智能電網行業市場現狀與發展趨勢分析

一、中國智能電網特高壓輸電環節市場現狀與發展趨勢分析“十交十直”仍待開發

根據我國智能電網的整體規劃，截至2020年底，我國已基本完成國家智能電網的引領提升階段，初步形成了智能電網運行控制和互動服務體系。而在智能輸電環節中，特高壓輸電作為電網的基本骨架，主要用于連接大型的區域電網，通過特高壓交流1000kV、直流±800kV與各級電網協調發展，構建堅強的物理網架基礎。

與短距離超高壓輸電有所不同，特高壓輸電具備了超高壓所不具備的節約線路走廊、節約投資額度、節約輸電成本等無可比擬的優勢。在我國自然能源分布不均的大背景下，建設特高壓電網是提高我國能源開發和利用效率的基本途徑。發展特高壓電網，有利于西部地區將資源優化轉為經濟優勢，促進西部大開發，實現區域經濟協調發展；有利于在西部和北部煤炭基地發展壯大一批大型煤炭基地和發電企業，提高煤炭、發電行業的集約化發展水平，提高資源的開發和利用效率。

（一）特高壓輸電降本節能優勢明顯

（1）節約線路走廊和占地成本

隨著我國“西電東送”項目布局的不斷完善，現階段線路走廊問題顯得越來越重要，走廊資源也愈來愈受到限制，所需要的費用也越來越高。特高壓輸電技術比現有電壓等級可大大節約線路走廊和變電所的占地面積。1000kV特高壓線路的走廊寬度僅為同等輸送能力500kV線路的三分之一。特高壓交流輸電提高了走廊的利用率，不僅可以節省投資，還可以節約大量的土地資源。

（2）節約建設投資

1000kV交流特高壓在經濟上遠遠優于500kV交流電網。交流特高壓的輸送功率是500kV的4～5倍，而單位輸送電量投資僅為后者的3%，以金沙江水電向華東送電為例，特高壓比500kV可節省130億元的成本。此外，耗損、線路占地面積比500kV交流分別節省70%、60%。

近年來我國特高壓建設數量年份發展不均衡，2006～2013年建設數量普遍較少，到了第二輪建設高峰建設數量顯著增加。截至2020年底，我國已建成“14交16直”共計30條在運特高壓線路、5條在建特高壓線路，在建在運特高壓線總長度4.8萬千米。

截至2021年6月份，我國在建特高壓交流線路3條、特高壓直流項目2條，還有5條特高壓交流1條特高壓直流輸電項目尚在核準狀態。

（二）“十四五”預計開工10交10直特高壓工程

根據2021年國家電網工作會議披露，南昌-長沙、荊門-武漢特高壓交流等重點工程獲得核準；白鶴灘-江蘇特高壓直流等工程開工建設。到2022年，我國將完成安徽蕪湖、山西晉中等十余個特高壓變電站擴建工程，預計開展“五交五直”共10條新規劃特高壓線路工程的核準和動工建設。到2025年，中國將有超過30條新建特高壓線路工程迎來相繼核準。按照單條直流/交流線路200/100億元測算，“五交五直”對應新增投資規模1500億元。“十四五”期間將核準開工10交10直線路，預計“十四五”期間特高壓總投資3000億元，年均600億元，線路長度將從2019年的28352公里增長到40825公里。

目前，我國特高壓建設取得了階段性成果，但隨著我國經濟的進一步發展，生活用電與工業用電的需求量將會進一步加大，特高壓電網的建設還遠遠沒有結束，仍有巨大發展空間。

二、中國智能電網發電環節市場現狀與發展趨勢分析“十四五”發力新能源發電

（一）火電占比仍舊處于高位，但比例正持續走低

在國家大力鼓勵和支持發展可再生能源、清潔能源發電的背景下，近年來我國清潔能源發電量占比不斷走高，但火力發電量占比仍舊在50%以上。

根據國家統計局發布的數據，2020年我國全年發電量77790.6億k W h，同比增長了3.7%，其中，火力發電53302.5億kWh，發電量占比68.52%，接近70%。

