前智能電網時代網絡規(guī)劃的思路全解

1、1,前智能電網時代網絡規(guī)劃的思路,2,內容概要,傳統(tǒng)能源日益枯竭，世界電力工業(yè)正經歷由大規(guī)模的集中,發(fā)電向小規(guī)模的分布式發(fā)電逐步轉化,近年發(fā)展的智能電網,smart-grid,概念，本質上是希望,能夠解決電網靈活接入大量的分布式能源,DER,的問題,解決客戶用電與電網和市場互動的問題,為了使電力系統(tǒng)實現經過前智能電網,pre-smart-grid,時代而向智能電網的良好過渡，首先要考慮的是網絡規(guī)劃,問題,本研究介紹國際研究趨勢、分析現有電網的自愈水平、探,討在前智能電網時代網絡規(guī)劃需要考慮的目標、約束條件,和規(guī)劃過程需要考慮的相關問題,3,主要內容,基本定義,CIGRE2010,簡介、四個戰(zhàn)略

2、及,10,個方向,傳統(tǒng)電網改造的必要性,CIGRE C6,開展的工作（過去、現在,傳統(tǒng)電網的主要問題及自愈能力分析,前智能電網網絡規(guī)劃的目標和約束條件,結論,4,常用術語定義,1,1,CIGRE,International Council on Large Electric,Systems,國際大電網組織,國際電力系統(tǒng)研究領域的權威學,術組織之一,CIGRE,創(chuàng)建于,1921,年，總部設在法國巴黎，該組織旨在,發(fā)展與促進各國電氣工程技術專家之間的工程經驗和信息交流，以增,強工程經驗和提升信息價值，促進電力系統(tǒng)的技術進步，提出相關的,政策建議,2,CIGRE C6( CIGRE Distribu

3、tion System & Disperse,Generation,國際大電網配電和分布式發(fā)電組,3,DER,distributed energy resources,分布式資源,與配電網集成的小規(guī)模的發(fā)電機,DG,可再生能源,RES,儲能,單元,DES,電動汽車,EV,可控負荷、電力電子設備接口及各,種相應的系統(tǒng),4,Micro-grids,微網,低壓配電網互連的小型、模塊化的電,源；可連接到主網或自主運營的新型電力系統(tǒng),5,DSI,demand side integration,需求側整合,重點推,進提高用電效率的所有活動，包括對需求的反應和提高能源使用效率,的活動,5,常用術語定義,2,

4、6,DG,distributed generation,分布式發(fā)電,包括分布式發(fā)電,dispersed generation,，分布式發(fā)電,較分布式發(fā)電規(guī)模大些，可接入輸電網，分布式發(fā)電只適,合接入配電網,7,RES,Renewable Energy Sources,可再生,能源,在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充或重,復利用的能源。例如太陽能、風能、水能、生物質能、潮,汐能等,8,ADN,active distribution network,主動,配電網,具有,DER,且,DER,可優(yōu)化運行的配電網,9,Smart distribution,智能配電網,即基于分,布式智能技術的具有創(chuàng)

5、新型管理和控制系統(tǒng)且能夠整合分,布式能源和微網的配電網,10,EV,electric vehicle,電動汽車,電動汽,車是指以,車載電源,為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道,路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛,6,CIGRE2010,簡介,2010,年,8,月,23,日,27,日，第,43,屆國際大電網會議,CIGRE2010,大會在法國巴黎召開。與會者超過,2000,人,本次大會的主題是“未來電力系統(tǒng)的技術及智能化需求,CIGRE,中國國家委員會組織專業(yè)委員會委員及工作組成員,會議錄取論文作者、集體會員代表和個人會員,50,多人參,加了會議,CIGRE,大會包括,16,個專業(yè)委員會，我國的,1

6、6,位專委會委員,都參加了本次,CIGRE,大會,7,CIGRE2010,簡介,CIGRE2010,開幕研討會于,8,月,23,日上午召開,5,位報告人,闡述了現代及未來電網的技術發(fā)展需求和趨勢，初步勾畫,出未來電網的發(fā)展愿景,本次,CIGRE,大會認為智能電網,Smart grid,的定義過于,寬泛，提出了未來電網,Networks of the future,的概,念,本次,CIGRE,大會提出了四個戰(zhàn)略研究方向，并提出了今后,2010,2020,年應重點研究和關注的,10,個技術專題,8,CIGRE,的專業(yè)委員會構成,序號,委員會名稱,所負責專業(yè)領域,1,A1,旋轉電機,Rotating

