有10家、15家和16家HPLC芯片方案提供商，目前智芯微（国网体系内全资子公司）与海思半导体占据了国网HPLC芯片市场的主要份额，2018年、2019年和2020年，智芯微的市场份额分别为67.30%、68.06%和63.56%，海思半导体的市场份额分别为10.40%、9.69%和12.21%。

南网方面，由于不存在类似国网智芯微的体系内供应商，因此竞争格局相对分散，供应商与国网重叠度较高（除智芯微外）。南方电网部分省份结果公示中未披露各中标企业的中标金额和数量，市场排名及占有率情况难以统计，但考虑到南网采购需求只有国网的10%~20%，对整体竞争格局影响较小。

电力载波芯片厂商普遍采用fabless模式，即自主设计并委托晶圆厂商及封测厂商生产。在美国对中国科技限制持续、新冠疫情等因素影响下，部分电力载波芯片厂商正面临晶圆厂断供或产能限制等问题，此外龙头供应商正在进行技术迭代，其新一代电力载波芯片的性能及竞争力也在面临挑战，预计竞争格局有望再平衡，对于智芯微与海思之外的其它厂商有望分享更多的市场红利。未来两家龙头供应商的实际供货份额有可能从2020年的近76%下降至45%左右，对于其它供应商而言弹性巨大，尤其作为上市公司的供应商，有望借助较强的融资能力、较高的市场知名度与人力吸引力，抢得更多份额。

电力线载波通信行业概况

电力系统通信网络是电力系统的重要组成部分，其贯穿发电、输电、变电、配电、用电及调度等各个环节，是电力系统安全稳定运行的重要基础设施和支柱。经过长期发展，目前我国已形成了以光纤通信为主，微波通信、电力线载波通信等多种方式并存的电力系统通信网络格局。其中，电力线载波通信是利用电力线作为信息传输媒介，加载经过调制的高频载波信号进行语音或数据传输的一种通信方式，也是电力系统特有的通信方式，其最大的特点是无需重新布线，可以利用现有电力线实现数据传输，因此在电力系统被广泛使用。此外，随着物联网技术的发展，电力线载波通信还可应用于智慧路灯、智慧家居、智慧楼宇及工业控制等领域，但目前最主要的应用领域为智能电网用电信息采集领域。

智能电网用电信息采集领域的通信包括远程通信和本地通信，远程通信的作用是完成主站系统和现场终端之间的电能信息传输，本地通信的主要任务是实现现场终端和现场设备仪表之间的数据传输，本地通信方式主要包括RS-485总线通信、低压电力线载波通信、微功率无线通信等。其中，RS-485总线通信具有资源消耗小、易于实现、成本低廉、可靠性高的优点，但需要铺设专用线路，系统安装调试复杂且维护成本高；微功率无线通信不受电力线信号衰减、谐波干扰等电网环境因素影响，可有效避免电力线载波抄表中的“信号孤岛”现象，但抄表效果容易受到天气、地形、建筑物等因素影响，且实际应用中容易被金属密封物屏蔽；电力线载波通信则具有无需重新布线、可靠性较好且运行维护量较小等优势，目前已成为国内智能电网用电信息采集领域本地通信的最主要方式。

国家电网和南方电网每年都会对用电信息采集系统进行招标，数量上以国家电网的招标为主，公司通过为国家电网和南方电网的主要HPLC芯片方案提供商提供IP设计开发服务和基于IP授权的量产服务的方式，间接参与电网用电信息采集系统市场。2018年四季度开始，国家电网开始对HPLC模块产品进行招标，主要包括单相表、三相表、采集器和集中器模块等。根据国家电网的招标规则，国家电网的HPLC芯片方案提供商既可以直接作为模块厂商生产模块参与招标，也可以将HPLC芯片方案授权给其他模块厂商进行模块生产并参与国家电网的招标，根据环球表计统计，2018年、2019年和2020年，国家电网分别有10家、15家和16家HPLC芯片方案提供商，各提供商的中标数量和市场占有率情况如下：

根据环球表计统计，截至2020年末，除公司主要客户以外，国家电网的HPLC芯片方案提供商还包括智芯微、海思半导体、北京前景无忧电子科技有限公司、力合微、航天中电科技（北京）有限公司、鼎信通讯、北京思凌科半导体技术有限公司、深圳智微电子科技有限公司、江苏米特物联网科技有限公司、珠海中慧电子有限公司及上海矽久微电子有限公司等11家，其中力合微、鼎信通讯为A股上市公司。

