售電側(cè)放開(kāi)環(huán)境下電能質(zhì)量管理現(xiàn)狀分析及建議

朱明晞，李燕雪，胡斌

（1.國(guó)網(wǎng)國(guó)際發(fā)展有限公司 市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部，北京100031；2.國(guó)網(wǎng)（北京）綜合能源規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100031）

0 引言

由于電網(wǎng)的特殊性，售電一直是自然壟斷行業(yè)。在2015年3月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》（簡(jiǎn)稱(chēng)電改“9號(hào)文”）［1］，中國(guó)的新一輪電力體制改革正式開(kāi)始。該意見(jiàn)提出要在售電側(cè)引入競(jìng)爭(zhēng)，鼓勵(lì)社會(huì)資本投資售電業(yè)務(wù)，準(zhǔn)許6類(lèi)企業(yè)成為新興的售電主體。作為9號(hào)文配套文件之一的《關(guān)于推進(jìn)售電側(cè)改革的實(shí)施意見(jiàn)》［2］鼓勵(lì)售電公司提供合同能源管理、綜合節(jié)能和用電咨詢(xún)等增值服務(wù)，為售電業(yè)務(wù)的發(fā)展指明了方向。然而，在中國(guó)售配電分離、放開(kāi)售配電業(yè)務(wù)的環(huán)境下，電能質(zhì)量服務(wù)尚未廣泛深入開(kāi)展，如何對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效管理尚不清晰，多種售電主體并存的局面導(dǎo)致電能質(zhì)量管理難度增加。文獻(xiàn)［3］對(duì)電能質(zhì)量服務(wù)體系進(jìn)行了暢想，從服務(wù)內(nèi)容和性質(zhì)2個(gè)方面對(duì)電能質(zhì)量服務(wù)的框架進(jìn)行了分析，劃分了免費(fèi)服務(wù)、增值服務(wù)、特色VIP服務(wù)。由于電能商品的特殊性，造成電能質(zhì)量下降的因素有很多，應(yīng)當(dāng)在電能質(zhì)量管理的過(guò)程中考慮電能質(zhì)量下降風(fēng)險(xiǎn)，文獻(xiàn)［4］提出了3種不同的電壓暫降保險(xiǎn)，并認(rèn)為財(cái)務(wù)型保險(xiǎn)對(duì)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)更加有效。

面對(duì)當(dāng)前中國(guó)電力市場(chǎng)存在機(jī)制不完善、電價(jià)不清晰等諸多問(wèn)題［5］，本文針對(duì)售電側(cè)放開(kāi)環(huán)境下的電能質(zhì)量管理進(jìn)行剖析。首先對(duì)售電改革的標(biāo)志性文件進(jìn)行解讀，梳理售電側(cè)放開(kāi)對(duì)電能質(zhì)量管理的影響，然后通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外電力企業(yè)在電能質(zhì)量管理方面的差異，提出售電側(cè)放開(kāi)后的電能質(zhì)量管理建議，給中國(guó)電能質(zhì)量管理提供參考。

1 國(guó)內(nèi)外電力企業(yè)電能質(zhì)量管理現(xiàn)狀

1.1 電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)管理層面

2001年歐洲共同體歐洲能源監(jiān)督管理者委員會(huì)（commission of European energy regulators，CEER）供電質(zhì)量工作組的關(guān)于供電質(zhì)量調(diào)查報(bào)告較完整地闡述了供電質(zhì)量的完整含義，該組織認(rèn)為供電質(zhì)量應(yīng)包括商業(yè)性質(zhì)量和電能質(zhì)量（供電可靠性和電壓質(zhì)量）2個(gè)方面。美國(guó)監(jiān)督管理委員會(huì)國(guó)家聯(lián)合會(huì)推薦了一套適于配電層次的服務(wù)質(zhì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，包括客戶(hù)行為指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)和停電指標(biāo)，但在加州南網(wǎng)的激勵(lì)性監(jiān)督管理方案中，考慮了可靠性、客戶(hù)滿意度、健康和安全3個(gè)方面指標(biāo)。阿根廷政府從供電連續(xù)性、電壓質(zhì)量和商業(yè)服務(wù)3個(gè)方面對(duì)供電質(zhì)量提出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)督管理，若企業(yè)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)，將要求企業(yè)根據(jù)缺供電量（energy not supplied，ENS）的測(cè)算成本對(duì)用戶(hù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)賠償。

