江苏智能电网世界级产业集群发展策略研究.pdf

第第 5 5 卷卷 第第 2 2 期期2 20 02 24 4 年年 4 4 月月新新能能源源科科技技N Ne ew w E En ne er rg gy y S Sc ci ie en nc ce e a an nd d T Te ec ch hn no ol lo og gy yV Vo ol l.5 5,N No o.2 2A Ap pr ri il l,2 20 02 24 4DOI:10.20145/j.32.1894.20240206 基金项目:2023 年度江苏省社科应用研究精品工程立项项目(23SYB-019)。作者简介:张睿(1984),男,高级经济师,博士研究生;研究方向:产业经济。james_zr 江苏智能电网世界级产业集群发展策略研究张 睿,许 婧(江苏省经济和信息化研究院,江苏 南京 210003)摘要:智能电网是以新能源为主体的新型电力系统的核心内容,将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成,通过各电压等级电网的协调发展,积极服务国家能源转型目标的达成。当前,我国已成为全球智能电网产业领军者,是全球最大的智能电网市场,进入集群化发展阶段。江苏省新型电力(智能电网)装备集群是“十四五”期间重点打造的 16 个先进制造业集群之一。文章结合智能电网集群国内外发展情况,从集群规模、产业链优势、技术创新、龙头企业、区域布局、协同合作的不同维度深度分析江苏省智能电网产业的现状,梳理存在的问题,为江苏省打造世界级智能电网产业集群提出发展政策建议。关键词:智能电网;世界级产业集群;发展策略中图分类号:F426 文献标志码:A0 引言 中国正大力发展先进制造业集群,2022 年,45 个国家先进制造业集群产值超 20 万亿元,建设了 18 家国家级制造业创新中心。世界级产业集群是集群发展的制高点,也是世界制造强国的重要标志。1 世界级产业集群的特点 1890 年,马歇尔(Marshall)在经济学原理中指出,厂商有动机扩大生产规模来追求利润,产生了企业内部规模经济。然而,企业外部经济对工业集聚区的产生和发展也具有重要意义1。当产业集聚区形成后,劳动力市场将不断优化,一些配套产业和专业化服务业将兴起,公路、铁路运输等基础设施将得到改善。波特(Porter)在国家竞争优势中,基于 10个主要发达国家的研究,提出了产业集群的概念,认为这种企业组成的新型产业组织可以影响区域的整体竞争力2。随后,文献3-5就产业集群进行了相关的理论和实证研究。在创新驱动时代,产业集群依然作为国家竞争力的重要体现6。文献7基于经济学生态租金的概念,提出了集群竞争优势的新解释:产业集群从不同产业资源的占有和分配中得到李嘉图租金;通过创造性毁灭获取熊彼特租金;通过企业合作协同获取关系租金;通过集群品牌的打造、影响力的提升获取理查德租金。文献8发现经济集群化非常有助于强化企业业务关联,做大范围经济。世界级产业集群最早由欧盟委员会在 2010 年提出。作为产业集群的最高形式,它指能够在全球范围内提供产品和服务,推动企业创新、区域进步和提升国际竞争力的产业生态系统。中国最早于 2014 年在国家层面提出建设世界级产业集群。国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见指出,要以沿江国家和省级开发区为主要载体,以大型企业为骨干,打造电子信息、高端装备等领域的世界级制造业集群。党的“十九大”报告强调,“促进我国产业迈向全球价值链中高端,培育若干世界级先进制造业集群”9。文献10-11对世界级产业集群的培育模式和路径进行了探索性研究。世界级产业集群具有高度集中的产业链、高效的供应链、高度专业化的企业、高水平的人才集聚。这些集群一般拥有优越便捷的地理环境,紧邻世界一流学府、专业机构以及先进的通信、能源、水利等设施保障。政府在打造世界级产业集群中扮演必不可少的角色,进行政策引导、资金支持、组织协调等活动。全球著名的世界级产业集群包括德国巴伐利亚的汽车05新新能能源源科科技技集群、美国硅谷的电子信息集群等。