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1、2010-2020年智能电网设备市场需求分析坚强智能电网投资结构概述政策导向决定投资力度，投资重点在电网智能化。随着国网2010年智能电网规划完成，我们认为，坚强智能电网将进入10年的建设高潮。坚强智能电网的建设，而在科技创新、电力市场化改革的推动下，政策导向将决定投资力度与节奏，从结构图中我们可以看出，“信息流”代表的电网智能化是投资重点。图表 中国坚强智能电网体系架构示意图资料来源：国家电网公司2010-2020年，坚强智能电网建设将拉动数万亿的投资，预计将带来近8400亿元的智能电网设备需求。其中坚强电网部分，即指特高压输电网，预计将在2012-2015年迎来建设高峰，2020年完全建成
2、，将带来总计近2200亿元的电力设备需求;电网智能化包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大部分，预计将在2015年前后迎来建设投资高峰、2020年前后初步建成，将带来超过6200亿元的电力设备需求。图表 坚强智能电网2010-2020年建设节奏预测资料来源：国家电网公司图表 智能电网建设电力设备需求构成资料来源：平安证券研究所需要指出的是，坚强智能电网建设对于电力设备市场的影响，我们认为有以下几个重点需要特别关注：对于电力设备整体市场规模，智能电网建设短期来看(5-8年内)将带来增量，长期来看(8-10年以上)将提高电力设备的资产利用效率，同时传统电力设备市场将逐步萎缩，这两个效应叠加，
3、智能电网对整体电力设备市场规模的长期影响为负面;坚强智能电网带来的电力设备需求，以电网智能化为主，我们估算占比将达到70%以上;交流特高压建设部分，由于该部分建设在国家政策层面的不明朗性，我们认为未来对此部分市场容量应当持保守态度，完成全部规划中投资的概率并不大。新一代坚强电网：世界第一特高压输电网建设特高压骨干输电网将构成我国新一代坚强电网。我国主要能源基地分布、负荷中心分布于国土的西部、东部，之间距离长达800-3000公里，长距离低损耗送电是我国电网必须解决的问题，特高压作为骨干电网正解决了这个问题。“特高压电网”，指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络。相比目前
4、普遍采用的远距离输电500千伏超高压交流电网，特高压电网具备更远距离、更大容量、更低损耗、更节约土地资源等优点，能够更好的适应800至3000公里远距离大容量电力输送需求，有利于大煤电基地、大水电基地、大型核电基地、大型可再生能源基地的开发和电力外送。图表资料来源：国家电网公司2010-2020年特高压输电网总投资将超过6000亿元。按照国网的规划，到2020年，中国将形成以“三华”(华北、华中、华东)特高压同步电网为受端，东北特高压电网、西北750千伏电网为送端，联接各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大型可再生能源基地的“一特四大”坚强电网结构，跨区、跨国输电能力达到4.2亿千瓦，其中特
5、高压承载部分达到3.5亿千瓦。年均投资大幅度增长，短期内对传统输电网投资替代作用有限。由于特高压投资受单个工程项目进度影响很大，因此这里我们仅给出阶段年均投资的估计。预计2010-2015年，特高压建设年均投资将达到467亿元，相比2008-2009年年均投资274亿元增长70%。长期来看，特高压投资将对高压、超高压即220-500kv电压等级的输电网投资将构成替代作用。但中短期来看，由于我国电网投资与电源投资比例正处于不断优化中(从原先的4：6向世界普遍的6：4过渡)，预计“特高压替代”和“电网投资比例优化”对220-500kv电压等级的输电网投资影响将对冲。图表 特高压建设阶段年均投资增速
