電能質(zhì)量與節能

電能質(zhì)量標準化”專(zhuān)欄團標準化201012編者按:電能作為一種最廣泛使用的能源,與人們的生產(chǎn)和生活緊密相關(guān)。國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)電能,而分布式電源的大量投產(chǎn)和智能電網(wǎng)的發(fā)展更是對電網(wǎng)的電能質(zhì)量提出了更高的要求。電能質(zhì)量指標的偏離,是發(fā)電、輸變電和用電三方造成的,同時(shí)也給自身和其他各方帶來(lái)不同程度的危害。所以說(shuō),提高電能質(zhì)量是三方共同的責任和義務(wù)。電能質(zhì)量標準的制定,除包含大量的技術(shù)問(wèn)題之外,還涉及到相關(guān)各方的經(jīng)濟利益和國家政策。制定合理的電能質(zhì)量標準,需有關(guān)各方在技術(shù)、經(jīng)濟等方面進(jìn)行深入研究,協(xié)商一致,確保國家利益、社會(huì )效益最大化。本刊與全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員會(huì )聯(lián)合推出“電能質(zhì)量標準化專(zhuān)欄”,旨在探討電能質(zhì)量及標準化在國民經(jīng)濟中的作用,提高社會(huì )各界對電能質(zhì)量及標準化的關(guān)注,推進(jìn)電能質(zhì)量標準化進(jìn)程電能質(zhì)量與節能?chē)夷茉淳帜茉垂澕s和科技裝備司)摘要:本文論了電能質(zhì)量的技術(shù)經(jīng)濟性特征,分析了電能質(zhì)量與節能的關(guān)系,提出了今后幾年我國電能質(zhì)量標準化工作的基本關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量節能標準化and energy saving. In this paper the writer points out the development trend of power guality standardizationKey words: power quality, energy saving, standardization改革開(kāi)放以來(lái),我國已經(jīng)由一個(gè)工業(yè)化水平落惡化,電能質(zhì)量問(wèn)題引起了廣泛的關(guān)注后的國家快速步入工業(yè)化水平較發(fā)達的國家。伴隨電能質(zhì)量問(wèn)題之所以受到普遍重視,是與電能著(zhù)計算機控制技術(shù)及半導體技術(shù)的廣泛應用,各類(lèi)質(zhì)量這一議題的技術(shù)經(jīng)濟特征密切相關(guān)的。具體而制造業(yè)負荷及民用負荷用電特性發(fā)生了深刻變化。言,可將其歸納為廣義的能源節約與浪費問(wèn)題。首除傳統的鋼鐵煤炭、化工等電能質(zhì)量工業(yè)污染源之先,就供應一定容量的負荷而言,劣質(zhì)的電能傳輸需外,又增添了大量的基于半導體整流逆變技術(shù)的新要消耗更大的電力供應;其次,劣質(zhì)的電能將會(huì )引起型民用污染源負荷計算機、空調、電視機、各種節能工業(yè)生產(chǎn)周期的延長(cháng)或產(chǎn)生劣質(zhì)產(chǎn)品,相當于一次型照明電器等家用及辦公負荷比例大幅提高,電氣能源印中國煤化工起的事故,經(jīng)濟化鐵道、地鐵、輕軌電車(chē)等現代化的交通工具使得負損失可見(jiàn),電能質(zhì)量荷用電特性日趨復雜。所有這一切變化在帶給我們與能CNMHG本文就此議題進(jìn)利益及便利的同時(shí),也悄悄地使電網(wǎng)供電環(huán)境日趨行討論,以期拋磚引玉,引起共鳴,為進(jìn)一步建設資“電能質(zhì)量標準化”專(zhuān)欄化2010.12源節約型社會(huì )獻計獻策。其與電能質(zhì)量的關(guān)系,使得節能技術(shù)進(jìn)步能夠更加健1電能質(zhì)量問(wèn)題的經(jīng)濟性特征康快速地發(fā)展。據介紹,在美國,每年由于電能質(zhì)量下降所引起首先,不可否認,節能技術(shù)多涉及電力電子器件的經(jīng)濟損失高達數百億美元。據美國電力科學(xué)研究院的應用。從技術(shù)上而言其運行過(guò)程產(chǎn)生的電能質(zhì)量Jane Clemmensen的粗略估計,當今電能質(zhì)量相關(guān)問(wèn)污染已經(jīng)非常小,例如:以前的晶閘管控制電力機車(chē)題在美國造成的損失每年為260億美元。