一、基本情况

单位简介

国网湖北省电力有限公司电力科学研究院（以下简称国网湖北电科院）是全国最早成立的电力试验院（所）之一。在电能质量相关领域深耕 70 余年，从事电能质量监督及试验、技术研究、设备研制等工作，牵头创制了我国首项电压暂降领域 IEEE 标准《敏感工业用户电压暂降经济损失评估技术导则》（IEEE 2938—2023）以及 IEC 标准《电能质量管理 电能质量问题对电气设备和电力系统的影响》（IEC TR 63222—100:2023）。

案例背景

黄石某电子材料科技有限公司（以下简称 H 公司）成立于2018 年，是全球少数具备大规模量产电子级玻璃纤维布的制造厂商之一。H 公司主要产线于 2021 年 6 月投产，产线采用了大量进口变频器、调速器、加热炉等高精尖工业控制设备，这些设备在电压暂降发生时极易宕机，造成产线停产，最终导致废品率上升。仅 2021 年 7 月—12 月，H 公司就因电压暂降问题造成了13 起产线停产事故，直接经济损失高达 520 万元，企业饱受电压暂降带来的损失困扰。如果采用常规的并联型 DVR 或 UPS 电压暂降治理设备，经过测算投资金额约 1000 万元，高昂的治理成本让企业难以承受，企业陷入“低概率—高损失—高成本”的治理困境。

案例概要

H 公司电压暂降治理项目于 2022 年启动。国网湖北电科院自主研制了兆瓦级优质供电成套设备，并于 2023 年 10 月投产。该设备以锂电储能型动态电压恢复器为核心，不仅实现了电压暂降事件的 100%治理，而且用电企业可通过设备充放电获取电价差收益，快速回收投资并实现盈利。此外，还首创了“零投入”商业模式，即采购费用从治理设备运行后的收益中定期支付，用电企业无需再额外投资。

二、主要做法与实践

面对高新制造企业的电压暂降治理困境，国网湖北电科院通过“治理+储能”多功能复用技术创新和“零投入”商业模式创新，满足用电企业电压暂降治理和节能降费的多元用电需求，助力高新制造企业走出电压暂降治理困境。

（一）精准评估，锁定电压暂降治理重点对象

通过对 H 公司各类敏感负荷的电压暂降耐受能力实施精确量化评估，并综合考虑以上敏感负荷对企业效益及安全生产的作用，最终锁定了熔炉、车间废气处理设备以及高架水塔循环系统等关键设备，作为电压暂降治理的重点对象（见图 1）。根据以上关键敏感负荷功率测算，需要配置 2MVA/1MWh 容量的治理设备。

（二）功能复用，满足暂降治理多元需求

结合熔炉、车间废气处理设备、高架水塔循环系统等敏感负荷特点，优质供电成套设备通过装设在控制单元中的高速电力电子开关，当供电电压跌落至额定电压的 90%时，在 3ms 内实现外部供电电源和储能电源（单元）间的快速切换（见图 2、图 3），远小于敏感负荷的电压暂降耐受时间要求（见图 1、表 1），实现电压暂降事件的 100%治理。与此同时，所配置的储能单元调节性能灵活，可在不同时段充电和放电来赚取电价差收益，从而满足用电企业多元需求。

（三）智慧引领，搭建全天候运行管控平台

为实现治理工作的智能化与精细化，打造了优质供电互动平台。平台具备对控制单元、储能单元的运行状态监视、健康情况评估以及电能质量分析等功能；可根据最新电价规则确定充放电最优时区，并自动控制储能单元完成充放电。实现治理过程自动化、收益最大化，为企业生产运营注入源源不断的智慧动力。

（四）长效回报，首创“零投入”治理商业模式

首创了电压暂降治理“收益分期反哺投资”的“零投入”商业新模式。用电企业通过治理设备充放电赚取的峰谷电价差收益，分期支付设备款，无需额外投资。测算表明，年收益约 45万元，约 9.7 年可抵付设备费用；设备寿命达 15 年，覆盖成本后仍可获直接收益 225 万元。若计入避免电压暂降所带来的损失挽回，约半年即可回本，从而显著增强企业盈利能力和市场竞争力。

三、成效与创新

（一）精准治理同时带来持续收益

自主研制的 2MVA/1MWh 优质供电成套设备，在电压的补偿精度、切换速度、暂降支撑时间、治理类型等四项关键指标明显优于国内外同类产品（见图 4），其核心技术参数达到国际领先水平，实现了电压暂降事件的 100%治理，构建了供电电压“防火墙”。自 2023 年 10 月投产以来，为企业抵御电压暂降 46 次，挽回经济损失超千万元，由充放电赚取的直接收益超 67 万元。

（二）“零投入”新模式解决治理困境

“零投入”商业模式将传统治理模式中一次性高成本投入转变为“收益分期反哺投资”方式。经测算，通过充放电收益仅用9.7 年即可收回投资，无需额外投资。该模式解决了企业因投资成本高昂导致的对电压暂降治理“望而却步”的难题，为企业带来了长期收益，并可推广应用。

（三）“技术+模式”创新实现供需双赢

“技术+模式”创新解决了高新制造企业电压暂降治理的急

迫需求，为企业运营提供了“量体裁衣”的电力保障。与此同时，还激发了用电企业参与电力市场的热情，用电企业不再是电力电量调节的被动接受者，而是通过主动调节充放电周期，成为电力系统运行调节的主动参与者。实现了供电企业“供得好”与用电企业“花得少”的双赢局面，优化了供电营商环境，助力高新制造业健康快速发展。在相关举措的推动下，2024 年当地新增高新技术企业 124 家，高新制造业产值同比增长 16.6%，售电量同比增长 7.6%，实现全年 95598 零投诉。

（四）提升新能源消纳水平，落实“双碳”政策

在有效治理电压暂降的同时，治理设备还可实现“削峰填谷”作用。即在新能源大发时段充电，在负荷高峰时段放电，助力电力系统电力电量平衡的同时，减少了弃风弃光，促进了新能源消纳，实现了节能降碳。经测算，年消纳新能源电力 657MWh，相当于节约标准煤 236.5t，促进 CO2减排 655t。

四、总结与建议

国网湖北电科院在湖北黄石开展了高新制造企业“零投入”电压暂降治理实践，通过采用自主研制的兆瓦级优质供电成套设备，结合首创的“零投入”商业模式，满足了用电企业多元需求，为电能质量管理树立了标杆。

一是通过“多功能复用”技术创新+“零投入”商业模式创新，在实现电压暂降问题的 100%治理的同时，彻底解决了用电企业“低概率—高损失—高成本”电压暂降问题的治理困境。

二是通过治理设备双向调节能力，使用电企业由电力电量调节的被动接受者转变为电力市场主动参与者，实现了供电企业“供得好”与用电企业“花得少”的双赢局面，优化了供电营商环境。

三是通过制定治理设备的最优充放电周期，促进新能源消纳，减少了弃风弃光，践行了国家“双碳”目标。

四是通过技术创新推动行业进步，并将案例技术纳入到国际标准中，贡献了敏感负荷用电治理的“中国方案”。

随着分布式“风—光—储”设备的大量接入电网，以高新制造企业为代表的用电敏感负荷迅猛增长，电能质量问题将愈发突出。基于此建议如下：一是将优质供电成套设备体系化，进一步提升设备对各类高新制造企业多类型用电敏感负荷的适应能力。二是建立政府—供电企业—用电企业三方协同机制，提升对电能质量有特殊要求的用电企业有偿服务水平。三是细化落实用户侧储能资源参与电力市场的相关政策，进一步提升用电企业参与电力市场的热情。