2010年以來，我國火力發電量占比一直呈現下降趨勢，2020年，火力發電量同比上升2.11%，而占比依舊下滑1.05個百分點；與此相對的是逐年增長的新能源發電量，2020年我國新能源發電量7273.53億kWh，同比增長15.36%，占總發電量的9.35%，創歷史新高。

（二）“十四五”規劃要求構建現代能源體系

為進一步推進新能源體系建設，保障我國碳中和、碳達峰工作，中央政府近年來大力推進能源體系改革方略。

2021年3月，在第十三屆全國人民代表大會第四次會議上正式通過了《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》（簡稱《綱要》），《綱要》中明確了我國“十四五”期間推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效能源體系的總體目標，并詳細規劃了現代能源建設體系的重大工程。

（三）2025年分布式光伏發電有望達到15000GW

近年來我國分布式光伏發電裝機容量快速上升，年均增速在1000GW以上，2018年以來更是達到了年均裝機1500GW以上。2020年，新增分布式光伏1552萬kW，分布式光伏發電機整體保有量達到了7815GW。據此趨勢估算，2025年我國的分布式光伏發電容量有望達到15000GW左右。

（四）2025年分散式風電裝機規模預計在3025MV

由于發電行業政策性導向過于明顯，因此各類型發電的發展階段與政府的階段性發展目標高度相關。我國分散式風力發電起步較晚，直到2018年4月16日，國家能源局下發了《分散式風電項目開發建設暫行管理辦法》，分散式風力發電項目才正式迎來發展元年。統計顯示，全國已規劃和批準了2000萬kW分散式風電項目，僅河北和河南兩省就超過了1200萬kW，規劃周期覆蓋至2025年。根據《中國風電產業地圖2019》發布的數據，2019年我國新增分散式風電裝機300MV，全國總體分散式風電裝機規模達到了935MV。據此裝機數量進行保守測算，我國2025年分散式風電裝機規模預計在3025MV左右。

（五）生物質能發電2025年的裝機規模預計在5000萬kW

與西方發達國家不同，我國的生物質能發電始于2004年，且發展速度一直較慢，發電規模較小。2005年底總裝機容量約200萬kW，且基本以農業加工項目產生蔗渣、碾米廠稻殼氣化發電為主。此后隨著國內大力鼓勵和支持發展可再生能源，生物質能發電投資熱情迅速高漲，各類農林廢棄物發電項目紛紛啟動建設。我國生物質能發電技術產業呈現出全面加速的發展態勢。

國家能源局發布的數據顯示，截至2020年底，生物質發電裝機2952萬kW，我國生物質能裝機和發電保持了持續快速增長態勢，且裝機容量和發電量不斷創新高。前瞻產業研究院預計，我國“十四五”期間，我國生物質能發電裝機容量將呈波動上升態勢，2025年的裝機規模預計在5000萬kW左右。

綜合來看，“十四五”期間在我國政策的大力推動下，新能源發電有廣闊的發展空間。

三、中國智能電網行業龍頭企業分析——國家電網：中國電網的掌控者

（一）中國智能電網行業龍頭企業全方位對比

在我國電力網路領域，國家電網與南方電網是當之無愧的龍頭企業，壟斷著我國電網行業鏈中變電、輸電、配電等過程。

表 2020年中國智能電網行業龍頭企業全方位對比（單位：億千瓦，萬千米，億千瓦時，億元）

（二）國家電網：智能電網業務布局歷程

在2009年的特高壓輸電技術國際會議上，國家電網公司首次提出了建設中國統一堅強智能電網的計劃，并于同年開始進行試點，2012年開始，我國的智能電網進入全面建設階段。

2020年末，我國堅強智能電網基本建成，技術和裝備達到了國際先進水平。同時，電網優化配置資源能力大幅提升，清潔能源裝機比例達到35%，分布式電源實現“即插即用”，智能電表普及應用。

（三）國家電網：智能電網業務布局及運營現狀

（1）業務覆蓋區域：經營區域覆蓋88%的國土面積

國家電網的經營區域覆蓋過26個省（自治區、直轄市），供電范圍占國土面積的88%，供電人口超過11億。全國范圍內，除了廣東省、廣西省、云南省、貴州省和海南省五個省份及港澳地區屬于南方電網負責運營外，其余地區均屬于國家電網的業務覆蓋范圍。