2 智能电网集群国内外发展情况 智能电网的发展不仅融合了通信、计算机、传感以及自动化等多种技术,同时也能够实现全网数字化,从而为我国电力产业的进一步发展奠定良好的基础12。从全球来看,近年来可再生能源比重大幅度增加,新能源革命对电网系统提出了更高的要求,投资大幅度增长。从国内来看,我国已成为全球智能电网产业领军者,是全球最大的智能电网市场,进入集群化发展阶段。2 2.1 1 市市场场分分析析2 2.1 1.1 1 全全球球情情况况全球智能电网投资大幅度增长。自 2013 年以来,全球智能电网投资额不断增长,年均增长率达到8.4%。根据 Markets and Markets 数据显示,20182023 年的复合年增长率达到 20.9%。储能市场成为各国竞争焦点。随着新能源产业的快速发展和储能技术的持续突破,新型储能成为各国部署竞争的关键领域,全球储能市场规模不断扩大。中国储能协会数据显示,截至 2021 年,全球已投运储能项目累计装机规模达 209.4 GW,同比增长 9.6%。未来随着“双碳”目标深入推进,全球储能市场规模有望在 2030 年达到 3000 亿美元。2 2.1 1.2 2 国国内内情情况况我国是全球智能电网市场领军者。以清洁能源为主导的能源结构转型促使我国能源不断向清洁化、智能化、电气化、集成化方向转变。截至 2020 年年底,我国已基本完成国家智能电网的引领提升阶段,初步形成了智能电网运行控制和互动服务体系13。2022 年,我国发电设备产量为 13564.5104 kW,位居世界第一;电网投资规模达到 6262 亿元,达到历史新高,如图 1 所示;智能电网产业规模已经超过 1 万亿元,我国已成为名副其实的全球最大的智能电网产业市场。从区域分布看,我国智能电网产业已经形成了环渤海、长三角、中西部和珠三角 4 大集聚区,各个区域均形成了独特的技术和产业优势,其中环渤海地区是中高端设备和先进技术的研发设计和制造基地;长三角地区是国内领先的特高压设备制造基地;珠三角地区是低压设备制造集中区域;中西部地区在高压开关领域具备核心优势。图 1 20162022 年我国电网投资规模2 2.2 2 技技术术和和热热点点方方向向分分析析2 2.2 2.1 1 全全球球情情况况由智能电网专家撰写的专题研究报告显示,从全球智能电网技术发展来看,研发主要围绕几个方面展开,包括提高电网成套装备智能化水平、新型输变电成套装备研发及产业化、解决可再生能源并网难题、完善电力装备特殊环境适应性及试验检测能力、谋求探索与“互联网+”深层融合等,具体涉及的热点技术领域如表1 所示。表 1 全球智能电网技术热点板块电网技术热点板块发电发电机组设计制造、新能源发电、新能源并网及控制输变电电网智能运行控制、变电站智能化、设备智能化、柔性输电、线路增容、超导应用配用电智能配电、电能质量与节能、配网电力电子应用、分布式电源接入微网、用电智能化、电动汽车与电网互动调度通信电力通信、电力信息技术、信息安全储能储能介质、光储充一体化、储能资源调控、储能与综合能源系统协同、储能技术15新新能能源源科科技技2 2.2 2.2 2 国国内内情情况况我国智能电网技术处于世界前列,具有自己的特色。当前,我国技术创新和产业化的主要方向是绿色化材料、智能化装备、高压大功率器件、电力设备芯片等。具体来看,光伏发电领域的技术热点板块包括变流器功率模块、芯片、控制器、设计仿真软件、组件回收设备、跟踪支架。新型储能领域的技术热点板块包括 10 MWh 级固态储能锂离子电池系统、GWh 级锂离子电池储能系统、100 MWh 级液流电池储能系统、高容量、高比能和低成本优势的室温钠硫电池、高压大功率一体化 PCS 产品。2 2.3 3 企企业业分分析析2 2.3 3.1 1 全全球球情情况况全球智能电网市场主要由实力雄厚的国际巨头企业占据主导地位。主要集中在美国、德国、日本、瑞士、中国等地区,形成了瑞士 ABB、德国西门子、美国通用电气、法国施耐德电气、日本日立等世界 500 强企业,这些巨头企业发展起步早、产品综合技术实力强,具备较强的品牌价值和溢价能力。