7、 Electrical Machines,2,A2,變壓器,Transformers,3,A3,高壓設備,High Voltage Equipment,4,B1,絕緣電纜,Insulated Cables,5,B2,架空線路,Overhead Lines,6,B3,變電站,Substations,7,B4,高壓直流和電力電子,HVDC and Power Electronics,8,B5,保護與自動化,Protection and Automation,9,序號,委員會名稱,所負責專業(yè)領域,9,C1,系統(tǒng)發(fā)展與經濟,System Development and,Economics,10,C2,

8、系統(tǒng)運行與控制,System Operation and Control,11,C3,系統(tǒng)環(huán)境性能,System Environmental Performance,12,C4,系統(tǒng)技術性能,System Technical Performance,13,C5,電力市場與規(guī)則,Electricity Markets and,Regulation,14,C6,配電系統(tǒng)與分布式發(fā)電,Distribution Systems and,Dispersed Generation,15,D1,材料與新興試驗技術,Materials and Emerging Test,Techniques,16,D2,信息

9、系統(tǒng)與通訊,Information Systems and,Telecommunication,CIGRE,的專業(yè)委員會構成,10,CIGRE2010,簡介,隨著化石能源的日益枯竭，可再生能源的大規(guī)模接入，對,未來電網的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。未來的電力系統(tǒng)將采用,先進的傳感器技術、通信技術、計算機技術和控制方式,將低碳集中發(fā)電、局部能源網絡和電力傳輸三者結合，全,面提升電力系統(tǒng)的整體性能,未來電力系統(tǒng)將發(fā)展成為一個由電力系統(tǒng)、通信網、互聯(lián),網、電子商務網組成的高度互聯(lián)、互動的復雜交互網絡,11,CIGRE,的四個戰(zhàn)略研究方向,戰(zhàn)略研究方向一：未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,戰(zhàn)略研究方向二：現有電力系統(tǒng)的

10、充分利用,戰(zhàn)略研究方向三：環(huán)境保護和可持續(xù)性問題,戰(zhàn)略研究方向四：電力企業(yè)與社會決策層的溝通,12,戰(zhàn)略研究方向一：未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,大量分散式小型電源與中低壓電網聯(lián)網,以下關鍵技術應受到重點關注,1,智能化的中低壓供電系統(tǒng)（微電網、電池儲能、能源,樞紐，等等,2,需求側管理和負荷智能特性的不斷增加,3,分散的小容量電能儲存裝置，補償間歇性電源的快速,發(fā)電響應和需求響應,4,電氣化（針對每個人的供電,5,負荷特性的變化，如用戶將電動車聯(lián)網取電，越來越,多的用戶以電能替代化石燃料能源,6,傳感器的大量使用，通信和計算能力的增強（包括先,進的量測儀表和其他基于信息技術的裝置等,13,戰(zhàn)略研究

11、方向二：現有電力系統(tǒng)的充分利用,現有電力系統(tǒng)的充分利用方面需要考慮以下幾個方面的內容,1,延長設備壽命，通常與狀態(tài)監(jiān)測和維護措施有關,2,電力系統(tǒng)規(guī)劃和發(fā)展的決策分析方法，包括現有電力系,統(tǒng)中新技術和新規(guī)范的運用,提高系統(tǒng)運行水平、穩(wěn)定性和可,恢復性（如需求側管理、阻塞管理,3,通過使用新的導線、提高電壓等，提高電網的供電能力,4,使用直流輸電、以直流輸電替代交流輸電等措施，優(yōu)化,利用現有電力走廊,14,戰(zhàn)略研究方向三：環(huán)境保護和可持續(xù)性問題,環(huán)保材料的應用,提高電力系統(tǒng)的效率,極端氣候條件的影響,電力系統(tǒng)的網絡安全,15,戰(zhàn)略研究方向四：電力企業(yè)與社會決策層的溝通,供電企業(yè)、決策層和環(huán)境組織