（1）電能質(zhì)量

不同組織對(duì)電能質(zhì)量的定義大致相同：中國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的定義為導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差；美國(guó)IEEE電能質(zhì)量專(zhuān)委會(huì)對(duì)電能質(zhì)量的定義為電壓、電流或頻率的偏差和造成用戶(hù)設(shè)備故障或錯(cuò)誤動(dòng)作的任何電力問(wèn)題。

一般認(rèn)為電能質(zhì)量主要指電壓質(zhì)量，主要參量包括頻率、電壓幅值及其變動(dòng)范圍、電壓暫降、暫時(shí)的或瞬時(shí)的過(guò)電壓和諧波畸變率等。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50160中列出了在正常運(yùn)行條件下的中低電壓網(wǎng)絡(luò)的主要電壓特性。在一些歐洲國(guó)家，由于終端客戶(hù)設(shè)備的敏感性和有些終端客戶(hù)有額外的要求，電壓質(zhì)量也成為供應(yīng)商和客戶(hù)之間的重要考核項(xiàng)目。除了EN50160，匈牙利、挪威、西班牙和葡萄牙制定了電壓波動(dòng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；荷蘭、挪威、葡萄牙制定了電壓閃變值的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；荷蘭、挪威制定了電壓不平衡的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；荷蘭、挪威、葡萄牙制定了諧波電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；挪威還制定了快速電壓變化、電壓上升和電壓暫降的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)對(duì)電壓質(zhì)量的管理主要是依據(jù)GB/T 12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于電能質(zhì)量的指標(biāo)限值方面，不同國(guó)家的指標(biāo)限值不同。以諧波限值為例，中國(guó)在GB/T 14549—1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)中，從諧波電壓和諧波電流2個(gè)方面規(guī)定了電網(wǎng)諧波的具體限值，其中諧波電壓部分選擇了總諧波畸變率（total harmonic distortion，THD）以及各次諧波含有率2項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行限值，諧波電流部分選擇不同電壓等級(jí)典型短路容量下的單個(gè)用戶(hù)允許注入電網(wǎng)的2—25次諧波電流允許值的指標(biāo)進(jìn)行限值。而美國(guó)IEEE Std.519—1992標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公共連接點(diǎn)（point of common coupling，PCC）處的諧波電流畸變限值的確定方法，即根據(jù)用戶(hù)最大需量負(fù)荷電流和PCC處最小短路電流的比值再查諧波限值表得出。英國(guó)G5/4工程導(dǎo)則中則對(duì)33 kV以下的高壓用戶(hù)規(guī)定了每個(gè)用戶(hù)諧波電流限值，可以根據(jù)PCC處短路容量做線性換算，背景諧波電壓應(yīng)小于75%。對(duì)33 kV及以上的用戶(hù)，由電力公司的專(zhuān)門(mén)程序做分析后確定，此時(shí)只按諧波電壓含有率和THD作為判據(jù)。

我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的管理是各指標(biāo)值在該指標(biāo)的規(guī)定范圍內(nèi)即算合格，但在大多數(shù)歐洲國(guó)家，用戶(hù)可以申請(qǐng)其所在連接點(diǎn)的用戶(hù)電壓驗(yàn)證服務(wù)，由此產(chǎn)生的服務(wù)費(fèi)用通常由用戶(hù)支付。但當(dāng)電壓偏差與運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)督管理和標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，由供電公司支付。

（2）可靠性

在CEER對(duì)電能質(zhì)量的定義中，電能質(zhì)量包括了供電可靠性，供電可靠性通常被認(rèn)為是最重要的性能。在可靠性的指標(biāo)體系方面，歐美與日本均采用IEEE Std 1366—2012標(biāo)準(zhǔn)，這是IEEE電氣工程協(xié)會(huì)輸配電委員會(huì)頒布的供電可靠性指標(biāo)規(guī)范，是在總結(jié)北美各國(guó)供電可靠性指標(biāo)研究和應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出的，中國(guó)采用DL/T 836—2016可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