2 2.3 3.2 2 国国内内情情况况随着电力体制改革的进行,我国智能电网企业逐步形成了市场化的竞争格局,培育了一批具有国际竞争优势的龙头企业。其中,低压电器领域市场相对分散。除了少数头部企业外,各企业市场占有率一般较小。2022 年我国低压电器行业市场占有率排名前三、前五、前十的公司市场占有率之和分别为 37.2%、48.1%和 59.3%,其中,施耐德公司市场份额占比最高,为 15.4%,其次为正泰和德力西,市场占有率分别为 14.8%和 7%。特高压设备技术含量相对较高,市场份额较为集中。拥有国电南瑞、许继电气、平高电气、特变电工、中国西电、保变电气、山东电力等龙头企业。其中,国电南瑞占据直流特高压设备换流阀市场份额的 50%,平高电气占据 GIS(组合电器)设备市场份额的 47%,特变电工占据换流变压器市场份额的30%。自动化及保护设备领域,国内企业占据主导地位,保护设备、稳控装置、安全自动装置等产品市场集中度高。2 2.4 4 政政策策分分析析2 2.4 4.1 1 全全球球情情况况从全球智能电网区域发展看,发达国家智能电网的侧重有所不同。美国实施全国统一智能电网计划,主要侧重于配电和用户侧研究,推广可插电式混合动力汽车,发展用户需求侧响应,实现分布式电源和储能的并网运行。先后颁布了Grid2030 美国电力系统下一个百年的国家愿景(2003)国家电力传输技术路线图(2004)电力输送系统升级战略规划(2007)能源独立与安全法案(2007)美国恢复和再投资法案等具有延续性的智能电网战略规划。欧洲实施超级智能电网计划,主要侧重于研究和解决电网对风电尤其是大规模海上风电的消纳、分布式能源并网、需求侧管理等问题。先后制定了战略研究议程(SRA)欧洲未来电网发展策略能源技术发展战略等政策文件。日本主要侧重于研究和解决太阳能发电的大规模并网以及电动汽车并网、电动汽车与智能住宅的联合互动问题。2 2.4 4.2 2 国国内内情情况况我国政府高度重视智能电网产业的发展,出台了一系列政策措施,以促进智能电网产业的创新与发展,智能电网产业因此迎来了发展新机遇。制定了国家发展改革委关于加快配电网建设改造的指导意见能源互联网发展行动计划(20162020 年)国家能源发展战略行动计划(20142020 年)“十四五”现代能源体系规划关于推进能源生产和消费革命的指导意见国家电网公司关于推进智能电网发展的指导意见等政策文件。3 江苏省智能电网产业集群的现状 “十三五”以来,江苏省积极贯彻落实党的“十九大”关于“培育若干世界级先进制造业集群”的战略部署,围绕智能电网产业重点领域、关键环节,形成了链条完备、配套齐全、创新协同、技术领先、区域协作、内外循环的全省智能电网产业集群发展格局,涌现一批肩负代表中国最高水平、参与国际产业竞争合作重任的龙头企业和集群。3 3.1 1 集集群群规规模模全全国国领领先先 2021 年,江苏省电气机械和器材制造业拥有规模以上企业超过 5000 家,实现营业收入 17522 亿元,是制造业中仅次于计算机、通信和其他电子设备制造业的第二大门类。整个“十三五”期间,以智能电网、特高压设备、晶硅光伏、风电装备、氢能装备为发展重点的新型电力(新能源)装备集群营业收入年均增长11.2%,增速高于全省规模工业近 5 个百分点。单独从智能电网集群来看,产业主营业务收入近年来年均增长 20%左右,2020 年超过 3600 亿元,总量居全国各省第一。25新新能能源源科科技技3 3.2 2 全全产产业业链链优优势势突突出出 在发电环节,江苏省具备燃气轮发电机组、汽轮发电机组、新能源并网及控制设备(逆变器、并网控制器)的生产能力;输变电环节,拥有智能变电站、气体绝缘(GIS)变电站、高压成套设备、变电站监控系统、变电站巡检机器人、其他配套设备(互感器、断路器、电抗器、开关柜等)等的生产能力;配电环节,拥有配电变压器、低压成套设备、高低压配电箱、高低压配电柜、配电自动化系统等的生产能力;用电环节,拥有智能电表设备、远程抄表系统、用户侧分布式电源及储能管理、用电监控系统、充电站/充电桩等设备的生产能力;调度环节,拥有大电网安全稳定控制系统、智能电网调控系统、新能源智慧管控系统、源网荷储一体化协调协同控制系统等;通信环节,拥有电力光通信产品、输变电物联网无线传输、电力通信检测等生产制造能力;综合能源服务环节,拥有能效管理(节能服务、合同能源管理)、充电服务、电站运维等能源服务能力;电力网络安全环节,拥有继电保护装置、电力专用网络安全隔离装置、电力系统网络安全监测装置、电力系统专用加密芯片(电力物联网芯片)等生产制造能力。