首页 > 行业动态 > 资讯详情

“新电改”对电能质量行业的机遇与挑战

2018-01-10 10:45:59
分类: 行业动态
导读

新一轮电力体制改革正在使电能回归其商品的属性,理想商品的基本市场特征是安全、优质和低价,其中电能质量是关键。电能质量关系到电力系统及电气设备的安全和效率,关系到生产、生活和国民经济的总体效益。

新一轮电力体制改革正在使电能回归其商品的属性,理想商品的基本市场特征是安全、优质和低价,其中电能质量是关键。电能质量关系到电力系统及电气设备的安全和效率,关系到生产、生活和国民经济的总体效益。

围绕电能质量科学监管、电能质量问题治理而出现的电能质量优化产业及其产业集群,市场规模庞大,发展潜力巨大。因此,电能质量产业作为一个战略性新兴产业,必将成为一个新的经济增长点。

1 我国电能质量市场发展如火如荼

随着电力体制改革的有序推进,新能源的接入以及电力电子技术的广泛应用,使电力系统中的电源类型与特性,电网拓扑结构和负荷构成发生深刻变化,电力领域对电能质量的重视程度与日俱增。

新一轮电改可形成市场决定电价的机制、以电价为中心引导资源的有效开发和合理使用。最大亮点是面向社会资本有序放开配售电业务、有序放开发电业务。这给电能质量技术与产业带来了最大机遇。这些机遇表现在平等地参与电力需求侧配售电、可再生能源与储能的发电、负荷控制等业务的竞争。

电能质量技术与产业面临的最大挑战是电力需求侧结构变化、节能环保的压力等对配电技术创新的需求;产业链延伸、规模扩大和激烈的市场竞争使企业面临着新的转型升级。在电能质量治理设备方面,国内无功补偿装置与谐波治理两大主要产品市场发展极其迅猛,产品的质量和数量都有了大幅度的提升。

目前我国电能质量产业发展整体产业规模大,单个产业规模小;设备制造能力较强,但系统服务能力较弱;建成工程多,优质运行工程较少;解决局部问题工程多,整体解决方案的大工程少;同质化服务、低价竞争,利润低下;技术上多局限于无功补偿和谐波滤波。而以上六个问题归结到一个问题就是系统服务能力弱。

那么如何解决这些问题?电能质量技术与产业发展瓶颈的突破口是推进企业转型升级。由单一的电能质量治理向电能质量治理、节电控制、提高供电可靠性、电网重构、故障诊断与预测、分布式电源并网控制等综合控制发展。企业核心技术能力由拥有设备制造技术能力向同时拥有软件开发能力和系统集成技术能力发展。

此外,企业需提高服务能力。即根据用户具体个性化需求定制电能质量产品或解决方案,避免同质化大规模制造和服务,以降低用户设备制造和服务成本并提高服务质量。

2 向主动配电网转变

随着发电量和用电量的增加和分布式电源在总电源中比例的增大,加上我国农网改造、配网改造,我国电能质量产业价值规模将继续扩大,估计其年增长率在5%以上。

主动配网可以通过分布式电源等可控元件,实现更精准的的柔性主动电压控制、集群需求响应、实现系统级的主动功率控制、干扰源建模、谐波潮流计算、电压暂降域分析、干扰源定位问题。

区别于被动配电网,主动配电网内部具有分布式或分散式能源,且具有控制和运行能力。大规模、高渗透率的分布式能源接入却会影响电力系统的全局运行,并对配电网的电能质量带来不容忽视的影响。

目前,电力系统的改变,特别是分布式电源高密度接入电网,对电能质量技术产生了新需求。这些需求表现在负荷侧同时也是电源侧,电网结构复杂性和分布式电源的不确定性,使供配电系统的电能质量问题恶化,其中有功不平衡引起的电压稳定、低频振荡、损耗增大问题尤为严重。

据了解,产生电能质量问题的原因主要有两方面。一方面,随着区域电网互联的发展和负荷用电密度的增加,用电装置以及输配电设备占用的无功功率总量越来越大,输配电网中的功率因数越来越不稳定,功率因数普遍偏低,输电线路的设计容量和系统的运行稳定性的问题就日益突出。