英國195就是一個(gè)較大的諧波污染源。目前的新型電力機車(chē)由年就電能質(zhì)量問(wèn)題對容量超過(guò)wW的100家用戶(hù)做于采用了全控器件及P啊技術(shù),理論上已經(jīng)不產(chǎn)生的調查結果顯示在過(guò)去的12個(gè)月里69%的用戶(hù)生產(chǎn)(或很少)國家標準所限定的諧波。其次,節能技術(shù)在過(guò)程因電能質(zhì)量問(wèn)題而受到破壞。IBM公司的市場(chǎng)調避免產(chǎn)生傳統電能質(zhì)量危害的同時(shí),可能帶來(lái)新的電查表明,48.5%的計算機數據丟失是由于電能質(zhì)量引起能質(zhì)量問(wèn)題例如:電力電子器件高速開(kāi)關(guān)頻率的切的。換將產(chǎn)生與此開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的更高次波形畸變(更高目前中國還沒(méi)有電能質(zhì)量經(jīng)濟損失的權威調研次的整數、非整數次諧波),而這樣的現象以前我們沒(méi)分析。但是,相關(guān)文獻所提供的部分數據已足以說(shuō)明有更多的運行經(jīng)驗需要引起更大的關(guān)注:第三反過(guò)問(wèn)題。例如就電能質(zhì)量的重要指標諧波污染而言不來(lái)許多節能設備的運行控制過(guò)程對電能質(zhì)量指標的管諧波是由用戶(hù)流入系統還是系統流入用戶(hù),只要下降又非常敏感對供電質(zhì)量的要求更加苛刻例如:有諧波流動(dòng),就必然在系統諧波阻抗上產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò )損目前大量運行的變頻設備,受電壓暫降的影響很大。耗。有分析認為10kV供電系統中,當用戶(hù)諧波電流注第四,許多電能質(zhì)量指標的改善、控制又需要大量的入水平及供電公共連接點(diǎn)諧波電壓總畸變率均滿(mǎn)足可控電力電子器件的應用例如:有源濾波APF)、靜國家標準GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧止無(wú)功補償器( STATCOMD等等波》的條件下,諧波損耗占用戶(hù)基波用電量的可見(jiàn)能源節約技術(shù)與電能質(zhì)量控制在一定程度0.29%據國家能源局2010年9月14日發(fā)布的數據上是互相制約相輔相成的,需要密切關(guān)注,廣泛研顯示,1~8月,全社會(huì )用電量達27,949億千瓦時(shí),若究積累經(jīng)驗達到技術(shù)經(jīng)濟雙豐收諧波源用戶(hù)按50%計(實(shí)際上大部分高耗能工業(yè)負荷3電能質(zhì)量與清潔能源利用為非線(xiàn)性負荷),諧波功率平均按03%計,每千瓦時(shí)隨著(zhù)全球對氣候變化的關(guān)注,節能減排已經(jīng)提到電按0.5元計,則諧波造成的全年網(wǎng)絡(luò )損耗折合人民了各國的主要日程表上。據相關(guān)媒體報道,正在編制幣為21億元的國家新能源計劃規定,到2020年太陽(yáng)能光伏發(fā)電在注重穩態(tài)電能質(zhì)量經(jīng)濟損失的同時(shí),暫態(tài)電能發(fā)展規模要達到1,000~2,000萬(wàn)千瓦,風(fēng)電總裝機質(zhì)量的經(jīng)濟性特征得到了業(yè)界的普遍重視例如:上海也計劃達到15億千瓦。國家能源局相關(guān)負責人稱(chēng)市東局的電能質(zhì)量分析報告指出,上海華虹NEC生產(chǎn)中國在新能源領(lǐng)域的總投資將超過(guò)3萬(wàn)億元而新能硅晶片,任何持續時(shí)間超過(guò)10ms、電壓降超過(guò)10%的電源和可再生能源具有隨機性和間歇性等特性,保證電壓暫降對企業(yè)而言相當于一次供電中斷,損失超過(guò)上網(wǎng)的電能質(zhì)量是擺在科技工作者面前的新問(wèn)題。所以百萬(wàn)美元。但這樣的電壓暫降事件,傳統的電力系統監說(shuō),新能源和可再生能源的大力發(fā)展,在局部地區的測根本無(wú)法感知,更不可能影響供電可靠性指標電網(wǎng)會(huì )出現不可忽視的電能質(zhì)量問(wèn)題。