歐洲國(guó)家普遍將停電狀態(tài)劃分為長(zhǎng)時(shí)間停電和短時(shí)停電，還有一些國(guó)家（如法國(guó)）進(jìn)一步劃分出瞬時(shí)停電狀態(tài)。界定長(zhǎng)時(shí)間停電和短時(shí)停電的標(biāo)準(zhǔn)一般為3 min。7個(gè)歐洲國(guó)家用于評(píng)價(jià)長(zhǎng)時(shí)間停電的指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1，評(píng)價(jià)短時(shí)停電的指標(biāo)主要采用平均短時(shí)停電頻率。

表1 不同國(guó)家的停電時(shí)間指標(biāo)比較Table 1 Comparison of outage time indexes in different countries

1.2 電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)激勵(lì)層面

對(duì)電能質(zhì)量的管理還可以采用經(jīng)濟(jì)手段。電能質(zhì)量管理目標(biāo)設(shè)定如圖1所示。電能質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)旨在推動(dòng)電力公司和用戶(hù)采取措施，將電能質(zhì)量改善至目標(biāo)水平，通?？捎烧鲗?dǎo)。經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的實(shí)施通常借助于獎(jiǎng)懲機(jī)制，通過(guò)規(guī)定獎(jiǎng)勵(lì)和處罰，對(duì)電網(wǎng)和用戶(hù)進(jìn)行直接的經(jīng)濟(jì)干預(yù)，促使電能質(zhì)量達(dá)到電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，通常涉及3個(gè)方面：①定義電能質(zhì)量的參考水平；②確定實(shí)現(xiàn)參考水平的途徑，并規(guī)定最低改善水平；③明確與最低改善水平相關(guān)的處罰和獎(jiǎng)勵(lì)方法，如減免稅費(fèi)等。

圖1 電能質(zhì)量管理目標(biāo)設(shè)定Fig.1 Goal setting of power quality management

目前，已有部分國(guó)家和地區(qū)研究或?qū)嵤┆?jiǎng)懲機(jī)制，重點(diǎn)集中于如下方面：①獎(jiǎng)罰機(jī)制與已有管理（如功率因數(shù)的提高）的配合；②經(jīng)濟(jì)處罰函數(shù)的定義，需結(jié)合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運(yùn)行水平及成本數(shù)據(jù)；③用戶(hù)類(lèi)型及感知度對(duì)獎(jiǎng)罰機(jī)制的影響分析。

總體來(lái)說(shuō)，由于市場(chǎng)化程度和發(fā)展時(shí)間等因素，國(guó)外對(duì)電能質(zhì)量的管理比中國(guó)更加先進(jìn)。中國(guó)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較多參考了美國(guó)IEEE標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際電工委員會(huì)IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)激勵(lì)方面，國(guó)外采取改變電價(jià)、功率因數(shù)獎(jiǎng)懲等措施，中國(guó)在電能質(zhì)量方面主要表現(xiàn)在功率因數(shù)的規(guī)定上。

2 售電側(cè)放開(kāi)后電能質(zhì)量管理的分析與建議

2.1 指標(biāo)管理與時(shí)俱進(jìn)

電能質(zhì)量指標(biāo)管理應(yīng)當(dāng)隨著時(shí)代變革與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)修正不必要的指標(biāo)，針對(duì)電能質(zhì)量管理現(xiàn)狀增加新指標(biāo)。

隨著環(huán)境保護(hù)理念的推廣，可再生能源發(fā)電比例增高已成為共識(shí)。2017年國(guó)家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《解決棄水棄風(fēng)棄光問(wèn)題實(shí)施方案的通知》［6］，要求包含售電公司在內(nèi)的多個(gè)配售電主體負(fù)責(zé)完成指定的可再生能源電力配額。

