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| 【討論】電能質量問題成本 |
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摘要：隨著電力市場越來越關注電價和電力監管越來越關注能效,電能質量問題日益突出。如果無法保證供電的電能質量，可能給用戶造成損失,使用電的總成本成倍增加。
供電中斷的成本對整個社會都是昂貴的。還有一些工業部門如連續制造或IT產業則對電壓暫降特別敏感。無論長時或短時中斷、電壓暫降、瞬態沖擊或其他電壓擾動，最終的后果都是導致生產中斷。中斷的持續時間與電能質量問題發生的頻次都會對工業生產產生嚴重的影響。
雖然在大多數情況下電能質量的成本較低,但根據EPRI的報告，在極端情況下,電能質量問題的成本也可能達到百萬美元，因此需要得到足夠的重視。電能質量問題的成本具有差異性非常大的特點。盡管看上去情況類似，但產生的成本則可能千差萬別。電能質量問題成本的決定性因素在于設備的免疫力和電力供應的擾動水平。
因此，有必要深入了解電能質量問題的成本構成，并進行相應的調查。合同談判、電能質量治理的投資決策、提高市場各參與方，包括監管機構對電能質量的認知都需要對電能質量問題的成本進行量化。
傳統電能的應用主要是提供動力和照明。但近幾十多年來，電子行業的興起以及電力電子技術的發展，使得整個社會對電能的依賴性越來越強，電能已經成為無可替代的能源。最近,電能進一步延伸到了城市供暖和交通運輸行業，成為了電能替代的重要領域。
隨著能源市場化進程加快，電力市場自由化使得電能質量問題造成的風險越來越高，最終必須由電力監管部門來保障電能供應的質量。
現代社會人民生活和經濟發展都依賴于連續可靠的供電。在將來，儲能技術在智能電網中的推廣應用將有助于減少連續可靠供電對集中發電形式的依賴。但同時也增加了系統對可再生能源高度隨機性的依賴，從而增加在極端天氣下系統停電的風險。
一旦連續供電可以滿足，電壓質量問題就必須進入議題。一方面，電壓質量問題受配電網中的眾多事件影響（如故障、諧波干擾、雷擊等），因此追求完美的電壓質量是不可能的。另一方面，終端用戶設備對電壓擾動的免疫水平有限，電壓擾動可能會導致設備故障或損壞。平衡電網擾動水平和設備免疫程度的問題稱為“兼容性”問題。找到合適的電網擾動水平與實際可行的設備免疫度，是大多數標準的努力方向。電網擾動水平由規劃限值和設備發射限值確定。設備免疫程度則由包括安裝和運行的產品性能標準確定。圖1給出了二者之間的關系。
標準化機構努力制定更加詳細的IEC61000系列標準和EN50160標準，這對于保證電網和用戶設備之間的兼容性是至關重要。兼容性是電網和用戶雙方需要共同承擔的責任。供電企業負責保證電網運行水平，用戶負責在相應的電網運行水平下，確保其設備能正常工作。標準承擔著準確定義電能質量水平的重要角色，以進行責任劃分（responsibilitysharing）。
當用戶希望電網承擔電能質量問題責任時，最關鍵的是從全社會層面量化解決電能質量所需的投資。當技術措施已知時，投資很容易估算，但電能質量問題的成本卻不一定能直接獲得。
在過去的十年中,多項研究試圖分析導致電能質量問題的原因,并評估相關成本。本報告對上述研究進行簡要的總結。
區域因素
不同地點的電能質量問題成本差異很大（LPQI的調查顯示，電能質量問題成本均值是中值的3倍，標準差是平均值的5倍），因此電能質量問題的經濟影響需要就地分析。這個現象是相當普遍的。例如，在意大利的調查中，工業用戶的電壓暫降成本平均值和中值相差六倍。在極端的情況下，在相同的地點和相同時間段內，一些用戶的電能質量問題成本巨大，而另一些用戶成本很小。然而，如果采用合理的聚合和推理方法，從總體上掌握電能質量問題成本是可行且非常必要的，并能的得到有參考簡直的結論。有部分研究已將這種方法應用于整個國家層面的電能質量問題成本。
2001年，美國電科院(EPRI)下屬支持數字社會的電力基礎設施組織和Primen公司提交了一份美國關于電能質量成本的調查報告。該報告(下稱EPRI報告)估計停電和其他電能質量問題的成本在1190億美元1880億美元之間，其他電能質量問題的成本占比少于13%。
2006年萊昂納多電能質量組織(LPQI)給出了在歐洲的調查結果。這項調查對大量的用戶開展了調查，特別是工業用戶。調查結果表明電能質量問題對工業用戶，尤其是連續制造業用戶造成經濟損失。約30%對電能質量敏感用戶的電能質量成本約為4%的總營業額，其中約60%的電能質量問題成本是由電壓暫降和短時中斷引起的。通過調查結果推算，歐洲的電能質量總成本超過1500億歐元。
在挪威的調查顯示，用戶每年電壓暫降和中斷的成本介于8.05和11.25億挪威克朗（1歐元為8挪威克朗），其中長時停電的成本為4.3億挪威克朗，短時中斷的成本為2.55億挪威克朗，電壓暫降的成本介于1.2億和4.4億挪威克朗之間。
成本構成
國際大電網會議和國際供電會議（CIGRE/CIRED）聯合工作組公布了C4.107報告，對目前已有的電能質量經濟影響方面的的知識進行了總結。報告中的一個主要結論是無論是哪種類型的電能質量問題，最主要的影響都在于造成了生產過程中斷，從而引起經濟損失。當然，造成生產中斷的原因可能不同，但直接后果是相似的——經濟損失取決于生產中斷的持續時間和受影響的范圍。成本構成可以標準化為以下內容：
生產損失：原材料和勞動力的浪費
停工期間閑置人員的人力成本
重啟動成本
設備損壞
其他間接成本，如處罰或賠償等
此外，可能也會出現非生產過程中斷的相關成本：
能量損耗(由于諧波，電壓降低引起的電流增大或不平衡)
由設備過熱或不正常運行造成的提前老化
無法實現全產能生產的效率降低成本
在考慮電能質量問題成本時，需要注意電網公司(在歐洲稱為配電系統運營商DSO)也承擔電能質量問題帶來的后果。
治理電能質量問題的成本，如配電網中的各種技術措施：分段、接地、絕緣、動物防護、防雷和快速切換等
提高可靠性（非電能質量問題）的成本，如重合閘方案、備用線路和環形供電等
響應電能質量問題的成本，如呼叫中心，響應人員，檢查、監測、咨詢和治理等
維護成本，如巡視、剪枝和設備維護等 |
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