新電改浪潮下 電能質量問題如何解決？

摘要：隨著電力改革步伐的快速推進，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注的焦點。成熟的電力市場中，電力作為一種產品，其產品競爭力體現在價格、質量和服務三個方面。本次交流就電力改革背景下的電能質量問題，與大家進行分享。

話題背景

2015年，國家能源局、國家發改委印發了一系列電改的相關文件，這些文件最根本的就是向社會資本有序地放開配售電業務。政策剛發布的時候，業內大多數人并沒有摸清楚要怎么參與，不管是發電企業還是原來的電網公司，或者社會資本小公司，都認為要先占領一席之地，于是就成立了很多配售電公司。

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

1、能源服務公司典型模式

對于電力改革后的市場參與者，個人覺得叫能源服務公司更合適一點，因為未來針對工業園區、商業園區或者住宅園區提供的服務一定是綜合能源服務。綜合能源服務商的主要業務有以下幾點：

負荷歸集

為用戶提供用電優化

分布式能源建設

用電服務

用電服務這里簡單羅列了四點：

四聯收水電燃氣：服務的邊際成本接近零

托管、維修：線上請求+線下服務，增加用戶粘性

差異化服務：針對特定用戶設計特定的能源服務方案

需求側響應：集合用電戶負荷簽訂協議統一參與需求側響應

2、能源服務公司的競爭力

 

在能源服務市場或者電力市場上，電力作為一種產品，毫無疑問的包括了這三種元素：服務、價格和質量。

服務方面目前電網企業已經做得很好了，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，還沒有進入電力市場的時候，價格都是由發改委統一定價的，基本上沒有討價還價的空間。電力市場建立以后，購電體量達到一定規模就可以和發電企業講價，也可以跟用戶講價，或者用戶側這邊可以將增值服務包含在電價之內。

質量相對來講是一個比較寬泛的概念，不單純是供電質量，還包括服務質量、對用戶訴求的響應等。這里就電能質量這一塊來進行討論。

一、電能質量問題解讀

1、電能質量的定義和特點

狹義

 

從學術角度，即狹義上來講，電能質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升高或降低;電壓波動和閃變最直觀的理解就是當電壓波動或者閃變的時候白熾燈會閃。當然電能質量里面還包括電壓、電流等方面的問題。

廣義

 

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

電壓質量：包括電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、電壓瞬變現象、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。

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

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

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

2、電能質量問題的特點

 

電能質量問題有著自身的一些特點：

電力系統里的電能質量始終處在動態變化中，這取決于：(1)電力系統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來講是隨機的。

電力系統是個整體，其電能質量狀況是電網、用戶、電廠共同作用的結果，相互影響。電能不易儲存，其生產、輸送、分配和轉換直至消耗幾乎是同時進行的。

電能質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來講，電能質量問題會給用戶帶來經濟上、身體上甚至政治上的危害。電網是一個整體，在一個點發生的電能質量問題會影響一個較大的范圍，這就是電能質量 的廣泛傳播性。

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

對電力系統的電能質量指標進行綜合評估非常困難，主要體現在：電能質量事件，尤其是電壓暫升/降，電壓短時中斷，這些都有很大的隨機性，而且是不可避免的，評估特定區域的電能質量情況其實是非常困難的，目前主要是利用大數據技術，對歷史數據進行挖掘，得出一些參考量來進行評估，但是因為地區的差異性，即使利用了大數據也會有一些困難存在。

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

3、電能質量問題的影響

 

電能質量的危害比較大，主要體現在以下四個方面：

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生了電壓暫降事件，又沒有相應的應對措施，就有可能導致照明出現問題，繼而造成恐慌、踩踏等群體性事件。對于像醫院這樣的特殊用戶來說，如果在手術中發生了斷電，對患者則是致命的。

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

經濟損失：例如2016年變壓器著火事件，三星變壓器廠宣稱統計的損失高達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生供電中斷或者電力事故，都會帶來嚴重的政治影響。

二、用戶對電能質量的差異化需求

1、設備對電能質量問題的敏感度(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量問題中最嚴重的，也是造成損失最大的一類事件。

 