另一方面,电网中的谐波污染状况日益严重,导致电网线损和变损增加,频繁出现电气控制故障和电气设备事故甚至火灾,对安全生产造成严重威胁,对各类用电设备和加工、检测设备性能造成严重影响,并对加工产品的品质造成不良影响。

解决上述问题关键技术是储能技术和有功、无功补偿技术。有功控制技术是电能质量控制的关键技术,储能发电是实现有功控制的主要手段。在分布式电源接入电网和负荷终端对有功控制的需求、储能技术进步使其成本下降和强大的政策支持三大驱动力下,有功控制技术将成为电能质量产业最重要的支撑技术。

3 电力系统日益电力电子化,也为电能质量领域带来了新的挑战

近年来,为了适应电力和能源不断发展、降低用电成本,工商业电力用户也在悄然发生着变化。随着电力用户规模变大,供电量和供电电压等级也随之变大。

大用户在用户侧将更加积极利用余热余压及太阳能、风能、水能等可再生能源等建设分布式电源以提高电力自供率。此外,大用户将更加重视负荷控制和储能电源建设,以通过调峰减小最大需量电费和峰时电价电费。这些方面,都需要电网企业、电力用户将努力提高电能质量和供电的安全性、可靠性和稳定性。

从目前来看,我国电能质量治理的推动主要由供电部门发起,全国各地的供电系统成为电能质量治理的积极推动者。而企业方面,由于对电能质量认识的不足以及对成本因素的考虑,对电能质量治理表现出的热情不高,这使得中国电能质量市场的推动力略显不足。

正是基于以上新的挑战,电能质量正在引起广泛关注。欧美电能质量问题每年造成巨大的损失,由于电压暂降等,导致欧美每年各损失1200亿美元以上。我国电能质量问题造成损失也在逐年增大,传统工业领域电能质量问题仍突出。冲击性非线性负荷多,电弧炉、变频器、冲击负荷等,电力电子设备的大量应用导致电能质量问题严重。

4 企业应向综合控制发展

新能源、分布式发电恶化电能质量,微电网电能质量问题等。因此,迫切需要厂家生产出响应速度快,有效抑制电压波动与闪变,适应能力强-各种场合与负荷配合不发生谐波放大的产品。电压偏低与偏高时均具备强的无功补偿能力,运行可靠稳定,在系统冲击、电压暂降或升时均能运行;能同时治理谐波与不平衡等多种电能质量问题,运行节能。

但是,由于税收优惠、政府补贴、投资融资以及优惠贷款等政策缺位的原因,研发资金缺乏,技术和设备更新缓慢,约80%以上的电能质量企业创新能力严重不足。同时,由于缺乏行业统筹,存在产品同质化、恶性价格竞争等问题。电能质量技术与产业发展瓶颈的突破口是推进行业转型升级,即向系统化、个性化、精细化方向升级。

企业应由单一的电能质量治理向电能质量治理、节电控制、提高供电可靠性、电网重构、故障诊断与预测、分布式电源并网控制等综合控制发展。

由拥有设备制造技术能力向同时拥有软件开发能力和系统集成技术能力发展。此外,还需培养供配用电系统分析专家。系统集成的支撑技术是软件技术,没有设计仿真软件就没有现代工程。

随着经济社会的快速转型发展,可以预计未来几年,我国电能质量治理产品市场将保持高速增长,呈现出广阔的市场发展空间。

5 售电侧改革背景下的电能质量监测体系架构

售电侧业务的放开将原有的“电网-用户”的模式演变成“电网-用户”+“电网-售电公司-用户”的模式,这一模式的转变将有可能促进电网与售电公司对公共连接点(PCC)处电能质量的关注,并进一步推动大用户对电能质量问题的关注。

现有的电能质量在线监测终端主要集中在电网的变电站侧,其数据通常只传递给电网公司内部,并不对外开放,电能质量监测的主导思想是电网要对用户的电能质量污染进行监督,保证主网的安全经济运行。

当售电侧业务放开后,电能质量在线监测将有可能转变为电网、售电公司和用户共同关注的模式,“谁的问题谁负责”将有可能体现在电网与售电公司的供电合同中,电能质量监测数据在电网、售电公司以及用户内共享的模式将会有可能开启。由此,本文提出了一种售电侧改革背景下的电能质量监测体系架构。