6、资料来源：平安证券研究所图表 我国电网投资与电源投资比例优化资料来源：中电联2010-2020年特高压输电网带来的设备市场容量将超过2100亿元，其中直流特高压设备为主。根据估算，2010-2020年，特高压建设将为交流特高压设备带来740亿元市场需求，其中一次设备670亿、二次设备70亿;将为直流特高压设备带来超过1400亿元市场需求，其中一次设备1376亿、二次设备41亿。图表资料来源：平安证券研究所交流特高压2010-2020年交流特高压总投资将超过3500亿元。国网公司计划到2020年，建成特高压交流变电站53座，变电容量3.36亿千伏安，线路长度4.45万公里。根据已建成的晋东南-南
7、阳-荆门的造价，我们预计国网2010-2020年特高压交流将总投入约3100亿元，我们预计南网特高压交流投入为国网规模的10%-15%，到2020年，我国特高压交流的投入将超过3500亿元。图表 部分交流特高压项目总投资从以上已完成的项目、已评估预算的规划项目中，我们得出估算交流特高压项目总投资的大致公式约为：静态投资=变电容量/10，且随变电容量增高而带来的规模效应下浮5%-10%。由此，我们做了国网2010-2020年1000kv交流特高压总投资额估算。图表交流特高压主设备总需求将超过740亿元。2010-2020年，按照十二五、十三五期间交流特高压建设总投资1500、2000亿元估算，预
8、计将为特高压一次主设备带来总计超过670亿的市场需求，其中变压器、电抗器、特高压开关、接地开关的市场需求分别超过208亿、108亿、237亿、117亿的市场需求。二次设备方面，按照总投资额2%计算，2010-2020年的市场需求将达到70亿元。图表 晋东南南阳荆门、淮南皖南上海交流特高压一次主设备投资图表 十二五、十三五交流特高压工程一次主设备市场容量估算市场容量估算(亿元)直流特高压2010-2020年800kv直流特高压输电网建设总投资将超过2700亿元。特高压直流输电系统中间不落点，用于点对点、大功率、远距离的直接将电力从能源基地送往负荷中心，或者用于区域电网背靠背互联。参照国家电网规划
9、，我们预计到2010-2020年国家电网800KV直流特高压投资将超过2400亿元，南网预计投资规模为国网的10%-15%，国网、南网合计总投资额将超过2700亿元。直流特高压一二次主设备总需求将超过1300亿元。换流变压器、换流阀、直流场设备、交流设备、二次设备是特高压直流项目主要采购的设备。参照向家坝-上海800kv直流特高压工程的设备投资比例，按照十二五、十三五期间直流特高压1500、1200亿元的总投资，我们估算出2010-2020期间直流特高压各主设备的市场需求。图表 十二五、十三五直流特高压工程主设备市场容量估算电网智能化：可持续发展的广阔市场智能电网的建设重点是电网智能化，而非特
10、高压，重点是二次设备，而非一次设备。智能电网的核心特征：信息化、自动化、互动化，层层递进，最终实现电网智能化。我们预计在科技创新、电力市场化改革两大因素的推动下，2015年前后，我国的智能电网建设将全面转向电网智能化的六大方面：发电、智能输电、智能化变电站、智能配电网、智能用电、智能调度。图表 电网智能化各方向对应的主要设备2010-2020年，预计电网智能化带来设备市场容量将超过6200亿元。电网智能化的一个重要目标，是利用高度集成的二次设备，提高对整体电网一次设备的管控能力，并提高资产利用效率，因此，从这个角度看，未来电力设备领域，真正的可持续的市场需求将是二次设备。另一方面，应当更加关注
11、智能配电网、智能用电建设，此部分合计带来的市场需求预计将超过总体需求的50%。图表 2010-2020年电网智能化建设各类电力设备市场容量结构新能源发电电网接入设备：绿色能源的智能入口能源革命是世界第四次工业革命的核心，能源革命决定电源接入设备的广阔市场。当前世界经济和社会发展遇到的核心问题是能源紧张、环境污染严重，这两方面都与能源直接相关，21世纪初开始的第四次工业革命中能源革命是核心。坚强智能电网的一个重要使命，就是最大限度的消纳新能源、分布式能源，保证能源的可持续供应，推动低碳经济发展。到2020年，需要安装电网接入设备的新能源发电总装机，将超过1.7亿千瓦，年均增速将达到20%以上。我
