電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的新機遇和新挑戰(zhàn)

／安徽大學電能質(zhì)量工程研究中心 李令冬／

電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的新機遇和新挑戰(zhàn)

／安徽大學電能質(zhì)量工程研究中心 李令冬／

目前電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是：電力需求側(cè)結(jié)構(gòu)變化、節(jié)能環(huán)保的壓力等對配電技術(shù)創(chuàng)新的需求；產(chǎn)業(yè)鏈延伸、規(guī)模擴大和激烈的市場競爭使企業(yè)面臨著新的轉(zhuǎn)型升級。

一、引言

新一輪電力體制改革（以下簡稱“新電改”）的出發(fā)點是回歸電能的商品屬性、形成市場決定電價的機制、以電價為中心引導資源的有效開發(fā)和合理使用；最大亮點是面向社會資本有序放開配售電業(yè)務、有序放開發(fā)電業(yè)務。

隨著中國制造工業(yè)特別是高耗能企業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；咚侔l(fā)展、人民生活水平的迅速提高等因素使中國已成為世界第一用電大國，電力用戶對電網(wǎng)電能質(zhì)量的擾動越來越嚴重、對電能的要求也越來越高；智能電網(wǎng)和分布式新能源發(fā)電的規(guī)?；咚侔l(fā)展、當今世界最大的中國電力系統(tǒng)建設和運行等因素使電能質(zhì)量控制越來越困難，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。新電改給電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)帶來的最大機遇是：平等地參與電力需求側(cè)配售電、可再生能源與儲能的發(fā)電、負荷控制等業(yè)務的競爭。目前電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是：電力需求側(cè)結(jié)構(gòu)變化、節(jié)能環(huán)保的壓力等對配電技術(shù)創(chuàng)新的需求；產(chǎn)業(yè)鏈延伸、規(guī)模擴大和激烈的市場競爭使企業(yè)面臨著新的轉(zhuǎn)型升級。可再生能源發(fā)電高密度接入電網(wǎng)，帶來對儲能發(fā)電與負荷控制的技術(shù)和產(chǎn)品的巨大需求，這是當前電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要關(guān)注點。

二、新電改改革要點

（一）新電改文件

《中共中央國務院關(guān)于進一步深入電力體制改革的若干意見》（中發(fā)2015]9號）文件已正式下發(fā)。9號文件出臺，標志著新一輪電力改革大幕開啟，在我國電力改革歷史上具有里程碑的意義?；貧w電能商品屬性是新一輪電力體制改革任務的出發(fā)點，也是重點，電力企業(yè)的整合、轉(zhuǎn)型將成為新一輪電力體制改革的主旋律。

（二）電力行業(yè)面臨的緊迫問題

尚未建立有效的市場競爭機制；現(xiàn)行電價管理以政府定價為主，電價調(diào)整難以及時反映電力成本、供求狀況、資源與環(huán)保約束等問題；新能源和可再生能源發(fā)電歧視、無障礙上網(wǎng)等問題。

（三）新電改給出的解決方案

管住中間（電網(wǎng)）、放開兩頭（發(fā)電和配售電），具體內(nèi)容可概括為“三放開、一推進、三加強”。

三放開：有序放開非公益性電價；面向社會資本有序放開配售電業(yè)務；有序放開公益性和調(diào)節(jié)性以外的發(fā)電計劃。

一獨立：推進交易機構(gòu)相對獨立，規(guī)范運行。

三加強：強化政府監(jiān)督；強化統(tǒng)籌規(guī)劃；強化電力安全、高效、可靠供應。

新電改的最大亮點是面向社會資本有序放開配售電業(yè)務、有序放開發(fā)電業(yè)務。

三、電力體制改革給電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)帶來的機遇

（一） 原動力

1） 為了降低用電成本，工商業(yè)電力用戶將發(fā)生如下變化：規(guī)模變大，供電量大，供電電壓等級變大；大用戶在用戶側(cè)將更加積極利用余熱余壓及太陽能、風能、水能等可再生能源等建設分布式電源以提高電力自供率；大用戶將更加重視負荷控制和儲能電源建設，以通過調(diào)峰減小最大需量 電費和峰時電價電費。

2）發(fā)電企業(yè)將提高在大用戶側(cè)直接售電的比例 。

3）電網(wǎng)企業(yè)將努力提高電能質(zhì)量和供電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

