当前形势概述:重要的能源基础设施，建设新的电力系统的关键环节。
配电网是指从输电网和各种发电设施接收电能，并通过配电设施就地或逐级分配给各类电力用户的110千伏及以下电网。它是能源生产和消费的重要枢纽。目前，配电网仍是我国电网中相对薄弱的环节，农村电网与城市电网的整体自动化率、供电可靠性和结构差距亟待提高。同时，在分布式电源、新能源汽车等终端接入配电网，用户与电网互动日益加深的背景下，配电网的发展任重道远。总的来说，我们认为配电网将成为建设新电力系统的关键环节之一。
图表1:配电网是能源生产和消费之间的关键环节。
资料来源:配电网规划设计，中国电力企业协会，研究部。
图表2:配电自动化、供电可靠性等指标仍有待提高，农村电网与城市电网仍有差距。
资料来源:***电网、***能源局和CICC研究部。
多元化挑战:在能源改革趋势下，配电网的功能形态将发生深刻变化。
我们相信，随着能源改革的不断推进，配电网的功能形态将发生深刻变化，从单向的无源网络向供需互动的有源网络转变，同时对供电质量的要求也将进一步提高:
负荷曲线的峰值加剧了投资压力和设备利用率低的问题。随着需求侧电气化程度的提高，我国电力需求快速增长。我们预测，到2060年，全社会用电量有望达到18万亿千瓦时以上，比2020年水平高出141%。然而，电网峰值负荷的增长高于用电量的增长，进一步增加了配电网的容量要求。根据中国电力企业联合会的数据，“十三五”期间，全社会用电量年均增长5.5%，而电网***大负荷年均增长6.5%，从2015年的7亿千瓦增长到2020年的11.8亿千瓦。根据经验数据，90%以上的发电资源和75%以上的配电网资产仅用于不到5%的年负荷， 因此配电网面临着日益严重的设备利用率低的问题，仍然需要增加建设投资和提高设备冗余度来满足负荷增长的需求。
图表3:中国电力需求快速增长，电网峰值负荷屡创新高。
资料来源:***能源局，风能信息，CICC研究部。
图表4:2019年江苏省某地区配电网规划(高峰负荷导致设备利用率低)
资料来源:齐宁，考虑负荷灵活接入的配电网规划综述与展望，2020；CICC研究部；
注:可以看出，该地区年峰谷负荷差超过2000kW，夏季高峰负荷多集中在中午，低负荷多集中在夜间。全年75%负荷的高峰时间不到400h，不到全年的5%。空调负荷是高峰负荷的主导因素，约占高峰负荷的30%。
人们对高可靠性、连续供电的需求日益增加，对DC负载供电的需求日益明显。近年来，随着居民生活水平的提高、国民经济的发展、产业升级和高端制造业的发展，对高可靠性连续供电的要求不断提高，尤其是高端制造业的用户对电压波动、谐波治理、负荷切换等电能质量问题非常敏感。根据国际电网组织电能质量与经济性研究组的研究数据，单次电压骤降对设备制造/芯片制造造成的平均损失为10万/25万元。此外，终端用电负荷呈现DC趋势，荧光灯、节能灯、LED灯等照明系统，电视、机顶盒、路由器等视听设备， 以及快速发展的电动汽车和数据中心都使用DC，DC负荷的灵活接入问题，以及城市电网走廊有限和负荷密度高的矛盾仍有待解决。
图表5:实际影响用户的电能质量问题类型
资料来源:美国(2011年)，CICC研究部。
图表6:单次电压骤降对部分高端制造业造成的平均损失。
资料来源:CICC研究部国际电网组织电能质量与经济研究组。
大量分布式电源接入配电网，综合承载能力亟待提高，规划辅助模式亟待改变。在全县推广分布式光伏和分布式风电下乡政策的推动下，大规模新能源装置接入配电网，配电网也将成为消耗间歇性新能源的重要战场。分布式电源的大规模接入提高了配电网的不确定性和随机性，系统运行方式更加复杂。配电网规划需要从传统的确定性规划向多场景概率规划转变。此外，当前分配网络的全球情况意识， 统一优化决策和源网负荷与储电的互动仍显不足，难以满足分布式新能源灵活消纳和智能控制的要求，并网服务、交易结算、运维监管等相关管理模式有待优化。
图表7:分布式电源的快速发展使配电网成为吸收新能源的重要领域。
资料来源:***发展和改革委员会、***能源局和CICC研究部。