12、国承诺到2020年非化石能源的消费量占到整个能源消费量的15%，为了实现这个目标，除了大力发展水电、核电之外，新能源也占据重要地位。按照目前的规划，到2020年，风电装机容量将达到1.5亿千瓦，太阳能发电装机容量将达到2000万千瓦，生物质能发电装机容量将达到3000万千瓦，而海洋能、地热能等其他新能源预计占比较少。三大新能源发电方式中，除生物质能发电类似火电，基本不需要电网接入设备外，风能、太阳能发电由于其不稳定性、电能质量低等特点，必须要安装电网接入设备。图表 2010-2020年风电、太阳能发电装机规划到2020年，新能源发电接入设备总需求预计将超过1000亿元。我们按照我国规划的风电、
13、太阳能发电2020年装机规模，以及变流器、逆变器的市场单价，对新能源发电接入设备总需求进行了估计。其中，光伏逆变器市场总需求预计将达到500亿元，风电变流器市场总需求预计将达到390亿元。我们预计，风电、太能能发电装机规模2020年突破目前规划是大概率事件。考虑到风电、光伏发电预测系统等其他接入设备的市场需求，预计总的市场规模将超过1000亿元。该部分市场目前规模很小，几乎全部为新增市场容量。预计2010-2012年国内光伏逆变器市场容量年均增速将达到260%、117%、30%，此后也将维持20-30%的增速。由于风电已经走过了高速成长期，2010年后风电变流器市场容量年均增速将保持在10%上
14、下，这部分市场目前多为国外巨头所占据，对于国内厂商的意义在于只要能够形成“替代效应”，市场增速依然很可观。图表 2010-2020年新能源发电接入设备市场容量估算图表 国内光伏逆变器市场容量增长率预测图表 国内风电变流器市场容量增长率预测智能输电设备：全面提升效率与可靠性柔性输电设备柔性输电系统将大大提高输电系统的传输灵活性、传输效率和传输容量。柔性交流输电系统是FlexibleACTransmissionSystems中文翻译，英文简称FACTS，指应用于交流输电系统的电力电子装置。利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电
15、力系统线路的输电能力。静止无功补偿器(SVC)，静止同步补偿器(STATCOM)又称作ASVG，晶闸管投切串联电容器(TCSC)，静止同步串联补偿器(StaticSynchonousSeriesCompensator)以及统一潮流控制器(UPFC)就是基于FACTS装置家族的成员。在电力系统中应用SVC，可有效地降低电力传输过程中的线路损耗，使电网的传输效率提高30%-70%，节能作用显著，并具有降低电压波动、抑制谐波、保障电网安全等作用。新能源发电的发展、电力市场改革构成柔性输电设备市场的双重推动因素。一方面，新能源发电的不稳定性，以及分布式发电的分散性、小规模等特点，直接导致未来电网电能质
16、量和安全受到极大挑战;另一方面，电力市场改革导致发电、输电分离，输电运行和投资风险和不确定性等级的显著增加。应对这两方面挑战，电网企业需要在输电系统引入更大的灵活性，即要引入柔性输电系统。经济的发展要求输电网能够提供质量更高、更“柔性”即可控的电力传输服务，最终能够和储能电站一起，做到“电力流的自由双向流动”，在这样的大背景下，新能源发电、电力市场改革双重推动，柔性输电设备的需求将快速增长。2010-2020年，柔性输电投资带来的SVC市场容量将超过230亿，未来3-5年市场将呈现加速上涨局面。柔性输电在电网的渗透率目前很低，约不到5%，未来10年将是柔性输电高速发展的黄金时期。仅SVC/SV
17、G在输电网中的市场容量，保守估计将达到150亿元左右，加上其他柔性输电设备需求，预计柔性输电投资带来的设备需求将超过230亿元。未来3-5年，电网SVC市场将呈现加速上涨局面。图表 2010-2020年SVC市场容量估算图表 国内电网用SVC市场容量增长率预测电网在线监测在线监测是智能电网实现“自动化”、“智能化”的基础，国家政策、电网公司战略均积极推动在线监测。发改委、科技部、商务部、知识产权局联合发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2007年度)中第80类“电网输送及安全保障技术”中明确指出包括“在线监测及诊断装置”。另一方面，国网、南网均明确提出，要从2010年起开始全面推广实
