售电侧放开环境下电能质量管理现状分析及建议

朱明晞，李燕雪，胡斌

（1.国网国际发展有限公司 市场开发部，北京100031；2.国网（北京）综合能源规划设计研究院有限公司，北京100031）

0 引言

由于电网的特殊性，售电一直是自然垄断行业。在2015年3月，国务院印发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（简称电改“9号文”）［1］，中国的新一轮电力体制改革正式开始。该意见提出要在售电侧引入竞争，鼓励社会资本投资售电业务，准许6类企业成为新兴的售电主体。作为9号文配套文件之一的《关于推进售电侧改革的实施意见》［2］鼓励售电公司提供合同能源管理、综合节能和用电咨询等增值服务，为售电业务的发展指明了方向。然而，在中国售配电分离、放开售配电业务的环境下，电能质量服务尚未广泛深入开展，如何对电能质量进行有效管理尚不清晰，多种售电主体并存的局面导致电能质量管理难度增加。文献［3］对电能质量服务体系进行了畅想，从服务内容和性质2个方面对电能质量服务的框架进行了分析，划分了免费服务、增值服务、特色VIP服务。由于电能商品的特殊性，造成电能质量下降的因素有很多，应当在电能质量管理的过程中考虑电能质量下降风险，文献［4］提出了3种不同的电压暂降保险，并认为财务型保险对电压暂降损失风险更加有效。

面对当前中国电力市场存在机制不完善、电价不清晰等诸多问题［5］，本文针对售电侧放开环境下的电能质量管理进行剖析。首先对售电改革的标志性文件进行解读，梳理售电侧放开对电能质量管理的影响，然后通过对比国内外电力企业在电能质量管理方面的差异，提出售电侧放开后的电能质量管理建议，给中国电能质量管理提供参考。

1 国内外电力企业电能质量管理现状

1.1 电能质量标准与指标管理层面

2001年欧洲共同体欧洲能源监督管理者委员会（commission of European energy regulators，CEER）供电质量工作组的关于供电质量调查报告较完整地阐述了供电质量的完整含义，该组织认为供电质量应包括商业性质量和电能质量（供电可靠性和电压质量）2个方面。美国监督管理委员会国家联合会推荐了一套适于配电层次的服务质量测量标准，包括客户行为指标、电能质量指标和停电指标，但在加州南网的激励性监督管理方案中，考虑了可靠性、客户满意度、健康和安全3个方面指标。阿根廷政府从供电连续性、电压质量和商业服务3个方面对供电质量提出质量标准进行监督管理，若企业不能满足标准，将要求企业根据缺供电量（energy not supplied，ENS）的测算成本对用户进行经济赔偿。

（1）电能质量

不同组织对电能质量的定义大致相同：中国对电能质量的定义为导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差；美国IEEE电能质量专委会对电能质量的定义为电压、电流或频率的偏差和造成用户设备故障或错误动作的任何电力问题。

一般认为电能质量主要指电压质量，主要参量包括频率、电压幅值及其变动范围、电压暂降、暂时的或瞬时的过电压和谐波畸变率等。欧洲标准EN50160中列出了在正常运行条件下的中低电压网络的主要电压特性。在一些欧洲国家，由于终端客户设备的敏感性和有些终端客户有额外的要求，电压质量也成为供应商和客户之间的重要考核项目。除了EN50160，匈牙利、挪威、西班牙和葡萄牙制定了电压波动的国家标准；荷兰、挪威、葡萄牙制定了电压闪变值的国家标准；荷兰、挪威制定了电压不平衡的国家标准；荷兰、挪威、葡萄牙制定了谐波电压的国家标准；挪威还制定了快速电压变化、电压上升和电压暂降的国家标准。中国对电压质量的管理主要是依据GB/T 12325—2008《电能质量供电电压偏差》标准。

对于电能质量的指标限值方面，不同国家的指标限值不同。以谐波限值为例，中国在GB/T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》标准中，从谐波电压和谐波电流2个方面规定了电网谐波的具体限值，其中谐波电压部分选择了总谐波畸变率（total harmonic distortion，THD）以及各次谐波含有率2项指标进行限值，谐波电流部分选择不同电压等级典型短路容量下的单个用户允许注入电网的2—25次谐波电流允许值的指标进行限值。而美国IEEE Std.519—1992标准规定了公共连接点（point of common coupling，PCC）处的谐波电流畸变限值的确定方法，即根据用户最大需量负荷电流和PCC处最小短路电流的比值再查谐波限值表得出。英国G5/4工程导则中则对33 kV以下的高压用户规定了每个用户谐波电流限值，可以根据PCC处短路容量做线性换算，背景谐波电压应小于75%。对33 kV及以上的用户，由电力公司的专门程序做分析后确定，此时只按谐波电压含有率和THD作为判据。