根据力合微招股说明书的披露内容，力合微宽带电力线载波通信芯片产品主要为自主设计并委托晶圆厂商及封测厂商进行生产；鼎信通讯未在其公告的文件中披露具体的芯片设计模式，但根据芯原微电子（上海）股份有限公司招股说明书披露内容，鼎信通讯为其一站式芯片定制服务的客户，具体包括芯片设计业务及芯片量产业务。此外，根据芯原微电子（上海）股份有限公司招股说明书，其一站式芯片定制业务的主要客户类型包括智能电表的系统厂商，其为客户定制了应用于智能电表的数模混合芯片，提供了高速模数转换、低噪声可编程放大器等模拟前端IP。

创耀科技业务与芯原微类似，通过HPLC芯片方案核心IP设计开发与授权的方式，支持中宸泓昌、中创电测、溢美四方及杰思微的HPLC芯片方案通过国家电网测试认证，并由公司为其提供用于国网的HPLC芯片的量产服务。根据环球表计统计，2018年、2019年和2020年，中宸泓昌、中创电测、溢美四方及杰思微的HPLC芯片方案分别合计占据了6.27%、6.58%和8.31%的市场份额。

中国电网HPLC市场现状分析

HPLC市场容量有多大？

1.显性市场：来源于国网用电信息采集和南网计量自动化市场需求

根据国网数据，截止到2020年服务客户数5.2亿户；根据南网数据，截止到2020年服务客户数0.967亿户；根据蒙西电网数据，截止到2020年服务客户数832万户。综合全国大大小小电网情况，总的服务客户数可达到6.2亿户。结合具体技术方案，预计显性市场的HPLC模块市场容量大约不少于6亿只。

2.隐性市场：主要市场仍旧来源于电网公司。

不管从国网电力物联网建设角度还是南网数字电网建设角度，通信需求在未来电网建设过程中会是一个持续投资的领域。就目前来说，台区配电物联网建设方案中，若方案全面覆盖所有台区，那么HPLC是台区配电设备物联网化的重要选择项。因此，虽不敢说会超过智能电表的应用规模，但是50%以上还是可以期待的。

另外，电网公司以外的二级市场，目前仍处于未开发的状态，就笔者研究认为，HPLC模块在二级市场也有一定的应用价值，当然，对通信可靠性的疑虑和维护成本的担忧，是阻挠其在二级市场应用的核心因素。

HPLC模块市场有多少企业参与？

自2018年开始招标，至2021年，有HPLC模块中标记录的企业共有约169家。

这是一个可怕的数据！就一个产品，每年都有100来家企业中标。仅从2021年看，就有31家新的企业中标。若用红蓝海来评价，这是一个红的发黑的市场。可以说，只有不想参与的企业，参与的都有自己的方法实现中标。

中标企业的市场占有率怎么样？

四年以来，累计市场占有率最高的约7.1%，超过5%的仅2家，超过1%的企业共有26家，合计市场占有率约为67.6%，占中标企业总数量的15%。剩余144家企业合计市场占有率约为32.4%。从这些数据看，HPLC模块的市场集中度是很低的。

HPLC模块中标的都是哪些企业？

参与投标的企业中，有主营智能电表、用电信息采集相关产品的企业，也有主营HPLC芯片的企业，还有曾经的窄带载波芯片玩家，也有同时在主营以上产品的企业，其他还有配网类产品参与企业、有电网综合能源服务公司、也有一些在电网市场曾经不怎么见到过的企业。根据统计，电表、采集、芯片类企业约有74家，占所有中标企业数量的44%。这些企业中，本身就有载波产品应用的经验，积极参与这个市场尚在情理之中。剩下约占56%的中标企业，基本上没有载波产品应用经验，且多数没有用电信息采集系统运维经验。

HPLC模块市场是什么样的市场模式？

本地通信单元的市场运作模式与其他产品在细节方面略有不同，核心在各省公司是否选用此芯片方案入招标规范，以及分配多少量给此方案；另外，由于芯片选用与模块供应是两个环节的事，因此模块招标还需要单独运作。图示为HPLC模块市场市场运作的基本过程。

