基于數據中心大工業用電盈虧平衡研究

李東仁 嘉峪關大友企業公司建筑動力安裝公司

一、引言

工業部、信息化部以及電監會等五部委已經聯合發文明確數據中心，符合大工業用電條件要求的可以執行大工業用電電價的標準。我國的供電部門，對大工業企業實行兩部制電價制度。而于執行兩部制電價的大工業客戶，對如何選擇基本電費的計費方式進行分析，可以讓企業客戶可以看到實實在在的優惠，還能通過價格的杠桿作用，使企業增強盈虧平衡意識，可以有效地減少備用容量的投入，降低企業的成本投入，進而提高電力設備的利用率。

二、大工業用電價的構成

大工業電價執行的是兩部制電價，主要由基本電價和電度電價兩部分構成。其中基本電價是按照容量（或者負荷）計算的價格，其單位為元/kW.月或者元/kVA.月；電度電價是按照用電度數（有功電量）計算的電價，其單位為元/kW.h。

三、大工業用電費的構成及計算方法

大工業的電費主要由三部分構成，即基本電費，電度電費以及功率因數調整電費。

首先，基本電費的計算方法，是按照變壓器的容量計算也可以按照最大需量進行計算。這兩種電費的計算結果會因為變壓器和不經專用變壓器直接接用的高壓電動機二者的負載率的大小以及用戶沖擊負荷大小的不同而不同。按照變壓器的容量計算（即容量法），基本電費可按變壓器容量乘以基本電費容量電價，計算的公式為：基本電費（月）=變壓器容量＊容量電價。對于自備變壓器受電的用戶，基本電費的計算方法大多數是按照變壓器容量計算，同時，對于不通過專用變壓器直接接用高壓電機時，按照變壓器容量加高壓電機功率來計算基本電費。按照最大需量計算方法（即需量法）由電業部門對最大需量的用戶進行記錄。而最大需量是由用戶先申請，以電業部門核準的數量為準，超出核準的部門，需加倍收費，而小于核準數時按核準收基本電費。需量計費是先讀取用電客戶的最大需用量：每十五分鐘或者是三十分鐘平均負荷的最大值作為計算電價的依據，再乘以需量電價，計算的公式為：基本電費（月）=當月需量計費值＊基本電費需量電價。按照國家的規定，當最大容量也就是用電客戶實際抄表最大需量小于變壓器容量的百分之四十時，則要按照容量總和的百分之四十來計算基本電費。

其次電度電費的計算方法，是按照用戶用電度數來計算電費。供電企業需在每個用戶的受電點內根據電價類別的不同，分別安裝計量裝置。目前大工業客戶用電普遍推行分時電價，所以電力部門不僅要安裝有功電表和無功電表，而有功電表還應采用分時計量電表。電度電費一般采用分時電價計費法，而分時電價就是將一天中的二十四個小時按自然形成的用電負荷分為正常、低谷及高峰三個時期，用分時電表對這三個時期的用電量分別進行記錄，并對這三個時期分別規定電價，通過電價來鼓勵客戶消峰填谷，充分地利用電力設備的能力，均衡用電的負荷提高用電效率。

表1 電量電價（單位：元/度）

再次功率因素調整電費。國家對單一制電價和兩部制電價都實行了功率因素調整電費。企業的功率因素高于或者低于規定的標準時，國家會對結算期的電費，按照功率因素調整電費的規定進行增收或者減收。功率因數是指有功功率與無功功率的比值，如果功率因素較低對電力企業及用電企業都非常不利，降低供電設備能力以及用電設備利用率，增加設備投資，還容易引起電壓波動，降低電能品質，直接影響著用電設備使用壽命。當設備在出力不變情況下，功率因素較低，致使所需電流越來越大，電能損失也就會隨之增大。功率因素調整電費的計算公式為：當月基本電費+當月電度電費+附加電費的綜合乘以功率因素調整電費比例。提高用戶功率，可以改善電壓質量減少電壓損失降低電費支出。提高自然功率的方式是合理的原則異步電擊，避免變壓器空載，對工藝流程進行合理地調整，進而改善設備的運行狀態，為避免設備的空載，可設置空載自動延時斷電裝置，如生產工藝允許，可以采用同步電動機替代異步電動機。