（2）城網供電可靠率：逐步逼近100%

隨著我國智能電網建設的逐步完成，電網整體具備了信息雙向傳遞的能力，國家電網借此能夠實現電網系統發、輸、變、用等全環節，全線路故障的提早發現、提早搶修，隨之帶來就是我國城網供電可靠率的逐年提升，2020年，我國城網供電可靠率首次達到99.97%。

（3）輸電線路長度：首次突破110萬km

近年來，國家電網一直維持輸電線路的建設，輸電線路總里程一直保持增長態勢。2020年末，國家電網輸電線路總里程為114.2萬km，較2019年增長5.2萬km。

（四）國家電網：智能電網業務經營業績

（1）售電量：電能需求逐年升高

隨著我國經濟的發展，國民用電量也隨之“水漲船高”，2020年全年，國家電網售電量為45783億kWh，較2019年增加了1247億kWh。

（2）營業收入：持續穩定增長

近年來，國家電網的營業收入保持穩定增長趨勢，但是營收增速有所下降。2020年，國家電網公司全年營業收入26600.3億元，同比增長0.3%。

（3）凈利潤：受2020年疫情影響，滑坡嚴重

由于2020年初突發的新冠肺炎疫情的影響，當年第一、第二季度幾乎全面停工停產，從而導致用電量大幅度下滑，截至2020年末，我國的用電水平才恢復至2019年末的用電水平。因此，國家電網的凈利潤在2020年時下滑較為嚴重，2020年國家電網的凈利潤為591億元，同比下滑23.63%。

（五）國家電網：智能電網發展規劃

根據國家電網智能化規劃報告，智能電網投資重點在用電、配電、變電及通信環節，主要為提升電網自動化、信息化、互動化水平，強化資源配置能力、改善安全穩定運行水平、適應清潔能源發展與并網等。智能電網就是能源（電力）的信息物理系統，未來五年間年均智能化投資額在500億元～700億元之間。“十四五”期間智能電網發展前景分析主要體現以下幾個方面。

（1）智能電網是電力安全保障體系的重要組成部分

“十四五”電力工業安全保障要從過去的主要考慮供應側保障向更加注重電力的產供銷綜合保障體系建設轉變，這也是電規總院圍繞“十四五”電力發展提出的一個重大命題。電網既連接著電源，又連接著用戶，在電力系統中處于樞紐地位，所以加強智能電網建設將成為電力安全保障體系構建的核心。

據測算，2025年全社會用電量預計達到約9.5萬億kWh，在此預測基礎上，未來需要更加重視電力產供銷全環節的需求，特別是要更加重視需求側管理的效果。“十四五”期間就要加強研究如何保證電力系統產供儲各環節合理的需求，抑制不合理的用電消費。從運行的尺度來看，需要通過智能電網的建設，通過分層分級調控手段，為大規模分布式電源和靈活負荷運行提供重要支撐。

（2）智能電網是實現電力綠色轉型關鍵環節

“十四五”是電力綠色低碳轉型的關鍵時期，新能源比重還將持續增加，電力系統將加快從旋轉型設備向電力電子型設備的轉變。增加靈活調節手段（儲能、FACTS），突破性提升智能調控水平，打造綠色能源高效配置的智能電網平臺成為推動電力綠色轉型的關鍵。預計2025年全國新能源裝機將達到8億kW左右，非化石能源裝機占比近半，非化石能源消費占比提高至18%左右。電網需通過持續加強系統調節能力建設、強化省間互濟等手段，充分發揮新能源消納平臺作用。

（3）智能電網是促進資源優化配置的創新手段

過去電力資源優化配置的相關研究主要以煤電與水電基地外送問題為主，在“十四五”期間，研究重點將轉向國家綜合能源基地外送問題。具體來看，“十四五”期間電力資源優化配置面臨存量調整、增量優化的新形勢，跨省區輸電規模還將進一步擴大，清潔能源輸送比重還需持續提升。大規模新能源匯集送出（陸上、海上）、多回大規模直流輸電通道建設等場景，都需要創新柔性多端直流輸電、交直流混聯大電網運行控制等技術手段，加快智能輸電網建設。