现在有多少家芯片方案商？

答：截止到2021年，市场上有产生需求量的HPLC芯片方案共有20家（已去掉变更后不再参与的企业）。综合2018年以来的数据，市场份额最高的芯片方案约占63%；第二名约占10%；占有率在1%~10%之间的方案共有9家。前11名占据了整个市场约96%的份额。另外，除了海思，其他19家芯片方案商都同时在参与模块市场。

HPLC模块市场有多少产值？

根据2018以来，且截止到2021年11月底的数据，累计产值约225亿元，综合所有产品的平均单价约60元。单就显性市场来看，当前仅国网市场已招标数量约3.5亿个，综合各个电网市场剩余市场需求至少还有2.5亿只，峰值可望达到3亿只。潜在市场产值保守约148亿元，峰值可望有180亿元。若再考虑隐性市场，采用“一问”中的保守估计，可能另有约200亿的市场产值。

HPLC模块市场能持续多久？

根据2018年~2021年期间的市场节奏，峰值在2021年达到了历史最高，仅国网范围，招标了约1.2亿个模块。从国网范围剩余需求量看，显性需求保守测算还有不少于2亿个模块需求，显性需求的大规模招标应当至少可持续2年。之后的市场规模除了显性需求的故障更换等需要，市场规模应该会阶段性有所下降，其下降规模将取决于隐性需求能否快速产生市场规模。另外，就是RF+HPLC双模方案会否被确定为主流应用。

HPLC模块产品的利润如何？

HPLC模块产品分为单相模块（主要需求来源，约占需求总量的81%）、三相模块（约占需求总量的9%）、集中器模块（约占需求总量的2%）、II型采集器（约占需求总量的9%）。各个省电力公司在招标时，都制定了限价，不同省份对不同产品的限价价格有一些差异，但单相模块差异很小，基本都在50元左右，三相模块、II型采集器、集中器模块的限价差异相对较大。对于多数省份，三相模块和集中器模块的毛利润尚可，而单相模块和II型采集器的毛利润总体较低，对于模块中标厂家来说，净利润可能也就3~5%吧。当然，对于芯片方案商来说，如果其自己中标自己的方案，那么毛利润还是很可观的。

竞争：为什么这么多厂家参与？

这个问题官方答案很简单，为了产值，所以愿意参加。但是延伸出来的问题是：为什么会有这么多厂家能中标；那些甚至根本没有做过智能电表更没有采集运维业务经验的厂家又为什么都要挤进这个市场；省公司的综合能源服务公司为什么要参与这个市场；未来还会有更多的企业参与吗？

实际上，频率范围与国内水土不服，国外厂商市占率不高。北美和欧洲地区的电力线载波芯片根据当地的电网特性、电网结构和家庭内部自动化制定了相应的窄带电力载波通信适用频率范围，分别为 100KHz-450KHz 与 9KHz-150KHz。然而在国内电网环境下使用水土不服，仅有一、两款产品勉强使用，且价格高昂，难以提供系统解决方案，性价比较低。因此国外厂商如 ST、ECHELON、Intellon、Maxim、Yitran、DS2 等公司在国内整体占有率不高。

在此环境下，我国本土设计公司取得快速发展。并且随着市场透明化，以及国际技术禁运与制裁，有技术实力的企业在后续市场的竞争优势会日渐明朗，而原有的行业关系资源优势则会因技术限制慢慢退出。

附：国家两大电网的数字化持术转型战略部署

为响应国家“数字生态”建设的目标，结合正在进行的构建新型电力系统架构，国家两大电网就此分别做出了自己的战略部署。它们是：

国家电网提出了建设电力大数据中心的目标任务，该大数据中心是国家电网数据管理的专业机构和数据共享、数据服务、数字创新平台，主要负责公司数据管理、运营、服务等方面工作，致力实现数据资产统一运营，推进数据资源高效使用，为国家电网建设“三型两网”世界一流能源互联网企业提供数字化支撑。

基于电力大数据中心平台，国网可以充分发挥自身优势，加快数字化转型，推动形成数据驱动型创新体系和发展模式，促进管理、运营、服务全面升级，为加快建设世界一流能源互联网企业、服务国家大数据战略实施和经济社会发展作出新的更大贡献。