3 3.3 3 技技术术创创新新走走在在前前列列 江苏省持续推进智能电网产业创新载体建设,增强产业创新能力,部分领域技术产品处于全球领先地位。根据江苏省人民政府数据,截至 2021 年年底,全省已累计培育国家技术创新示范企业 48 家;截至2023 年,全省国家企业技术中心总数达 138 家,覆盖了全省 16 个先进制造业集群。中国智能电网产业技术创新战略联盟、国家级智能电网产品质检中心等一批创新载体落户南京市。在智能电网产业基础、前沿高技术、应用开发及产业化方面建立了行业技术标准规范体系,参与起草了 2000 多项国际、国家和行业标准。国网电力科学研究院、南瑞集团研究院等企业入选全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会,推动建立全国新型电力(智能电网)产业规范化发展和技术体系。3 3.4 4 龙龙头头企企业业带带动动明明显显 江苏省形成了若干世界级龙头企业、行业领先企业和一批单项冠军企业、专精特新企业。南京市智能电网产业相关企业近 1 200 家,集聚国电南自、国电南瑞、南瑞继保等一批龙头企业,已发展成为覆盖“发、输、变、配、用、调度、通信、综合能源服务、电力网络安全”9 大关键产业链环节的产业集群。南瑞继保在继电保护、电网安全稳定控制、特高压交直流输电和柔性交直流输电等领域取得了一批支撑和引领行业发展的研发成果,核心产品市场占有率高,继电保护产品在 220 kV 及以上电压等级的国内市场占有率超过 40%。3 3.5 5 区区域域布布局局不不断断优优化化 南京市的电力系统自动化监控、继电保护、新能源发电装备制造在世界上享有良好声誉,建成国家新型工业化产业示范基地(装备制造智能电网装备)、国家火炬计划电力自动化产业基地、国家级智能电网特色产业基地、智能电网全国知名品牌示范区等8 个基地。常州市是中国较大的超高压、大容量变压器生产基地之一,并已具备特高压电力变压器、直流换流变压器生产能力,建成江苏省高端装备制造业特色产业基地(智能电网装备)。扬州市在输配电设备和线缆产品方面、南通市在复合绝缘材料和电能表计方面、镇江市在成套开关设备和中压配电自动化设备制造方面、无锡市和苏州市在火电水电装备、电力计量和通信设备制造方面均已形成相当规模。其他各地市也具备了一定的电力装备生产能力和技术基础。3 3.6 6 协协同同合合作作深深入入推推进进 江苏省加快“引进来”步伐,积极吸引发达国家资本和企业,先后吸引了西门子、ABB、艾默生、维美德、曼奈柯斯、舍弗勒、菲尼克斯、贝尔、爱立信和爱普生等一批行业知名国际企业落户江苏,产业外资利用规模和强度不断扩大。同时,江苏企业充分发挥技术优势、人才优势和品牌优势“走出去”,南瑞集团通过协同合作先后成立了上海南瑞配网控制系统有限公司、浙江电腾云光伏科技有限公司、安徽南瑞中天电力电子有限公司等数十家公司和基地。南高齿、大全等企业参加国际大电网会议暨展会(CIGRE 大会)、德国汉诺威工业博览会等国际展会,并在国外地区召开项目推介及招商活动,开拓国际市场。4 江苏省智能电网产业存在一些问题亟待解决 江苏省智能电网产业虽然取得了一定的发展成就,但是面对打造世界级智能电网产业集群的要求,在产业高质量发展方面还有以下问题亟待解决。4 4.1 1 产产业业链链部部分分环环节节有有待待加加强强 新兴领域优势还未确立。江苏省已实现了大型燃气轮机转子国产化,具备燃气轮发电机组、汽轮发35新新能能源源科科技技电机组、新能源并网及控制设备(逆变器、并网控制器)的生产能力,但半导功率器件及核心控制芯片、大型风电机组主轴轴承、高塔架技术、深远海超大型风电机组等关键核心技术仍存在对外依存度高、“卡脖子”的风险,核心技术在国际市场竞争力不足。