5.1 基于VPN的4G无线通信方案及网络结构

VPN(VirtualPrivateNetworks,虚拟专用网络),是利用IP网络的承载功能结合相应的认证和授权机制建立起来安全虚拟专用网。

基于VPN的新型电能质量在线监测系统的网络结构如图1所示。

图1.jpg

系统包括主站层、设备层和客户层。电能质量监测终端、4G无线VPN路由器、4G上网卡安装在设备层。电能质量数据库服务器、WEB服务器、数据采集服务器、企业级VPN路由器安装在主站层。微信客户端属于客户层,作为推送数据接收端。

基于VPN的4G无线通信方案具有组网结构简单、网络安全性好、应用方式灵活易推广的优点,但是其通信效率和质量取决于4G上网卡的4G信号变化情况。

5.2 新型电能质量监测系统框架

新型电能质量监测系统(图2)主要包括基本电能质量数据监测与分析模块、高级数据资源分析模块、注册电力资源库、用户服务定制模块等4部分。

图2.jpg

在硬件方面,系统由数据库服务器、WEB服务器和VPN服务器组成,其中VPN服务器实现对用户则终端的组网和数据采集,WEB服务器实现电力用户服务定制和WEB发布。

(1)基本电能质量监测与分析

对电能质量数据的存储、指标分析与查询功能是电能质量监测系统的基本技术需求,实现对电能质量在线监测终端数据的存储,稳态电能质量指标的统计分析、稳态及暂态历史数据查询等。基本电能质量监测数据具有大而全的特点,但在部分应用场景下,该数据却是需要进一步加工的“生数据”,需要对数据进行高级应用挖掘。

(2)高级数据资源分析模块

高级数据资源分析模块用以实现从基本电能质量数据到高级电能质量数据的提升,其过程也可认为是从“生数据”到“熟数据”的升级。由于基本电能质量数据是大而全的,但用户却不易从中快速直接地获取到其所需要的数据,比如,用户希望从数据中获取其能耗现状及节电潜力,就需要花费大量的人力物力开展后期的数据分析。因此,经高级数据分析得到的分析结果更具工程应用意义。

(3)注册电力资源库

注册电力资源库采用UDDI目录服务提供基于Web服务的注册和发现机制,其作用是将电网公司的电力信息资源通过信息传输模块反馈给电力用户,包括电网与用户的同型号设备的统计分析及缺陷分析、电力部门对供用电新技术及新设备的研究及应用、电力科研部门及生产厂家的技术专家情况等。注册电力资源库下游与用户服务定制模块相连,通过用户的服务定制,可向定制用户开放信息资源。

(4)用户服务定制模块

电能质量监测系统长期以来存在着与用户侧需求侧响应不匹配的诟病,比如,每个用户对电能质量数据的需要可能是不同的,

对于拥有大量电压敏感类低压设备的用户,其关注的重点可能是电压暂降;

对于一些高耗能用户其关注的重点可能是用电量与节能;

对于一些背景谐波水平较高的中低压配网用户可能关注是否存在谐波计量问题以及谐波对用户供用电设备的影响;

另外有些用户可能特别关心同型供用电设备在电网的应用及缺陷情况。用户服务定制模块的内容包括:用户对电能质量指标的关心面和关心度,用户对用电技术的需求,用户对用电设备的监测需求,用户对电能质量监测的特定需求等。用户需求库可以提供诸如节能监测与分析、电能质量综合指标分析、电压暂降分析、供电技术咨询以及装置异常提醒与分析等功能。用户通过在需求库中选择定制服务,相关分析数据会以WEB方式和微信数据推送方式发布。

5.3 Web发布与微信推送

新型电能质量监测系统的WEB数据发布模块和微信数据推送模块分别部署于数据库服务器和通信服务器。系统功能架如图3所示。

QQ截图20180110104129.jpg

其中通信模块用于实现电能质量监测终端数据采集,存储模块用于通过ORACLE数据库存储电能质量监测数据。

此外,为满足电力用户不同的业务需求,该电能质量监测系统同时提供两种数据发布途径:

(1)基于微信公众号的数据推送。可以根据电力用户关注点定制推送信息,并按设定的推送频率定期推送,推送数据简单直观,可以协助电力用户即时掌握电能质量动态。

(2)基于B/S架构的电能质量数据发布平台。需要电力用户通过办公电脑浏览器主动访问,提供完善的电能质量数据分析功能,用户可以根据需要自主选择想要了解的数据情况和分析模式,可以协助用户全面掌握系统运行情况。

5.4 展望

售电侧业务的放开对电能质量行业的发展既是挑战也是机遇。传统的电能质量在线监测只向电网公司单方面开放的模式需要被打破,“谁的问题谁负责”相关合同条款需要写进电网与售电商以及电网与大用户的供电协议中,对于出现的电能质量问题需要电网和用户共同关注,共同解决。

6 电力市场化交易下,售电公司对电能质量技术的需求

独立售电公司作为电力市场中的一个重要主体,主要为不愿意或者没有能力在市场中与发电公司进行电力交易的用户提供电能服务,其盈利手段目前主要是低买高卖电量,从中获取差价。

(1)深耕电能质量市场

独立售电公司可以深耕电能质量市场。随着电改的深化,电网和配电网公司的盈利模式仅仅是获得过网费收入,所以在输配电价核定后他们提供的电能质量符合相关标准即可,但不同用户对电能质量的需求是不一样的。发改委2016年10月份下发的《有序放开配电网业务管理办法》第二十条鼓励配电网运营者可有偿为各类用户提供增值服务,但是独立售电公司作为用户和电网以及配电网之间的“中介”,对自身所服务用户的电能质量需求有着更深的理解,独立售电公司通过梳理、分析自身代理客户的不同电能质量需求,通过向配电网运营者打包购买或者采用建设无功补偿等稳定、改进电能质量的设备、转让其设备运营权给配电网运营者的方式介入电能质量市场,从而实现对用户电能质量需求的精细化响应,为有此类电能质量需求的用户提供更好的服务,增加用户粘性,拥有更多的用户,实现规模效益。

(2)积极参与需求侧管理

国外在需求侧管理方面积累了以下经验:a.需求侧资源包含电源类和负荷类两种,电源类需求侧资源主要包括分布式电源和储能设备,负荷类需求侧资源主要包括用户的可中断负荷和可转移负荷。b.价格激励是需求侧管理策略的核心,虽然对不同的电源类和负荷类需求侧资源有着不同的管理模式,但是这些管理模式均基于良好的价格激励设置来实现。c.需求侧管理应根植于多种能源协调互补、用户主动参与的管理理念。从独立售电公司在电力市场中的地位来看,作为对接电网(电厂)和用户的市场主体,独立售电公司在需求侧管理方面具有天然的优势。比如在可中断负荷市场,电力市场化之前,电网中断用户的负荷一般采用行政手段,但电力市场化后,除了紧急情况,电网一般应采用市场化的手段中断用户负荷,由于独立售电公司代理的用户数量大,在电网需要进行负荷中断时必然能够提供更好的灵活性和可行性。独立售电公司在保证基本用电合同结构简单的前提下,计及可中断负荷对营销策略的影响并进行联合优化,在不增加风险的前提下,不仅能够获取更高的期望收益,还能够获取更多的市场份额,提高公司的长期竞争力。再比如在节能细分市场,独立售电公司由于其专业性以及规模效应,可以在节能设备采购、安装及技术支持等方面为代理的用户提供更好的服务。随着智能电网以及微电网的发展,独立售电公司应加强在需求侧管理方面的技术储备及策略研究,从技术和经济两方面提高需求侧管理水平,为在今后的电力市场竞争中立于不败之地打下良好的基础。

利用储能对冲风险和参与调峰、调频市场储能技术的发展改变了售电公司与发电厂之间固有的供需关系,使独立售电公司具有了自由选择参与或退出市场的能力,同时储能技术的存在还大大提升了独立售电公司参与电能交易的可行性和灵活性。独立售电公司根据自身用户的能源消耗需求,结合储能设备的配置,可以向能源市场发出定制的能源需求,甚至在某些时段以生产者的角色向市场提供可靠的能源供给。

微信图片_20171229091904.jpg

0
来源:万选通资讯
网友评论 文明上网理性发言,请遵守政策法规
发表评论
精彩评论 0条评论