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考虑谐波责任的两部制谐波电价制定方案

考虑谐波责任的两部制谐波电价制定方案

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作者：王耀敏兰州交通大学

学位级别：硕士

随着非线性负荷及分布式电源在电力系统中的广泛接入,其对电网产生的谐波污染也变得愈加严重,而这些问题带来的巨额经济损失却无法在传统的电能价格中得到反映。现有电费收取方案在谐波条件下已经不能满足其合理性。针对于此,为了提高... 详细信息

随着非线性负荷及分布式电源在电力系统中的广泛接入,其对电网产生的谐波污染也变得愈加严重,而这些问题带来的巨额经济损失却无法在传统的电能价格中得到反映。现有电费收取方案在谐波条件下已经不能满足其合理性。针对于此,为了提高电能计量与电能质量评估的客观性、科学性与合理性,需要制定合理的谐波电价制度。对谐波污染收费的同时,需要对用户侧与系统侧的谐波进行责任划分,从而对非线性用户（谐波源用户）收取其应当承担的谐波电费,而对采取新技术减少了谐波污染的用户给予奖励,或对受到谐波污染的线性用户（非谐波源用户）进行补偿,以达到合理收费且能有效激励非线性用户积极主动治理谐波,保持电力系统处于健康状态的目的。本文首先对非线性用户构建等效模型。在目前主流的谐波源建模方式中,诺顿等效模型简便易操作,且更适用于谐波责任计算,因此本文选其作为非线性用户模型构建方法。随后对于构建诺顿等效模型所需参数的计算方法进行介绍,并对各方法重新整理分类。对各方法理论分析后经多方面对比,对比结果表明参考阻抗法更加简便易操作。经过分析,认为其下属的基波电阻法更适用于本文所设计的谐波责任综合计算方法。搭建具体算例,以建模前后公共连接点处电压电流保持不变为标准,验证采用基波电阻法所构建的谐波源等效模型的合理性。其次,本文依据专家经验与用户需求,以及系统谐波（背景谐波）波动情况,提出评判谐波责任计算方法的合理性条件:条件一,评估结果能够分别满足系统侧与用户侧对于谐波指标的不同需求;条件二,评估结果能够灵敏地反映系统谐波的波动。同时,考虑了计算谐波责任时谐波指标以及频次不统一的问题,基于IEEE Std.1459-2010功率理论建立谐波责任指标集,采用几种常见的主客观赋权方法对各指标赋权进行综合计算。为了使主客观信息达到统一,依据优化理论建立了通过构造拉格朗日函数求条件极值的组合计算模型。最后,使用诺顿等效模型进行仿真验证。经过对比分析,结果表明采用组合赋权法的谐波责任综合计算法能够同时满足评判谐波责任计算方法的两条合理性条件,因此认为该方法可使计算结果更加准确合理,且与实际更加贴近。接着,考虑到谐波成本包括治理谐波形成的谐波治理经济损失和谐波造成的其他经济性损失,因此需要对治理谐波所产生的经济损失进行评估。本文将谐波以产品的角度,依据质量工程理论推导出谐波治理经济损失函数,结合市面上有源滤波器的平均价格与寿命,同时参考国标《电能质量:公用电网谐波》（GB/T 14549-93）中对谐波标准的限制数据,提出谐波治理经济损失评估方法,并在仿真算例中验证其可行性。随后,对于传统电价制定方案以及谐波条件下的电能计量过程进行理论分析,认为其在谐波存在的条件下缺乏对谐波的考核,并存在不公平收费的问题。因此,本文借鉴有功电价制定方案中两部制电价制度的思想,将治理谐波形成的谐波治理经济损失和谐波造成的其他经济性损失两部分分别对应为谐波容量电价与谐波电量电价,并结合谐波责任,从而提出考虑谐波责任的两部制谐波电价制定方案。一方面这有利于完善我国电费调整方案,实现谐波条件下的公平收费,另一方面对激励非线性用户积极主动投入谐波污染治理,维持电力系统电气环境的健康状态有着积极作用。最后,为体现本文所设计方法的完整性,给出详细的流程图,同时为与实际更加贴合,搭建多谐波源仿真模型作为综合算例,依次完成构建谐波源等效模型、综合计算各用户对应谐波责任、谐波治理经济损失评估以及收取谐波电费。证明所提出方法具有良好的连贯性和逻辑性。

关键词：电能质量 IEEE Std. 1459-2010功率理论谐波责任谐波经济损失评估谐波电价

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