智能電網(wǎng)發(fā)展機遇及技術(shù)制高點(湖大姚建剛)

1、智能電網(wǎng)發(fā)展機遇及技術(shù)制高點湖南大學 姚建剛 目錄1.智能電網(wǎng)的提出2.智能電網(wǎng)的定義3.智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃4.智能電網(wǎng)對經(jīng)濟社會的影響 4.1電力工業(yè)與國計民生 4.2智能電網(wǎng)與國民經(jīng)濟5.智能電網(wǎng)主要研究內(nèi)容6.智能電網(wǎng)的基本技術(shù)構(gòu)成7.智能電網(wǎng)的技術(shù)制高點 7.1節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù) 7.2大電網(wǎng)智能監(jiān)測與自愈技術(shù) 7.3 配網(wǎng)自動化技術(shù) 7.4智能設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù) 7.5分布式電源并網(wǎng)技術(shù)8.智能電網(wǎng)的機遇和對策9.姚建剛簡介1、智能電網(wǎng)的提出 智能電網(wǎng)的研究起源于美國。90年代，美國經(jīng)常發(fā)生停電事故，造成很大的損失，因此能源部（DOE）考慮對電網(wǎng)進行升級改造。2001年，正式提出了I

2、ntelligrid的概念。 奧巴馬在2009年8月5日講話中兩次提到智能電網(wǎng)，“美國的經(jīng)濟復(fù)蘇計劃將促進就業(yè)、成倍增加可再生能源的開發(fā)能力、建設(shè)一個可實現(xiàn)電力在東西兩岸（距離4500公里）傳輸?shù)男碌闹悄茈娋W(wǎng)?！薄拔覀儾粌H僅是成倍增加可再生能源的開發(fā)能力，還要建立一個更堅強，更智能的電網(wǎng)?！?國電公司總經(jīng)理劉振亞在2009特高壓輸電技術(shù)國際會議上指出：“國家電網(wǎng)將立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)?！?國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長張國寶強調(diào)，應(yīng)從技術(shù)進步的角度客觀看待特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，開展智能電網(wǎng)技術(shù)的

3、研發(fā)和推廣要考慮可再生能源發(fā)電的接入，開展節(jié)能調(diào)度并優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強配網(wǎng)建設(shè)保證電網(wǎng)安全。中央政府將進一步提高農(nóng)網(wǎng)改造力度。 中國科學院科學時報社首席經(jīng)濟學家武建東描繪了智能電網(wǎng)發(fā)展的宏偉：“智能互動電網(wǎng)的變革應(yīng)該成為中國電網(wǎng)發(fā)展的首要目標。這將是一個比3G業(yè)務(wù)更加宏大的產(chǎn)業(yè)空間，一個比3G業(yè)務(wù)更能夠推動內(nèi)需體系轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略機遇。 溫家寶總理2010年3月5日在十一屆人大三次會議上作政府工作報告時指出：“積極應(yīng)對氣候變化，大力開發(fā)低碳技術(shù)，積極應(yīng)對氣候變化，大力開發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網(wǎng)建設(shè)。要努力

4、建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系智能電網(wǎng)建設(shè)。要努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系和消費模式，積極參與應(yīng)對氣候變化國際合作，推動全球和消費模式，積極參與應(yīng)對氣候變化國際合作，推動全球應(yīng)對氣候變化取得新進展。應(yīng)對氣候變化取得新進展?！?2009年2月4日，地中海島國馬耳他與IBM達成“智能公用系統(tǒng)“協(xié)議，投資7000萬歐元，實現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化，將2萬個普通電表替換成互動式電表，實現(xiàn)電廠與用戶的互動。 一場以能源變革為核心的全球產(chǎn)業(yè)競爭大幕已經(jīng)拉開，智能電網(wǎng)對未來發(fā)展的影響，將比互聯(lián)網(wǎng)還大。2、智能電網(wǎng)的定義 美國IBM電力專家提出的智能電網(wǎng)概念是利用傳感器對關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控

