智能配用电设备的发展阶段、技术门槛及市场趋势

北极星输配电网获悉，近日，南方电网旗下上市公司——南方电网电力科技股份有限公司发布2022年度业绩报告。2022年度公司实现营业收入 178,968.36 万元，较上年同期增长 29.20%；归属于上市公司股东 的净利润为 20,571.82 万元，较上年同期增长 43.82%；归属于上市公司股东的扣除非经常性损 益的净利润为 19,347.24 万元，较上年同期增长 44.91%。

公司在报告中对智能配用电设备的发展阶段与基本特点、主要技术门槛以及智能设备的新技术、新产业、新业态、新模式的发展情况和未来发展趋势做了详细分析阐述。

北极星输配电网对该部分内容进行了整理，仅供参考。

①智能配用电设备的发展阶段与基本特点

A.智能配电设备

2022年3月，国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，规划提出在加快推动能源绿色低碳转型方面，推动构建新型电力系统，创新电网结构形态和运行模式，通过加快配电网改造升级，推动智能配电网、主动配电网建设，提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性，促进新能源优先就地就近开发利用。积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，实现与大电网兼容互补。

2022年10月，国家发展改革委办公厅、国家能源局综合司发布《关于实施农村电网巩固提升工程的指导意见（征求意见稿）》，指导意见提出农村电网建设的主要目标，即到2025年，农村电网网架结构更加坚强，装备水平不断提升，数字化、智能化发展初见成效，农村电力保障水平得到全面巩固提升，全国农村供电可靠率达到99.87%，综合电压合格率不低于99%。随着“十三五”新一轮农村电网改造升级工程顺利完成，为打赢脱贫攻坚战提供了坚强电力保障。

为深入贯彻落实能源安全新战略和乡村振兴战略，“十四五”期间国家将持续组织实施农村电网巩固提升工程。根据国家电网公司、南方电网公司的发展规划，“十四五”期间，国家电网公司在配电网领域预计投入超12,000亿元，占电网建设总投资60%以上；南方电网公司在配电网领域计划投入3,200亿元，占电网建设总投资的48%左右。在“双碳”目标和新型电力系统建设背景下，布局智能电网、推动配电环节智能化成为抢占未来低碳经济制高点的重要战略，配电网作为连接用户的最后环节，对供电质量有着决定性影响。随着国家电网公司、南方电网公司开展新型电力系统建设，进一步推动智能配电设备的功能和特性向具备自愈能力、具有更高的安全性、提供更高的电能质量、支持分布式电源的灵活接入、提高配电资产利用率、支撑“源网荷储”智慧联动、提升配电网柔性化的方向发展。

B．智能用电设备

新型电力系统下，电源结构和负荷形态发生重大变化，“源荷”双侧随机性、波动性显著提高。在“十四五”乃至更长时期，伴随电气化水平稳步提升和用电负荷持续增长，在新能源小发、极端天气突发等状况下，我国电力供应保障困难突出，单纯依靠电源的建设已不能满足当前要求，必须从用电侧入手，深入挖掘用电侧潜力，打造“源-网-荷-储”互动的新型电力系统。在电网发展方式上，由以大电网为主，向大电网、微电网、局部直流电网融合发展转变，推进电网数字化、透明化，满足新能源优先就地消纳和全国优化配置需要；在营销服务模式上，由为客户提供单向供电服务，向发供一体、多元用能、多态服务转变，打造“供电+增值服务”模式，创新构建“互联网+”现代客户服务模式。同时随着物联网、人工智能等新技术的发展，在智慧城市、智慧社区、智能家居、分布式能源等领域诞生了大量的应用需求，对用电设备提出了“应用升级灵活便捷”的发展需求，国际法制计量组织（OMIL）也提出“计量模块独立可溯源”的要求。“十四五”是新型电力系统建设的关键时期，而满足新型电力系统和“双碳”目标的新一代智能用电设备研发需求愈发迫切。未来支撑综合能源服务，支撑低压配网可视化管理,支撑电力市场化交易,支撑用户侧增值业务拓展等新业务，这些都将称为推动公司实现“三商”转型的重要举措内容。

2021年11月，南方电网公司印发《南方电网“十四五”电网发展规划》提出，“十四五”期间，加快数字电网建设和现代化电网进程，南方电网建设将规划投资约6,700亿元。国家电网2022年发展总投入目标为5795亿元，其中计划电网投资5012亿元。距离用户更近的配用电侧、相关信息化设备及面向下游的相关应用的研发将成为电网投资的重点。