（二） 電能質(zhì)量技術(shù)需求

新電改將使電能回歸其商品的屬性，理想商品的基本市場特征是安全、優(yōu)質(zhì)和低價，其中電能質(zhì)量是關(guān)鍵。

電力系統(tǒng)的改變，特別是分布式電源高密度地接入電網(wǎng)，對電能質(zhì)量技術(shù)產(chǎn)生以下新的需求：負荷側(cè)同時也是電源側(cè)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜性和分布式電源的不確定性，使供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題惡化，其中有功不平衡引起的電壓穩(wěn)定、低頻振蕩、損耗增大問題尤為嚴重。而解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)是儲能技術(shù)和有功補償技術(shù)。

（三） 電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)規(guī)模預測

（1）在未來幾年，儲能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的價值規(guī)模為600億元／年左右

有功控制技術(shù)是電能質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)，儲能發(fā)電是實現(xiàn)有功控制的主要手段。在分布式電源接入電網(wǎng)和負荷終端對有功控制的需求、儲能技術(shù)進步使其成本下降和強大的政策支持三大驅(qū)動力下，儲能發(fā)電產(chǎn)業(yè)已開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢。到2020年，中國儲能新增容量將超過100吉瓦，其中70%為抽水儲能發(fā)電，30%為壓縮空氣儲能發(fā)電和化學儲能發(fā)電。抽水儲能發(fā)電的投資約為7000元人民幣／千瓦左右，壓縮空氣儲能發(fā)電的投資為4000元／千瓦人民幣。粗略估計，在未來的幾年內(nèi)，儲能發(fā)電產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模將在600億元／年左右，有功控制技術(shù)將成為電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)最重要的支撐技術(shù)。

（2）濾波與無功補償產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為85億元人民幣／年左右

濾波與無功補償技術(shù)仍然是電能質(zhì)量控制的關(guān)鍵支撐技術(shù)。2014年全社會平均用電功率約為6.3051億千瓦，設無源無功補償與濾波裝置FC安裝容量約為平均用電功率的1.4倍，設其價格為80元人民幣／千乏，壽命20年，維護費用為2%，同時考慮我國用電量年增長率在4%左右等因素，近幾年FC產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模約為60億元人民幣／年左右。

有源動態(tài)無功補償裝置SVG的安裝容量約為平均用電功率的20%，設其價格為160元人民幣／千乏，壽命15年，維護費用為2%，同時考慮我國用電量年增長率在4%左右等因素，近幾年SVG產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為20億元人民幣／年左右。

節(jié)能照明器具、計算機等辦公設備、空調(diào)等家用電器和現(xiàn)代通信設備的廣泛應用，使低壓系統(tǒng)中的無功波動和3次諧波問題十分嚴重，而無源濾波裝置對3次諧波濾波效果很差，這給低壓有源濾波器APF的廣泛應用帶來很大的市場。2014年上述低壓設備用電量約占全社會用電量的20%，平均用電功率約為1.26億千瓦，總電流約為21000萬安培，需要APF補償?shù)碾娏骷s占總電流的2%，即410萬安，設其價格為15萬元人民幣／100安培，壽命15年，維護費用為2%，同時考慮我國用電量年增長率在4%左右等因素，則低壓APF產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為5億元人民幣／年左右。濾波與無功補償產(chǎn)業(yè)總價值規(guī)模為85億元人民幣／年左右。

（三）動態(tài)電壓恢復器DVR產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為4億元人民幣／年左右

負荷功率沖擊、開關(guān)過程、雷擊、短路故障等會引起電網(wǎng)電壓的暫升或暫降，而高效、節(jié)能并連續(xù)的工業(yè)制造流程、重要工作流程、精密加工制造流程、微電子制造流程等對其非常敏感，會使流程中斷或設備損壞，經(jīng)濟損失巨大，目前解決這一問題最常用的辦法使應用動態(tài)電壓恢復器DVR。2014年上述敏感負載總平均功率約占全社會用電功率的10%，即0.63億千瓦，需要DVR補償?shù)墓β始s占敏感負荷的20%，即為1260萬千瓦，設其價格為400元人民幣／千瓦，壽命15年，維護費用為2%，同時考慮我國用電量年增長率在4%左右等因素，則低壓DVR產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為4億元人民幣／年左右。

（四） 電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模為4.4億元人民幣

2014年我國全口徑發(fā)電容量為136019萬千瓦，設發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)費用為1元／千瓦，壽命10年，維護費用為5%，則發(fā)電行業(yè)的電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模約為1.4億元人民幣／年。

2014年全社會平均用電功率為63051萬千瓦，設輸電、配電和用電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)費用為3元／千瓦，壽命10年，維護費用為5%，則電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模約為3億元人民幣／年。