（4）智能電網是提升電力普遍服務能力的重要途徑

“十四五”是提升電力服務水平的重要時期。目前，城市供電可靠性仍有待進一步提升，農村電網供電質量亟待加強，電能替代范圍還需進一步擴大。智能配電網通過應用高可靠性配電網自愈控制、直流配電網、農網低電壓精準治理、智能用電等技術，全面提升電力服務水平。

（5）智能電網是構建能源共享經濟的重要平臺

“十四五”期間，隨著能源轉型的加速推進，以及“云大物移智”等新技術的不斷成熟應用，共享經濟將向能源電力領域拓展。智能電網將和綜合能源、多能互補、分布式能源等用能形式融合發展，催生出智慧綠色建筑、智慧交通、智慧能源等具有共享經濟特點的新業態、新模式，如雄安智慧能源城市建設。整體來看，通過建設智能電網可為能源共享經濟搭建一個重要的平臺。

（6）智能電網是電網企業提質增效的重要抓手

“十四五”期間，電網企業還需要適應電力體制改革，創新發展模式，促進提質增效。智能電網以數字化手段實現物理系統的全景感知和模擬運行，通過深入挖掘資產的數據價值，提升智能決策水平，降低運行維護成本，提高資產利用效率，同時構建智能電網產業生態圖，帶動產業創新發展，這也是電網企業下一步重點的一個方向。

四、2021年中國智能電網行業龍頭企業對比：國家電網VS南方電網

（一）國家電網V S 南方電網：電網業務布局歷程

電力能源是人民生活中的必備能源，也是一個國家的支柱型能源。2009年起，我國開始將傳統電網與信息網絡等技術相結合進行智能電網的建設，截止到2021年上半年為止，我國已經基本建成了堅強智能電網。而中國智能電網運營的兩家絕對龍頭企業，分別是國家電網與南方電網。

（二）智能電網業務運營現狀：國家電網處于絕對優勢

（1）售電量：國家電網售電量是南方電網的4.6倍

從兩家企業的售電量來看，歷年來國家電網的售電量均遠高于南方電網。在2020年，國家電網售電量45783億kWh，南方電網售電量11068億kWh。國家電網的售電量是南方電網售電量的4.14倍。

（2）業務覆蓋范圍：國家電網經營區域覆蓋88%的國土面積

從國家電網與南方電網的業務覆蓋范圍來看，國家電網公司的經營區域覆蓋了我國88%的國土面積，而南方電網的服務范圍僅包括了廣東省、廣西省、云南省、貴州省和海南省五個省份及港澳地區。

（3）技術實力：國家電網的專利數量是南方電網的3倍

從兩家企業的技術實力方面來看，南方電網公司與國家電網的差距相對較大。盡管南方電網2020年的研發資金投入有82.19億元，但僅為國家電網研發資金（106.94億元）的77%；如果從兩家企業現有的專利數量來看，2020年末，國家電網公司共有專利97548件，遠超南方電網公司的33240件。

（4）運營實力：國網并網發電裝機容量與110kV以上線路長度均為南方電網的3.5倍左右

從兩家企業的發電總裝機容量與110kV以上輸電線路上來看，國家電網的運營實力要強于南方電網。2020年末，國家電網的發電總裝機容量為17億kWh，占全國總裝機量的77.27%，110kV及以上線路長度共計89.35萬km；而南方電網的裝機容量與線路長度僅為5億kW與24.85萬km。

（三）智能電網業務業績對比：2020年國家電網營收規模是南方電網的4.6倍

從智能電網業務的經營情況來看，2016～2020年，國家電網的營業收入規模均大幅度領先于南方電網公司。2020年全年，國家電網公司營業收入26600.3億元，而南方電網公司僅有5775億元，是國家電網的21.7%。

從利潤率的角度來看，南方電網的利潤率較高。2016～2020年，國家電網的營業利潤率一直保持在5%以下，反觀南方電網，2016年時的利潤率達到了9.84%。從整體來看，南方電網的利潤率近年來下滑較為嚴重，國家電網與南方電網利潤率間的差距越來越小。