我国对电能质量的管理是各指标值在该指标的规定范围内即算合格，但在大多数欧洲国家，用户可以申请其所在连接点的用户电压验证服务，由此产生的服务费用通常由用户支付。但当电压偏差与运行过程中监督管理和标准不一致时，由供电公司支付。

（2）可靠性

在CEER对电能质量的定义中，电能质量包括了供电可靠性，供电可靠性通常被认为是最重要的性能。在可靠性的指标体系方面，欧美与日本均采用IEEE Std 1366—2012标准，这是IEEE电气工程协会输配电委员会颁布的供电可靠性指标规范，是在总结北美各国供电可靠性指标研究和应用实践的基础上提出的，中国采用DL/T 836—2016可靠性评价指标行业标准。

欧洲国家普遍将停电状态划分为长时间停电和短时停电，还有一些国家（如法国）进一步划分出瞬时停电状态。界定长时间停电和短时停电的标准一般为3 min。7个欧洲国家用于评价长时间停电的指标对比见表1，评价短时停电的指标主要采用平均短时停电频率。

表1 不同国家的停电时间指标比较Table 1 Comparison of outage time indexes in different countries

1.2 电能质量经济激励层面

对电能质量的管理还可以采用经济手段。电能质量管理目标设定如图1所示。电能质量的经济激励旨在推动电力公司和用户采取措施，将电能质量改善至目标水平，通常可由政府主导。经济激励的实施通常借助于奖惩机制，通过规定奖励和处罚，对电网和用户进行直接的经济干预，促使电能质量达到电能质量标准要求，通常涉及3个方面：①定义电能质量的参考水平；②确定实现参考水平的途径，并规定最低改善水平；③明确与最低改善水平相关的处罚和奖励方法，如减免税费等。

图1 电能质量管理目标设定Fig.1 Goal setting of power quality management

目前，已有部分国家和地区研究或实施奖惩机制，重点集中于如下方面：①奖罚机制与已有管理（如功率因数的提高）的配合；②经济处罚函数的定义，需结合当地电网运行水平及成本数据；③用户类型及感知度对奖罚机制的影响分析。

总体来说，由于市场化程度和发展时间等因素，国外对电能质量的管理比中国更加先进。中国的电能质量标准较多参考了美国IEEE标准和国际电工委员会IEC的相关标准。在电能质量经济激励方面，国外采取改变电价、功率因数奖惩等措施，中国在电能质量方面主要表现在功率因数的规定上。

2 售电侧放开后电能质量管理的分析与建议

2.1 指标管理与时俱进

电能质量指标管理应当随着时代变革与时俱进，及时修正不必要的指标，针对电能质量管理现状增加新指标。

随着环境保护理念的推广，可再生能源发电比例增高已成为共识。2017年国家发改委、能源局联合印发《解决弃水弃风弃光问题实施方案的通知》［6］，要求包含售电公司在内的多个配售电主体负责完成指定的可再生能源电力配额。

考虑到可再生能源发电入网会带来许多的电能质量问题，如何针对这一问题制定指标体系十分迫切。另外，考虑不同发电方式对生态系统造成影响不同，而碳评估指标能够反映这一影响，引入碳评估指标对鼓励可再生能源的使用、提高清洁能源的市场竞争力和社会对可再生能源建设的积极性具有重要意义［7］。

应当在电能质量管理中增加相应的环境保护指标——等价CO2排放强度C(CO2)e，将CO2、SO2和NOx折算成等价CO2排放浓度，用以反映电力对环境的影响。具体如下

式中：mi为第i种污染物的单位时间排放量，g/h；Wi为机组供电量，kW；Ci为排放强度，g/kWh。

此外，事件型电能质量扰动增强。工业用户受电压暂降、短时中断以及电压暂升等事件型电能质量影响较大，准确评估用户的电能质量经济损失是实施电能质量监督管理和治理的前提。