南方电网全面启动数字化转型和数字南网建设，将先进数字技术与业务深度融合，建成覆盖电网全环节、贯穿业务全过程、辐射能源产业链上下游的数字平台，以数字电网、数字运营、数字能源生态建设推动公司向“数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商”战略转型，建设具有全球竞争力的世界一流企业。

两公司虽然提法不一样，但殊途同归，最后达到的目的是一致的，都是建设成数字化的智能型电网。

数字电网在构建新型电力系统的作用

数字化在新型电力系统中的作用主要体现在三个方面：

第一，数据及其测量。数字电网需要具备广泛的数据获取和处理能力。通过在电力系统中部署的海量传感器，可以准确掌握电力系统的物理结构，从而洞悉各组成单元及整体的性能、运行方式、实时状态、运行效率、健康状态和环保水平。

第二，智能算法及算力的综合应用。新型电力系统动态行为更加复杂，对计算的准确性和快速性要求更高。数字电网将有效智能算法与强大异构算力的有机融合，可以适应电网新形态，满足规划、运行、管理新要求。

第三，快速协同。新型电力系统对快速协同能力提出了较高要求，数字电网通过提升企业数字化运营系统的灵活性和开放性，实现规划建设、物资供应、安全生产、资产财务等全链条感知和全面贯通，提升业务效率，进而促进管理变革。

输配电装备的数字化转型

对新型电力系统中输配电方面的数字化应用来讲，我们概括了一下，主要有以下内容：

发电数字化：在电厂的各种装备、各级控制和管理中均采用数字化技术，建成数字化电厂，实现数字化、信息化、可视化和智能化；

输电数字化：采用无人机和机器人巡检技术，实现对输电的全面智能检测、预警，建立集指挥、管控、监管为一体的输电线路智能巡检平台；

变电数字化：通过智能巡视、智能操作、智能安全、设备数字化、平台数字化，实现“智能、安全、可靠、绿色、高效”的数字变电；

配电数字化：实现配电网设备资产管理智能化、现场作业数字化、电网运行智慧化、生产决策智慧化，建成“资产透明、运行透明、管理透明”的数字配电网；

用电数字化：建立数字化用电信息采集平台，实现用户侧数据全采集和传输，实现数字化用能分析和能效管理；

调度运行数字化：体现在设备操作效率提升，工作效率提升和信息处理效率提升。

新阶段、新格局、新动力——深度解读数字电网

2020年11月13日，南方电网公司全球首发《数字电网白皮书》，正式提出”数字电网”概念。数字电网建设将数字技术与实体经济深度融合，适应新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，响应了数字中国、能源革命、数字经济等国家战略部署，赋能传统产业转型升级，催生新产业、新业态、新模式，提升人民用能获得感和满意度，将对经济社会发展和生产生活方式带来深远影响。

早在2019年，南方电网公司孟振平董事长提出“紧紧把握第四次工业革命的历史机遇，将先进数字技术与业务深度融合，建成覆盖电网全环节、贯穿业务全过程、辐射能源产业链上下游的数字平台，实现电网数字化、运营数字化和能源生态系统数字化，推动公司向数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型，建设具有全球竞争力的世界一流企业”战略目标。经过两年多的数字电网建设实践，我们更加坚信并明确“数字电网”是“数字中国”在电网行业的具体实践。

数字电网是以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代数字技术为核心驱动力，以数据为关键生产要素，以现代电力能源网络与新一代信息网络为基础，通过数字技术与能源企业业务、管理深度融合,不断提高数字化、网络化、智能化水平，从而形成的新型能源生态系统。具有灵活性、开放性、交互性、经济性、共享性等新型能源生态系统特性，使电网（电力系统）更加安全、可靠、绿色、高效、智能。

数字电网可从广度、深度、速度、跨度四个维度深度解读，在广度上，覆盖电网全环节，贯穿业务全过程；在深度上，新一代数字技术与业务的深度融合，不断促进电网技术进步与经营管理效能提升；在速度上，实现电网实时感知、处理、分析、计算的同时，促进企业对内、外部环境的全面洞察和快速反应；在跨度上，有效推动产业整合和延伸，催生平台经济，支撑内外部服务撮合，促进能源生态系统形成。