電能質(zhì)量監(jiān)測及系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)總價值規(guī)模約為4.4億元人民幣/年。

（五）其他（如SVC、SSTS、飛輪儲能裝置等）電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模約為5億元人民幣／年

綜上所述，我國電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模約為695億元人民幣／年，如果計及電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)向智能電網(wǎng)電力自動化、節(jié)電、電能計量、繼電保護等方向的延伸，則電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)價值規(guī)?？蛇_700億元人民幣／年以上。我國是一個發(fā)展中的國家，隨著發(fā)電量和用電量的增加和分布式電源在總電源中比例的增大，我國電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)價值規(guī)模將繼續(xù)擴大，估計其年增長率在5%以上。

四、把握機會迎接挑戰(zhàn)

（一）電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)存在的問題

目前我國電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要存在以下問題：整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，單個產(chǎn)業(yè)規(guī)模?。ǘ嘈∮?0億元人民幣）；設備制造能力較強，系統(tǒng)服務能力較弱；建成工程多，優(yōu)質(zhì)運行工程較少；解決局部問題工程多，整體解決方案的大工程少；同質(zhì)化服務、低價競爭，利潤低下；技術(shù)上多局限于無功補償和諧波濾波。以上六個問題歸結(jié)到一個問題是系統(tǒng)服務能力弱。

（二）電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的瓶頸問題

市場需求大、設備制造能力強與產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、系統(tǒng)服務能力弱的嚴重不對稱是當前電能質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要瓶頸問題。

系統(tǒng)服務能力弱制約了電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展：工程方案簡單化、同質(zhì)化，缺少系統(tǒng)化個性化考慮，問題工程多；缺少仿真軟件支撐，設計方案難以避免錯誤，系統(tǒng)優(yōu)化程度低，工程質(zhì)量不高；治理工程與節(jié)能減排、生產(chǎn)工藝、安全可靠運行等結(jié)合不夠，工程效益不能最大化。

（三）電能質(zhì)量技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的突破口

解決電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨瓶頸問題的突破口是推進電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)的SPF轉(zhuǎn)型升級。

（1）系統(tǒng)化（Systemazation，S）升級。S升級是企業(yè)功能定位和技術(shù)能力的升級，包含三個方面的含義： ①企業(yè)功能升級。由單一的電能質(zhì)量治理向電能質(zhì)量治理、節(jié)電控制、提高供電可靠性、電網(wǎng)重構(gòu)、故障診斷與預測和分布式電源并網(wǎng)控制等綜合控制發(fā)展。②企業(yè)核心技術(shù)能力升級。由擁有設備制造技術(shù)能力向同時擁有軟件開發(fā)能力和系統(tǒng)集成技術(shù)能力發(fā)展。③S升級的目標。提高項目的規(guī)模和綜合效益。

（2）個性化（Personality，P）升級。P升級是服務能力升級，即根據(jù)用戶具體個性化需求定制電能質(zhì)量產(chǎn)品或解決方案，避免同質(zhì)化大規(guī)模制造和服務，以降低用戶設備制造和服務成本并提高服務質(zhì)量。

（3）精細化（Fine，F(xiàn)）升級。F升級是管理模式升級，即改變粗放式管理模式為精細化管理模式，精細化管理貫穿于方案設計、產(chǎn)品制造、系統(tǒng)集成及服務全過程，以提高項目完成的質(zhì)量。

電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)SPF升級的關(guān)鍵是提高企業(yè)的系統(tǒng)集成能力，培養(yǎng)供配用電系統(tǒng)分析專家。系統(tǒng)集成的支撐技術(shù)是軟件技術(shù)，沒有設計仿真軟件就沒有現(xiàn)代工程。 為了加快實現(xiàn)企業(yè)的SPF升級，企業(yè)必須重點做好以下三項工作：①在組織機構(gòu)上增加或加強系統(tǒng)集成部、軟件開發(fā)部、專業(yè)運行維護部和標準化部。②大力引進和培養(yǎng)系統(tǒng)集成、軟件開發(fā)、面向行業(yè)的專業(yè)運行維護人才。③在營銷和技術(shù)戰(zhàn)略上要不斷地提高承接重大工程的能力，完成單個工程項目的規(guī)模大小是工程技術(shù)類公司能否做大做強的重要標志。

（本文根據(jù)作者在九屆電能質(zhì)量高峰論壇上的講話整理，未經(jīng)作者審閱。）