（四）前瞻觀點：國家電網的體量是南方電網體量的4～5倍

在智能電網行業中，從技術實力、運營實力、售電量與業務覆蓋范圍來看，國家電網公司的實力均遠超南方電網。前瞻認為，國家電網是我國智能電網行業的絕對龍頭。

五、國家電網VS三星智能電網技術布局對比

本章節統計口徑說明：1）搜索關鍵詞：智能電網及與之相近似或相關關鍵詞；2）搜索范圍：標題、摘要和權利說明；3）篩選條件：簡單同族申請去重、法律狀態為實質審查、授權、PCT國際公布、PCT進入指定國（指定期），簡單同族申請去重是按照受理局進行統計。4）統計截止日期：2021年9月18日。

（一）專利申請量及PCT申請量對比：三星遠超國家電網

在智能電網總申請量方面，三星的專利總申請量為381141項，是國家電網（174157項）的2.2倍。而在PCT申請量方面，國家電網公司僅有988項，而三星公司有25135項，是國家電網的25.44倍。

從趨勢上來看，自2012年以來，國家電網在智能電網領域的專利申請量每年均超過三星電子株式會社。2020年時，國家電網的智能電網專利申請數量為13706項，三星公司為7501項。

（二）專利市場價值對比：三星公司專利市場價值較高

從兩家企業擁有的智能電網相關專利的專利總價值來看，三星公司所擁有的智能電網相關專利的價值（36.83億美元）要高于國家電網公司（28.57億美元）。

從兩家公司擁有的智能電網相關專利的價值分布來看，國家電網的絕大部分專利價值在1美元至3萬美元之間，且并沒有價值大于300萬美元的專利；反觀三星電子株式會社，在其所擁有的智能電網相關專利中，有39.22%的專利價值在3萬美元和30萬美元之間，有29.91%的專利價值在1美元至3萬美元之間，價值大于300萬美元的專利，三星公司共有2147個。

（三）專利合作申請對比：國家電網合作申請專利較多

在專利合作方面，在兩家公司的重點專利中，國家電網公司與其他公司合作申請的智能電網相關專利較多，共有5項，而三星電子株式會社并無與其他公司合作申請的重點專利。

（四）專利申請地域對比：國家屬性較強

從專利申請的地域分布來看，由于國家電網公司與三星電子株式會社均有較強的國家屬性，因此國家電網申請專利區域主要集中在中國，而三星電子株式會社申請專利區域主要為韓國和美國。

（五）專利類型對比：均以發明專利為主

國家電網和三星公司智能電網的相關專利均以發明專利為主，國家電網所擁有的智能電網相關專利中有54%是發明專利，而這一比例在三星公司則高達74%。

（六）專利技術構成對比：重點聚焦電子設備、處理器與通信系統

目前，對于國家電網來說，G01R31：電性能的測試裝置；電故障的探測裝置；以所進行的測試在其他位置未提供為特征的電測試裝置；在制造過程中測試或測量半導體或固體器件入H 0 1 L 2 1/6 6；線路傳輸系統的測試入H04B3/46是國家電網第一大智能電網技術細分分布領域；而三星則重點布局于G01L21：專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備。

從智能電網專利聚焦的領域看，目前國家電網和三星公司聚焦領域較為明顯，主要聚焦于電子設備、處理器、通信系統等。

（七）重點專利布局對比：三星公司布局的專利被引用次數較多

在重點專利布局上，兩家公司所擁有的智能電網相關專利中，被引用次數最多的專利是三星電子株式會社的“Thin film transitor substrate and method of manufacturing the same”（專利號US20080258143A1）專利，一共被引用了3746次。

（八）專利創新戰略總結

整體來看，國家電網公司的智能電網布局在合作性、學術驅動、市場推動等方面具有相對競爭優勢；三星電子株式會社的智能電網布局則在多樣化、國際化、質量提升等方面具有一定的相對競爭優勢。

六、2021年全球智能電網行業技術全景圖譜

本章節統計口徑說明：1）搜索關鍵詞：智能電網及與之相近似或相關關鍵詞；2）搜索范圍：標題、摘要和權利說明；3）篩選條件：簡單同族申請去重、法律狀態為實質審查、授權、PCT國際公布、PCT進入指定國（指定期），簡單同族申請去重是按照受理局進行統計。4）統計申請數量及授權量均下降

