优化电能质量 促进变配电设备发展

各地发电单位、供电单位、用电单位对电能质量的提升及治理的重视，为电能质量行业发展带来前所未有的机遇;很多电气供应商纷纷加入到电能产品的研发和生产环节，为行业的发展增添了原动力，在新的时期下，电力企业及用户不仅仅只关注发电及电力传输问题，如何提供优质的电能也被提上“十二五”重点日程。日前，第七届电能质量高峰论坛在北京举办，行业专家、电力用户、供电单位、设计单位以及设备企业就如何解决电能产生的实际问题、如何提升电能质量技术水平及产品适应性等进行了交流。

什么是电能质量?

经过一次能源转化后的电力已成为现代工业、民用能源消耗的主要类型，根据预测，2015年电能占终端能源消费比重将达25%，对于电力终端用户来说，在利用电能生产的全过程中，将电力能源损失减到最小，最大限度地提高电力使用效力是其重要内容。

提高优化电能质量需要首先了解电能质量的概念。电能质量从字面上理解是指电网线路中电能的好坏情况，具体到专业技术领域，专家对其作出了更详细的解释。“由于行业内部各方的角度不同，对电能质量的定义会有不同的认识。”华北电力大学电气学院教授肖湘宁介绍说，从电力供应方来讲，电能质量是指其所供应的电力技术参数符合(自定义的)行业标准和运行统计标准(如电压合格率、可靠性评估等);在电力消耗方看来，引起生产过程中异常的电力现象都是电能质量问题;对于设备制造方而言，电能质量是电气设备对供电电源提出的所有技术要求。各方的理解性定义虽然不同，但都会遵照电力质量IEEE标准和国家行业标准，肖湘宁介绍说，这是工程界常用的两种电能质量定义。IEEE标准定义为，合格的电能是指提供给敏感设备的电力和为其设置的接地系统均适合于该设备正常工作;我国行业标准定义是，关系到供用电设备正常工作或运行的电压电流的各种指标偏离规定范围的程度。

他说，电能质量的定义近期还有两个能力的说法。在此定义的框架下，电能质量的含义又变得宽泛了。一是电力系统不干扰或不影响负荷运行的能力——主要设计公共连接点处的电压质量。二是负荷不干扰或不降低电力系统运行效率的能力——主要但不局限于负荷的电流(波形)质量。综合这两点说法，可以理解为电能质量是用于描述某点供电电力与该点链接负载设备之间的兼容协调程度，当两者缺乏兼容性时，可视为存在电能质量问题。

据了解，理想的电能是完美对称的正弦波。但在现代电力系统中，电压瞬降和瞬升、谐波产生的电压波形畸变、接地系统等因素都会使波形偏离对称正弦，产生劣质电能。因此，我们需要研究如何消除这些因素的方法，以最大程度地使电能接近正弦波，确保电能优质。

须多方协作治理

过程中断及生产停滞、设备损坏或老化、电能利用率下降等都是劣质电能带来的后果，优化治理、综合治理电能质量已是国内行业研究了近20年的课题。

有数据显示，电能质量“头号杀手”——电压瞬降导致的经济损失在不同的行业蒙受的经济损失少则几十万元，多则上千万元。例如，半导体行业的每次电压瞬降损失达10～15万美元，积体电路生产每次恢复时间30分钟，损失约100万美元。

中国工程院院士、清华大学电机工程系教授韩英铎说，电能质量的谐波、不对称等老问题和电压瞬降等新问题如果不认真解决将制约国民经济的可持续发展。

他说，解决电能质量问题是一项系统工程，需要多方技术的配合，这涉及到管理机构及法规、标准各部门间的协作;电能质量监测、记录、分析装置及系统;改善电能质量的咨询、评估、改进设计机构，综合治理方案的提出;按不同电能质量供电的分配、投切、计价系统及装置。

电能质量问题的正确解决途径也是系统性的。他说，解决电能质量问题需要综合治理结合协作治理来实现。综合治理包括供电安全节能降耗+提升效率+改善电能质量综合考虑的综合治理;投资和运行费的综合考虑;不因节能引入高污染设备、不因谐波治理而引入高耗能设备的利弊综合考虑。协作治理是从可持续发展角度出发的电力供应部门、用户、设计部门以及设备供应商之间多方面的合作，只有多方协作才能找到并采取恰当的措施来优化解决电能质量问题。

“随着电力消耗的多样性需求、电能高效的利用与实现、非线性设备的迅速增加，电能质量问题也日益复杂和严重。”肖湘宁说，电能质量问题可以归纳为广义的能源节约与浪费问题。就供应一定容量的负荷而言，劣质的电能传输需要消耗更大的电力供应，同时，劣质的电能将会引起工业生产周期的延长、或带来劣质产品，这相当于一次能源的浪费，此外，劣质电能供应引起的事故经济损失也是对能源的巨大浪费。他说，改善电能质量是节能增效的一个重要手段，通过对电能质量的有效管理，保证所提供电力的技术指标和供电连续性，在完成电力供应满足电力需求的同时，减少劣质电能对电力生产和电力消耗的不利影响，最终实现优质电力带来的优质的经济生产。

“当然，我们还需要注意的是节能技术和电能质量控制在一定程度上是互相制约和相辅相成的，要警惕一些节能措施带来的电能质量问题。”肖湘宁表示。

质量标准应在电气各规程中体现

电能是一种广泛使用的“产品”，其好坏(质量)必须由各种指标偏离理想值的程度来衡量。中国电力科学研究院教授级高工林海雪说，现代电网负荷结构发生的质变、电源结构多样化使电能质量矛盾变得尖锐化、加上电力市场化改革，这些都促进我国电能质量标准化的进程。

“电能质量问题广泛渗透到所有发、供、用电系统及设备和装置中，电能质量标准除指标、测量、评估、治理以及管理等方面外，凡是涉及电气设计、规划、运行、调度、安装、试验、产品以及管理的规程中，均应将相关的电能质量问题包括在其中。”林海雪说，电能质量标准化几乎涉及所有的电气标准。

我国开展电能质量标准化大致分为三个阶段。1980年～1990年的起步阶段，在没有国标的基础上，国家完成了供电电压偏差、公用电网谐波、电压波动和闪变三项国标的立项制订;1990年～2000年为发展阶段，继续制订电能质量指标国家标准，并陆续发布了三相电压不平衡、电力系统频率偏差等国标，同时开始等同或等效采用IEC系列标准;2000年以后，进入快速发展阶段，制订和发布了电能质量测量和治理设备的国标，行业内也涌现了大量电能质量方面的行标和企标，涉及电能质量的方方面面。

“随着电网的发展，对电能质量标准化的要求越来越高，这是总的发展趋势。”林海雪说，电能质量产业的崛起和发展、智能电网和微电网建设、交直流特高压和超高压电网发展、分布式电源的大量接入以及敏感性负荷的不断增加都是这个趋势的原动力。