发展趋势:主动配电网，实现分布式电源和多样化负荷的互动管理。
配电网侧主动配电网和能源互联网的探索与实践。为适应配电网的发展需求，CIGRE于2008年提出了“主动配电网”(ADN)的概念，即基于灵活的网络结构，通过应用先进的信息通信、智能控制、电力电子等新技术，提高配电网的适应性，对分布式电源和有功负荷进行主动控制和管理，促进资源的合理配置和设备的高效利用。我们认为，在新的电力体制背景下，建设主动配电网将成为我国配电网发展的长期目标。
图表8:传统分销网络与主动分销网络
来源:舒银标，主动配电网状态估计技术2018；CICC研究部
投资前景:结构占比有望提升***60%以上，其中农网改造空间广阔。
配电环节是电网投资结构倾斜的重点方向。我们认为，配电网投资占电网投资的比重有望在“十四五”期间提升***60%以上，总投资较“十三五”期间增长11%，年均投资有望达到3300亿元。
特别是农村电网有着广阔的改造空间。一方面，我国农村电网配电水平与城市电网差距较大，仍有提升空间；另一方面，在推进整县、风电下乡的政策背景下，大规模分布式电源接入相对薄弱的传统农村电网，承载能力亟待加强。我们预测，“十四五”期间农网改造总投资有望达到1.1万亿元。
图表9:十五期间配电网投资及占比预测
资料来源:中国电力企业协会CICC研究部。
增量分配改革丰富了投资者，优化了投资环境。2021年2月25日，***发改委、能源局发文，鼓励社会资本等投资者投资增量配电网项目[1]，支持分布式电源开发建设和就近接入消纳，结合增量配电网等工作开展源、网、负荷、储一体化绿色电源园区建设。我们认为，增量配网的政策环境将丰富投资者，有力支撑配网投资热情。
主动配电网:分布式电源消费的战场，挑战与机遇并存。
分布式电源大规模接入配电网系统会带来哪些影响？
分布式电源是指电源(包括天然气、风能、氢能、生物质能、储能等。)接入35kv及以下电压等级电网，位于用户附近，主要在35kv及以下电压等级就地消纳。近年来，在全县光伏推广/风电下乡等政策支持下，分布式光伏、分布式风电迎来快速发展，接入中低压配电网的电源规模快速增加。
然而，大量分布式电源的接入将对配电网产生广泛的影响，产生诸多挑战，如局部电压越限、电压波动增大、潮流反向频繁、短路电流增大、供电可靠性降低、电能质量恶化、继电保护装置误动作、调峰难度加大等。尤其是在推进整县、风电下乡的政策背景下，大规模分布式电源接入传统农村电网，相对薄弱，承载能力亟待加强。为了保证大量分布式电源并网后的安全稳定运行，出现“逆负荷率> 80%”、短路电流、电压偏差、 分布式电源导致220kV及以上电网谐波含量故障或反向送电”在《分布式电源接入电网承载能力评估导则》(DL/T2041-2019)中评估为红色，暂停新增分布式电源接入，直***电网承载能力得到有效提升。
图表10:电网承载能力分类
资料来源:CICC研究部《分布式电源接入电网承载能力评估导则》；注:逆负荷率是指输变电设备从低压电网流向高压电网的传输功率与设备运行极限的比值。
如何提高配电网的承载能力，解决分布式电源的消纳问题？
增加容量或建造新的配电变压器:满足容量要求
城乡电网多次升级，基本满足了城乡居民的生活及其他用电需求。然而，分布式电源所在的农村电网发展仍然薄弱，地区差异大，分布式电源的消纳能力和承载能力有限。根据***电网公司年鉴，2019年户均配电容量为2.76千伏安；；“十三五”新一轮农村电网改造升级后，农村户均配电容量不低于2千伏安。
在分布式光伏全县推广、风电下乡的背景下，配套变压器扩容迫在眉睫。根据模块产品说明书，1.8m2模块输出功率可达360-380W。考虑支架等配件，1 m2屋顶面积输出功率可达150W。通常每户光伏面积在100 m2左右。考虑0.95的功率因数和极端条件(如全逆供电)，每户光伏配电网的容量需求将达到16kW。在全县推广分布式光伏的试点政策下，目前农村电网每户2kVA配电的标准远远不能满足承载要求。 而配电变压器的扩建和新建需求会随着分布式光伏渗透率的提高而逐渐增加。“十五”期间，将在全国100个县的5000个村庄安装10000台风力发电机，每台风力发电机总装机容量为50GW和5MW。考虑到功率因数为0.95，并留有一定余量，每台风机对应的新增变压器容量为6000 kVA。按照每个村平均安装两台风机计算，每个村需要建设两台6000kVA变压器。(变压器扩容空间的计算见图24)