18、施设备状态检修，全面提升设备智能化水平。图表 电力系统中的在线监测应用2010-2020年，仅变压器色谱在线监测设备的市场容量，预计将超过50亿元，加上断路器在线监测、电缆在线监测等设备需求，预计电网在线监测设备市场总需求将超过100亿元。在关键设备的检修制度由定期检修向状态检修发展的过程中，各种关键设备都有实施在线监测的需求。以其中主要产品变压器在线监测为例，我国变压器在线监测产品主要应用于110kV及以上电压等级的变压器。近年来，在线监测技术已日趋成熟，变压器在线监测产品已逐渐被电力系统认可和使用，750kV及以上电压等级的变压器已全部安装了在线监测设备。未来5-10年，电网在线监测市场将
19、保持加速增长局面，年均增长率有望达到50%以上。随着状态检修即将在我国电力系统全面推广实施，预计未来我国电力系统110kV及以上电压等级的存量、新增变压器将逐步全面安装在线监测设备，电网在线监测市场将迎来黄金发展时期!图表 2010-2020年变压器色谱在线监测(MGA)市场容量估算图表 国内MGA市场容量增长率预测智能变电站：建设电网的坚强节点数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。图表 传统变电站、数字化变电、智能变电站
20、从数字化变电站走向智能变电站，标志着智能电网的全面建设。智能变电站，是在数字化变电站技术基础上，在软件、系统层面进行高级应用全面提升，实现对电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动的新一代变电站。智能变电站具有更广的适用范围及更好的发展前景，将取代常规变电站和数字化变电站，构成智能电网的最关键节点单元，最终和其他电网智能化设备一起，构成整张智能电网。2010-2020年智能变电站建设将带来1500亿元以上的市场需求。目前全国共有110kv以上变电站超过23000座，2005-2009年变电站数量的年均增长率约为7%，我们按5%的保守增长率假设，到2020年，全国110kv以上变电站将
21、达到32000座以上，而我们预计到2020年甚至2015年，全部重点变电站将实现智能化改造，预计将带来总计1500亿元以上的市场需求。5年智能变电站市场都将保持高速成长，电子式互感器更值得关注。由于需要改造和新增的变电站数量巨大，我们预计未来5-10年智能变电站市场都将保持高速成长，3-5年内更可以看到年复合100%以上的高速增长!智能变电站设备主要包括：1)过程层：一次设备智能组件，约占总市场容量的10%;2)过程层：电子式互感器，约占35%;3)间隔和站控层：监控保护及自动化系统，约占45%;4)站控层：第三方网络监测、故障录波等，约占10%。其中我们最看好电子式互感器这一全面取代传统设备
22、的新兴市场。图表 2010-2020年智能变电站市场容量估算图表 国内智能变电站市场容量增长率预测智能配电网：电网智能化建设重中之重配电网智能化程度直接决定智能电网建设的成败。配电网，是电网系统离电力服务的客户最近的大规模电力设施，其最终的智能化程度决定了智能电网是否真正能给广大客户带来更可靠、更经济的电力服务，也就直接决定了智能电网的成败。未来十年，智能配电网建设将呈现逐步扩大态势。从世界发达国家和地区如美国、欧洲等智能电网的发展状况来看，配电网已经成为这些国家和地区智能电网研究和建设的重点。目前国内配电网自动化的建设相对滞后，而智能电网落实到智能配电网的首要环节就是进行智能配电网自动化系统
23、的建设与改造。我们预计，随着全国的配电网自动化试点项目完成，以及智能输变电建设的建设逐步完成，城市电网自动化升级、农村电网的改造升级将在全国铺开，智能配电网将在未来十年的后半段迎来建设高峰。2010-2020年，智能配电网建设带来的设备市场容量预计将接近1500亿元。智能配电网建设可分为两大部分：配电自动化、分布式发电与储能设备。配电自动化历史遗留问题、电力市场改革，两大因素决定配电网智能化投资规模巨大，投资高峰将在5-10年内到来。一方面，无论是历史上来看还是现在，我国和欧美国家相比，电力投资有两个比例失衡：电网投资和电源投资比例严重失衡、输电网投资和配电网投资严重失衡。美国、欧洲、日本等发
