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图1IEC61000-2-12给出的兼容性、免疫度和规划与发射限值之间的关系
标准化机构努力制定更加详细的IEC61000系列标准和EN50160标准,这对于保证电网和用户设备之间的兼容性是至关重要。兼容性是电网和用户双方需要共同承担的责任。供电企业负责保证电网运行水平,用户负责在相应的电网运行水平下,确保其设备能正常工作。标准承担着准确定义电能质量水平的重要角色,以进行责任划分(responsibilitysharing)。
当用户希望电网承担电能质量问题责任时,最关键的是从全社会层面量化解决电能质量所需的投资,如图2所示。当技术措施已知时,投资很容易估算,但电能质量问题的成本却不一定能直接获得。
图2电网成本与电能质量问题成本之间的协调关系
在过去的十年中,多项研究试图分析导致电能质量问题的原因,并评估相关成本。本报告对上述研究进行简要的总结。
区域因素
不同地点的电能质量问题成本差异很大(LPQI的调查显示,电能质量问题成本均值是中值的3倍,标准差是平均值的5倍),因此电能质量问题的经济影响需要就地分析。这个现象是相当普遍的。例如,在意大利的调查中,工业用户的电压暂降成本平均值和中值相差六倍。在极端的情况下,在相同的地点和相同时间段内,一些用户的电能质量问题成本巨大,而另一些用户成本很小。然而,如果采用合理的聚合和推理方法,从总体上掌握电能质量问题成本是可行且非常必要的,并能的得到有参考简直的结论。有部分研究已将这种方法应用于整个国家层面的电能质量问题成本。
2001年,美国电科院(EPRI)下属支持数字社会的电力基础设施组织和Primen公司提交了一份美国关于电能质量成本的调查报告。该报告(下称EPRI报告)估计停电和其他电能质量问题的成本在1190亿美元1880亿美元之间,其他电能质量问题的成本占比少于13%。
2006年莱昂纳多电能质量组织(LPQI)给出了在欧洲的调查结果。这项调查对大量的用户开展了调查,特别是工业用户。调查结果表明电能质量问题对工业用户,尤其是连续制造业用户造成经济损失。约30%对电能质量敏感用户的电能质量成本约为4%的总营业额,其中约60%的电能质量问题成本是由电压暂降和短时中断引起的。通过调查结果推算,欧洲的电能质量总成本超过1500亿欧元。
在挪威的调查显示,用户每年电压暂降和中断的成本介于8.05和11.25亿挪威克朗(1欧元为8挪威克朗),其中长时停电的成本为4.3亿挪威克朗,短时中断的成本为2.55亿挪威克朗,电压暂降的成本介于1.2亿和4.4亿挪威克朗之间。
成本构成
国际大电网会议和国际供电会议(CIGRE/CIRED)联合工作组公布了C4.107报告,对目前已有的电能质量经济影响方面的的知识进行了总结。报告中的一个主要结论是无论是哪种类型的电能质量问题,最主要的影响都在于造成了生产过程中断,从而引起经济损失。当然,造成生产中断的原因可能不同,但直接后果是相似的——经济损失取决于生产中断的持续时间和受影响的范围。成本构成可以标准化为以下内容:
生产损失:原材料和劳动力的浪费
停工期间闲置人员的人力成本
重启动成本
设备损坏
其他间接成本,如处罚或赔偿等
此外,可能也会出现非生产过程中断的相关成本:
能量损耗(由于谐波,电压降低引起的电流增大或不平衡)
由设备过热或不正常运行造成的提前老化
无法实现全产能生产的效率降低成本
在考虑电能质量问题成本时,需要注意电网公司(在欧洲称为配电系统运营商DSO)也承担电能质量问题带来的后果,如:
治理电能质量问题的成本,如配电网中的各种技术措施:分段、接地、绝缘、动物防护、防雷和快速切换等
提高可靠性(非电能质量问题)的成本,如重合闸方案、备用线路和环形供电等
响应电能质量问题的成本,如呼叫中心,响应人员,检查、监测、咨询和治理等
维护成本,如巡视、剪枝和设备维护等
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