2022年5月，国家发展改革委办公厅等发布了《关于推进新型电力负荷管理系统建设的通知》（发改办运行〔2022〕471号），要求建设新型负荷管理系统，在实现电力安全保供的前提下的负荷精准控制和用户常态化、精细化用能管理。自国家发改委发布《关于开展重点用能单位“百千万”行动有关事项的通知》以来，国家、省、地市分别对“百家”“千家”“万家”重点用能单位进行目标责任评价考核，国内多地政府也发布了能效监测管理的要求，大用户为满足能效管理和提质增效，升级量测系统也成为必然趋势。

2022年8月，南网电网公司在正式发布《关于印发南方电网公司新一代智能量测体系建设指导意见的通知》（南方电网市场〔2022〕12号）》，明确了新一代智能量测体系建设工作思路、工作目标、建设原则和实施策略等要求，并将智能量测体系示范区建设作为2023年南方电网公司市场营销重点工作，国家电网公司近年来也在新一代物联网电表、能源控制器、用电采集系统等领域加大投资，整体行业呈现明显上升趋势。

分布于电网末梢的海量智能电表、智能终端、智能开关等智能用电设备成为支撑电网最后一公里数字化变革的关键设备，电力系统传统的“重发轻供不管用”现象成为历史，智能用电设备的功能及定位不断向智能化、模块化发展，助力电网自动化和智能化程度进一步提高，有效提升节能减排的效率，在未来几年里，这种趋势将更加明显。

②智能监测设备的发展阶段与基本特点

构建新型电力系统，是国家加强生态文明建设、保障国家能源安全、实现可持续发展作出的一项重大决策部署。电网是构建新型电力系统的关键环节，无论是国家电网还是南方电网，都在积极探索和实践推进新型电力系统建设。构建新型电力系统的核心是加强电网数字化智能化建设，智能监测设备的广泛应用是实现电网设备智能化、生产运维智慧化、生产管理集约化的关键前提。

2022年3月，国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，规划提出加快电力系统数字化升级和新型电力系统建设迭代发展。国家电网和南方电网作为新型电力系统建设的主要参与方，在电网智能化方面投资比例逐年提高，其中输电、变电和配电环节的智能化为建设重点。作为电力系统数字化智能化基础的智能监测设备将助力改变电网传统运营与管理模式，使电网企业得以应对大规模分布式能源接入、“源网荷储”联动复杂程度提高等挑战。

在上述背景下，国家电网公司发布《新型电力系统数字技术支撑体系白皮书》，明确新型电力系统数字技术支撑体系具有精准反映、状态及时、全域计算、协同联动的基本特征，核心是基于物联感知和分析计算，全面提升新型电力系统各环节状态及时感知能力。南方电网公司发布《南方电网公司建设新型电力系统行动方案白皮书（2021-2030年）》，在提升数字技术平台支撑能力的重点举措中提出持续完善全域物联网平台采集终端建设，提升新型电力系统边缘感知能力。2022年9月，南方电网公司发布《南方电网公司数字生产“十四五”行动计划》，计划的首项重大行动即为开展设备智能化及数字装备研究应用，提升设备状态感知能力和提高装备智能运维能力。

随着新型电力系统建设的发展，电网生产和运行模式已发生了重大改变，“源网荷储”各环节的广泛参与使参与主体和并网设备数量大规模增加。在此基础上，数字技术将促进传统能源设备智能融合，各种电气量、环境变量的自动监测、传输、接收将成为新型电力系统建设的技术基础，5G、边缘计算与云边融合、人工智能等信息基础设施也与能源基础设施深度融合，支撑传统能源转型升级，推进能源生产和消费方式更加智能化。

③机器人及无人机的发展阶段与基本特点

机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标准。2021年12月，国家工信部发布《“十四五”机器人产业发展规划》，提出“十四五”期间，将推动一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平；机器人产业营业收入年均增速超过20%；形成一批具有国际竞争力的领军企业及一大批创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业，建成3到5个有国际影响力的产业集群。