24、达国家地区的电网投资是电源投资的1.2倍左右，配电网投资是输电网投资的1倍多。从发电、输电、配电的投资比例来看，美国是1：0.43：0.7;英国是1：0.45：0.78;日本是1：0.41：0.68，而我国在2009年前是1：0.67：0.36，尽管电网投资已经超过电源投资，但配电网建设滞后的状况未得到改善。另一方面，国内投资比例上的失衡，根本上是由于电力市场的高度垄断结构决定的，未来的电力市场改革将成为促进配电网投资的最重要因素。配网自动化建设将由配网主战系统、配电网终端设备组成。典型的城乡配电网结构如图41所示，有在农村地区使用较多的树形结构，也有在城市地区逐渐普及的环网型结构。所谓配网自
25、动化，即建设自动化的配电网的主站、终端，使得配电网更加稳定、高效。配网主站系统主要功能是对配网监控、工作管理、设备管理，终端设备主要包括配变终端设备(TTU)、馈线终端设备(FTU)和开闭所终端设备(DTU)，分别对配电变压器、户外型柱上开关、封闭型开关柜进行自动控制。2010-2020年配网自动化设备市场容量将超过1000亿元。发达国家配网自动化比例高达60-70%，而我国目前仅为9-10%，未来市场成长空间巨大。2009年我国配网自动化市场总容量约50亿元，未来10年的市场总容量预计将超过1000亿元，年复合增长率超过30%。其中，预计配网主站系统占比20%，终端类设备占比80%。图表 标
26、准的配电网自动化系统分布式电源与微网分布式发电将彻底改变未来能源供应结构。分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。主要包括：小型热电联产系统、微型燃气轮机、小型太阳能发电、小型风力发电、小型生物质能发电等。分布式能发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。分布式发电将彻底改变配电网结构，真正解放“电力流”。分布式电源通常接入中压或低压配电系统，并会对配电系统产生广泛而深远的影响。传统的配电系统被设计成仅具有分配电能到末端用户的功能，而未来配电系统有望演
27、变成一种功率交换媒体，即它能收集电力并把它们传送到任何地方，同时分配它们。未来的配电网不仅仅是一个“分配系统”，更将是一个“电力互换系统”。图表 丹麦星罗棋布的分布式电站资料来源：美国能源部2010-2020年，分布式电源和微网系统的市场容量，预计将超过500亿元，且我们预计最终结果将大大超过预期。美国、欧洲、日本的分布式发电均得到了高度重视并且高速发展，在丹麦，主要是分布式的热电联产项目占装机容量的比例达到了惊人的56%，在英国，小型分布式发电站达到了1000多座，平均每6.1万人一座，而美国提出2010年20%的新建商用建筑物要用小型冷热电联产供电。我们假设到2020年分布式发电占全国发电
28、总装机的2%，单位千瓦投资为8000元/千瓦，其中设备投资占比20%，则分布式电源和微网系统的市场容量将超过500亿元。需要指出的是，分布式电源和微网系统带来的将是一个综合的设备市场。分布式电源的发展，将主要带来五大方面的设备需求：发电设备：冷热电联产机组、小型风电机组、小型光伏系统等控制保护设备：逆变器、变流器、无功补偿器、继电保护系统等储能设备：储能电池、飞轮储能等通讯与计量设备：双向表计系统、微网调度系统等图表 2010-2020年分布式电站市场容量估算智能调度系统：从信息化走向智能化智能调度是坚强智能电网的关键建设内容和神经中枢。一方面，中国版坚强智能电网的建设蓝图中，特别是国网公司强