2007年11月,由全國電壓電流等級和頻率標準目前,風(fēng)力發(fā)電及太陽(yáng)能光伏發(fā)電帶來(lái)的諸如并化技術(shù)委員會(huì )組織的某高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區電能質(zhì)量調查網(wǎng)問(wèn)題、低電壓穿越問(wèn)題、電能質(zhì)量問(wèn)題、分布電源穩報告有這樣一個(gè)實(shí)例:某大型企業(yè)有大量的數控機床定運行問(wèn)題、系統備用及調節問(wèn)題等已引起了業(yè)界的加工中心,電壓暫降問(wèn)題對加工中心的影響較大,瞬間廣泛關(guān)注與研究。就電能質(zhì)量問(wèn)題而言,無(wú)論是風(fēng)力的失壓將造成加工中心停止工作,昂貴的刀頭損壞,接發(fā)電還是太陽(yáng)能光伏發(fā)電,其影響主要表現在:觸器欠壓脫扣動(dòng)作,損失大概在100萬(wàn)人民幣左右。工產(chǎn)生諧波勵磁回路或主回路的整流、逆變設廠(chǎng)為了減少損失,被迫取消低壓開(kāi)關(guān)的失壓保護。備的引入2電能質(zhì)量問(wèn)題與能源節約的關(guān)系·功率波動(dòng):風(fēng)速、日光的波動(dòng)引起目前,能源節約已經(jīng)是上升到國家戰略層面的大中國煤化工的啟動(dòng)產(chǎn)生;問(wèn)題,由此鼓勵與帶動(dòng)的技術(shù)革新迅速發(fā)展,產(chǎn)生了CNMHG較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。但同時(shí),我們也應該密切注意可見(jiàn)盡管可再生清潔能源的利用是能源節約的電能質(zhì)量標準化”專(zhuān)欄cAS有效途徑,但是,在使用過(guò)程中也應該充分關(guān)注電能常工作。在諧波的長(cháng)期作用下電網(wǎng)中金屬化膜電容質(zhì)量問(wèn)題,以達到更好的技術(shù)經(jīng)濟效益。器會(huì )加速老化;高次諧波電流會(huì )使輸電線(xiàn)路功耗增4提高電能質(zhì)量是能源節約的技術(shù)手段之一加;諧波會(huì )增加旋轉電機的損耗,諧波嚴重時(shí)會(huì )影響“節約能源,保護資源”是我國新時(shí)期實(shí)現可持續或干擾測量控制儀器、通訊系統工作等一系列危害。發(fā)展偉大戰略的保證和手段。國家發(fā)展和改革委員會(huì )治理諧波的方案有很多,有利用串聯(lián)電抗器抑制諧分別于2008年和200年發(fā)布了兩批《國家重點(diǎn)節能波、無(wú)源濾波、有源濾波或混合濾波等。例如,某汽車(chē)技術(shù)推廣目錄》,旨在推動(dòng)我國節能技術(shù)的發(fā)展。概括制造廠(chǎng)沖壓車(chē)間大量使用電焊機激光焊機和大容量起來(lái),節約能源的技術(shù)一般包括以下三個(gè)方面:一是感性負荷(以電動(dòng)機為主)等非線(xiàn)性負荷,導致了變壓提高現有能源的利用率;二是選用新材料以達到節能器負荷電流存在嚴重的諧波電流,以5次7次9次的目的;三是研究?jì)δ芗夹g(shù)將暫時(shí)用不完的能源儲和11次為主,40V低壓母線(xiàn)的電壓總畸變率達到5%存起來(lái)。這三個(gè)方面均與電能質(zhì)量問(wèn)題密切相關(guān)。以上,電流總畸變率(TH)達到了40%左右,造成40V能源利用率涉及到能量轉換、功率因數等問(wèn)題,低壓供配電系統電壓總諧波畸變率嚴重超標,并導致與電能質(zhì)量密切相關(guān);新材料節能例如:電力電子器了用電設備和變壓器存在嚴重的諧波功率損耗。通過(guò)件的應用實(shí)現的變頻節能技術(shù)等與電能質(zhì)量密切相對該車(chē)間進(jìn)行安全補償加有源濾波治理,電壓畸變率關(guān);儲能技術(shù)可以說(shuō)更涉及到廣泛的電能質(zhì)量控制技由原來(lái)的5%下降到1%,電流畸變率從20%下降到術(shù)?？梢?jiàn),重視電能質(zhì)量問(wèn)題,采用更好的技術(shù)路線(xiàn)可3%,功率因數由07上升到0.92,企業(yè)年節約電費實(shí)現良好的能源節約。國家發(fā)展和改革委員會(huì )節能效14.04萬(wàn)元率中心的研究表明,從提高電能質(zhì)量入手的節能方法5加強電能質(zhì)量標準化建設是實(shí)現電能質(zhì)量將會(huì )使轉動(dòng)性負載節約潛力20%~60%、沖擊性負載綜合治理的有力保證節約潛力5%~15%,用無(wú)功補償和諧波治理技術(shù)可獲一個(gè)良好質(zhì)量的電能應該是連續的,電源的電壓得3%~5%節能量。