配网不停电作业是指采用带电作业法、旁路作业法或移动电源法等手段,在保障用户不停电的前提条件下对配网设备进行施工、检修、更换、安装的一种作业方法。由于配网不停电作业具有不影响电网正常供电的特点,符合电力供应稳定性、可靠性、安全性的要求,已在国外主要发达国家如日本、美国、法国、韩国等得到普遍应用。
配网是指从电源侧(输电网、发电设施、分布式电源等)接受电能,并通过配电设施逐级或就地分配给各类用户的电力网络。配网设备的施工或检修作业一般有两种作业方式:①停电作业方式,即对需要检修作业的线路或设备停电隔离后再进行施工、检修,作业完成后再恢复供电的作业方式,这是传统的作业方式,也是我国现阶段进行配网设备检修的主要方式;②不停电作业方式,即采用对用户不停电而进行电力线路或设备测试、维修和施工的作业方式。
不停电作业方式主要有两种:一种是直接在带电的线路或设备上作业,即带电作业;另一种是先对用户采用旁路或移动电源等方法替换待检修线路或设备实现连续供电,再将需检修线路或设备停电进行作业,即综合不停电作业。
近年来,随着我国电力系统对供电可靠率的要求越来越高,配网不停电作业进入全面推广阶段,配网线路和设备施工、检修的作业方法正处于由停电作业为主向不停电作业为主的加速转变过程中。
所谓配网不停电作业,一般是指在配电网施工或检修的过程中,针对电力客户不停电或少(指停电范围、次数、时间等)停电,从而在最大程度上不影响用户的用电需求。配网不停电作业的推广和应用降低了停电检修的次数,进而降低了停电时间,提高了供电可靠性,增加了供电量,对经济发展和居民生活都具有重要作用。
国外主要发达国家开展配网不停电作业的时间较早,在作业方法和项目、作业人员、作业工具和装备方面均具有明显优势,户均停电时间等可靠率指标均优于我国。2023 年,我国供电系统用户平均停电频率 2.30 次/户,同比减少 0.31 次/户;用户平均停电时间为 7.83 小时/户,同比减少 1.27 小时/户。而德国、日本、韩国用户平均停电时间均小于 1 小时/户,相比我国仍存在一定优势。
(1)我国配网不停电作业的发展历程
我国配网不停电作业是在输电网开展带电作业的基础上逐步发展起来的,具体如下:
①带电作业起步阶段
我国的带电作业始于 20 世纪 50 年代,时值国民经济恢复和发展时期,由于当时发电量和用电需求迅速增长,而供电设备容量明显不足,大工业用户对连续供电要求较高,因而常规的停电检修受到了限制。为了解决设备停电检修与不间断向用户供电之间的矛盾,带电作业应运而生。1953 年,鞍山电业局成功研制了带电清扫、更换和拆装配电设备及引线的简单工具。1954 年,3.3kV 配电线路带电更换横担、木杆和绝缘子的作业项目取得成功。
1956 年又进一步发展到更换 44-66kV 的木质直线杆、横担和绝缘子。1957 年底,154-220kV 输电线路带电更换绝缘子的全套工具研制成功,3.6-66kV 线路的全套带电作业工具也得到了进一步完善。1958 年,沈阳中心试验所又开始了人体直接接触带电设备检修的研究工作,并首次成功在试验场完成了人体直接接触 220kV 带电线路的等电位试验。所有这些尝试,为带电作业在我国的推广和发展奠定了物质和技术基础。
②输电网带电作业逐步普及和发展阶段
1959 年至 20 世纪 80 年代,带电作业在我国进入了逐步普及阶段,各地大、中型供电单位相继开展了带电作业项目的开发和工具的研究工作。作业方法从间接作业、等电位作业向带电水冲洗等迈进。作业工具从最初的支、拉、吊杆等硬质工具向组合化、绳索化、轻便化发展。作业项目也拓展到带电更换导线、避雷线等领域。
③配电网不停电作业逐步普及和发展阶段
20 世纪 90 年代初期,我国社会经济快速发展,电力需求剧增,电力供需矛盾突出,多数地区出现了限电的局面,因而大量中低压配电的检修施工采用停电的方式进行,仅输变电设施还持续开展带电作业,致使配电带电作业的开展中断了多年。到 90 年代末,随着电力供需矛盾的缓和,为了提高供电可靠性,我国开始较为规范地开展和推广配网架空线路带电作业,规范了在配网架空线路上采用绝缘手套作业法和绝缘杆作业法进行带电作业。
A、配网架空线路不停电作业发展
2002 年我国首次开展了架空线路旁路作业,2010 年,借鉴国外类似技术并结合中国配电线路的特点,在系统研究作业流程和工具技术条件的基础上,开始开展旁路作业检修架空线、旁路作业检修变压器和临时取电作业等不停电作业项目的研究和应用,首次将旁路作业方法引入我国不停电作业工作中,解决了作业流程、作业设备选型和旁路作业条件下人员安全防护的关键问题。
B、配网电缆线路不停电作业发展
