售電側放開環境下電能質量管理現狀分析及建議

朱明晞，李燕雪，胡斌

（1.國網國際發展有限公司 市場開發部，北京100031；2.國網（北京）綜合能源規劃設計研究院有限公司，北京100031）

0 引言

由于電網的特殊性，售電一直是自然壟斷行業。在2015年3月，國務院印發了《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（簡稱電改“9號文”）［1］，中國的新一輪電力體制改革正式開始。該意見提出要在售電側引入競爭，鼓勵社會資本投資售電業務，準許6類企業成為新興的售電主體。作為9號文配套文件之一的《關于推進售電側改革的實施意見》［2］鼓勵售電公司提供合同能源管理、綜合節能和用電咨詢等增值服務，為售電業務的發展指明了方向。然而，在中國售配電分離、放開售配電業務的環境下，電能質量服務尚未廣泛深入開展，如何對電能質量進行有效管理尚不清晰，多種售電主體并存的局面導致電能質量管理難度增加。文獻［3］對電能質量服務體系進行了暢想，從服務內容和性質2個方面對電能質量服務的框架進行了分析，劃分了免費服務、增值服務、特色VIP服務。由于電能商品的特殊性，造成電能質量下降的因素有很多，應當在電能質量管理的過程中考慮電能質量下降風險，文獻［4］提出了3種不同的電壓暫降保險，并認為財務型保險對電壓暫降損失風險更加有效。

面對當前中國電力市場存在機制不完善、電價不清晰等諸多問題［5］，本文針對售電側放開環境下的電能質量管理進行剖析。首先對售電改革的標志性文件進行解讀，梳理售電側放開對電能質量管理的影響，然后通過對比國內外電力企業在電能質量管理方面的差異，提出售電側放開后的電能質量管理建議，給中國電能質量管理提供參考。

1 國內外電力企業電能質量管理現狀

1.1 電能質量標準與指標管理層面

2001年歐洲共同體歐洲能源監督管理者委員會（commission of European energy regulators，CEER）供電質量工作組的關于供電質量調查報告較完整地闡述了供電質量的完整含義，該組織認為供電質量應包括商業性質量和電能質量（供電可靠性和電壓質量）2個方面。美國監督管理委員會國家聯合會推薦了一套適于配電層次的服務質量測量標準，包括客戶行為指標、電能質量指標和停電指標，但在加州南網的激勵性監督管理方案中，考慮了可靠性、客戶滿意度、健康和安全3個方面指標。阿根廷政府從供電連續性、電壓質量和商業服務3個方面對供電質量提出質量標準進行監督管理，若企業不能滿足標準，將要求企業根據缺供電量（energy not supplied，ENS）的測算成本對用戶進行經濟賠償。

（1）電能質量

不同組織對電能質量的定義大致相同：中國對電能質量的定義為導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差；美國IEEE電能質量專委會對電能質量的定義為電壓、電流或頻率的偏差和造成用戶設備故障或錯誤動作的任何電力問題。

一般認為電能質量主要指電壓質量，主要參量包括頻率、電壓幅值及其變動范圍、電壓暫降、暫時的或瞬時的過電壓和諧波畸變率等。歐洲標準EN50160中列出了在正常運行條件下的中低電壓網絡的主要電壓特性。在一些歐洲國家，由于終端客戶設備的敏感性和有些終端客戶有額外的要求，電壓質量也成為供應商和客戶之間的重要考核項目。除了EN50160，匈牙利、挪威、西班牙和葡萄牙制定了電壓波動的國家標準；荷蘭、挪威、葡萄牙制定了電壓閃變值的國家標準；荷蘭、挪威制定了電壓不平衡的國家標準；荷蘭、挪威、葡萄牙制定了諧波電壓的國家標準；挪威還制定了快速電壓變化、電壓上升和電壓暫降的國家標準。中國對電壓質量的管理主要是依據GB/T 12325—2008《電能質量供電電壓偏差》標準。