12、間的誤解也,在不斷加深,越是在人口密集的地區(qū)，人們越是不愿意,安裝新的電力設備,關于電力系統(tǒng)的爭論中的關鍵問題，在客,觀層面上沒有得到科技研究成果的足夠支,撐,CIGRE,的名譽是與它本身是一個客觀的,秉持公正的組織相聯(lián)的，從而受到了廣泛,的信任,16,專題編號,專題名稱,參與的委員會,所屬戰(zhàn)略研究方向,1,主動配電網,Active Distribution Networks,C3,C4,C6,一、二、三,2,信息的大規(guī)模交換,Massive Exchange of,Information,B5,C6,D2,一、二、四,3,電力電子與,HVDC,的集成,Integration of,HVDC/

13、Power Electronics,B1,B2,B4,C1,C4,C6,一、二,4,儲能裝置的大規(guī)模安裝,Massive Installation of,Storage,C1,C4,C6,一、二,5,新系統(tǒng)的運行與控制,New Systems,Operations/Controls,B5,C2,C6,一、二,6,繼電保護新概念,New Concepts for Protection,B5,C4,C6,一、二,7,電網規(guī)劃新概念,New Concepts in Planning,B2,B5,C1,C3,C4,C6,一、二、三,8,改善技術性能的新工具,New Tools for Technica

14、l,Performance,C1,C4,C6,一、二,9,增加地下電力設施,Increase of Underground,Infrastructure,B1,B2,B4,C1,C3,C4,二、三、四,10,利益相關者知情的需求,Need for Stakeholder,Awareness,B1,B2,C1,C3,C6,四,CIGRE,即將開展的,10,個技術專題,17,CIGRE C6,已經開展的工作,CIGRE C6,從,2002,年以來，啟動了一系列關于配,電系統(tǒng)和分布式發(fā)電的研究項目,工作組,WG,到,2010,年共完成了,15,個研究項目（項目編號從,C6.01,到,C6.15,這,

15、15,個研究項目根據未來配電網中大量接入分布,式電源的新趨勢，從分布式發(fā)電接入配電網帶來,的一系列基礎問題入手，逐步研究分析了分布式,發(fā)電對配電系統(tǒng)及客戶帶來的影響，并就與之相,關的通信、保護、接口、需求側集成、儲能和環(huán),境等一系列技術經濟問題進行了研究,在,CICRE 2010,大會上,C6,技術委員會根據未來,電網智能化將進一步促進分布式發(fā)電接入的新趨,勢，提出了,2010,2012,年期間計劃完成的課題,18,CIGRE C6,即將開展的工作,工作組,C6.19,主動配電網的規(guī)劃和優(yōu)化方法的研究,工作組,C6.20,電動汽車在電力系統(tǒng)中大規(guī)模集成應用研,究,工作組,C6.21,智能電表的

16、技術、監(jiān)管、標準和未來需求,工作組,C6.22,微網的發(fā)展與技術路線研究,工作組,C6.16,農村地區(qū)電氣化的研究,工作組,C1.19,不考慮外部約束的新建電網規(guī)劃研究,該項目由,CIGRE C1,負責,CIGRE C6,參加,19,現有電網改造的必要性,2009,年,9,月,22,日，胡錦濤主席在聯(lián)合國氣候變化峰會上提,出，到,2020,年,我國非化石能源占一次能源消費比重要達,到,15,左右,對我國能源發(fā)展提出了新的目標和要求,2009,年,11,月,25,日,中國政府向世界作出節(jié)能減排的莊嚴,承諾,到,2020,年,單位國內生產總值二氧化碳排放比,2005,年下降,40,45,世界正處于

17、,如何產生、交易和消耗,能源方面的革命的邊緣,這一革命不僅可能有助于環(huán)境，還有可能降低戰(zhàn)爭的風險,創(chuàng)造財富。盡管這個革命通常與,清潔能源,一詞相連,但所涉及的問題卻更為深入，即如何,徹底改造現有的電網,使之成為能夠集成各種能源的高效網絡,20,傳統(tǒng)電網的主要問題,傳統(tǒng)電網的主要問題體現在,6,個方面,1,覆蓋面不廣,2,容量低,3,智能化程度低,4,安全性低,5,網絡設計方法差、技術標準商業(yè)化程度低,6,儲能能力不足,這些問題既阻礙了清潔、可再生能源接入網絡,也說明了電力系統(tǒng)采納新技術進程的緩慢,21,傳統(tǒng)電網的自愈能力問題,目前電力系統(tǒng)的最為難以克服的問題是自,愈能力和儲能能力,輸電網絡為網