2002～2020年全球智能電網行業專利申請數量呈現逐年增長態勢，2020年全球智能電網行業專利申請數量有所下降，截止日期：2021年7月15日。

（一）全球智能電網行業專利申請概況

（1）技術周期：正處于成長期

2009～2021年，全球智能電網行業專利申請人數量及專利申請量均呈現增長態勢，整體來看，全球智能電網行業技術處于成長期。

（2）專利申請量及專利授權量：2020年專利為9100項。

在專利授權方面，2010～2017年全球智能電網行業專利授權數量逐年增長，2018年開始出現下降趨勢，2020年全球智能電網行業專利授權數量為2032萬項，授權比重僅為22.33%。

2021年1～9月，全球智能電網行業專利申請數量和專利授權數量分別為2658項和150項，授權比重為5.64%。截至2021年9月18日，全球智能電網行業專利申請數量為50076項。

（3）專利法律狀態：多處于“有效”狀態

目前，全球智能電網大多數專利處于“有效”狀態，全球智能電網有效狀態專利總數為26768個，占專利總數的53.43%；處于“審中”專利狀態的專利數量為18707個，占專利總數的37.34%；PCT指定期內的專利數量為2281個，占專利總數的4.55%。

（4）專利市場價值：總價值1681.76億美元

目前，全球智能電網行業專利總價值為43.45億美元。其中，3萬美元以下的智能電網專利申請數量最多，為29482項；其次是3萬～30萬美元的智能電網專利，合計專利申請量為10714項。價值300萬美元以上的智能電網專利申請數量最少，為211項。

（二）全球智能電網行業專利技術類型

（1）專利類型：以發明專利為主

在專利類型方面，目前全球有40873項智能電網專利為發明專利，占全球智能電網專利申請數量最多，為81.62%。實用新型智能電網專利和外觀設計型智能電網專利數量占比分別為9119項和84項，分別占全球智能電網專利申請數量的18.21%和0.17%。

（2）技術構成：第一大技術占比超過15%

從技術構成來看，目前“H02J3：交流干線或交流配電網絡的電路裝置[2006.01]”的專利申請數量最多，為5085項，占總申請量的16.19%。其次是“G06Q50：特別適用于特定商業行業的系統或方法，例如公用事業或旅游（醫療信息學入G16H）[2012.01]”，專利申請量為4380項，占總申請量的13.95%。

（3）技術焦點：十大熱門

全球智能電網前十大熱門技術詞包括通信設備、數據包、控制系統、智能家居、電動汽車、電力系統、通信方法、無線通信、隨機接入和應用程序。進一步細分來看，智能電網技術熱門詞包括區塊鏈、終端設備、控制信息等。

（4）被引用次數TOP專利

Smart electric vehicle （EV）charging and grid integration apparatus and methods（專利號：US9026347B2）和Smart internet of things services（專利號：WO2013123445A1）是被引用次數最多的兩個智能電網專利，兩者分別被引用過348次和296次。

（三）智能電網行業專利競爭情況

（1）技術來源國分布：中國占比最高

圖 截至2021年9月中國智能電網行業省份專利申請量TOP10（單位：項）

目前，全球智能電網第一大技術來源國為中國，中國智能電網專利申請量占全球智能電網專利總申請量的52.40%；其次是美國，美國智能電網專利申請量占全球智能電網專利總申請量的20.74%。韓國和日本雖然排名第三和第四，但是與排名第一、第二的中美兩國在專利申請量方面差距較大，分別占比13.84%和4.17%。

（2）中國區域專利申請分布：北京市最多

中國方面，北京市是中國當前申請智能電網專利數量最多的省份，累計當前智能電網專利申請數量高達7669項。廣東、江蘇和浙江申請智能電網專利的數量均超過2000項。中國當前申請省（市、自治區）智能電網專利數量排名前十的省份還有上海、山東、湖北、安徽、河南和四川。

（3）專利申請人競爭：國家電網公司奪得桂冠

全球智能電網行業專利申請數量TOP10申請人分別是國家電網公司、三星電子株式會社等。其中，國家電網公司智能電網專利申請數量最多，為7938項。三星電子株式會社排名第二，其智能電網專利申請數量為3312項。