對于電能質量的指標限值方面，不同國家的指標限值不同。以諧波限值為例，中國在GB/T 14549—1993《電能質量 公用電網諧波》標準中，從諧波電壓和諧波電流2個方面規定了電網諧波的具體限值，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項指標進行限值，諧波電流部分選擇不同電壓等級典型短路容量下的單個用戶允許注入電網的2—25次諧波電流允許值的指標進行限值。而美國IEEE Std.519—1992標準規定了公共連接點（point of common coupling，PCC）處的諧波電流畸變限值的確定方法，即根據用戶最大需量負荷電流和PCC處最小短路電流的比值再查諧波限值表得出。英國G5/4工程導則中則對33 kV以下的高壓用戶規定了每個用戶諧波電流限值，可以根據PCC處短路容量做線性換算，背景諧波電壓應小于75%。對33 kV及以上的用戶，由電力公司的專門程序做分析后確定，此時只按諧波電壓含有率和THD作為判據。

我國對電能質量的管理是各指標值在該指標的規定范圍內即算合格，但在大多數歐洲國家，用戶可以申請其所在連接點的用戶電壓驗證服務，由此產生的服務費用通常由用戶支付。但當電壓偏差與運行過程中監督管理和標準不一致時，由供電公司支付。

（2）可靠性

在CEER對電能質量的定義中，電能質量包括了供電可靠性，供電可靠性通常被認為是最重要的性能。在可靠性的指標體系方面，歐美與日本均采用IEEE Std 1366—2012標準，這是IEEE電氣工程協會輸配電委員會頒布的供電可靠性指標規范，是在總結北美各國供電可靠性指標研究和應用實踐的基礎上提出的，中國采用DL/T 836—2016可靠性評價指標行業標準。

歐洲國家普遍將停電狀態劃分為長時間停電和短時停電，還有一些國家（如法國）進一步劃分出瞬時停電狀態。界定長時間停電和短時停電的標準一般為3 min。7個歐洲國家用于評價長時間停電的指標對比見表1，評價短時停電的指標主要采用平均短時停電頻率。

表1 不同國家的停電時間指標比較Table 1 Comparison of outage time indexes in different countries

1.2 電能質量經濟激勵層面

對電能質量的管理還可以采用經濟手段。電能質量管理目標設定如圖1所示。電能質量的經濟激勵旨在推動電力公司和用戶采取措施，將電能質量改善至目標水平，通常可由政府主導。經濟激勵的實施通常借助于獎懲機制，通過規定獎勵和處罰，對電網和用戶進行直接的經濟干預，促使電能質量達到電能質量標準要求，通常涉及3個方面：①定義電能質量的參考水平；②確定實現參考水平的途徑，并規定最低改善水平；③明確與最低改善水平相關的處罰和獎勵方法，如減免稅費等。

圖1 電能質量管理目標設定Fig.1 Goal setting of power quality management

目前，已有部分國家和地區研究或實施獎懲機制，重點集中于如下方面：①獎罰機制與已有管理（如功率因數的提高）的配合；②經濟處罰函數的定義，需結合當地電網運行水平及成本數據；③用戶類型及感知度對獎罰機制的影響分析。

總體來說，由于市場化程度和發展時間等因素，國外對電能質量的管理比中國更加先進。中國的電能質量標準較多參考了美國IEEE標準和國際電工委員會IEC的相關標準。在電能質量經濟激勵方面，國外采取改變電價、功率因數獎懲等措施，中國在電能質量方面主要表現在功率因數的規定上。

2 售電側放開后電能質量管理的分析與建議

2.1 指標管理與時俱進

電能質量指標管理應當隨著時代變革與時俱進，及時修正不必要的指標，針對電能質量管理現狀增加新指標。

隨著環境保護理念的推廣，可再生能源發電比例增高已成為共識。2017年國家發改委、能源局聯合印發《解決棄水棄風棄光問題實施方案的通知》［6］，要求包含售電公司在內的多個配售電主體負責完成指定的可再生能源電力配額。

考慮到可再生能源發電入網會帶來許多的電能質量問題，如何針對這一問題制定指標體系十分迫切。另外，考慮不同發電方式對生態系統造成影響不同，而碳評估指標能夠反映這一影響，引入碳評估指標對鼓勵可再生能源的使用、提高清潔能源的市場競爭力和社會對可再生能源建設的積極性具有重要意義［7］。

應當在電能質量管理中增加相應的環境保護指標——等價CO2排放強度C(CO2)e，將CO2、SO2和NOx折算成等價CO2排放濃度，用以反映電力對環境的影響。具體如下

式中：mi為第i種污染物的單位時間排放量，g/h；Wi為機組供電量，kW；Ci為排放強度，g/kWh。

此外，事件型電能質量擾動增強。工業用戶受電壓暫降、短時中斷以及電壓暫升等事件型電能質量影響較大，準確評估用戶的電能質量經濟損失是實施電能質量監督管理和治理的前提。