下面僅通過(guò)功率因數及諧波補償和頻率總是保持在允許范圍內,且電壓和電流具有純的部分實(shí)例加以說(shuō)明正的正弦波曲線(xiàn)。電能質(zhì)量可以由電能的特征參數如4.1無(wú)功補償與節能頻率、電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動(dòng)、諧波、間諧在電力傳輸過(guò)程中,有功功率和無(wú)功功率都會(huì )造波、電壓暫降等參數描述。當然,良好的電能質(zhì)量需要成功率損耗。與電網(wǎng)中的有功損耗相比,無(wú)功損耗要嚴謹的管理規范約束,只有有章可循,才能達到電能大得多。這是因為高壓線(xiàn)路、變壓器的等值電抗要比質(zhì)量的綜合治理。電阻大得多,并且變壓器的勵磁無(wú)功損耗也要比勵磁目前,全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員有功損耗更大。事實(shí)證明,電網(wǎng)最基本的無(wú)功電源遠會(huì )SAC/TC1)受?chē)覙藴驶芾砦瘑T會(huì )的委托制定遠滿(mǎn)足不了電網(wǎng)對無(wú)功的需求。因此,對電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)電能質(zhì)量方面的標準截至到目前,已制定的電網(wǎng)電功補償顯得尤為必要。另外對電網(wǎng)采取適當的無(wú)功能質(zhì)量國家標準如下補償可以穩定受端及電網(wǎng)的電壓,在長(cháng)距離輸電線(xiàn)路GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差中選擇合適的地點(diǎn)設置無(wú)功補償裝置,還可以改善電·GB/T12326-2008電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變網(wǎng)性能,提高輸電能力。在負荷側合理配置無(wú)功補償GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡裝置,可以提高供用電系統的功率因數,減少功率損GB/T15945-2008電能質(zhì)量電力系統頻率偏耗因此電網(wǎng)中無(wú)功補償的作用已得到普遍重視。上差海寶鋼利用無(wú)功補償技術(shù)在寶鋼二原料變電站進(jìn)行GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波了應用,項目實(shí)施后原料變電站每年可節省電能(該標準正在修訂中)4282萬(wàn)千瓦時(shí)·GB/T18481-2001電能質(zhì)量暫時(shí)過(guò)電壓和瞬4.2諧波抑制與節能態(tài)過(guò)電壓如果公用電網(wǎng)的諧波超標,不但會(huì )使接入該電網(wǎng)GB/T24337-2009電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波的設備(電視機、計算機等)無(wú)法正常工作,甚至會(huì )造成故障,而且還會(huì )造成向公用電網(wǎng)的中性線(xiàn)注入更多求中國煤化工監測設備通用要電流,造成超載、發(fā)熱,影響電力正常輸送CNMHG補償裝置SV現諧波電流會(huì )造成變壓器繞組發(fā)熱進(jìn)而影響其正場(chǎng)試驗下轉第22頁(yè))“電能質(zhì)量標準化”專(zhuān)欄山國準201012引負荷波動(dòng)對電力系統電壓影響較小。所以,電氣化鐵路正常運行對電壓暫降的影響很小。但在牽引變電所短路特別是首端短路時(shí),電壓暫降影響會(huì )增大,需要結合工程實(shí)踐和電力部門(mén)一道進(jìn)一步加強對電壓暫降影響的研究。多3結語(yǔ)我國電氣化鐵路在國家的關(guān)懷和電力部門(mén)的長(cháng)期支持下,從無(wú)到有,從小到大,取得了飛速的發(fā)展,目前已成為名符其實(shí)的世界電氣化鐵路大國,為我國國民經(jīng)濟發(fā)展特別在低碳經(jīng)濟及節約土地綜合利用20000Tss2220kv總功軍P(kv)0e07186a-230能源等方面發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。