电压暂降科普之九：损失评估

电压暂降科普（9）：损失评估
电能质量，尤其是电压暂降和短时中断给用户造成的损失不容忽视。

2001年，美国支持数字化社会电力基础设施协会、美国电科院，对不同行业和地区985家企业的调查显示，美国每年电能质量损失约150-240亿美元;2007年，欧洲莱昂纳多电能质量工作协会估算，欧盟25国每年电能质量损失约1517亿欧元;我国2011年对上海100多家用户的调查显示，年经济性损失高达数十亿。

电压暂降和短时中断，因其频次高，难预知，有较强的不确定性，采用不同定制电力技术均存在成本高且效果差异大的难题，因此，科学评估损失是采取低成本、高效益措施的前提。

美国电科院统计的电能质量损失关系，如图1。

其中，电压暂降损失占了几乎一半。

图1 电能质量给用户造成影响原因调查(美国)
统计表明，暂降损失在电能质量损失中占的比重最大，但实际中对此的认识广度和深度还很不足，在损失评估方法、损失构成和调查统计方法等方面，均值得完善，并使之更加理性。

1暂降损失评估方法暂降损失评估对于用户正确了解和认识电压暂降危害，采取合理措施具有重要意义。

常用评估指标有：单次事件损失、单位产值损失(年暂降总损失与年产值之比)、单位功率损失(年暂降总损失与用户峰值功率之比)或单位用电量损失(年暂降总损失与年用电量之比)、暂降年损失等，用于比较单个暂降事件对不同行业、不同用户造成的损失，以及总损失。

《IEEE1346-1998评估供电和电子处理设备兼容性的推荐实施规程》提出了暂降损失直接评估法，流程如图2。

图2暂降损失直接评估法
直接法原理简单，易理解，但通过比较暂降严重程度与设备敏感度所确定的全年暂降引起的中断次数M与单次中断损失C，理论上可行，实际操作性不强。

事实上，不同严重程度的暂降给用户造成的损失具有时空差异性。

幅值低、持续时间长的暂降，可能类似电压中断造成的单次损失C;但幅值较高、持续时间较短的暂降，虽未导致经济活动中断，仅导致不正常，同样会造成损失，这样的损失评估难度更大。

为此，有学者提出了影响因子或暂降风险评估法，结合中断损失评估用户暂降损失。

直接法的关键是单次暂降损失的确定。

暂降损失的构成及其量化方法，一直存在争论，相关利益方，如：用户、供电企业、第三方参与者等，各自的出发点不同，对暂降损失的构成，认知差异大，对损失构成中损失值的确定也存在分歧。

我国电压电流等级和频率标准化技术委员制定的《电能质量经济性评估第一部分：电力用户的经济性评估方法》中给出了电能质量经济损失的构成和各项损失的意义，具体见后文。

实际上，暂降损失与用户经济活动有关，同类型同行业的不同用户之间存在较大差异，额定损失值难以推广;同时，用户经济活动具有时变性，损失大小也随之变化，确定额定值在不同情境下的可信度是尚需认识的问题。

直接法中不同暂降导致的损失不同，单次暂降损失量化困难。

为此，有学者提出了间接法：可接受意愿法(WTA)和支付意愿法(WTP)。

WTP是指用户愿意用一定数量的可支配货币采取措施提高电能质量的意愿，以此衡量用户对电能质量的评价。

通常，给定一些场景，要求用户给出愿意支付的金额，以此作为暂降损失。

WTA是指在给定场景下，用户对愿意接受的补偿的估计。

WTA和WTP类似，均在假象场景下，由用户给出相应值，是用户对损失的主观角评价，对于用户的主观评价所涉及的诸多问题，以及其中蕴含的固有规律的认识，是完善间接法的必然要求。

2暂降损失的构成近年来，通过媒体或其他途径，常听到暂降造成巨大损失的传闻，如：我国中部某厂宣称一次暂降损失13亿元;2010年，日本四日市东芝晶圆厂，一次70ms电压暂降造成2个月产量降低20%，损失上亿，导致全球闪存价格上涨10%。

这些报道或传闻，无论损失数据的可信度如何，至少说明暂降损失不容忽视，且对暂降损失的理性认识急需加快。

实际上的暂降损失或许没有报道或宣称值那么严重。

因此，如何获得真实暂降损失很关键。

为此，国内外学者和有关机构对暂降损失的构成进行了大量分析和调研，我国《电能质量经济性评估》标准给出了经济损失构成。

该标准将暂降损失分为直接经济损失和间接经济损失。

直接经济损失是因电压暂降对经济活动造成的人员、设备、财产的损失以及产出为废品的成本支出。

间接经济损失只统计因电能质量问题使按计划本应生产出来的产品数量减少或产生次品，从而造成的利润损失，如表1。

表1 暂降直接和间接损失
用户暂降经济损失为：
3暂降损失调查欧洲能源规制委员会(CEER)对挪威、法国的调查结果如图3(Studies on Estimation of Costs due to electricity Interruptions and Voltage Disturbances, Romain Castel, CEER-ECRB-Eurelectric Workshop on Voltage Quality Monitoring, Brussels,2012)。

图3 不同类型用户暂降经济损失比较
可见，工商业用户暂降损失突出。

其中，工业用户暂降单位功率经济损失较大，部分商业用户，如银行、数据中心等，因经济活动特殊性，单位功率经济损失可能高于工业用户。

考虑到工业用户的功率通常远大于商业用户，从暂降经济损失总量看，工业用户要远高于其他用户。

意大利、美国学者对暂降单位功率经济损失调查的结果如表2。

表2 意大利和美国不同工业用户的暂降单位功率经济损失
用箱图比较意大利和美国用户暂降单位功率经济损失可知，不同行业暂降单位功率经济损失不同。

电子产品价格远高于食品、纸、纺织品等，因此生产中断造成的经济损失大，统计结果中，电子行业单次暂降单位功率经济损失最大值23.1€/kW/次，损失中位数10.9€/kW/次，远高于其他行业。

此外，统计结果显示，食品行业暂降单位功率经济损失变化较大，其原因与食品生产工艺有关。

美国除化工业外，相关行业暂降损失较意大利变化较小，但整体水平高，原因在于美国的生产效率较高，反映了暂降损失与经济活动的产值具有相关性。

图4 意大利与美国部分行业电压暂降单位功率损失
可见，半导体制造业受暂降影响最大，变化范围大。

汽车和钢铁制造业暂降损失类似，食品行业暂降单次损失最小。

LPQI对欧洲25国对暂降损失的调查情况如图6。

设备损失、停工损失和产品损失是经济损失中最主要的三个损失。

不同类型用户的经济活动特点不同，各损失成分有所不同，其中，产品损失和停工损失是各类型用户均会产生，工业用户的设备损失通常较大。

图6 不同类型用户事件型电能质量扰动经济损失构成
调查统计对都调查结果的深入分析，是评估电压暂降经济损失的第一阶段，为理性认识暂降损失具有重要意义，但如何在调查统计基础上，尽快将认识提升到理性高度，使人们更加科学地认识、理解和评估电压暂降经济损失、电能质量经济损失，还有诸多课题值得深入研究。