考慮到可再生能源發(fā)電入網(wǎng)會(huì)帶來(lái)許多的電能質(zhì)量問(wèn)題，如何針對(duì)這一問(wèn)題制定指標(biāo)體系十分迫切。另外，考慮不同發(fā)電方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響不同，而碳評(píng)估指標(biāo)能夠反映這一影響，引入碳評(píng)估指標(biāo)對(duì)鼓勵(lì)可再生能源的使用、提高清潔能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)對(duì)可再生能源建設(shè)的積極性具有重要意義［7］。

應(yīng)當(dāng)在電能質(zhì)量管理中增加相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)指標(biāo)——等價(jià)CO2排放強(qiáng)度C(CO2)e，將CO2、SO2和NOx折算成等價(jià)CO2排放濃度，用以反映電力對(duì)環(huán)境的影響。具體如下

式中：mi為第i種污染物的單位時(shí)間排放量，g/h；Wi為機(jī)組供電量，kW；Ci為排放強(qiáng)度，g/kWh。

此外，事件型電能質(zhì)量擾動(dòng)增強(qiáng)。工業(yè)用戶(hù)受電壓暫降、短時(shí)中斷以及電壓暫升等事件型電能質(zhì)量影響較大，準(zhǔn)確評(píng)估用戶(hù)的電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)損失是實(shí)施電能質(zhì)量監(jiān)督管理和治理的前提。

研究事件型電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)有利于全面評(píng)估系統(tǒng)供電質(zhì)量，真正反映系統(tǒng)供電對(duì)電力用戶(hù)的可用程度，為電能質(zhì)量的改善工作提供更加經(jīng)濟(jì)、合理的決策支持［8—9］。應(yīng)當(dāng)在供電可靠性指標(biāo)中增加針對(duì)事件型電能質(zhì)量擾動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即事件型電能質(zhì)量等效停電時(shí)間，計(jì)算方法為在監(jiān)測(cè)期間內(nèi)發(fā)生事件型電能質(zhì)量的總時(shí)間數(shù)與評(píng)估周期T的比值

式中：tlong、tsag、tswell和tshort分別為長(zhǎng)時(shí)間停電、電壓暫降、電壓暫升、短時(shí)停電的等效停電時(shí)間。

而且，隨著售電向服務(wù)化方向發(fā)展，還應(yīng)當(dāng)增加供電服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)以增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)感，如客戶(hù)用電信息公開(kāi)程度、價(jià)格接受程度、增值服務(wù)滿意度、電能質(zhì)量滿意度指標(biāo)等。

2.2 售電模式向質(zhì)量服務(wù)型轉(zhuǎn)變

售電公司的增多帶來(lái)極大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，如何在電力市場(chǎng)中轉(zhuǎn)變發(fā)展模式、創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)策略，從而提高電能質(zhì)量管理水平是每個(gè)售電企業(yè)需要深思的問(wèn)題。

對(duì)供電質(zhì)量有更高要求的電力用戶(hù)不滿足于基本的電力服務(wù)，既要求較高的供電質(zhì)量，同時(shí)希望得到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，而優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)是高端用戶(hù)細(xì)分市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)［10］，故售電業(yè)務(wù)應(yīng)當(dāng)向質(zhì)量服務(wù)型轉(zhuǎn)變。電力增值服務(wù)的類(lèi)型如圖2所示［3］。

圖2 電力增值服務(wù)類(lèi)型Fig.2 Types of value-added electricity service

根據(jù)對(duì)電力增值服務(wù)的劃分，認(rèn)為電能質(zhì)量增值服務(wù)是主要部分，本文將其劃分為3個(gè)層次：數(shù)據(jù)服務(wù)、套餐服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。表2中列舉出部分電能質(zhì)量增值服務(wù)內(nèi)容。

表2 電能質(zhì)量增值服務(wù)Table 2 Value-added services of power quality

就用電數(shù)據(jù)挖掘而言，傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)具有一定封閉性；電能質(zhì)量數(shù)據(jù)為電網(wǎng)服務(wù)，因此缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘和分析，不能給用戶(hù)提供增值服務(wù)。需要在用戶(hù)端更新關(guān)口表功能，裝設(shè)智能表計(jì)以方便獲取電能質(zhì)量信息，滿足電能質(zhì)量管理的要求。