研究事件型电能质量评估指标有利于全面评估系统供电质量，真正反映系统供电对电力用户的可用程度，为电能质量的改善工作提供更加经济、合理的决策支持［8—9］。应当在供电可靠性指标中增加针对事件型电能质量扰动的评价指标，即事件型电能质量等效停电时间，计算方法为在监测期间内发生事件型电能质量的总时间数与评估周期T的比值

式中：tlong、tsag、tswell和tshort分别为长时间停电、电压暂降、电压暂升、短时停电的等效停电时间。

而且，随着售电向服务化方向发展，还应当增加供电服务质量指标以增强用户体验感，如客户用电信息公开程度、价格接受程度、增值服务满意度、电能质量满意度指标等。

2.2 售电模式向质量服务型转变

售电公司的增多带来极大的竞争压力，如何在电力市场中转变发展模式、创新竞争策略，从而提高电能质量管理水平是每个售电企业需要深思的问题。

对供电质量有更高要求的电力用户不满足于基本的电力服务，既要求较高的供电质量，同时希望得到优质的服务，而优质供电服务是高端用户细分市场的竞争焦点［10］，故售电业务应当向质量服务型转变。电力增值服务的类型如图2所示［3］。

图2 电力增值服务类型Fig.2 Types of value-added electricity service

根据对电力增值服务的划分，认为电能质量增值服务是主要部分，本文将其划分为3个层次：数据服务、套餐服务、网络服务。表2中列举出部分电能质量增值服务内容。

表2 电能质量增值服务Table 2 Value-added services of power quality

就用电数据挖掘而言，传统电能质量监测具有一定封闭性；电能质量数据为电网服务，因此缺乏对数据的挖掘和分析，不能给用户提供增值服务。需要在用户端更新关口表功能，装设智能表计以方便获取电能质量信息，满足电能质量管理的要求。

2.3 电能按质论价

电能按质论价方法是依据电能质量水平的高低向用户指定不同的电价。为了便于用户理解，可以在电价中叠加电能质量服务价格。假设电能质量指标共有m个，那么，最终电价表示为

式中：p0为基本电价；p为最终电价；ps为电能质量服务价格。

电能是一种特殊商品。在优质供电过程中，仍难以避免电能质量跌落的情况，使得用户使用的电能低于约定的电能质量水平。既然用户选择了电能质量服务，那么用户与售电公司之间应当达成一种电能质量合同协议。保险是交易市场中实现风险转移的一种有效手段［11］，在发生电能质量跌落后，借鉴保险的方式，由售电公司按照违约供电量对用户进行赔偿。赔偿单价与用户选择的电能质量水平正相关，引入赔偿系数ks，用以表征赔偿单价rs与质量服务价格ps的关系，即

用户电费Cuser为

式中：Qi为用户i的用电量；Ccom,i为售电公司向用户的赔偿金；p为最终电价。

通常目标函数为售电公司的收益Gcp最大

式中：Cp为售电公司投入的供电成本。优质电力服务需要投入一定成本，供电成本除了正常的输配电成本外，还应当包括治理电能质量所投入的成本。

实际上，如果同一个供电区域内存在多个售电公司，那么问题会更加复杂，因为售电公司之间存在竞争关系，用户与售电公司之间存在博弈关系，涉及到用户的消费行为习惯，需要考虑用户对售电公司的选择［12］。

这种优质高价的定价理论，有助于电能质量管理。通过价格激励的方式，突出电能质量的重要性，能够加强对电能质量问题的重视，而且保证了电能定价在市场环境中的公平性，同时能够满足用户对电能质量的需求。

3 结束语

本文在售电侧放开的背景下，梳理了电能质量管理的现状。从指标管理、销售电价的制定2个层面总结了不同国家电力企业电能质量管理的差异，最后给出了市场环境下电能质量管理的趋势分析和管理建议。在市场环境下，衡量电能质量优劣的指标应当与时俱进，及时增减相关指标，做到与当下的电能质量管理现状相统一；对于当下售电业务仅赚取差价的盈利模式做出改变，或许售电业务向质量服务型转变是一种有效途径，当然这也需要电价做支撑；在电能定价方面，实行电能按质论价符合市场的公平原则，增强社会对电能质量的重视，有利于强化对电能质量的管理。