智能電網(wǎng)的發(fā)展態(tài)勢PPT課件

1、2021/4/20,1,智能電網(wǎng)的發(fā)展態(tài)勢 清華大學(xué)電機(jī)系 武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院 孫元章,2021/4/20,2,講座內(nèi)容,國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能電網(wǎng)概念、定義和特征 中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件和進(jìn)展 對智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的一些看法和建議,2021/4/20,3,講座內(nèi)容,國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件和進(jìn)展 對智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的一些看法和建議,2021/4/20,4,美國智能電網(wǎng)發(fā)展里程碑,2001,2003,2004,DOE與 NETL合作發(fā)起了“現(xiàn)代電網(wǎng)(MGI)”研究,The Modern Grid Initi

2、ative : a Vision for the modern grid. Mar. 2007. NETL,2005,2009,2030,EPRI開始“Intelligrid”(智能電網(wǎng)）研究,布什總統(tǒng)要求美國能源部（DOE）致力于電網(wǎng)現(xiàn)代化，DOE發(fā)布“Grid 2030”,DOE啟動電網(wǎng)智能化(GridWise）項(xiàng)目,之后，研究機(jī)構(gòu)、信息服務(wù)商和設(shè)備制造商與電力企業(yè)合作，紛紛推出自己的智能電網(wǎng)方案和實(shí)踐,奧巴馬將智能電網(wǎng)提升為美國國家戰(zhàn)略,年份,2021/4/20,5,歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展里程碑,成立“智能電網(wǎng)(SmartGrids)歐洲技術(shù)論壇”,提出智能電網(wǎng)愿景，制定（1）歐洲未來電網(wǎng)的遠(yuǎn)

3、景和策略（2）戰(zhàn)略性研究議程戰(zhàn)略部署文件報(bào)告,2005,2006,各國開展自己的智能電網(wǎng)建設(shè)探索,應(yīng)對21世紀(jì)的各種挑戰(zhàn)和機(jī)遇,年份,（3）The SDD Strategic Deployment Document,（1）European Smartagrids Technology Platform ：Vision and Strategy for Europes Electricity Networks of the Future 歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)平臺：歐洲未來電網(wǎng)的遠(yuǎn)景和策略,（2）Strategic Research Agenda for Europes Electricity Net

4、work of the future 歐洲未來電網(wǎng)的戰(zhàn)略研究議程,戰(zhàn)略部署文件,2021/4/20,6,2021/4/20,7,“智能電網(wǎng)”是目前被大家普遍接受的術(shù)語和稱謂 “The Smart Grid”, DOE, USA,2008 2008.11.11-11.13,中美清潔能源合作組織(Joint US-China Cooperation on Clean Energy JUCCCE-)，聚思-“Smart Grid” special session 2008.11.18-中美綠色能源論壇 “Smart Grid” Special session Smart Distribution G

5、rid: The Role of Technology,tools and Techniques for advanced Automation and planningby S.S.Venkata, Univ. of Washington, USA, -IEEE DLP Tutorial, Dec.22, Beijing, China,2021/4/20,8,國外智能電網(wǎng)研究概況,驅(qū)動因素：,美國:年美加大停電后，美國電力行業(yè)決心利 用信息技術(shù)對陳舊老化的電力設(shè)施進(jìn)行徹底改造，開展智能電網(wǎng)研究，以期建設(shè)滿足智能控制、智能管理、智能分析為特征的靈活應(yīng)變的智能電網(wǎng).,2021/4/20,9,美國

6、發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力：,改造老化的電網(wǎng)設(shè)備，提高供電的可靠性和安全性 提高能源的利用效率和技術(shù)的先進(jìn)性 提高用戶對電價(jià)的可承受能力 適用環(huán)境和氣候的變化，適用可再生能源的接入，降低排放水平 提高在全球的競爭性,2021/4/20,10,歐洲:發(fā)展智能電網(wǎng)也有其獨(dú)特的發(fā)展背景，歐洲智能電網(wǎng)的興起主要是大力開發(fā)可再生能源、清潔能源，以及電力需求趨于飽和后提高供電可靠性和電能質(zhì)量等需求所決定的。,國外智能電網(wǎng)研究概況,驅(qū)動因素：,2021/4/20,11,歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力（Driving Force),（1）供電的安全性問題 一次能源的缺乏、 供電可靠性和電能質(zhì)量 供電能力 （2）環(huán)境問題