2022年，工业和信息化部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，要求遴选有一定基础、应用覆盖面广、辐射带动作用强的重点领域，开展从机器人产品研制、技术创新、场景应用到模式推广的系统推进工作。在能源领域，明确提出要研制能源基础设施建设、巡检、操作、维护、应急处置等机器人产品；推动企业突破高空、狭窄空间、强电磁场等复杂环境下的运动、感知、作业关键技术；推广机器人在风电场、光伏电站、水电站、核电站、油气管网、枢纽变电站、重要换流站、主干电网、重要输电通道等能源基础设施场景应用。

2022年4月，国家发改委发布《电力可靠性管理办法（暂行）》，要求电力企业加强无人机巡检等先进技术应用，优化输变电设备运维检修模式。2022年9月，南方电网公司发布《数字生产“十四五”行动计划》，明确提出十四五末，全网巡视、操作业务替代率不低于60%，强化设备智能化覆盖将是电网企业提升数字化能力的必由之路。

电力特种机器人及无人机是电网智能巡视和智能作业的重要手段。电力巡检机器人、巡检无人机已逐步在输电、变电、配电巡检领域大规模应用，处于快速的应用推广阶段；作业机器人发展方兴未艾，涌现出了一系列高度场景化特种作业产品，正逐步从科研应用到产业化应用过渡阶段。随着电力能源企业对本质安全、提质增效要求的不断提升，“机器代人”已经成为设备运维领域发展的必然趋势，成为构建现代能源体系的重要组成部分。

智能设备行业的主要技术门槛

①智能配用电设备的主要技术门槛

A.智能配电设备

公司所研发生产的智能配电设备以“配电终端+”为核心，通过拓展至多种终端形态并与一次设备深度融合，形成完整的智能配电解决方案，相关设备的研发生产不仅需要掌握中低压电力设备的制造及运行技术，而且需要经过多年的行业实践，建立技术研发的持续创新机制，才能够在行业中立足并建立竞争优势。主要技术门槛涉及微电子技术、测控技术、信息处理技术、故障诊断技术等多个细分技术领域，需要多学科技术储备及对应的多专业人才作为支撑；为研发出满足用户需求的优质产品需要具备兼顾安全和便捷的高可靠性结构设计、多源多维度的数据融合算法，以及即插即用的新型物联网规约设计等能力，对产品结构设计优化和软硬件开发能力提出高要求；需要深入了解电网业务和现场情况，深挖一线人员运行运维工作难点和痛点，才能针对性的开展产品设计和功能迭代优化工作，研发出优质产品切实为基层人员工作减负。

B.智能用电设备

新型电力系统下，智能用电设备的研发不仅需要掌握电网运行规律和核心需求，还需要拥有强大的嵌入式操作系统、云计算、应用平台开发能力、还需要具备通信技术、微功率计量、信号处理技术、防护技术、传感技术、边缘计算等技术实力，属于技术密集型行业。产品在可靠性、稳定性、安全性等方面要求很高，企业需要储备相应的技术经验，持续研发创新的机制，以及多年的行业应用经验，才能够在行业中立足并建立竞争优势。

②智能监测设备的主要技术门槛

公司所研发生产的智能监测设备包括适用于电网设备安全实时监测场景的图像视频、故障定位、护层环流、塔基沉降等类别产品，以及适用于作业人员安全风险管控场景的现场可视、风险感知和后勤保障三个系列智慧安监终端产品，系列产品及配套应用形成“设备-环境-人员”相协同的立体监测方案，实现对发输变配用全环节设备状态、运行环境、作业人员的实时监测、安全监管和危机预警，相关设备的研发生产不仅需要掌握电网智能化监测设备的制造及运行技术，而且需要具备电力非结构化信息（多维电气参量、电力图像）采集与处理的核心技术开发能力，具有较高的技术壁垒。主要技术门槛如下：

A.涉及输电、变电、配电多类业务场景，以及机器视觉、卫星定位、电气参量传感等多个细分技术领域，需要多学科技术储备及对应的多专业人才作为支撑。

B.研发出满足用户需求的优质产品需要具备智能监测产品的一体化、低功耗和灵活便捷的高可靠性结构设计能力，以及基于人工智能的缺陷识别、故障定位和隐患辨识算法开发能力。