随着 10kV 电缆线路在配网中所占比重日益增高,国家电网于 2011 年确定了将旁路作业法拓展延伸到电缆线路、逐步实现电缆不停电作业的方向;2012 年在各地进行了作业试点;2013 年进行科技项目立项并推广应用;2014 年开展了实用化研究。
C、低压配网不停电作业发展
2016 年,国家电网以实现 0.4kV 低压配网不停电作业安全开展为目标,结合 0.4kV 配网线路设备现场工作需求,按照架空线路、电缆线路、配网房和低压用户终端等作业对象的不同,提出了四类 30 项 0.4kV 不停电作业项目,在分析其作业原理和危险点的基础上,提出了相应的作业方法,并形成标准化作业指导书。针对作业项目需求,研发了 0.4kV 低压配网不停电作业设备绝缘防护装备和作业工器具。
2018 年,国家电网在总结项目研发的基础上,在天津、山东、上海等 10 家单位开始进行低压不停电作业试点。
D、配网不停电作业进入全面发展阶段
为全面贯彻落实国家发改委、国家能源局《电力发展“十三五”规划(2016-2020 年)》,全力支撑京津冀、长江三角洲等世界级、国家级城市群建设发展,国家电网借鉴国际先进经验,选取北京、天津、上海、青岛、南京、苏州、杭州、宁波、福州、厦门 10 个大型城市,开展世界一流城市配电网建设,实现主要指标达到国际先进水平,为国家电网配电网发展方式转变和运营管理水平提升积累经验、提供示范。
在此基础上,国家电网 2019 年发布《持续优化营商环境提升供电服务水平两年行动计划(2019-2020 年)》,要求 2019 年起各省公司全面推行不停电作业,到 2020 年实现不停电接火率达到 90%以上。整体而言,我国配网不停电作业起步较晚,在早期发展较为缓慢,近年来随着全面推广进入快速发展阶段。
(2)我国配网不停电作业的发展现状
①配网作业方式正处于“停电作业为主”向“不停电作业为主”的快速转变阶段
配网是影响供电服务水平的关键环节,配网供电可靠性和群众生活质量、企业经营效益息息相关,因此在配网供电服务中,“不停电就是最好的服务”。整体而言,我国配网不停电作业起步较晚,经过多年的技术积累和推广应用,目前配网作业方式虽然还是以停电作业为主、不停电作业为辅,但是不停电作业方式在配网检修作业中的使用次数、累计减少停电时长都呈现增长趋势。
根据《国家电网 2016 年社会责任报告》及国家电网 2024 年 1 月的配网不停电作业队伍模式研讨会,2016 年度国家电网累计开展配网不停电作业 80.1 万次,2022 年度国家电网累计开展配网不停电作业 92.1 万次,相比 2016 年度增长 14.98%;根据《南方电网 2023 年社会责任报告》,2022年度南方电网累计开展配网不停电作业 2.4 万余次,2023 年度南方电网累计开展配网不停电作业55.15 万次,较 2022 年度增长超过 20 倍。
因此,我国配网作业方式正处于“停电作业为主”向“不停电作业为主”的快速转变过程中,不停电作业的项目将逐步覆盖停电作业。
②不停电作业促进配网供电可靠率大幅提升
供电可靠率是评价电网发展水平和服务品质的重要指标,综合停电管理和不停电作业等先进管理技术的应用在提升供电可靠率方面发挥着重要作用。近年来,我国用户供电可靠性稳步提升,发展趋势与不停电作业的推广和投资趋势保持一致。
全国供电系统用户平均供电可靠率由2019年的99.843%提升至2023年的99.911%,提升了0.068个百分点,其中城网平均供电可靠率由 2019 年的 99.964%提升至 2023 年的 99.976%,提升了 0.012个百分点;农网平均供电可靠率由 2019 年的 99.824%提升至 2023 年的 99.900%,提升了 0.076 个百分点。
(3)我国配网不停电作业的未来发展趋势
①“零计划停电”目标下,不停电作业发挥的作用越来越重要,投资需求将大幅增加
A、“计划停电”仍是造成中压用户停电的主要原因
随着配网建设改造的推进和新一轮农村电网升级工作的开展,以及新型城镇化速度加快,电网建设和改造任务更加繁重,造成大量的计划及检修停电。根据《2023 年全国电力可靠性年度报告》显示,2023 年“计划停电”仍是造成我国中压用户停电的主要原因,占用户总停电时间的 38.38%,影响用户平均停电时间为 3.00 小时/户。其中,工程停电与检修停电分别占计划总停电时间的33.58%、64.55%。
B、不停电作业促进“计划停电”呈下降趋势
