新電改浪潮下 電能質(zhì)量問題如何解決？

摘要：隨著電力改革步伐的快速推進(jìn)，售電公司云起，如何在真正的電力市場形成之前建立核心競爭力成為售電公司關(guān)注的焦點。成熟的電力市場中，電力作為一種產(chǎn)品，其產(chǎn)品競爭力體現(xiàn)在價格、質(zhì)量和服務(wù)三個方面。本次交流就電力改革背景下的電能質(zhì)量問題，與大家進(jìn)行分享。

話題背景

2015年，國家能源局、國家發(fā)改委印發(fā)了一系列電改的相關(guān)文件，這些文件最根本的就是向社會資本有序地放開配售電業(yè)務(wù)。政策剛發(fā)布的時候，業(yè)內(nèi)大多數(shù)人并沒有摸清楚要怎么參與，不管是發(fā)電企業(yè)還是原來的電網(wǎng)公司，或者社會資本小公司，都認(rèn)為要先占領(lǐng)一席之地，于是就成立了很多配售電公司。

個人理解認(rèn)為，所謂的向社會資本放開配售電業(yè)務(wù)指的是向大資本、或者擁有一定資源的對象，真正能做起來，并且做大做強(qiáng)的也就是這類型的企業(yè)，但是這并不意味著民營資本沒有機(jī)會參與，因為整個配售電市場放開之后，會帶來很多附加服務(wù)，這是所有人都可以參與的一個領(lǐng)域。

1、能源服務(wù)公司典型模式

對于電力改革后的市場參與者，個人覺得叫能源服務(wù)公司更合適一點，因為未來針對工業(yè)園區(qū)、商業(yè)園區(qū)或者住宅園區(qū)提供的服務(wù)一定是綜合能源服務(wù)。綜合能源服務(wù)商的主要業(yè)務(wù)有以下幾點：

負(fù)荷歸集

為用戶提供用電優(yōu)化

分布式能源建設(shè)

用電服務(wù)

用電服務(wù)這里簡單羅列了四點：

四聯(lián)收水電燃?xì)猓悍?wù)的邊際成本接近零

托管、維修：線上請求+線下服務(wù)，增加用戶粘性

差異化服務(wù)：針對特定用戶設(shè)計特定的能源服務(wù)方案

需求側(cè)響應(yīng)：集合用電戶負(fù)荷簽訂協(xié)議統(tǒng)一參與需求側(cè)響應(yīng)

2、能源服務(wù)公司的競爭力

 

在能源服務(wù)市場或者電力市場上，電力作為一種產(chǎn)品，毫無疑問的包括了這三種元素：服務(wù)、價格和質(zhì)量。

服務(wù)方面目前電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)做得很好了，尤其是針對一些大用戶或者大的綜合體，或者一些比較重要的政治用戶。

在電改之前，還沒有進(jìn)入電力市場的時候，價格都是由發(fā)改委統(tǒng)一定價的，基本上沒有討價還價的空間。電力市場建立以后，購電體量達(dá)到一定規(guī)模就可以和發(fā)電企業(yè)講價，也可以跟用戶講價，或者用戶側(cè)這邊可以將增值服務(wù)包含在電價之內(nèi)。

質(zhì)量相對來講是一個比較寬泛的概念，不單純是供電質(zhì)量，還包括服務(wù)質(zhì)量、對用戶訴求的響應(yīng)等。這里就電能質(zhì)量這一塊來進(jìn)行討論。

一、電能質(zhì)量問題解讀

1、電能質(zhì)量的定義和特點

狹義

 

從學(xué)術(shù)角度，即狹義上來講，電能質(zhì)量問題主要包含以下幾種：

電壓暫升/降

諧波

電壓波動和閃變

三相不平衡

短時中斷

頻率偏差

電壓的暫升/降可以理解為供電電壓在短時間內(nèi)升高或降低;電壓波動和閃變最直觀的理解就是當(dāng)電壓波動或者閃變的時候白熾燈會閃。當(dāng)然電能質(zhì)量里面還包括電壓、電流等方面的問題。

廣義

 