研究事件型電能質量評估指標有利于全面評估系統供電質量，真正反映系統供電對電力用戶的可用程度，為電能質量的改善工作提供更加經濟、合理的決策支持［8—9］。應當在供電可靠性指標中增加針對事件型電能質量擾動的評價指標，即事件型電能質量等效停電時間，計算方法為在監測期間內發生事件型電能質量的總時間數與評估周期T的比值

式中：tlong、tsag、tswell和tshort分別為長時間停電、電壓暫降、電壓暫升、短時停電的等效停電時間。

而且，隨著售電向服務化方向發展，還應當增加供電服務質量指標以增強用戶體驗感，如客戶用電信息公開程度、價格接受程度、增值服務滿意度、電能質量滿意度指標等。

2.2 售電模式向質量服務型轉變

售電公司的增多帶來極大的競爭壓力，如何在電力市場中轉變發展模式、創新競爭策略，從而提高電能質量管理水平是每個售電企業需要深思的問題。

對供電質量有更高要求的電力用戶不滿足于基本的電力服務，既要求較高的供電質量，同時希望得到優質的服務，而優質供電服務是高端用戶細分市場的競爭焦點［10］，故售電業務應當向質量服務型轉變。電力增值服務的類型如圖2所示［3］。

圖2 電力增值服務類型Fig.2 Types of value-added electricity service

根據對電力增值服務的劃分，認為電能質量增值服務是主要部分，本文將其劃分為3個層次：數據服務、套餐服務、網絡服務。表2中列舉出部分電能質量增值服務內容。

表2 電能質量增值服務Table 2 Value-added services of power quality

就用電數據挖掘而言，傳統電能質量監測具有一定封閉性；電能質量數據為電網服務，因此缺乏對數據的挖掘和分析，不能給用戶提供增值服務。需要在用戶端更新關口表功能，裝設智能表計以方便獲取電能質量信息，滿足電能質量管理的要求。

2.3 電能按質論價

電能按質論價方法是依據電能質量水平的高低向用戶指定不同的電價。為了便于用戶理解，可以在電價中疊加電能質量服務價格。假設電能質量指標共有m個，那么，最終電價表示為

式中：p0為基本電價；p為最終電價；ps為電能質量服務價格。

電能是一種特殊商品。在優質供電過程中，仍難以避免電能質量跌落的情況，使得用戶使用的電能低于約定的電能質量水平。既然用戶選擇了電能質量服務，那么用戶與售電公司之間應當達成一種電能質量合同協議。保險是交易市場中實現風險轉移的一種有效手段［11］，在發生電能質量跌落后，借鑒保險的方式，由售電公司按照違約供電量對用戶進行賠償。賠償單價與用戶選擇的電能質量水平正相關，引入賠償系數ks，用以表征賠償單價rs與質量服務價格ps的關系，即

用戶電費Cuser為

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

通常目標函數為售電公司的收益Gcp最大

式中：Cp為售電公司投入的供電成本。優質電力服務需要投入一定成本，供電成本除了正常的輸配電成本外，還應當包括治理電能質量所投入的成本。

實際上，如果同一個供電區域內存在多個售電公司，那么問題會更加復雜，因為售電公司之間存在競爭關系，用戶與售電公司之間存在博弈關系，涉及到用戶的消費行為習慣，需要考慮用戶對售電公司的選擇［12］。

這種優質高價的定價理論，有助于電能質量管理。通過價格激勵的方式，突出電能質量的重要性，能夠加強對電能質量問題的重視，而且保證了電能定價在市場環境中的公平性，同時能夠滿足用戶對電能質量的需求。

3 結束語

本文在售電側放開的背景下，梳理了電能質量管理的現狀。從指標管理、銷售電價的制定2個層面總結了不同國家電力企業電能質量管理的差異，最后給出了市場環境下電能質量管理的趨勢分析和管理建議。在市場環境下，衡量電能質量優劣的指標應當與時俱進，及時增減相關指標，做到與當下的電能質量管理現狀相統一；對于當下售電業務僅賺取差價的盈利模式做出改變，或許售電業務向質量服務型轉變是一種有效途徑，當然這也需要電價做支撐；在電能定價方面，實行電能按質論價符合市場的公平原則，增強社會對電能質量的重視，有利于強化對電能質量的管理。