客戶功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)及優(yōu)化策略研究

周喜超，王維洲，鄭 偉

（甘肅電力科學(xué)研究院，蘭州 730050）

客戶功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)及優(yōu)化策略研究

周喜超，王維洲，鄭 偉

（甘肅電力科學(xué)研究院，蘭州 730050）

基于客戶功率因數(shù)電費(fèi)管理辦法在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件下存在一定弊端，分析功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)對(duì)電網(wǎng)和用戶的影響，提出分3種用戶類(lèi)型進(jìn)行調(diào)整的方案和優(yōu)化策略，并以甘肅電網(wǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)例驗(yàn)證了該方案的可行性，促進(jìn)電網(wǎng)公司與用電企業(yè)之間在電網(wǎng)無(wú)功電壓管理問(wèn)題上協(xié)調(diào)一致，提高電壓質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗。

電壓質(zhì)量；功率因數(shù)考核；電費(fèi)調(diào)整；優(yōu)化策略

按照兩部電價(jià)制度，用電客戶總支付電費(fèi)包括基本電費(fèi)、電量電費(fèi)和功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)3部分，由此，功率因數(shù)作為電能質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，被納入到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益之中［1—2］。

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及特高壓、智能電網(wǎng)的建設(shè)，現(xiàn)行的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法已經(jīng)不能有效促進(jìn)用戶改善功率因數(shù)，不能適應(yīng)大電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。為了適應(yīng)電網(wǎng)向高電壓、大容量發(fā)展的要求，深入貫徹國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，迫切需要對(duì)現(xiàn)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法進(jìn)行修訂，進(jìn)一步促進(jìn)用戶改善無(wú)功補(bǔ)償方式。

1 現(xiàn)行功率因數(shù)電費(fèi)管理辦法中存在的弊端

現(xiàn)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法自實(shí)施以來(lái)，在一定時(shí)期內(nèi)對(duì)促進(jìn)用戶安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、節(jié)約電能起到了作用［3］。然而隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和“兩網(wǎng)”改造的結(jié)束，電網(wǎng)和用戶的情況均發(fā)生了很大的變化，原功率因數(shù)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)影響了客戶功率因數(shù)的繼續(xù)提高，不利于減少電網(wǎng)中的無(wú)功輸送容量，不能繼續(xù)降低電網(wǎng)中的功率損耗，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性、電壓水平、供電公司及用戶的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排等一系列因素都造成的一定影響。

1.1 月平均功率因數(shù)無(wú)法動(dòng)態(tài)反映用戶無(wú)功情況

現(xiàn)行功率因數(shù)管理辦法不考核用戶的實(shí)時(shí)功率因數(shù)，僅以月平均功率因數(shù)為考核指標(biāo)，而平均功率因數(shù)并不能動(dòng)態(tài)反映用戶使用無(wú)功的性質(zhì)，用戶完全可能出現(xiàn)某時(shí)段內(nèi)無(wú)功需求波動(dòng)較大、但其平均功率因數(shù)數(shù)值卻很好的情況，并因此而受到獎(jiǎng)勵(lì)［4—5］。然而，這種用戶無(wú)功功率的不穩(wěn)定性極易引起母線電壓波動(dòng)，甚至造成電壓跌落，嚴(yán)重影響母線電壓質(zhì)量，危害系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)太低且閾值單一

目前考核標(biāo)準(zhǔn)共分0.8、0.85、0.9和不考核4種情況。用戶無(wú)功負(fù)荷約占系統(tǒng)總無(wú)功負(fù)荷的75%，使得大量用戶無(wú)功功率由電網(wǎng)異地補(bǔ)償，電網(wǎng)中長(zhǎng)期流動(dòng)著方向?yàn)?30 kV—220 kV—110 kV—10 kV—0.4 kV的無(wú)功潮流，造成大量的電網(wǎng)損耗。