与二十一世纪初提出的智能电网不同，智能电网聚焦提高电网对新能源的接纳能力，实现能源可持续发展；而数字电网侧重于建设具备特大型数字化服务能力的新型能源网络，其服务范围从能源领域拓展到经济社会发展等层面；数字电网具有物理属性、技术属性、价值属性三大属性和本体安全、绿色消纳、平台赋能、数据驱动、开放共享、价值创造六大特征，将推动南方电网公司向数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型，提升社会电力获得感，践行国家能源战略，支撑数字中国建设。

数字电网总体框架

数字电网总体架构包含技术架构、安全运行体系、数据资产管理体系和数字化保障体系。基础设施层构建了云管边端的技术架构，支撑数据规模化采集、传输、存储、计算等要求；技术平台层包括南网云、大数据、物联网、人工智能、区块链等基础技术平台，其中，云数融合的数据中心是南网的一大特色，实现了全网数据集中管理，为全网用户提供统一的数据服务。企业级中台包含了4大中台，分别是业务中台、技术中台、数据中台和安全中台，支撑各类业务场景的快速构建和敏捷迭代和智慧升级。最北面是数字化应用，依托数字电网、数字运营、数字服务、数字产业形成数字生态，推进数字化转型。

数字化应用成效：数字电网

数字电网应用是物理电网在数字世界的完整映射，数字世界信息融合推演的结果反馈至物理电网，实现对物理电网优化与重构，让电网更加绿色、安全、高效、经济，达成状态全面感知、设备智能化、数字孪生电网的效果。利用数字化技术对物理电网的结构、设备及运行状态等进行模拟、感知、分析和预测，使电网更加智能、可靠、灵活、高效，适应分布式能源接入和差异化的用户需求。

如“南网智瞰”平台是基于数字化技术基础平台和先进数字孪生技术，融合地理、物理、管理和业务信息，建立动态鲜活电网，可提供灵活组合共享服务模式，快速响应上层各项业务应用需求。

数字化应用成效：数字运营

数字运营是将数字技术融入电网企业生产、管理和经营全过程，赋能数字化运营与决策。实现管理化繁为简，以数据驱动业务流程再造和组织结构优化，打通业务壁垒，促进跨层级、跨系统、跨部门、跨业务的高效协作。

数字运营实现电网规划数字化、基建数字化、输电数字化、变电数字化、决策数字化。

数字化应用成效：数字服务

数字服务是客户服务过程中的数字化交互、自动化服务和智能化体验。电网企业构建现代供电服务体系，以“服务用户、获取市场”为导向建设敏捷前台，以“资源共享、能力复用”为核心建设高效中台，以“系统支持、全面保障”为宗旨建设坚强后台，实现线上线下的无缝连接，打造流程简洁、反应迅速、灵活定制的应用服务，提高服务效率和客户体验。

南方电网公司致力实现数字化员工、统一电力市场交易平台、客户服务平台、政务服务、金融服务，并深化“南网在线”智慧营业厅建设，通过用电用能数据的聚合贯通，创新管制业务和增值服务产品，实现用电“一次也不跑”，全力优化电力营商环境。

利用智能眼镜、无人机、流程机器人等智能配件打造数字化员工。

打造客户服务平台，全南网近2.3亿客户可以在这同一平台上完成查询、缴费、报装申请、服务投诉等业务；

数字化应用成效：数字产业

数字产业是基于数字业务技术平台构建智慧能源产业生态，利用数字技术，通过构建面向政府、能源产业上下游、客户等产业链相关方的统一数字业务技术平台，使得能量、数据、服务自由交易，创新平台各方的交易和交互方式，强化电网企业在能源产业价值链的整合能力，支撑企业向能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型。南方电网公司致力于打破行业壁垒，打通实业与金融、内部与外部、产业链上下游，实现数据赋能，创造数字化业态。

电动汽车充电设施运营监管，通过周期性发布省内充电行业信息数据分析，出具行业分析报告，支撑省能源局对全省的电动汽车、充电桩开展监管。

综合能源服务：构建看能大数据产品，通过数据业务深度融合，接入覆盖工业园区、综合建筑等用户的项目130多个，研发的综合能源节能产品成功服务200多家政企单位与公共服务机构，满足各类用户的能源管理需求，降低能源成本。