7、京都協(xié)議 氣候變化 保護(hù)自然 （3）國際電力市場 提供低廉的電價(jià)和提高能效 進(jìn)行創(chuàng)新和提高競爭能力 有關(guān)壟斷的規(guī)程修訂,2021/4/20,12,歐盟發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力：,歐盟理事會在2006年的綠皮書(Green Paper)歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的能源策略(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)”強(qiáng)調(diào)： 歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個新能源時(shí)代，能源政策最重要的目標(biāo)必須是供電的可持續(xù)性、競爭性和安全性。,2021/4/20,13,歐洲2020年及后續(xù)的電力發(fā)展目標(biāo)： 未來歐洲電網(wǎng)應(yīng)滿足如下需求: 靈活性(

8、Flexible)，在適應(yīng)未來電網(wǎng)變化與挑戰(zhàn)的同時(shí)，滿足用戶多樣化的電力需求； 可接入性(Accessible)，使所有用戶都可接入電網(wǎng)，尤其是推廣用戶對可再生、高效、清潔能源的利用； 可靠性(Reliable)，提高電力供應(yīng)的可靠性與安全性以滿足數(shù)字化時(shí)代的電力需求； 經(jīng)濟(jì)性(Economic)，通過技術(shù)創(chuàng)新、能源有效管理、有序市場競爭及相關(guān)政策等提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。,2021/4/20,14,（1）美國能源部(DOE)是電網(wǎng)智能化研究的發(fā)起者和重要的投資者。 （2）“電網(wǎng)智能化聯(lián)盟” 成員包括: 跨國技術(shù)公司：AREVA、GE、IBM；電力公司和電網(wǎng)運(yùn)營商：AEP、Bonneville電力

9、管理局、PJM及法國EDF；研究機(jī)構(gòu)：美國電科院EPRI、Battelle、RDS和SAIC。 （3）電網(wǎng)智能化架構(gòu)委員會（GWAC）由一系列的專家組成，受美國能源部的部分資助，從事制定建立未來電網(wǎng)架構(gòu)的原則。 （4）2005年歐洲委員會正式成立“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇” 。歐洲還將成立“智能電網(wǎng)協(xié)會” 。 （5）IEC去年底籌建SG3“智能電網(wǎng)”戰(zhàn)略組。 根據(jù)目前掌握的情況，還沒有智能電網(wǎng) 的國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)。,國外智能電網(wǎng)研究概況,智能電網(wǎng)研究機(jī)構(gòu),2021/4/20,15,在輸電側(cè):目前有EPRI、ABB、PJM等機(jī)構(gòu) 和企業(yè)開展相關(guān)研究。 PJM公司認(rèn)為：廣域測量技術(shù)是保證大電網(wǎng)安全的

10、重要手段，也是實(shí)現(xiàn)智能輸電網(wǎng)的基礎(chǔ)，因此PJM目前主要從同步相量技術(shù)和高級控制中心的研究建設(shè)著手開展智能輸電網(wǎng)的工作。,國外智能電網(wǎng)研究概況,智能化實(shí)踐最新成果,2021/4/20,16,在配電和用電側(cè):目前建設(shè)的智能電網(wǎng)主要有兩個方面 智能電表和智能家電： 美國:Xcel Energy 公司在Boulder建設(shè)全美第一個“智能電網(wǎng)”城市。 意大利:安裝和改造了3000萬臺智能電表，建立起了智能化計(jì)量網(wǎng)絡(luò)，每年大約節(jié)省5億里拉。 法國:將目前使用的2700萬只普通電表全部更新為 “智能電表” 。,國外智能電網(wǎng)研究概況,智能化實(shí)踐最新成果,2021/4/20,17,AC2,Boulder（伯德市