微电网:提高分布式电源的自我调节能力
图表11:微电网的典型结构和特征
资料来源:CICC研究部配电网规划设计官网。
加快新技术/新产品的应用:提高配电网的调节平衡能力。
图表12:应用新技术/新产品提高分销网络的调节和平衡能力。
资料来源:***电网，CICC研究部。
建设或购买调峰储能:促进当地消费，平抑电网波动。
图表13:分布式储能有效促进本地新能源消费。
资料来源:孙一萌，分布式储能综合价值评估及规划方法，2021；CICC研究部
图表14:分布式储能对配电网电压波动的改善
来源:高旭，《分布式储能对配电网电能质量的影响2020》；CICC研究部
柔性多负荷:柔性交互深化，智能调度均衡。
充分挖掘灵活负荷资源的调节能力，拓展多样创新的业态。
随着电力负荷的快速增长，柔性负荷在缓解电网供需矛盾、提高配电网设备利用率和经济性方面的作用逐渐凸显。柔性负荷是指能够改变用电时间或负荷大小，以满足电力运营商的需求响应策略，从而获得经济效益的负荷。典型的例子有电动汽车、储能、微电网、智能家居等等。***电网计划2021年底前建成营业区域内不低于***大负荷5%的可调负荷资源池，2025年底前巩固提升占***大负荷5%以上的需求响应能力，常态化开展需求响应。2020年，山东、江苏、河南、浙江等省组织电力需求侧应对34次。
图表15:柔性负载的分类和典型代表
资料来源:齐宁，考虑负荷灵活接入的配电网规划综述与展望，2020；CICC研究部
此外，随着新兴主体广泛进入电力市场，以及需求侧响应和现货交易机制的叠加，未来将在配电侧形成多种新能源互联网业态。2021年10月12日，***发改委发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，明确取消工商目录电价，10kV及以上用户全部进入电力市场。中共中央国务院《关于做好二氧化碳排放高峰时期碳中和工作的意见》提出，“推进电网体制改革，增强增量配电网、微电网和分布式电源的市场主体地位， 哪些主要消耗可再生能源”。
以电动汽车充电负载为例，车网互动模式会逐渐演变。
大型电动汽车的充电负荷给配电网带来多重挑战。
近年来，电动汽车发展迅速，大规模电动汽车充电负荷的接入给配电网带来了各种挑战。在传统慢充模式下，充电时间与家庭用电晚高峰负荷期高度重合，容易造成电网元件过载、电压波动、产生谐波电流、线损增加、配电网三相不平衡加剧等问题。在快速充电模式下，电动汽车接入的随机性、快速充电桩的聚集效应对电网的强烈冲击以及配电变压器容量的电流限制都会影响快速充电模式下配电网的安全经济运行。
配电网扩容迫在眉睫，有序收费模式可以缓解高峰负荷压力。
一方面，配电网扩容需求迫切。根据《山东省电力集团公司新建住宅小区供配电设施建设规范》，80m/81-120m/11-150m/150m以下每户建筑面积分别按4kW/6kW/8kW/12kW配用负荷。考虑到城市居民区平均建筑面积约为80-150 m，假设居民区平均用电负荷为5kW，2000个居民区配电容量约为10000kVA。考虑到户均停车位为0.5个，单个充电桩的平均配置容量为7kVA。假设不占用原有小区用电容量，充电车位比例为0.8，夜间极端情况下同时率达到80%， 居住区总用电量需增加4480kVA(+45%)。随着充电桩逐渐由交流慢充向DC快充转变，单个充电桩的平均配置容量有望增加，小区总用电能力将日趋紧张。不同城市的居民用电分布不同，配电标准低的地区会***先受到充电桩的冲击，影响日常用电，急需增加供电负荷。
图表16:充电桩建设对住宅配电网的影响