未来可期，数字电网建设展望

“十四五”时期是数字化转型和数字电网建设的关键时期，随着数字经济、数据生产要素、新基建、双碳目标及新型电力系统等新国家战略发展要求，数字化转型及数字电网建设将深入推进，数字电网以先进数字技术打通源网荷储各环节，贯穿发输变配用全过程，提升对大电网的“可观、可测、可控”水平，以数字电网为核心承载，全面支撑现代化电网和新型电力系统建设。

数字电网“知识表达”体系

新型电力系统高维、动态、不确定性给电网安全稳定运行带来巨大挑战，传统方法难以精准完整刻画和实时掌控庞大的电力系统，相比之下，数字电网的多重知识表达，将推动新型电力系统“可观、可测、可控”成为现实。

通过数字电网的多重“知识表达”，可提取物理电网的特征规律，精准描述物理电网设备的形态、系统运行的趋势、人-机-物三元空间的关联关系，实现对物理电网最优的决策控制。

在中国工程院院士潘云鹤提出的AI2.0知识三种表达（知识的形象表达、知识的语言表达、知识的深度神经网络表达）的基础上，面向数字电网支撑的新型电力系统进行具象化丰富，多重“知识表达”主要有四种形式：数字电网知识的形象表达主要应用于描述物理电网设备的形态；数字电网知识的函数表达主要应用于描述电力系统电气量、非电气量各类数据的时序变化物理规律；数字电网知识的语言表达主要应用于描述电力系统人机物环的关联关系；数字电网知识的深度神经网络表达则作为一种有效的数据驱动工具，对上述三类应用实现补充和支撑，这样即可形成“数据驱动、知识引导和物理建模”相互统一的人工智能模型。

数字电网支撑构建新型电力系统的作用主要体现在以下三个方面：

第一，数据及其测量。万物互联时代，无数据不决策、无数据不运营，充分进行数据采集和处理，是保障大规模新能源并网和消纳的基本条件。其中，数据成为确保电力系统“可观、可测、可控”的首要要素，也是电网指挥体系和决策中枢的关键基础。

因此，要实现新型电力系统全面可观，必须建立在充足和有效的测量基础上，而数字电网具备广泛的数据获取和处理能力。通过在电力系统中部署的海量传感器，可以准确掌握电力系统的物理结构，从而洞悉各组成单元及整体的性能、运行方式、实时状态、运行效率、健康状态和环保水平。

第二，智能算法及算力的综合应用。面向特定领域的有效智能算法与强大异构算力的有机融合，是适应电网新形态，满足规划、运行、管理新要求的重要手段。

新型电力系统动态行为更加复杂，对计算的准确性和快速性要求更高。其中，以新能源为主体意味着双高（高比例、高电力电子装备）特点明显，由于状态改变时序短、序列信号频域分布广、影响动态过程变量混杂，采用传统以固定参数为核心的静态模型对系统进行描述和求解比较困难，需建立适应大规模强随机性系统的高性能仿真计算能力。

第三，快速协同。新型电力系统对快速协同能力提出了较高要求，随着电网上下游主体互动加强，电网管理工作内容和形式将发生频繁变化，需把握数据主线，通过提升企业数字化运营系统的灵活性和开放性，实现规划建设、物资供应、安全生产、资产财务等全链条感知和全面贯通，提升业务效率，进而促进管理变革。

在常年观测归纳和演绎的基础上，电力行业积累了丰富经验、规则和知识，可描述电力基础设施外形结构、系统电气量状态变化、拓扑连接关系等，将这些知识融入人工智能算法模型，形成数据驱动、知识引导和物理建模的新型智能算法，并用“知识表达”来刻画数据所蕴含的规律，进而形成“人机协同”模式，这取决于构建涵盖电力系统海量多源数据、算法、应用的完整“知识体系”。

数字化电网其它设备市场状况

在中国整个电网中，国网占了大部分市场份额，如特高压国网就占了90%的市场，所以国网的设备招标采购中标名单在行业中有着比较客观的意义，下面就再看一下2021年国网其它设备的采购中标情况，从中也能看出中国整个电网设备市场的大概状况。

2021年国网设备类中标企业最新数量排名

2021年国家电网配网物资

2021年度在南方电网公司（总部）招标采购的中标情况

编辑：黄飞