11、） to become first Smart Grid City,美國: Xcel Energy 公司在Boulder建設(shè)全美第一個“智能電網(wǎng)”城市,2021/4/20,18,內(nèi)容,國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件 對我國智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的一些看法和建議,2021/4/20,19,智能電網(wǎng)的概念、定義和特征,定義（definition) 以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)(中國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ))，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)

12、。 它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展等為目的，實(shí)現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。,2021/4/20,20,2021/4/20,21,智能電網(wǎng)主要特征：堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化,2021/4/20,22,智能電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)性特征,（1）堅(jiān)強(qiáng)性（Robust/Strong） 在電網(wǎng)發(fā)生小擾動和大擾動故障時(shí)，電網(wǎng)仍能保持對用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積的停電事故； 在電網(wǎng)發(fā)生極端故障時(shí)，如自然災(zāi)害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞，仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行； 二次系統(tǒng)具有確保信息安

13、全的能力和防計(jì)算機(jī)病毒破壞的能力。,2021/4/20,23,（2） 自愈性（Self-Healing） 具有實(shí)時(shí)、在線連續(xù)的安全評估和分析能力 具有強(qiáng)大的預(yù)警控制系統(tǒng)和預(yù)防控制能力 具有自動故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力。,智能電網(wǎng)自愈性特征,2021/4/20,24,（3） 兼容性（Compatible） 能支持可再生能源的正確、合理地接入 適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入 能使需求側(cè)管理的功能更加完善 實(shí)現(xiàn)與用戶的交互和高效互動。,智能電網(wǎng)兼容性特征,2021/4/20,25,（4）經(jīng)濟(jì)性(Economical) 支持火電和水火電聯(lián)合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 支持電力市場和電力交易系統(tǒng) 提供清潔和優(yōu)

14、質(zhì)電力 實(shí)現(xiàn)資源的合理配置 降低電網(wǎng)損耗，提高能源利用效率。,智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性特征,2021/4/20,26,（5）集成（Integrated） 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享 采用統(tǒng)一的平臺和模型 實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精細(xì)化的管理,智能電網(wǎng)集成性特征,2021/4/20,27,（6）優(yōu)化（Optimized） 優(yōu)化資產(chǎn)的利用率 降低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。,智能電網(wǎng)優(yōu)化特征,2021/4/20,28,中國智能電網(wǎng)的提法和4個特征（Strong Smart Grid ）,（1）數(shù)字化： 數(shù)字化電網(wǎng)、數(shù)字化電表與數(shù)字化用電設(shè)備 （2）信息化： 市場信息、電網(wǎng)信息、用戶信息與寬帶通信形成的信息平臺 （

15、3）自動化： 大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制（高級智能調(diào)度），變電站自動化與用戶用電系統(tǒng)智能控制 （4）互動化： 電網(wǎng)、發(fā)電與用戶以信息為基礎(chǔ)的互動,2021/4/20,29,2021/4/20,30,智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)包括的主要內(nèi)容：,先進(jìn)的相量測量（PMU）和廣域測量技術(shù)（WAMS） 先進(jìn)的三維、動態(tài)、可視化技術(shù) 高級計(jì)量- 無線、自動計(jì)量讀數(shù)（Advanced metering infrastructureAMI）(Automatic meter reading-AMR)； 需求響應(yīng) (Demand Response)；(需求側(cè)管理DSM) 先進(jìn)的配電自動化 高級配電運(yùn)行(ADO)功能使“自愈” (Se

16、lf Healing) 成為可能； 分布式發(fā)電技術(shù)(Distributed Generation or Distributed Energy Resources-DG or DER)及電力儲能技術(shù)等,2021/4/20,31,2021/4/20,32,講座內(nèi)容,國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件和進(jìn)展 對智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的一些看法和建議,2021/4/20,33,總體情況: 國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)組織開展了： 大電網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)研究 數(shù)字化電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究 電力電子關(guān)鍵技術(shù) 特高壓同步電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究 電力通信建設(shè) 用戶用電信息采