2 功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)產(chǎn)生的影響

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)管理辦法的目標(biāo)是協(xié)調(diào)供用電雙邊關(guān)系，引導(dǎo)與激勵(lì)用電企業(yè)正確配置電容器，尤其投資動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，減少電網(wǎng)損耗，改善電能質(zhì)量，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，同時(shí)減少動(dòng)力用戶電費(fèi)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本［6］。

2.1 對(duì)電網(wǎng)損耗的影響

以甘肅電網(wǎng)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。甘肅電網(wǎng)位于西北電網(wǎng)的功率交換中心，與周邊省份電網(wǎng)間輸電線路中存在著巨大的無(wú)功電量流動(dòng)，表1某年甘肅電網(wǎng)跨省功率交換數(shù)據(jù)顯示：陜西電網(wǎng)、青海電網(wǎng)流入甘肅電網(wǎng)的無(wú)功電量很大，功率因數(shù)分別為0.796 7和0.933 6，使甘肅主網(wǎng)網(wǎng)損嚴(yán)重。

表1 某年甘肅電網(wǎng)跨省無(wú)功電量交換情況

當(dāng)年甘肅電網(wǎng)從330 kV流入220 kV電網(wǎng)的無(wú)功電量3 372 GWh，功率因數(shù)僅為0.734，330 kV送110 kV電網(wǎng)的無(wú)功電量4 544 GWh，功率因數(shù)為0.973，330 kV電網(wǎng)流入低壓電網(wǎng)的無(wú)功總量達(dá)7 916 GWh，省內(nèi)各電壓等級(jí)所占網(wǎng)損比例如圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，35 kV、110 kV同比線路損耗最為嚴(yán)重，都達(dá)到了25%，由此可見(jiàn)，通過(guò)功率因數(shù)電費(fèi)的經(jīng)濟(jì)杠桿，能夠有效提高用戶功率因數(shù)，可有效優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低電網(wǎng)損耗。

2.2 對(duì)用戶經(jīng)濟(jì)效益的影響

這里將分析用戶提高功率因數(shù)后對(duì)企業(yè)本身經(jīng)濟(jì)效益的影響。根據(jù)甘肅電網(wǎng)大中用戶用電月報(bào)，選取2個(gè)用戶的某月報(bào)表進(jìn)行了分析。如表2所示。

表2 某用戶的功率因數(shù)值及功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)獎(jiǎng)懲情況

如果用戶自身功率因數(shù)能夠達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)0.90，則從表2可以看出，用戶1每月需要增加無(wú)功補(bǔ)償6 755 kvar，用戶2當(dāng)月需要增加無(wú)功補(bǔ)償8 852 kvar。這樣用戶1當(dāng)月可以減少功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)支出1 137.11元，一年即可減少支出13 645.32元；用戶2當(dāng)月可減少功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)支出1 440.11元，一年即可減少支出17 281.32元?？紤]到增加無(wú)功補(bǔ)償裝置的投資和功率因數(shù)電費(fèi)獎(jiǎng)懲的對(duì)比，用戶1補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功設(shè)備投資大約需要15年將成本回收?？梢钥闯?，用戶通過(guò)增加補(bǔ)償設(shè)備提高自身功率因數(shù)后，所投入的成本可以在一定時(shí)間內(nèi)收回，同時(shí)提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和用戶用電質(zhì)量的

可靠性，這不但對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定有益，而且對(duì)于用戶的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和保障自身的用電質(zhì)量方面也起到較好的效果。

3 功率因數(shù)電費(fèi)調(diào)整策略及優(yōu)化方案

現(xiàn)有的功率因數(shù)電費(fèi)調(diào)整辦法有很多缺陷，己經(jīng)不能滿足電網(wǎng)安全的實(shí)際需要，不能起到監(jiān)督促進(jìn)作用。以甘肅電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況為例，提出分3種用戶類(lèi)型進(jìn)行調(diào)整的策略，并以甘肅電網(wǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行方案可行性分析。