從能源服務(wù)或者電力服務(wù)的角度講，電能質(zhì)量的定義更為廣闊，這里簡單分為以下四類：

電壓質(zhì)量：包括電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、電壓瞬變現(xiàn)象、電壓波動與閃變、電壓暫降(暫升)與中斷、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過電壓等問題。

電流質(zhì)量：電流質(zhì)量與電壓質(zhì)量密切相關(guān)。電流質(zhì)量包括電流諧波、間諧波或次諧波、電流相位超前或滯后、噪聲等。

供電質(zhì)量：包括技術(shù)含義(電壓質(zhì)量和供電可靠性)和非技術(shù)含義(供電部門對用戶投訴與抱怨的反應(yīng)速度和電力價目的透明度等)，目前電網(wǎng)公司在用戶服務(wù)這塊的業(yè)務(wù)已經(jīng)做得很好了，但是因為現(xiàn)有的電力體制或者現(xiàn)有電網(wǎng)公司的運行機(jī)制和現(xiàn)有的用電政策可能會帶來一定的局限性，有些業(yè)務(wù)并不是電網(wǎng)公司不想去做，而是一方面沒有政策依據(jù)，另外一方面在投入這塊也師出無名。

用電質(zhì)量：真正的電能質(zhì)量是用電和供電共同構(gòu)成的。用電質(zhì)量也包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義。技術(shù)含義方面，對用戶來講，用電設(shè)備是否會導(dǎo)致一些電能質(zhì)量問題，例如是否會向電網(wǎng)注入諧波，是否會無功超標(biāo)等，目前電網(wǎng)公司對這兩塊都是有定義的，也有相關(guān)的管理措施，不管是無功超標(biāo)還是諧波超標(biāo)都會進(jìn)行罰款。用電質(zhì)量的非技術(shù)含義就是用戶本身對電能質(zhì)量問題的理解，例如在電能質(zhì)量問題發(fā)生的時候設(shè)備的一些特性等，這些用戶都應(yīng)該有一定的了解，但是真正了解的用戶其實并不多。

2、電能質(zhì)量問題的特點

 

電能質(zhì)量問題有著自身的一些特點：

電力系統(tǒng)里的電能質(zhì)量始終處在動態(tài)變化中，這取決于：(1)電力系統(tǒng)的潮流本身就是在不停變化的;(2)大部分用戶行為對于電力系統(tǒng)來講是隨機(jī)的。

電力系統(tǒng)是個整體，其電能質(zhì)量狀況是電網(wǎng)、用戶、電廠共同作用的結(jié)果，相互影響。電能不易儲存，其生產(chǎn)、輸送、分配和轉(zhuǎn)換直至消耗幾乎是同時進(jìn)行的。

電能質(zhì)量擾動具有潛在危害性與廣泛傳播性。危害性主要是針對用戶側(cè)來講，電能質(zhì)量問題會給用戶帶來經(jīng)濟(jì)上、身體上甚至政治上的危害。電網(wǎng)是一個整體，在一個點發(fā)生的電能質(zhì)量問題會影響一個較大的范圍，這就是電能質(zhì)量 的廣泛傳播性。

有些情況下用戶是保證電能質(zhì)量的主體部分，特別是在現(xiàn)代工業(yè)條件下尤其明顯，因為現(xiàn)代工業(yè)中大量采用直流負(fù)荷，這些負(fù)荷是非線性的，會往電網(wǎng)注入諧波、無功等，這就導(dǎo)致了一些電能質(zhì)量問題。

對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行綜合評估非常困難，主要體現(xiàn)在：電能質(zhì)量事件，尤其是電壓暫升/降，電壓短時中斷，這些都有很大的隨機(jī)性，而且是不可避免的，評估特定區(qū)域的電能質(zhì)量情況其實是非常困難的，目前主要是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，得出一些參考量來進(jìn)行評估，但是因為地區(qū)的差異性，即使利用了大數(shù)據(jù)也會有一些困難存在。

控制和管理電力系統(tǒng)電能質(zhì)量是一項系統(tǒng)工程，這跟電能質(zhì)量的起因和傳播特性等因素息息相關(guān)，單純考慮一個方面得出的管理思路是不成熟的。

3、電能質(zhì)量問題的影響

 