18、絡結構，互聯(lián)線路較為有限,配電網絡即使是環(huán)網結構設計也是輻射式,運行，只有極少數的中低壓配電網為閉環(huán),運行,故障時電網的自愈能力十分有限,儲能能力欠缺,22,分布式儲能的可行性,在某個規(guī)模上，使集中儲能比得上集中發(fā),電，技術上很有挑戰(zhàn)性,儲能能力的欠缺（除了少數的大水利儲能,設施）降低了網絡的柔性和適應性,如今實現大范圍的分布式儲能卻是可行的,23,網絡的自愈能力分析,網絡自愈能力的概念源于通信網絡，網絡,要有較強的自愈恢復能力，一旦出現故障,點，網絡應有能力較快速地采用另外的路,由，以使運營其上的業(yè)務不受影響或少受,影響。,PSTN,網絡,ATM,網絡,IP,網絡,利用低層網絡的高可靠性來暫

19、時或部分解,決高層網絡的可靠性，而不是反之,24,提高電網自愈能力的案例,巴黎電網的結構,見發(fā)展戰(zhàn)略,就是一個很好,的具有自愈能力的城市電網，在該電網即,使在失去兩個,225kV,主電源的情況下也不,會使其客戶停電,25,需要考慮的現有電網特性,電比天然氣和電信數據更難以處理和移動,電力線路更危險也更大（對于高壓傳輸線路來,說,由于不充分的儲能，容錯率也很小。目前恰當的,電力供應要求準確的負載平衡，以維持系統(tǒng)性能,比如頻率、電壓和無功功率,相比之下，低壓數據線或光纖卻很少對周圍環(huán)境,形成有害影響,電力行業(yè)很重視網絡管理，而只有慢慢地通過自,動化來緩和網絡的智能化需求,26,未來電網的前景,可再

20、生能源的大規(guī)模接入,未來的電力系統(tǒng)將采用先進的傳感器技術、通信,技術、計算機技術和控制方式，將低碳集中發(fā)電,局部能源網絡和電力傳輸三者結合,未來電力系統(tǒng)將發(fā)展成為一個由電力系統(tǒng)、通信,網、互聯(lián)網、電子商務網組成的高度互聯(lián)、互動,的復雜交互網絡,27,未來電網的前景,以顧客消費為終點的,傳統(tǒng)價值鏈將結束,一個可,接納分布式能源（主要包括分布式發(fā)電、儲能和,電動汽車）的,新價值鏈,正在形成,未來電力系統(tǒng)的負荷將隨著發(fā)電變動而調整，使,得電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設、運行都更加經濟、環(huán),保,成為清潔能源效流動的主干網絡，可以靈活,方便地提供接入,28,前智能電網規(guī)劃應考慮的特性,消費者和生產者的界限逐漸模糊

21、,隨著儲能技術的發(fā)展，發(fā)電不再隨著負荷,的變化而變化,開放的、全國性的、即插即用的網絡標準,29,前智能電網規(guī)劃的主要目標,高適應性,高可靠性,高效率,低碳排放,30,前智能電網規(guī)劃的主要約束條件,1,社會約束條件,2,環(huán)境約束條件,3,技術方面的軟約束條件,4,技術方面的硬約束條件,31,前智能電網規(guī)劃的基本思路,采用傳統(tǒng)規(guī)劃方法確定預測負荷和容量,確定負荷的波動范圍,確定儲能容量,進行,DER,規(guī)劃,進行可靠性分析,進行,DER,項目的邊際成本分析,確定最終的網絡結構和,DER,配置,32,前智能電網規(guī)劃考慮的因素,1,大型風力容量穿透將造成電網的極端運行,電價波動和峰值的不尋常時期可能會增加,風力發(fā)電的零,負價格的情況可能會增加,風力發(fā)電平均價格的低