3.1 A類(lèi)

該類(lèi)用戶功率因數(shù)值并不是很高，但功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)長(zhǎng)期為負(fù)（即受到獎(jiǎng)勵(lì)）。由表3中統(tǒng)計(jì)的用戶A的用電情況看出，其功率因數(shù)值在0.89～0.90的范圍內(nèi)，功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)情況都處于被獎(jiǎng)勵(lì)狀態(tài)，并且功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)在總電費(fèi)中的比例隨著功率因數(shù)的變化而同步變化。用戶A配置有YLM10.5-30-1型號(hào)的整組電容器300 kvar，從電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況了解到，該用戶側(cè)電容器的投入率為45%，就達(dá)到了功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)，但還需要從電網(wǎng)吸收部分無(wú)功，迫使與之相連的變電站常年補(bǔ)償大量的無(wú)功給用戶，線路上有大量無(wú)功流動(dòng)，造成整個(gè)電網(wǎng)中線損增加，同時(shí)使得用戶側(cè)的電壓并不能很好地滿足用戶生產(chǎn)的需要，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和電網(wǎng)的健康發(fā)展形成一定的隱患。

因此，建議對(duì)該類(lèi)用戶應(yīng)提高其考核標(biāo)準(zhǔn)至0.90或0.95，同時(shí)應(yīng)時(shí)刻督促該類(lèi)用戶提高其無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入率。當(dāng)功率因數(shù)提高到0.90時(shí)，減少了功率因數(shù)電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)，這樣既有利于電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定優(yōu)化運(yùn)行，使得變電站的功率因數(shù)得到提高，減少線路的無(wú)功流動(dòng)，保證用戶的供電質(zhì)量，同時(shí)又有利于用戶企業(yè)的生產(chǎn)，對(duì)企業(yè)利潤(rùn)的增加，進(jìn)而對(duì)社會(huì)產(chǎn)生一系列的經(jīng)濟(jì)效益，為促進(jìn)該地區(qū)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

3.2 B類(lèi)

該類(lèi)用戶功率因數(shù)值時(shí)高時(shí)低，在考核標(biāo)準(zhǔn)上下波動(dòng)。由表4中統(tǒng)計(jì)的用戶B的用電情況看出，其功率因數(shù)值波動(dòng)范圍在0.81～0.96之間，波動(dòng)的范圍較大。用戶B配置有BW0.4-15-3型號(hào)的整組電容器75 kvar。從電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況了解到，該用戶的無(wú)功補(bǔ)償安裝容量完全能夠滿足需要，但投入率在50%～90%之間變化，投入率不高。在監(jiān)管力度不足的情況下，存在從電網(wǎng)吸收無(wú)功的現(xiàn)象，這樣不僅對(duì)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定的影響，同時(shí)也不利于用戶提高自身的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)自身的安全生產(chǎn)和產(chǎn)品合格率產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而不能很好地保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

因此，建議對(duì)該類(lèi)用戶加強(qiáng)其自身電容器投入率的管理，保證該類(lèi)用戶側(cè)充足的無(wú)功補(bǔ)償容量，減少企業(yè)自身的功率因數(shù)電費(fèi)支出，減少相關(guān)線路上的無(wú)功輸送量，提高變電站的功率因數(shù)，保證用戶的電壓質(zhì)量。

3.3 C類(lèi)

該類(lèi)用戶由于某些客觀原因，功率因數(shù)總是偏低，達(dá)不到考核要求，功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)為正（長(zhǎng)期被罰）。由表5中統(tǒng)計(jì)的用戶C的用電情況看出，其功率因數(shù)值在0.11～0.12范圍之間，屬于功率因數(shù)偏低的用戶，需要從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功才能得以正常運(yùn)行。但是，經(jīng)考核其功率因數(shù)值始終不能達(dá)到要求，以至于功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)長(zhǎng)期處于被罰狀態(tài)。用戶C配置有BSMJ0.4-8-3型號(hào)的整組電容器24 kvar，投入率達(dá)到了100%。從電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況了解到，該用戶的無(wú)功補(bǔ)償只能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，并且要對(duì)該處再增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備非常困難。