電能質(zhì)量的危害比較大，主要體現(xiàn)在以下四個方面：

人身安全：首先有可能造成人身安全方面的危害，例如在舉辦大型活動的時候發(fā)生了電壓暫降事件，又沒有相應(yīng)的應(yīng)對措施，就有可能導(dǎo)致照明出現(xiàn)問題，繼而造成恐慌、踩踏等群體性事件。對于像醫(yī)院這樣的特殊用戶來說，如果在手術(shù)中發(fā)生了斷電，對患者則是致命的。

電網(wǎng)安全：電壓暫降、三相不平衡或者無功超標(biāo)等這些都會對電網(wǎng)安全造成一定的損害。

經(jīng)濟(jì)損失：例如2016年變壓器著火事件，三星變壓器廠宣稱統(tǒng)計的損失高達(dá)20億美金。

政治影響：例如像奧運會或者重要會議舉行的時候發(fā)生供電中斷或者電力事故，都會帶來嚴(yán)重的政治影響。

二、用戶對電能質(zhì)量的差異化需求

1、設(shè)備對電能質(zhì)量問題的敏感度(以電壓暫降為例)

以電壓暫降為例是因為電壓暫降是電能質(zhì)量問題中最嚴(yán)重的，也是造成損失最大的一類事件。

 

計算機(jī)或者電力電子類設(shè)備對電能質(zhì)量比較敏感，因為這些方面的應(yīng)用非常廣泛，所以國際上和國內(nèi)都有人對此進(jìn)行專門的研究。

照明設(shè)備以鈉燈為例，當(dāng)電壓幅值低于66%-84%，持續(xù)時間超過5-400ms的時候，鈉燈就會熄滅，熄滅之后幾十分鐘甚至半個小時之內(nèi)是無法啟動的，這造成的影響就比較大，因為鈉燈經(jīng)常用于大型場館、會議中心等地方，失去照明很有可能就會造成踩踏恐慌等事件。

再有就是醫(yī)療設(shè)備，越高精尖的醫(yī)療設(shè)備對電能質(zhì)量的要求越高。

2、用戶對電能質(zhì)量問題的敏感度(以電壓暫降為例)

 

演出/體育場館主要是燈具、安保、安防等方面對電能質(zhì)量問題比較敏感。

數(shù)據(jù)中心屬于最重要的負(fù)荷，一般都配備有UPS等電力保障設(shè)備，但是也有萬一。例如2016年雨季的時候北京亦莊的一家數(shù)據(jù)公司發(fā)生了一次停電，這次停電直接導(dǎo)致像平安保險等數(shù)據(jù)服務(wù)停滯了半天時間，幸運的是數(shù)據(jù)有備份，沒有丟失。

通訊業(yè)跟數(shù)據(jù)中心類似，一方面可能對數(shù)據(jù)造成損失，另外一方面可能造成通訊中斷，如果在特定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)電能質(zhì)量問題導(dǎo)致供電中斷，可能整個區(qū)域的通訊都會受到影響。

3、電能質(zhì)量問題的損失(以電壓暫降為例)

 

如果電能質(zhì)量出現(xiàn)問題只是損壞了一只燈泡，這種情況大家一般都不會在意，真正在意的是電能質(zhì)量問題給企業(yè)、用戶帶來了較大的損失。上面的表格是國外同行總結(jié)出來的，當(dāng)然也不是非常準(zhǔn)確，個別案例會比表格里面的損失多得多，有些可能還達(dá)不到這個損失。這里主要統(tǒng)計了紡織行業(yè)、塑料行業(yè)、玻璃加工行業(yè)、造紙業(yè)、鋼鐵企業(yè)還有半導(dǎo)體制造行業(yè)等，半導(dǎo)體制造行業(yè)對電能質(zhì)量問題最為關(guān)注，因為電能質(zhì)量對這個行業(yè)的損失最大。

4、用戶分級

 

因為不同用戶對電能質(zhì)量的需求不同，所以用戶分級對電能質(zhì)量服務(wù)來講很重要。上述表格將用戶分為：CP-AAA、CP-AA、CP-A、不間斷供電四類，不是很精確，但是大致可以說明問題。