計算機或者電力電子類設備對電能質量比較敏感，因為這些方面的應用非常廣泛，所以國際上和國內都有人對此進行專門的研究。

照明設備以鈉燈為例，當電壓幅值低于66%-84%，持續時間超過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是無法啟動的，這造成的影響就比較大，因為鈉燈經常用于大型場館、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。

再有就是醫療設備，越高精尖的醫療設備對電能質量的要求越高。

2、用戶對電能質量問題的敏感度(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量問題比較敏感。

數據中心屬于最重要的負荷，一般都配備有UPS等電力保障設備，但是也有萬一。例如2016年雨季的時候北京亦莊的一家數據公司發生了一次停電，這次停電直接導致像平安保險等數據服務停滯了半天時間，幸運的是數據有備份，沒有丟失。

通訊業跟數據中心類似，一方面可能對數據造成損失，另外一方面可能造成通訊中斷，如果在特定區域內出現電能質量問題導致供電中斷，可能整個區域的通訊都會受到影響。

3、電能質量問題的損失(以電壓暫降為例)

 

如果電能質量出現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量問題給企業、用戶帶來了較大的損失。上面的表格是國外同行總結出來的，當然也不是非常準確，個別案例會比表格里面的損失多得多，有些可能還達不到這個損失。這里主要統計了紡織行業、塑料行業、玻璃加工行業、造紙業、鋼鐵企業還有半導體制造行業等，半導體制造行業對電能質量問題最為關注，因為電能質量對這個行業的損失最大。

4、用戶分級

 

因為不同用戶對電能質量的需求不同，所以用戶分級對電能質量服務來講很重要。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量服務

 

電力市場化對電能質量服務來說既是機遇也是挑戰。

機遇主要體現在以下幾個方面：

通過優質的差異化的電能質量服務提高能源服務企業的市場競爭力。

電能質量服務對企業來講并不單純是成本支出，還可以為企業帶來服務利潤。隨著市場化的推進，市場越來越規范，服務一定是能帶來利潤的，而且服務的附加利潤占比會很高。

對于有上下游行業的能源服務商來講，可以為電能質量解決方案、設備等附加產業帶來機遇。

挑戰主要也有以下三個方面：

對于電能質量的監控必須以終端或者互聯網技術為依托，這會給企業帶來成本上的支出;監控數據的公正性和可信性要在用戶和企業之間達成共識也有一定的難度，雖然標準有了，但是在監控體系推進的過程中還有很大的難度。

電能質量問題的治理必定會帶來成本問題，這也是電能質量需要解決的問題。

對于成熟的電力市場來講，一定是服務和管理兼具的，對用戶來講，不單要接受服務，也要接受管理，因為電網是一個網絡，一個用戶的問題可能會給整個網絡帶來危害，所以監控、治理、管理是電能質量服務最大的挑戰。

1、電能質量服務于管理

 

這里簡單整理了電能質量服務的組成結構。服務方面最基礎的就是優質供電，如果考慮分級服務的話，優質供電也會有所區分，例如典型的法國電力市場，是按照電力等級服務進行顏色區分的。分級監控非常重要，如果沒有監控的基礎數據也就談不上服務。解決方案是針對服務對象的，市場化形成以后會有優電優價，需要從電網企業或者能源服務企業開始解決電能質量問題。

管理方面首先是用戶設備的電能質量污染評估，因為電能質量問題除了電網本身的問題之外，更多的是用戶設備帶來的問題，對用戶設備進行電能質量污染評估，可以統籌的考慮配電網架結構的運行方式。這里的分級監控跟服務里面的分級監控是一個概念，即要有一個公平、公正、可信的數據來源。再有就是規范用戶的用電行為，以新加坡為例，新加坡的電能質量是國際上公認的最好的電能質量，他們對用戶的電能質量管理非常簡單，即誰出問題誰來負責，而且他們有非常完善的用電的法律法規，對大家的責權利區分的很清楚。

2、電能質量的服務目標

 

對于能源服務行業來說，電能質量的服務目標主要有兩個方面：一是能跟用戶達成合作關系，因為電能質量問題是由電網企業和用戶一起解決的問題，單方面解決沒辦法達到最高效，而且還會帶來管理、運營上的風險。二是共贏，即通過電能質量服務給用戶帶來經濟利益，給能源服務企業帶來收益，而且理論上來講，在成熟的電力市場體系下，這部分收益應該占能源服務企業收益的很大比例。