17、集系統(tǒng) 為建設(shè)我國智能電網(wǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。,2021/4/20,34,開展了規(guī)劃技術(shù)體系完善研究,華東電網(wǎng)公司-智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點(diǎn)領(lǐng)域,2021/4/20,35,開展了高級調(diào)度中心的研究,華東電網(wǎng)公司-智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點(diǎn)領(lǐng)域,2021/4/20,36,開展了統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的研究,華東電網(wǎng)公司-智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點(diǎn)領(lǐng)域,2021/4/20,37,開展了數(shù)字化變電站研究,華東電網(wǎng)公司-智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點(diǎn)領(lǐng)域,徐行站數(shù)字化改造,新建數(shù)字化海寧站,2021/4/20,38,華東公司建設(shè)智能電網(wǎng)的三階段目標(biāo),2021/4/20,39,2021/4/20,40,1、電力通信基本實(shí)現(xiàn)主干通道光纖化、數(shù)

18、據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化,信息化水平已初步達(dá)到建設(shè)智能電網(wǎng)的要求,2021/4/20,41,2、廣域量測技術(shù)已大范圍應(yīng)用,狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)正大力推進(jìn),信息化水平已初步達(dá)到建設(shè)智能電網(wǎng)的要求,2021/4/20,42,自動化控制領(lǐng)域的技術(shù)研究走在世界的前列,1、在可視化和運(yùn)營管理輔助決策方面取得了大的進(jìn)展，對智能電網(wǎng)進(jìn)行了有益的探索,2021/4/20,43,自動化控制領(lǐng)域的技術(shù)研究走在世界的前列,2、江蘇大電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警及協(xié)調(diào)防御技術(shù)（EACCS） 實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)精細(xì)化調(diào)度和智能化控制,2021/4/20,44,數(shù)字化變電站研究成果已應(yīng)用于工程實(shí)際,國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)開展了數(shù)字化變電站和數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)工作

19、，取得了一系列研究及應(yīng)用成果,2021/4/20,45,雙向信息交互與互動上積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn),用戶側(cè)管理、負(fù)荷管理控制系統(tǒng)等一系列應(yīng)用在我國已取得一定成果，無論從技術(shù)層面還是管理層面都積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，但還未達(dá)到智能電網(wǎng)對用戶大量參與電網(wǎng)互動的要求。,2021/4/20,46,配電領(lǐng)域智能化研究有待突破 （1）分布式發(fā)電及新能源接入技術(shù) （2）儲能技術(shù) 儲能技術(shù)對智能電網(wǎng)改善電能質(zhì)量、提高風(fēng)電接入效率起著重要作用 （3）AMR的工作正在開展,2021/4/20,47,（4）定制電力技術(shù) 定制電力技術(shù)是提高用戶供電可靠性和供電質(zhì)量的重要技術(shù)手段，也是“智能電網(wǎng)”的重要支撐技術(shù)之一。研究動態(tài)電

20、壓恢復(fù)器技術(shù)（DVR）、固態(tài)切換開關(guān)技術(shù)（SSTS）；DFACTS技術(shù)；無功補(bǔ)償器技術(shù)（DSTATCOM）、有源電力濾波器（APF）技術(shù)。,2021/4/20,48,用電領(lǐng)域智能化應(yīng)用研究要積極探索 用戶用電信息采集系統(tǒng) 很多電力公司啟動了電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，計(jì)劃在35年內(nèi)完成用戶用電信息的“全覆蓋、全采集、預(yù)付費(fèi)”管理。目前在電力負(fù)荷控制系統(tǒng)、電力需求側(cè)管理的技術(shù)方面具有一定的研究基礎(chǔ)。當(dāng)前歐美智能電網(wǎng)更加注重互動性和智能電表的應(yīng)用，應(yīng)該引起關(guān)注和研究。,2021/4/20,49,內(nèi)容,國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 概念、定義和特征 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件 對智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和