C.需精准掌握兼顾现场作业人员使用方便与安全监管人员督查需求，指导智能监测产品设计和精准定位迭代优化功能点。

③机器人及无人机的主要技术门槛

A．智能巡检机器人

智能巡检机器人技术门槛较高，其研发综合了自动控制、智能检测、抗电磁干扰、网络通信、数据采集与处理、人工智能、图像处理和模式识别等多领域，具体技术主要包括：3D激光导航、运动控制、巡检检测、后台控制系统等，属于多学科综合的技术密集型行业。产品的研发需要依托对电力能源行业的技术开发与实践以及相关应用数据，基于核心技术领先优势，并持续资金投入，提升技术创新能力和产品迭代进化能力，对行业新进入者具有较高的技术门槛。公司在3D激光导航、运动控制、巡检检测、后台控制系统等方面均具有核心技术优势，具有丰富的行业专有知识和产品现场实践经验，具备面向智能巡检机器人平台化、功能复合化发展提供产品与服务的能力。

B.智能巡检无人机

智能巡检无人机属于技术密集型行业，无人机系统包括平台、挂载、航线系统、监控系统等部分，具体技术主要包括：面向行业应用的任务荷载技术、航线规划技术、自动飞行控制技术等，技术门槛较高。公司无人机产品聚焦在行业特种多旋翼无人机，在定制化载荷、航线动态规划及自动驾驶技术、多无人机群体智能及调度技术、设备缺陷诊断技术等方面对于电网客户具有独特优势，具备面向多行业应用、多领域客户提供低空网格化全自动巡检产品与服务的能力。

C.带电作业机器人

带电作业机器人具有很高的技术壁垒，带电作业机器人系统包括平台、感知系统、控制系统、作业臂、特种作业工具等部分，具体技术主要包括：环境感知技术、智能规划技术、运动控制技术、自主作业技术等。公司带电作业特种机器人产品，攻克基于力-视-位多关节机械臂运动模型及柔顺控制技术，突破了机器人刚柔耦合精确控制、复杂环境目标感知与定位等关键技术难题，实现了电力特种作业机器人关键部件的国产替代，具备面向电力能源等特殊行业提供带电作业机器人产品开发迭代的能力。

智能设备的新技术、新产业、新业态、新模式的发展情况和未来发展趋势

①智能配用电设备

A.智能配电设备

智能配电设备未来的发展方向将以支撑分布式新能源柔性接入、实现海量设备自主灵活运维为重点，围绕新一代配网自动化终端，构建“终端+快速开关”的一二次融合成套设备技术体系，“终端+采集器+特种工具”的配电网单兵作业现场智能运维技术体系，以及适配新能源和分布式储能接入的“台区大脑+分支监测终端+可控智能开关”台区智能化技术体系，实现多元化源荷的开放接入和双向互动，促进分布式新能源高效就地消纳。

配网一二次融合成套设备将环保气体绝缘速断开关柜为核心，集成一二次设备，满足含新能源的配电网数据采集分析和预测、远方操控、故障定位及隔离、并网点分析及保护等业务场景需求，全绝缘、长寿命、免维修、占用土地空间小、安全可靠、不受环境影响将成为配网自动化成套设备的核心技术需求。

配电网智能运维场景需要适用于配电网巡检维护、故障排除、定检试验各类场景的设备本体运维工具和单兵作业运维装备来支撑，以数字化手段提升设备运维效率，具备“穿透感知、精准检修、智慧决策、协同控制、安全可信”特征的新一代配网运维工具，是实现从人工巡视定检的传统运维向智能远程运维转变的关键。

新型电力系统源网荷储联动场景依靠新能源并网成套设备提供实现分布式新能源接入可观可测、可调可控、可聚合可协同的技术手段和支撑设备，应对新型配电网的双向潮流变化，并满足含新能源接入的台区管理要求，将成为智能配电设备的另一个重要技术发展方向。

B.智能用电设备

2021年3月，国家《十四五规划和2035年远景目标纲要》提出“加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电力系统互补互济和智能调节能力”。2022年1月，国家发展改革委、国家能源局发布《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中，提出进一步推动智能配电设备的功能和特性朝向具备自愈能力、具有更高的安全性、提供更高的电能质量、支持分布式电源的大量接入、支持与用户互动、对配电网及其设备进行可视化管理、提高配电资产利用率、提升配电管理信息化水平的方向发展。2022年5月，国家发改委、国家能源局发布《关于推进新型电力负荷管理系统的通知》，要求深化开展电力负荷管理，促进新能源消纳，保障民生和重点用电需求，保障电力供应安全。