三、電力市場化后的電能質(zhì)量服務(wù)

 

電力市場化對電能質(zhì)量服務(wù)來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

機(jī)遇主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

通過優(yōu)質(zhì)的差異化的電能質(zhì)量服務(wù)提高能源服務(wù)企業(yè)的市場競爭力。

電能質(zhì)量服務(wù)對企業(yè)來講并不單純是成本支出，還可以為企業(yè)帶來服務(wù)利潤。隨著市場化的推進(jìn)，市場越來越規(guī)范，服務(wù)一定是能帶來利潤的，而且服務(wù)的附加利潤占比會很高。

對于有上下游行業(yè)的能源服務(wù)商來講，可以為電能質(zhì)量解決方案、設(shè)備等附加產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇。

挑戰(zhàn)主要也有以下三個方面：

對于電能質(zhì)量的監(jiān)控必須以終端或者互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，這會給企業(yè)帶來成本上的支出;監(jiān)控數(shù)據(jù)的公正性和可信性要在用戶和企業(yè)之間達(dá)成共識也有一定的難度，雖然標(biāo)準(zhǔn)有了，但是在監(jiān)控體系推進(jìn)的過程中還有很大的難度。

電能質(zhì)量問題的治理必定會帶來成本問題，這也是電能質(zhì)量需要解決的問題。

對于成熟的電力市場來講，一定是服務(wù)和管理兼具的，對用戶來講，不單要接受服務(wù)，也要接受管理，因為電網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)，一個用戶的問題可能會給整個網(wǎng)絡(luò)帶來危害，所以監(jiān)控、治理、管理是電能質(zhì)量服務(wù)最大的挑戰(zhàn)。

1、電能質(zhì)量服務(wù)于管理

 

這里簡單整理了電能質(zhì)量服務(wù)的組成結(jié)構(gòu)。服務(wù)方面最基礎(chǔ)的就是優(yōu)質(zhì)供電，如果考慮分級服務(wù)的話，優(yōu)質(zhì)供電也會有所區(qū)分，例如典型的法國電力市場，是按照電力等級服務(wù)進(jìn)行顏色區(qū)分的。分級監(jiān)控非常重要，如果沒有監(jiān)控的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也就談不上服務(wù)。解決方案是針對服務(wù)對象的，市場化形成以后會有優(yōu)電優(yōu)價，需要從電網(wǎng)企業(yè)或者能源服務(wù)企業(yè)開始解決電能質(zhì)量問題。

管理方面首先是用戶設(shè)備的電能質(zhì)量污染評估，因為電能質(zhì)量問題除了電網(wǎng)本身的問題之外，更多的是用戶設(shè)備帶來的問題，對用戶設(shè)備進(jìn)行電能質(zhì)量污染評估，可以統(tǒng)籌的考慮配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的運行方式。這里的分級監(jiān)控跟服務(wù)里面的分級監(jiān)控是一個概念，即要有一個公平、公正、可信的數(shù)據(jù)來源。再有就是規(guī)范用戶的用電行為，以新加坡為例，新加坡的電能質(zhì)量是國際上公認(rèn)的最好的電能質(zhì)量，他們對用戶的電能質(zhì)量管理非常簡單，即誰出問題誰來負(fù)責(zé)，而且他們有非常完善的用電的法律法規(guī)，對大家的責(zé)權(quán)利區(qū)分的很清楚。

2、電能質(zhì)量的服務(wù)目標(biāo)

 

對于能源服務(wù)行業(yè)來說，電能質(zhì)量的服務(wù)目標(biāo)主要有兩個方面：一是能跟用戶達(dá)成合作關(guān)系，因為電能質(zhì)量問題是由電網(wǎng)企業(yè)和用戶一起解決的問題，單方面解決沒辦法達(dá)到最高效，而且還會帶來管理、運營上的風(fēng)險。二是共贏，即通過電能質(zhì)量服務(wù)給用戶帶來經(jīng)濟(jì)利益，給能源服務(wù)企業(yè)帶來收益，而且理論上來講，在成熟的電力市場體系下，這部分收益應(yīng)該占能源服務(wù)企業(yè)收益的很大比例。