鐵路和電力同為國家的重要基礎設施,對于促進(jìn)圖10現場(chǎng)實(shí)測牽引變電所負序國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展滿(mǎn)足廣大人民群眾日益增長(cháng)26電壓波動(dòng)與閃變的生活需求,負有共同的責任。隨著(zhù)電剛的不斷發(fā)展電氣化鐵路牽引負荷引起的電壓波動(dòng)主要發(fā)生壯大,電網(wǎng)容量及供電能力不斷增強同時(shí)鐵路逐步在機車(chē)啟動(dòng)等過(guò)程中,由于鐵路牽引負荷相對電力系推廣采用交直交機車(chē)牽引對電網(wǎng)的諧波、功率因數統仍是一個(gè)較小的負荷,牽引電流在電力系統內產(chǎn)生等不利影響也大為改善,為滿(mǎn)足電氣化鐵路供電能力的電壓波動(dòng)較小;同時(shí),由于牽引負荷功率因數高(交與確保電網(wǎng)電能質(zhì)量,提供了可靠的物質(zhì)基礎。鐵路直交機車(chē)牽引時(shí)功率因數很高交直機車(chē)牽引時(shí)一般部門(mén)和電力部門(mén)應進(jìn)一步加強溝通和協(xié)商,本著(zhù)從國進(jìn)行功率因數補償使其達標),無(wú)功變化幅度較小,引家利益大局出發(fā)共同研究制定電氣化鐵路合理的供起的電壓閃變很小。所以電氣化鐵路對電壓波動(dòng)與電方案和綜合電能質(zhì)量治理措施促進(jìn)鐵路和電力互閃變的影響較小。利雙贏(yíng)、和諧發(fā)展,共同為國民經(jīng)濟建設和提高人民2.7電壓暫降生活水平作出更大的貢獻。電氣化鐵路的負荷波動(dòng),主要是由牽引變電所供電的供電臂內的列車(chē)的數量及其運行狀態(tài)變化引起作者簡(jiǎn)介的其負荷波動(dòng)特性對電力系統而言比較平緩。加上景德炎教授級尚級工程師鐵道部經(jīng)濟規劃研究院(鐵道部工程沒(méi)計鑒定中心)電氣化咨詢(xún)部部長(cháng),全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)鐵路牽引負荷相對電力系統仍是一個(gè)較小的負荷牽委員會(huì )副主任,全國設備監理技術(shù)委員會(huì )軌道交通委員會(huì )主任委員(上接第9頁(yè)·GB/T20298-2006靜止無(wú)功補償裝置(SVC)功則等,從電能質(zhì)量方面為節約能源提供技術(shù)支撐,為能特性促進(jìn)我國國民經(jīng)濟可持續發(fā)展貢獻力量電的特性標準化(報批稿)這些標準形成了相對完整的電能質(zhì)量標準體系參考文獻2010年4月,全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)肖湘寧電能質(zhì)量分析與控制.中國電力出版社委員會(huì )秘書(shū)處組團參加了IEC/TC8年會(huì ),加強了我210 agan RC etc Electrical Power Systems Quality [M).New York. MC國電能質(zhì)量標準化專(zhuān)家與國際電工委員會(huì )的專(zhuān)家在(3)吳競昌供電系統中國電力出版社電能質(zhì)量技術(shù)和標準化方面的交流與溝通[4]汝方濟提高電能質(zhì)量與節能[C].電能質(zhì)量國家標準宣貫及歐亞為了全面配合國家能源發(fā)展政策的實(shí)施,全國電電能質(zhì)量尚峰論壇2009壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC1)將【5周個(gè)民李關(guān)定黃小勇丁揚無(wú)功補償技術(shù)在上海寶鋼某變電站在十二五期間主要研究公用電網(wǎng)電壓暫降、暫升、短的應用[門(mén)].電氣時(shí)代,2009,11時(shí)干擾等電能質(zhì)量現象及控制技術(shù)與標準;有針對性中國煤化工地研究對電能質(zhì)量較為敏感的工業(yè)負荷特點(diǎn)和運行李治,規律從供電側用戶(hù)端保證電網(wǎng)的安全:電能質(zhì)量數頻率HCNMHG全電壓電流等級和風(fēng)電標準化技術(shù)委員會(huì )據測量,電能質(zhì)量經(jīng)濟性評佔導則,電能質(zhì)量規劃導秘書(shū)長(cháng)長(cháng)期從事能源技術(shù)裝備和標準化管理工作