自新一轮农网改造升级、配电网智能化改造以来,我国配网投资一直保持在高位,供电企业持续强化综合停电管理,推广配网不停电作业应用,计划停电时间逐步得到控制。2023 年,计划停电时间为 3.00h/户,较 2016 年减少 7.73h/户。从户均计划停电时间占比来看,2018 年我国户均计划停电时间占总停电时间比例首次低于 60%, 2019 年户均计划停电时间占比小幅度上涨,后呈持续下降趋势。2023 年,我国户均计划停电时间降低至 38.38%,较 2016 年降低了 24.33 个百分点,综合停电管理及不停电作业等先进管理技术应用效果显著。
C、主要城市率先提出“零计划停电”,不停电作业成主要手段,需求增加
根据国家电网等单位提出的严控计划停电的发展规划,停电检修等“计划停电”将逐步告别历史舞台。2020 年,“零计划停电”已经在长三角地区核心城市上海、南京、杭州的核心区逐步实现。计划停电是电网企业沿用多年的工作模式,一般是为了升级改造电网、消除电网设备隐患,或者让新的工厂、商户、居民接入用电,这是企业、居民停电的主因之一。
取消计划停电以后,这些作业都将采用不停电作业的方式来进行。例如,在上海,供电部门依靠先进的不停电作业技术手段和精细化管控方式,减少输电线路不必要的停电时间;在南京,为确保零计划停电的有效执行,电
力部门一方面不断升级电网,另一方面全面推进配网不停电作业,推动配网作业由停电为主向不停电作业为主转变;在杭州,依靠着智慧 AI 调度、电力大数据感知、电网自愈和带电作业等新技术新手段,供电可靠性越来越高,停电作业越来越少。在以上城市开展“零计划停电”的基础上,根据国家电网的规划,福州、厦门等重点城市也将逐步取消“计划停电”。不停电作业在这一过程中将发挥越来越重要的作用,不停电作业相关的专业人员需求、专业设备等投资需求将出现大幅增长。
②配网不停电作业技术服务市场需求可期,业内资深企业获得先发优势
2019 年 1 月,国家电网下发《国网设备部关于全面加强配网不停电作业管理工作的通知》,要求“探索外包模式,将集体企业作为不停电作业劳务外包的主体,开展业务管理、计价标准、现场管控等工作试点,在保证安全风险可控的前提下充分发挥外包单位能动性,壮大不停电作业支撑力量。”
2019 年 8 月,《国家电网有限公司配电网工程不停电作业定额应用指导意见(试行)》正式下发,对国家电网四大类 33 项不停电作业项目取费标准予以指导,推进了不停电作业技术服务外包模式的具体开展。作为我国电网的运营主体,国家电网、南方电网均已明确提出全面普及配网不停电作业,设立“逐步取代停电检修”的目标,不停电作业将成为配网工程检修的主要方式。
配网工程检修是电力服务的主要内容,关系到供电可靠性、稳定性,无论是计划检修还是临时检修次数都非常多,市场需求巨大。而配网不停电作业所包括的作业项目(国家电网包括四大类 33 项作业项目,南方电网包括 41 项作业项目)全部纳入可进行业务外包的范围,必将释放出巨大的市场空间。
但我国不停电作业人员规模仍然较小,国家电网 2023 年不停电作业人员数量为 20,000 余人,远小于美国数十万人的水平,通过技术服务外包模式可弥补作业人员不足,这也从另一方面为技术服务业务创造了发展空间。同时,不停电作业领域具有高危险特点,需要作业人员直接或间接接触带电体,产品性能的细微缺陷或作业人员操作不当都可能造成重大事故,危及作业人员的人身安全。
因此,电力公司对安全性极为敏感,对提供不停电作业技术服务的公司是否拥有丰富的行业经验、具备相应资质、拥有具备专业资质的作业人员等方面提出高标准要求,一般企业无法介入。因此,具有多年不停电作业相关行业经验、拥有专业资质和专业人才的行业资深公司,将率先获得配网不停电作业技术服务外包的业务机会,并逐步巩固自己的先发优势。
(4)行业竞争格局和利润水平变动情况
近年来,随着我国配网投资的不断增大以及配网不停电作业进入全面推广阶段,可以提供配网不停电作业专用产品和服务的企业得益于行业发展机遇,获取利润空间的机会增大。国家电网将配网不停电作业分为四大类 33 项作业项目,南方电网分为 41 项作业项目,全面开展上述作业项目所需的产品和服务种类较多;不停电作业属于高危险行业,对供应商的专业能力,产品的安全性、可靠性、稳定性等要求较高。
以上特点导致目前仅有少数企业可以全面提供不停电作业项目所需的产品和服务。同时,由于配网不停电作业在我国全面推广的时间相对较短,行业所需的产品虽然由主要依赖进口逐步向自主生产转变,但绝缘防护及遮蔽用具、绝缘斗臂车等产品仍依赖进口。
因此,一些规模较小的企业仍以经销产品为主,自主产品较少;而某些行业经验丰富、实力较强的企业基于长期的实践积累、对客户需求的精准把握、对产品性能的深刻理解,不断在自主研发上进行投入,逐步拥有掌握自主知识产权的核心技术和核心产品,并通过自主产品与经销产品的互补,进一步增强其盈利能力和竞争力。
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