21、應(yīng)用的一些看法和建議,2021/4/20,50,中國電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)模之大和速度之快,2021/4/20,51,未來高質(zhì)量的電力供應(yīng)在中國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中 起著越來越重要的作用，但要面臨以下的挑戰(zhàn): (1) 充分滿足用戶對電力的需求 (2) 確保電力供應(yīng)的安全性和可靠性 (3) 提高電力供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能 (4) 滿足環(huán)境保護(hù)的約束 (5) 保證高質(zhì)量的電能供應(yīng) (6)適應(yīng)電力市場化和放松管制,2021/4/20,52,智能電網(wǎng)貫穿發(fā)、輸、配、用全過程，通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)各領(lǐng)域都將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,2021/4/20,53,運(yùn)維體系、標(biāo)準(zhǔn)體系及評價(jià)體系研究,2021/4/20,54,2021

22、/4/20,55,智能輸電技術(shù),智能電網(wǎng)下大型可再生能源的接入技術(shù),大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行控制技術(shù),未來電網(wǎng)控制中心建設(shè)技術(shù),具備分布決策功能的智能變電站技術(shù),輸變電設(shè)備智能管理技術(shù),智能電網(wǎng)下的電力市場技術(shù),智能電網(wǎng)下的現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù),智能電網(wǎng)下的電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù),2021/4/20,56,2021/4/20,57,2021/4/20,58,2021/4/20,59,智能配電網(wǎng)技術(shù)開發(fā)主要包括以下幾方面: (1) 先進(jìn)的計(jì)量設(shè)施（Advanced Metering Infrastructure） 智能表計(jì)系統(tǒng)開發(fā)和表計(jì)數(shù)據(jù)管理 支持與用戶間的雙向通訊 商業(yè)、工業(yè)、居民用戶的市場信息 采用計(jì)算機(jī)代理

23、系統(tǒng)，與家庭的自動化系統(tǒng)相連，并能響應(yīng)電價(jià)信息,2021/4/20,60,(2) 配電及停運(yùn)管理（Distribution and Outage Management） 軟件系統(tǒng) 必須提供自愈的功能，以便立即獲悉電網(wǎng)擾動的信息并及時(shí)對它做出響應(yīng)，以便使對客戶的影響最小化 無縫的圖像化接口 具有實(shí)時(shí)功能，將來自于各渠道的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的信息，以動態(tài)系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷姆绞郊稍谝黄?智能化的DMS/OMS平臺 與AMI緊密聯(lián)系，其接口方面要有新的創(chuàng)新型技術(shù)，以利于數(shù)據(jù)的上下傳送和連接。通過將實(shí)時(shí)的DMS/OMS功能實(shí)施、遙測技術(shù)和集成安全性結(jié)合在一起，智能電網(wǎng)將成為真正的自愈電網(wǎng)。,2021/4/20,61,(3) 配電和變電站自動化 配電系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于輸電系統(tǒng)，自動化的設(shè)備投切可減少運(yùn)行人員對設(shè)備的手動操作，以便及時(shí)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變化，適應(yīng)運(yùn)行的要求。 (4) 模擬和優(yōu)化 通過先進(jìn)的模擬和優(yōu)化技術(shù)，可使智能電網(wǎng)規(guī)劃得更好，性能更加優(yōu)越，智能電網(wǎng)的運(yùn)行可以通過模擬器對實(shí)時(shí)條件進(jìn)行模擬，從而可改進(jìn)運(yùn)行性能，以提高應(yīng)對事故和災(zāi)害的能力。 (5)企業(yè)業(yè)務(wù)智能化 企業(yè)的業(yè)務(wù)智能化是覆蓋在智能配電系統(tǒng)技術(shù)之上的，通過這層，數(shù)據(jù)才能成為可操作的信息，以實(shí)現(xiàn)IT于運(yùn)行之間的橋梁作用。不斷增加模型的復(fù)雜性和基于人工智能的軟件，有助于從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生知識和效率。,2021/4/20,62,