29、力推行的“统一”坚强智能电网的概念下，智能调度系统主要是为了适应特高压互联大电网安全稳定运行而所需要的新一代覆盖全国输电网的跨区域调度系统。另一方面，新能源、清洁能源以及分布式能源的迅猛发展，也对输电网、配电网的调度能力提出了更高的要求，实现自动化乃至智能化的调度能够大大提高电网的运行效率。近日，国家电网华中公司，智能电网调度技术支持系统研发及华中试点工程建设第一阶段成果日前通过验收，这标志着我国新一代智能电网调度技术支持系统研发取得重大突破。我国电网调度首次实现了基于“三华”(华北、华中、华东)电网统一模型的实时数据采集和展示，信息范围覆盖“三华”电网220千伏以上电压等级近2700个厂站和
30、东北电网、西北电网的主网架，能有效支持国家电力调度通信中心与“三华”网调互备和业务协同，支撑特高压大电网安全稳定运行。国调、网调先行，其他等级调度系统后继，预计将带来超过170亿元以上的设备需求。电网公司特别是国网公司层面，为了和特高压统一坚强电网相配合，2010-2020年预计将重点建设智能国调系预计将带来1-2亿元的市场容量，而主力市场数量众多的网省调、地调、县调，预计将带来年均18亿元的调度系统市场容量。在特高压建设以及智能调度系统试点成功的推动下，2010-2015年预计将是智能调度系统的建设高峰，预计调度系统市场2-3年内将维持现有15%左右的年均增速，但由于整体市场有限，2-3年之
31、后预计增速将回落。图表 2010-2020年网省调及以下调度系统市场容量估算图表 国内调度系统市场容量增长率预测智能用电：外延市场将更为可观智能电力服务方案牵动1200亿广阔市场。欧美等国的智能电网方案，皆以用电侧为重点，智能用电解决方案百花齐放，ABB、IBM、谷歌等电力、IT、互联网行业公司都参与其中，提供了用电监控、自动抄表、Web用电监测、实时选择供电方、用电质量监控等服务。随着我国输变电基础设施建设的完善，以及电力体制改革的推进，预计2015-2020年智能用电市场将迎来建设高峰，预计总市场规模将超过1200亿元。我们认为，智能用电外延市场未来或许更有看点。智能用电拥有丰富的外延市场
32、，如汽车充电站建设将在2015年之后迎来高潮，再如节能减排政策带来的合同能源管理，再如基于Web的电力服务、智能用电软件，外延市场的总容量将远远高于智能电表、用电信息采集系统等基础智能用电设备的市场容量。用电信息采集系统2010-2020年，智能电表与用电信息采集系统建设将带来总计超过1500亿元的市场需求。用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。用户用电信息采集系统主要需要智能电表、用电信息采集管理系统。未来2-3年，智能用电市场预计将
33、保持20-30%的年均增速。图表 2010-2020年用电信息采集系统市场容量估算图表 用电信息采集市场容量增长率预测图表 智能电表市场容量增长率预测汽车充电站图表 电动汽车V2G系统资料来源：Watthead技术突破、国家政策主导充电站发展。一方面，随着未来电池、电机、控制器技术的不断成熟，电动汽车走向市场化指日可待。V2G是Vehicle-to-Grid的简称，它完整的描述了未来包含有电动汽车、充电站的配网电力系统：当电动车不在运行的时候，通过链接到电网的电动马达将能量卖给电网;当电动车的电池需要充电时，电流可以从电网中提取出来给到电池。大部分的汽车平均有95%的时间都是停泊着的，每辆车都
34、可以创造价值，成为一个迷你发电站。另一方面，我国政府出台了明确的产业政策支持发展电动汽车，2009年电动汽车已被列为我国未来重点支持的“七大战略性新兴产业”之一，预计到2020年，电动汽车保有量占汽车保有总量的10%-15%，将达到1500万辆以上。2010-2020年，充电站相关的电力设备市场预计将超过120亿元。2020年中国电动汽车保有量将达到1500万辆，按照国网及其他建设主体(中石油、中石化等)规划，未来十年充电站直接相关的电力设备市场需求就将超过120亿元。预计随着未来电动汽车的普及，未来3-5年充电站市场的年均增速可达到50-100%，汽车充电站的建设高潮将在2015年之后。图表 2010-2020年汽车充电站市场容量估算资料来源：国家电网公司图表 国内汽车充电站市场容量增长率预测资料来源：国家电网公司