资料来源:***电网能源研究院，《山东省电力集团公司新建住宅区供配电设施建设规范》，CICC研究部。
另一方面，智能充电设施和协调有序的车网互动平台有助于缓解高峰负荷压力。2021年3月16日，上海市市场监督管理局发布《电动汽车智能充电桩智能充电及交互响应技术要求》(DB31/T1296—2021)，明确了智能充电桩与电网的交互模式。智能充电桩应具备多种功能，如通信、远程设置、计时精度、交互指令数据、负载响应调节等。管理平台作为电力需求响应平台的下层节点，与电网进行交互，接收电网下发的调度指令，然后管理平台控制智能充电桩的充电功率，参与有序充电活动。
电动汽车本质上是分布式储能资源，长远来看V2G商业化潜力巨大。
我们认为新能源汽车与电网的互动是一个渐进的演进过程，从单向可控充电到充放电；在交互范围上，从局部到广域，即从V2H(车到户)到V2B(车到楼)再到V2G(车到电网)。在V2G模式下，新能源汽车集储能和用电于一体，既是电网用户端的柔性负载，又是分布式电源/储能装置。车辆停车时，根据电网需求通过V2G终端放电。车主不仅可以获得放电收入，还可以参与调度，平抑电网波动，为电网提供调频和备用服务。
交流/DC混合配电网和能量路由器为多种负荷创造了灵活便捷的接入条件。
传统的交流配电网主要面临以下挑战:1)城市供电空间有限，架设新线路越来越难以满足负荷的持续增长，而交流线网重构可以实现负荷的均匀分配，但无法实现电力的频繁转移；2)电动车、led等DC负载越来越多，需要通过交流-DC转换环节接入电网，会造成大量的能量损耗；3)传统交流配电网缺乏控制潮流和网络拓扑的灵活手段，大量分布式电源并网时无法保证电压质量，导致弃风弃光。
我们认为，交流-DC混合配电网有望成为一种可行的过渡技术方案。在综合考虑技术经济和充分利用现有资产的基础上，通过换流器将DC变线与交流线路连接起来，形成交流-DC混合配电网是一种可行的方案。交流/DC混合配电网具有拓扑灵活、潮流可控的优点，不仅可以利用原有空间提高线路的输送能力，还可以提高供电可靠性、设备利用率、DC负荷和分布式电源的接纳能力。在配电网侧供电需求增加、DC负荷占比提高、分布式电源普及率加快的趋势下， 我们看好输电侧和海上输电需求叠加的DC项目建设空间。
换流阀是DC工程中价值***大、壁垒***高的设备之一。从DC UHV线路招标情况来看，市场结构相对集中，国电南瑞、、、融信惠科、中电普瑞为主要参与者。其中，国电南瑞在IGBT工业化进程中领先，是核心动力装置。我们认为，国电南瑞有望进一步提升竞争优势，国内功率半导体厂商如、等的电网侧市场也有望繁荣。
图表17:传统交流配电网与交流-DC混合配电网
资料来源:CICC研究部信息与电气工程学院。
图表18:DC换流阀投标模式(以白鹤滩-浙江UHV项目为例)
资料来源:***电网，CICC研究部；注:中标数据包括2020年白鹤滩-浙江UHV***设备招标采购和2021年***设备招标采购，市场份额以中标金额计算。
能量/电能路由器是交流/DC混合电网的核心设备，在提高供电效率、灵活性和可靠性、能量流和信息流互动等方面发挥着重要作用。
图表19:新能源自主研发的能量路由器。
来源:官方网站，TBEA新能源公司，CICC研究部。
关键设备:关注边际变化方向和结构性机会
我们重点关注四条投资主线:1)一次设备:关注扩容需求和节能替代双重催化下的变压器拐点；2)主次融合设备:传统一次设备在IOT感知、数据处理、智能、集成、通信等方面赋能。，普及率有广阔的提升空间；3)二次设备:自动化覆盖面和程度有待提高，主站格局集中化，终端设备需求持续增加；4)智慧能源管理:看好电能质量提升和能源高效利用需求引发的2C业态快速发展。
图表20:配电自动化系统架构及配电投标关键设备主要供应商。
资料来源:***电网，CICC研究部。
一次设备:关注变压器，产能需求增加，高效节能替代迎来拐点。