“十四五”期间，电网智能化是新型电力系统建设的核心，国家电网计划对电网及相关产业投资超过6万亿元；南方电网电网建设规划投资约6700亿元，配电网规划投资达到3200亿元。智能配用电设备发展前景十分广阔。公司将积极把握机遇，发挥公司核心技术配用电终端操作系统“丝路InOS”价值，构建“丝路”应用生态，打造电力行业智能配用电设备研发应用创新引领者。具体包括：围绕“丝路”操作系统生态，以电力物联网核心模组、低压配用电可视化及AI深化应用为重点科研方向，构建基于“丝路”的系列产品，包括：核心硬件模组、嵌入式APP应用、带计量功能智能终端设备、台区智能化运维解决方案、双碳及能效监测解决方案，打破源网荷储各端信息壁垒，实现多元信息协同融合和有效应用。

②智能监测设备

智能监测设备未来发展方向将以人工智能与电气量监测传感技术深度融合，及机器视觉的深化应用为重点，构建“设备－环境－人员”相协同的立体监测技术体系，实现对发输变配用全环节设备状态、运行环境、作业人员的实时监测、安全监管和危机预警，确保电力设备可靠运行、高效运维和电力人员安全作业。

面向电网设备安全实时监测场景，相关设备将进一步结合生产一线单位电网运行与维护需求，重点围绕数字生产体系中电网设备智能化、生产运维智慧化开展产品研发，推进图像视频、故障定位、护层环流、塔基沉降等智能监测终端设备的深化应用，通过电网生产智能化产品支撑电网数字化转型，推动电网可感可控、设备智能运维。

“十四五”中后期电力系统发展迅速，现场作业面和作业数量剧增，传统“人盯人”模式愈加难以适应新形势下安全监管要求。面向人员安全的智能监测场景，相关设备将以作业现场人身风险管控为核心，以杜绝人身事故事件为目标，以“智慧安监终端+”系统应用为核心技术载体，推动触电风险辨识、高精度定位、电力图像识别、工器具全生命周期管理与安全监管业务场景的深入融合。

③机器人及无人机

根据国家《“十四五”机器人产业发展规划》，机器人作为新兴技术的重要载体和现代产业的关键装备，“十四五”期间，国家将推进机器人应用场景开发和产品示范推广，加快医疗、养老、电力、矿山、建筑等领域机器人准入标准制订、产品认证或注册，鼓励企业建立产品体验中心。2023年1月，工业和信息化部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，推广机器人在风电场、光伏电站、水电站、核电站、油气管网、枢纽变电站、重要换流站、主干电网、重要输电通道等能源基础设施场景应用，推进机器人与能源领域深度融合，助力构建现代能源体系。机器人产业迎来升级换代、跨越发展的窗口期。

在电力能源领域，“十四五”期间是新型电力系统建设的关键时期，国家电网和南方电网均制定了以数字化为核心的电网建设规划，加速电力企业转型升级。机器人无人机是电网生产领域数字化转型升级的重要工具，在变电设备巡视方面，要实现机器巡视为主、人工检查性巡视为辅的巡视模式，巡视工作的重心由现场人工巡视转变为远程巡视和后台数据分析，实现110kV及以上线路数字化通道建设100%覆盖，多旋翼无人机自主巡检100%覆盖。根据国家电网和南方电网的规划，电力巡检机器人将逐步从户外场站向室内巡视渗透，电力特种无人机尤其多旋翼无人机将逐步从220kV以上电压等级，渗透到10kV配网等中低压巡视领域，进一步扩大输变配一体化巡检应用，机器人和无人机的应用场景和应用规模都将得到大幅提升。

未来，电力能源领域巡检类机器人呈现“一高六化”（高可靠、轻量化、模块化、网格化、集群化、智能化、共融化）技术发展趋势，作业类机器人呈现“一专三化”（专业性、工具化、易用化、智能化）技术发展趋势。公司将充分利用好电网数字化转型升级的发展机遇，发挥自身在电力巡检机器人和电力特种无人机领域全技术链条的优势，加大研发攻关，聚焦核心技术，重点完成室内轻量化智能巡检机器人、模块化机库、配网带电作业机器人等产品迭代开发，实现量产和规模化应用，持续加强“慧眼”无人巡检系统生态建设，不断提升电网智能运维水平；同时，公司也将发挥产品和技术优势，持续打造海上风电、陆上风电、光伏场站等新能源场站智能运维产品和解决方案，扩大新能源智能运维市场。