同质化低水平竞争仍然存在。江苏二次控制设备高端产品供不应求、低端产品供应过剩的状态还继续存在。省内大量智能电网企业缺少重点技术创新能力,同质化竞争严重,存在劣币驱逐良币的问题。4 4.2 2 自自主主创创新新能能力力仍仍存存在在缺缺陷陷 关键核心技术自主可控仍有差距。江苏省配电监测终端产业已处于国内领先水平,但成套二次设备中绝缘介质的设计制造及主控制器的生产等核心技术仍依赖进口,尚未实现国产替代,科技创新的投入和成效仍有待提高。优秀人才梯队存在断档和枯竭的风险。智能电网领域人才复合度强、培养难度高,优秀人才面临的选择空间大。人才省内南北分布不均,综合水平及核心竞争力需加强,优惠政策吸引力不足。优秀人才大量流入政府、高校、金融机构等,进入实体企业特别是广大民营企业的不多。人才问题成为企业发展壮大研发板块的主要瓶颈。4 4.3 3 企企业业梯梯队队有有待待进进一一步步优优化化 头部企业影响力仍有差距。同国际一线企业相比,江苏省的智能电网龙头企业差距依然较大。以南瑞继保为例,虽然进入了全球五大电力系统保护设备的行列,但和其他四大企业相比(ABB、GE、SEL 和Siemens),南瑞继保在体量、影响力等方面仍具有不小差距。如 ABB 公司 2022 年营业收入为 294.46 亿美元,南瑞继保实现营业收入 138.2 亿元。中小企业数量大占比高。大量中小企业核心竞争力不强,技术创新程度有限,在电网系统准入和市场开拓方面受限于标准门槛,导致企业发展速度慢,盈利空间小,缺乏新产品研发的动力,企业发展的后劲不足,影响智能电网产业的长远发展。4 4.4 4 世世界界级级集集群群影影响响力力存存在在不不足足 国际化发展方面存在差距。和 ABB、西门子、施耐德、GE 等国际知名龙头企业相比,江苏企业在国际化发展方面仍存在一定短板,特别是在全球产业链服务的综合配套能力上与国外知名企业存在一定差距。国际化市场开拓阻力越来越大。由于电力市场的垄断属性和政治因素,企业在开拓欧美市场方面存在制约,且面临阻力和困难。5江苏省发展智能电网产业的政策建议5 5.1 1 完完善善组组织织领领导导,加加强强政政策策衔衔接接,促促进进产产业业交交流流沟沟通通 充分发挥省智能电网产业链工作专班作用,加强政府对智能电网产业的引领与组织,合理制定和执行产业规划,协调产业发展各方的利益与诉求。充分发挥省智能电网产业咨询委员会作用,优化智能电网政策执行,强化企业服务。追踪国家层面智能电网产业政策的最新动态,积极与之对接融合。5 5.2 2 维维护护市市场场公公平平,建建立立认认证证体体系系,切切实实加加强强监监管管监监督督 实施科学规范的智能电网行业准入制度,以市场化手段引导企业进行结构调整和转型升级。推进产业标准化体系建设,倡导鼓励企业参与标准起草,促进建立并完善产业产品检测认证环节。加强市场监管,严禁市场垄断与恶性营销,营造良好的竞争关系,提高产品质量和品质保障,完善产业保障体系。5 5.3 3 完完善善金金融融扶扶持持,降降低低准准入入门门槛槛,推推动动企企业业创创新新发发展展 加大对智能电网产业的金融支持力度。大力支持符合条件的企业投资融资,拓宽企业融资渠道,降低融资成本。不断完善多层次创新资本的市场体系,推动各类型企业创新发展。探索能源领域的资产证券化方式,吸引更专业和低成本的资金,实现“互联网+能源+金融”。5 5.4 4 健健全全人人才才培培养养,推推动动校校企企合合作作,加加大大引引智智引引才才力力度度 统筹人才发展规划,完善人才培养体系,加强分类指导。支持学校人才引入企业,鼓励人才在企业中发挥专业,培养产业需要的技术创新型人才、紧缺型人才与复合型人才。加强人才培养,均衡人才区域分配,完善不同领域人才建设,推行保护人才政策,精确预测人才需求量,增加人才吸引力度,完善产业人才服务平台体系,健全人才服务机构性能,优化运行机制。