从2013-2020年***电网配网协议库存各类变压器招标情况来看，配电变压器招标数量在2015年达到峰值后呈下降趋势；2021年有所改善。从10月31日前发布中标公告的批次数量来看，总量已接近2020年全年，趋于企稳回升，柱上变压器成套招标占比也提升***34%。配电变压器也和其他一次配电设备类似，中标的格局比较分散。2021年(截***10月31日)，CR5仅为26.8%，CR20为54.9%。我们认为，变压器行业经历了快速扩张然后稳定的周期，将再次迎来增长的拐点。此轮主要由内生的产能提升需求推动 (高峰负荷增加和分布式电源接入带来的变压器增容需求上文已详细分析)和外生的高效节能替代需求。
图表21:配电网规约清单各类变压器投标数量统计
资料来源:***电网，CICC研究部；注:2021年配网协议库存中标截止到10月31日。
外生因素方面，6月1日变压器能效新标准强制执行，高效节能变压器更新换代空间广阔。变压器损耗约占输配电损耗的40%-50%，节能潜力巨大。***市场监督管理总局和中国***标准化管理委员会于2020年5月发布的强制性***标准GB 20052-2020《电力变压器能效限定值和等级》于2021年6月1日正式实施，各类变压器损耗指标下降约10~45%。2021年1月，工信部、市场监管总局、***能源局联合制定了《变压器能效提升计划(2021-2023年)》。到2023年， 高效节能变压器(新能效等级1、2级)在网络中的占比提高10%，当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。到2020年底，我国运行变压器总数约1700万台，总容量110亿KVA，替代空间广阔。
图表22:新能效标准降低各类变压器损耗指标约10~45%。
资料来源:CICC研究部《电力变压器能效限定值及等级》；注:上图指标对比以35kV油浸三相双绕组调压电力变压器无励磁能效等级为例。
图表23:10月以来高效节能变压器(新能效一、二级)密集招标。
资料来源:***电网，CICC研究部；注:截***10月31日。
在扩容需求和高效节能替代的双重催化下，变压器需求潜力巨大，其中配电环节变压器需求领先；同时，高效节能变压器的比例将显著提高。我们假设220kV及以上电压等级的变压器容量每年稳定增长3%，110kV及以下电压等级的变压器容量也因电力负荷的增加而稳定增长3%。对于分布式能源接入配电网引起的区域内扩容需求，我们假设110kV(含66kV)电压等级需要翻倍，35kV及以下电压等级需要翻倍。关于到2025年连接到配电网的分布式电源的区域比例， 我们假设悲观/中性/乐观三种情景，分别为24%(即***批676个试点县占2343个县级区划)/40%/60%。根据我们的测算，在悲观/中性/乐观假设下，2021-2025年电力变压器的扩容需求分别为38/41/44亿KVA，空间广阔。其中35kV及以下配电变压器增量空间***大，三种假设下为2.4/2.8/3.3亿KVA。特别是高效节能变压器在新增产能市场中的占比将逐步提升。同时，在15%存量置换的假设下，还将新增17亿KVA节能置换需求。
图表24:十五期间电力变压器新增空间测算
资料来源:CICC***能源局研究部；注:假设到2020年底，我国运行的变压器中，220千伏及以上电压等级占40%，110千伏(含66千伏)占20%，35千伏及以下占40%；考虑到“十三五”期间电网***大负荷年均增长率为6.5%，假设110kV及以下变压器容量因电力负荷增加而增加7%。
主次聚变设备:景气度持续上升，渗透性提升空间广阔。
随着信息自动化的发展和供电可靠性要求的提高，一、二次设备的深度融合是一个重要方向。传统的配电网一次设备功能简单，智能化程度低，不能满足配电网日益增长的供电需求。“二次集成”设备在IOT感知、数据处理、智能、集成和通信等方面赋能传统一次设备，已成为配电网的重要发展方向。从国网配网协议库存招标来看，近年来一、二次融合设备招标占比一直居高不下。2021年(截***10月31日)一、二级融合完整环笼竞价比例为29.8%， 一次和二次融合型全柱式断路器的比例为45.5%，一次和二次融合型产品结构倾斜。我们认为，随着配电自动化需求的不断增加，一、二次融合设备的普及率将逐步提高，竞价有望持续繁荣。