四、大工業用戶如何選擇基本電費的計費方法

當電力用戶的受電點數量較多、高壓進線回路較多、負載率較高、沖擊負荷載率較大時，電力用戶應選擇容量法來進行電價計算。而當電力用戶的受電點數量較少、高壓進線回路較少、負載率較低、沖擊負荷載率較小時，電力用戶可以采用需量法來進行電價計算。此外當最大需量不高于變壓器總容量的三分之二時，電力用戶應選擇需量法來計算基本電費。

五、大工業節約用電的措施

（一）降低基本電費的措施

按變壓器的容量來計算基本電費時，所采取的降低基本電費的主要措施是：首先，先考查受電變壓器和不通過專用變壓器直接接用的告他電動機的負載率，使得變壓器的負載率達到百分之七十至八十，而高壓電動機負載率要達到百分之八十以上。對于負荷較小的變壓器應停止使用，將其負荷由附近的變壓器承擔。其次，互為備用變壓器應選擇容量相同的變壓器。

按需量法計算法來降低基本電費主要措施有：首先對最大的需量進行合理申報，在結合實際的生產來預測電力負荷變化，進而可以預測出最大的需量。而當負載率達到百分之四十以上或者是不足百分之四十的，則需要更換較小容量的變壓器及高壓電動機。其次，防止沖擊性負荷同時起動，同一受電點的負荷雖好相隔十五分鐘以上起動，前后兩次的起動不在同一次十五分鐘內平均功率的統計中。異步電擊的起動電流是額定電流的四至七倍，可采用變頻調速降頻起動等方法，降低起動負荷。再次消峰填谷保持用電負荷的相對平穩，可以有效地減少電度電費，進而可以降低基本電費。而具有互為備用的雙電源用戶，電源所帶負荷應保持均衡。同時如果條件允許，可以適當地減少高壓進線回路數。

（二）降低電度電費的措施

首先，消峰填谷是降低電度電費的重要措施。通過對于峰谷分時電價表進行分析可知：普通的工業峰谷電價比為2.8，而大工業峰谷電價比為3.8。對此使用大工業電價的用戶對這一差別更加的重視，因此運用消峰填谷的措施，盡可能地將高峰負荷轉為低谷負荷，而對于那些可以間歇性生產的，應盡量排在低谷段進行。還可以將連續性運行的大功率設備改為間歇性運行，并在低谷時段進行運行。

其次同時加強用電管理，制定整體的規劃采用節電措施，降低變損、線損以及設備的電能消耗。提高用電效率最終達到節約用電的效果。

（三）提高功率因數調整電費

雖然是功率因數是越高越好，但并不是將功率因素提高值1.0，而是提高至0.9到0.95。這主要是因為功率因數從0.9提升至1.0，需增加較大的補償電容，進而也要增加投資，此外再加上用戶的負荷是變化的，如果滿負荷時功率因數為1.0，低負荷時必然會導致過補償，進而會造成電能的浪費。提高功率因數的方法主要是，首先合理的選擇電氣設備的容量，避免電氣設備的輕載及空載運行，提高自然功率因數。其次設置無功補償設備，在點感性負荷的兩端并聯電容器，使其所需的無功功率由電容器供給。無功補償的原則是就地平衡，分級補償。在接近負荷端分散補償，減少無功功率的輸送，降低損耗，可以集中的安裝在變電所內，便于操作控制，更利于電壓調整。此外，《功率因數調整電費辦法》中規定，大工業用戶的功率因素高規定的標準（即0.9）時，電業部門會給予減收電費的獎勵，同樣低于此標準后，也會給予加收電費的處罰。提高功率因數，不僅可以改善電壓的質量，還能不斷提升供電企業的供電能力。降低功率因數調整電費，還能降低電度電費也是大工業節約電能的重要方式之一。

六、結束語

綜上所述，選擇合理的電費支付方式，可以減少企業電費的支出，降低生產成本，進而提高企業的經濟效益。提高功率因數，能有效提高設備的利用率，降低電能的損耗，無功功率的減少也能提高供電企業的供電能力，降低其成本，可以使得雙方都收益，因此應不斷加強對基本電費的計算方式以及提高功率因數的分析及研究。