5 5.5 5 鼓鼓励励创创业业创创新新,完完善善企企业业服服务务,加加强强示示范范项项目目建建设设 落实和完善支持智能电网小微企业发展的支持及优惠政策,推动智能电网领域创业公司的发展。加强智能电网中小企业相关技术培训,推进创业基地建45新新能能源源科科技技设,支持鼓励投资创新型企业。针对中小企业需求,优化资源共享、实验设施共享、人才共享等“产学研一体化”措施。大力加强示范项目建设,引导更多企业参与合作,为智能电网产业提供更多应用场景。参考文献1阿尔弗雷德马歇尔.经济学原理M.北京:商务印书馆,2019.2迈克尔波特.国家竞争优势M.北京:中信出版社,2012.3HUMPHREY J,SCHMITZ H.The triple C ap-proach to local industrial policyJ.World De-velopment,1996(12):1859-1877.4刘光富,严荣爱,陈晓莉.我国“工业 4.0”产业集群发展策略研究J.现代管理科学,2016(7):18-20.5KUZNETSOV A V,KUZNETSOVA O V.The success and failure of Russian SEZs:some poli-cy lessonsJ.Transnational Corporations Jour-nal,2019(2):117-140.6TURKINA E,VAN ASSCHE A.Global con-nectedness and local innovation in industrial clusters J.Journal of International Business Studies,2018(6):706-728.7朱桂龙,蔡朝林,许治.网络环境下产业集群创新生态系统竞争优势形成与演化:基于生态租金视角J.研究与发展管理,2018(4):2-13.8DYRDONOVA A N,SHINKEVICH 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voltage levels.At present,China has become a global leader in smart grid industry and the largest smart grid market in the world,and has entered the stage of clus-ter development.Jiangsus new electric power(smart grid)equipment cluster is also one of the 16 advanced manufac-turing clusters focused on during the 14th Five-Year Plan.Based on the development of smart grid cluster at home and abroad,this paper deeply analyzes the current situation of smart grid industry in Jiangsu from different dimensions of cluster size,industrial chain advantages,technological innovation,leading enterprises,regional layout and coopera-tion,sorts out the existing problems of smart grid industry in Jiangsu,and puts forward development policy suggestions for building a world-class smart grid industry cluster in Jiangsu.Key words:smart grid;world-class industry cluster;development strategy55