图表25:经销协议库存环柜、环笼投标数量统计。
资料来源:***电网，CICC研究部；注:2021年配网协议库存中标截止到10月31日。
图表26:配电网协议清单栏断路器投标数量统计
资料来源:***电网，CICC研究部；注:2021年配网协议库存中标截止到10月31日。
二次设备:看好自动化覆盖面和程度的提升，以及新技术的应用。
配电自动化主站竞争壁垒高，模式集中。配电网SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统，即数据采集和监控系统，是配电网的监控和管理中心，可以实现数据采集、设备控制、参数调整、各种信号报警和自愈等多种功能。与一次设备和其他二次设备相比，配电自动化主站的技术壁垒和利润空间更高，竞争格局更加集中。国电南瑞在竞标份额中领先，许继电气和何新物业集团也占有一定份额。
图表27:配电网SCADA主站集中竞价模式(2021年初***今)
资料来源:***电网，CICC研究部；注:市场份额按通过招标方式整理物资采购项目后的招标包数计算，截止到10月31日。
配电自动化终端招标数量持续增加，竞争壁垒低，格局分散。配电自动化终端是安装在配电网中的各类远程监控单元的总称，为配电网运行和设备状态信息提供实时数据，并能完成遥测、遥信、遥控等功能。根据设备安装位置的不同，主要可分为FTU(馈线终端)、DTU(开闭所终端)和TTU(配变终端)。从***电网配电网协议库存招标情况来看，近年来配电自动化终端招标数量持续增加，2020年将增长90%以上。配电自动化终端的技术壁垒相对较低， 而且市场竞争激烈。2021年(截***10月31日)超过60家企业瓜分市场，CR10仅为37%。
图表28:配电网协议清单中配电终端投标数量统计
资料来源:***电网，CICC研究部；注:2021年配网协议库存中标截止到10月31日。
新一代智能电能表支持电力侧多种应用场景，看好量价齐升和集中化格局。2009-2015年，***电网大规模推广更换***批智能电表，电表更换周期一般在8年左右。所以从2019年开始招标量开始恢复，同比增长94%。2020年8月，***电网发布了新一代智能电能表和IOT电能表的技术规范。电能表的定位从满足基本计量需求的设备，转变为集计量、通信、数据采集、边缘计算、控制于一体的多功能智能设备。可扩展的业务应用场景包括电动汽车有序充电、 居民用电负荷特性智能分析及多表综合信息采集。从2021年***电网两批招标情况来看，电能表和用电信息采集设备招标总量为6902万，较2020年增长27%，总金额为201亿元，增长近50%。
图表29:2019年与2021年平均单表值对比
资料来源:***电网电子商务平台，CICC研究部。
智慧能源管理:电能质量的提高和能源高效利用的需求引发2C业态的快速发展。
我们认为，随着居民生活水平的提高、***经济发展、产业升级和高端制造，电能质量提升和能源高效利用需求引发的2C能源管理业态有望快速发展。近年来，低压电器如良信电气、施耐德、ABB等。已经陆续推出了各自的配电场景，针对各行各业的需求开发了不同的供配电系统/能源管理解决方案。
图表30:郑泰为各行业的电能质量需求输出全面的解决方案。
来源:正泰官网，CICC研究部。
风险警告
电网投资不及预期。***电网在“十四五”期间的投资计划并不明确。如果整体电网投资增速和配电网侧结构性增长低于预期，将对相关公司的业务发展产生一定影响。
这项政策没有达到预期。以增量配电网政策为例，虽然***层面已出台政策文件鼓励社会资本和其他投资者投资增量配电网项目，支持分布式电源开发建设和就近接入消纳，但如果在实施过程中没有统筹规划和价格机制，可能会影响规划，对配电网投资和相关厂商业务造成一定影响。
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