2.3 電能按質(zhì)論價(jià)

電能按質(zhì)論價(jià)方法是依據(jù)電能質(zhì)量水平的高低向用戶(hù)指定不同的電價(jià)。為了便于用戶(hù)理解，可以在電價(jià)中疊加電能質(zhì)量服務(wù)價(jià)格。假設(shè)電能質(zhì)量指標(biāo)共有m個(gè)，那么，最終電價(jià)表示為

式中：p0為基本電價(jià)；p為最終電價(jià)；ps為電能質(zhì)量服務(wù)價(jià)格。

電能是一種特殊商品。在優(yōu)質(zhì)供電過(guò)程中，仍難以避免電能質(zhì)量跌落的情況，使得用戶(hù)使用的電能低于約定的電能質(zhì)量水平。既然用戶(hù)選擇了電能質(zhì)量服務(wù)，那么用戶(hù)與售電公司之間應(yīng)當(dāng)達(dá)成一種電能質(zhì)量合同協(xié)議。保險(xiǎn)是交易市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移的一種有效手段［11］，在發(fā)生電能質(zhì)量跌落后，借鑒保險(xiǎn)的方式，由售電公司按照違約供電量對(duì)用戶(hù)進(jìn)行賠償。賠償單價(jià)與用戶(hù)選擇的電能質(zhì)量水平正相關(guān)，引入賠償系數(shù)ks，用以表征賠償單價(jià)rs與質(zhì)量服務(wù)價(jià)格ps的關(guān)系，即

用戶(hù)電費(fèi)Cuser為

式中：Qi為用戶(hù)i的用電量；Ccom,i為售電公司向用戶(hù)的賠償金；p為最終電價(jià)。

通常目標(biāo)函數(shù)為售電公司的收益Gcp最大

式中：Cp為售電公司投入的供電成本。優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)需要投入一定成本，供電成本除了正常的輸配電成本外，還應(yīng)當(dāng)包括治理電能質(zhì)量所投入的成本。

實(shí)際上，如果同一個(gè)供電區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)售電公司，那么問(wèn)題會(huì)更加復(fù)雜，因?yàn)槭垭姽局g存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，用戶(hù)與售電公司之間存在博弈關(guān)系，涉及到用戶(hù)的消費(fèi)行為習(xí)慣，需要考慮用戶(hù)對(duì)售電公司的選擇［12］。

這種優(yōu)質(zhì)高價(jià)的定價(jià)理論，有助于電能質(zhì)量管理。通過(guò)價(jià)格激勵(lì)的方式，突出電能質(zhì)量的重要性，能夠加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的重視，而且保證了電能定價(jià)在市場(chǎng)環(huán)境中的公平性，同時(shí)能夠滿足用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在售電側(cè)放開(kāi)的背景下，梳理了電能質(zhì)量管理的現(xiàn)狀。從指標(biāo)管理、銷(xiāo)售電價(jià)的制定2個(gè)層面總結(jié)了不同國(guó)家電力企業(yè)電能質(zhì)量管理的差異，最后給出了市場(chǎng)環(huán)境下電能質(zhì)量管理的趨勢(shì)分析和管理建議。在市場(chǎng)環(huán)境下，衡量電能質(zhì)量?jī)?yōu)劣的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)增減相關(guān)指標(biāo)，做到與當(dāng)下的電能質(zhì)量管理現(xiàn)狀相統(tǒng)一；對(duì)于當(dāng)下售電業(yè)務(wù)僅賺取差價(jià)的盈利模式做出改變，或許售電業(yè)務(wù)向質(zhì)量服務(wù)型轉(zhuǎn)變是一種有效途徑，當(dāng)然這也需要電價(jià)做支撐；在電能定價(jià)方面，實(shí)行電能按質(zhì)論價(jià)符合市場(chǎng)的公平原則，增強(qiáng)社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量的重視，有利于強(qiáng)化對(duì)電能質(zhì)量的管理。