因此，建議在短期內(nèi)對(duì)這類(lèi)用戶的功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)下調(diào)，減少用戶的功率因數(shù)電費(fèi)支出。標(biāo)準(zhǔn)降低到0.75后，減少了懲罰費(fèi)用，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電網(wǎng)適當(dāng)增發(fā)無(wú)功對(duì)其補(bǔ)償，犧牲一定的網(wǎng)損來(lái)滿足用戶的安全生產(chǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，建議該類(lèi)用戶盡快添置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，以滿足自身無(wú)功的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)需求側(cè)無(wú)功平衡是整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化工作的基礎(chǔ)，做好電力需求側(cè)無(wú)功平衡是電網(wǎng)節(jié)能減排的基本策略。加快對(duì)現(xiàn)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法的修訂，能促使供、用雙方相互支持、相互促進(jìn)，有效地促進(jìn)電力系統(tǒng)無(wú)功就地平衡，有力促進(jìn)節(jié)能減排工作，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)有重要現(xiàn)實(shí)意義。

就目前需求側(cè)用戶無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備安裝參差不齊的情況而言，功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法已起不到經(jīng)濟(jì)杠桿的作用，建議提高考核標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵭小爸涣P不獎(jiǎng)”政策。同時(shí)，考慮對(duì)現(xiàn)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)管理辦法進(jìn)行修訂，提高商業(yè)用戶的考核指標(biāo)，并進(jìn)一步實(shí)施具體措施，對(duì)實(shí)時(shí)功率因數(shù)進(jìn)行考核。

表3 用戶A的用電情況統(tǒng)計(jì)

表4 用戶B的用電情況統(tǒng)計(jì)

表5 用戶C的用電情況統(tǒng)計(jì)

：

［1］甘秀仕.電費(fèi)與功率因數(shù)的關(guān)系［J］.電力需求側(cè)管理，2007，9（2）：79-80.

［2］唐寅生.論“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法”的改革［J］.電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2003，15（6）：5-6.

［3］唐寅生，蔣凱，鐘錦群，等.關(guān)于重新修訂《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》的建議［J］.電力需求側(cè)管理，2006，8（3）：21-24.

［4］潘恒，丁曉，徐愛(ài)華，等.用戶無(wú)功考核新方法研究［J］.電力需求側(cè)管理，2009，11（3）：19-22.

［5］徐楠，文福栓，余志偉.電力市場(chǎng)環(huán)境下的無(wú)功問(wèn)題［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（11）：93-104.

［6］許蕓.英國(guó)對(duì)電力用戶的無(wú)功管理方式及其啟示［J］.電力需求側(cè)管理，2008，（1）：69-71.

Research of power factor electricity tariff adjustment on demand side and optimization strategy

ZHOU Xi?chao，WANG Wei?zhou，ZHENG Wei
（Gansu Electric Power Research Institute，Lanzhou 730050，China）

The affection of power factor tariff adjustment on pow?er grid and customers is analyzed based on the drawbacks of custom?er power factor tariff management method at present.The customers ard divided into 3 kinds to adjust and optimize program.Based on the Gansu grid data，the feasibility is tested by cases.The program can make coordination between power grid companies and power consumption enterprises on reactive power voltage management is?sues,improve voltage quality and reduce grid losses.

voltage quality；power factor check；tariff adjust?ment；optimization strategy

TK019

B

1009-1831（2010）06-0062-03

2010-05-10

周喜超（1982—），男，吉林長(zhǎng)春人，工程師，長(zhǎng)期從事電能質(zhì)量分析治理方面的研究；王維洲（1967—），男，甘肅臨洮人，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)可靠性和電能質(zhì)量分析治理方面的研究和管理工作；鄭偉（1972—），男，浙江浦江人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)電能質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方面的研究。