5、，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合，最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。 埃森哲提出利用傳感器、嵌入式處理器、數(shù)字化通信和IT技術(shù)，使電網(wǎng)可觀測（能夠監(jiān)測電網(wǎng)所有元件的狀態(tài)）、可控制（能夠控制電網(wǎng)所有元件的狀態(tài)）和自動化（可自適用并實現(xiàn)自愈），從而打造更加清潔、高效、安全、可靠的電力系統(tǒng)。 智能電力系統(tǒng)：智能電網(wǎng)、智能互動電網(wǎng)的定義之爭。 雖然智能電網(wǎng)的定義尚未形成統(tǒng)一標準，但可以初步認為：智能電網(wǎng)是通過測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化等智能技術(shù)，打造安全、可靠、清潔、高效的科技化、智能化電力系統(tǒng)的總稱。目前電網(wǎng)目前電網(wǎng)智能電網(wǎng)智能

6、電網(wǎng)目前電網(wǎng)目前電網(wǎng)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)設(shè)設(shè)想中的智能想中的智能電網(wǎng)電網(wǎng)3 3、智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃、智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃 2009年至2010年為規(guī)劃試點階段，開展“堅強智能電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃，制定技術(shù)和管理標準，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及各環(huán)節(jié)試點；2011年“863計劃”國投5億元，設(shè)22課題，自然基金列為六大內(nèi)容中第二。 2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用；這一階段預(yù)計總投資約2萬億元。 2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達到國際先進水平。這一階

7、段預(yù)計投資1.72萬億元。 國網(wǎng)公司（占供電區(qū)域的80%）： 2010-2020年國網(wǎng)智能電網(wǎng)總投資規(guī)模將接近4萬億元。 南方電網(wǎng)（占供電區(qū)域的20%）： 計劃在2020年前投入5500億元，主要是用于需求側(cè)信息交互和終端用戶智能化改造。4 4、智能電網(wǎng)對經(jīng)濟社會的影響、智能電網(wǎng)對經(jīng)濟社會的影響4.1 4.1 電力工業(yè)與國計民生電力工業(yè)與國計民生4.1.14.1.1世界電力工業(yè)的發(fā)展世界電力工業(yè)的發(fā)展 從人類鉆木取火的時代開始，對能源的利用方式，直接決定著生產(chǎn)力的發(fā)展水平。19世紀40年代，由于蒸汽機的普及而產(chǎn)生了第一次技術(shù)革命，也稱工業(yè)革命。 電力革命是繼工業(yè)革命之后的第二次技術(shù)革命。馬克思

8、說：“曾經(jīng)翻轉(zhuǎn)世界的蒸汽統(tǒng)治時代已宣告結(jié)束，代替它的是無比的最革命的力量電氣火花?！?1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律， 1885年俄國人多里沃多勃列沃列斯基在國際電工技術(shù)展覽會上展出了三相交流輸電系統(tǒng)。 電能的使用不但可以通過集中治理或選擇清潔能源的方式減輕環(huán)境壓力，而且是提高能源效率的重要手段。據(jù)研究，電動機代替柴油機可節(jié)能50%左右，用電氣機車代替蒸汽輪機車，效率可從8%提高到30%。美國一研究小組對美國一研究小組對2020個生個生產(chǎn)部門的產(chǎn)部門的350350種產(chǎn)品及服務(wù)行業(yè)進行統(tǒng)計分析，這些部門的種產(chǎn)品及服務(wù)行業(yè)進行統(tǒng)計分析，這些部門的用電比重如果提高用電比重如果提高2%2%，則單位產(chǎn)

9、值的能源消費可降低，則單位產(chǎn)值的能源消費可降低 18%18%。因此，下一輪席卷全球的綠色革命，同樣也是電力的革命。4.1.24.1.2我國電力工業(yè)的發(fā)展我國電力工業(yè)的發(fā)展 到1949年底，全國發(fā)電裝機容量僅有 185 萬 kW，發(fā)電量 43 億 kWh，分別居世界第 21 位和第 25 位。u 至 1978 年底，全國發(fā)電裝機容量達 5712萬 kW，年發(fā)電量達2566億kWh。u 發(fā)電裝機容量2009年已達86億千瓦，僅次于美國。電網(wǎng)規(guī)模躍居世界第一位，且向特高壓、智能化等高端輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；電源結(jié)構(gòu)正逐步趨向合理，核電、風電等清潔能源發(fā)展迅速。 國資委圖4-1 我國電力企業(yè)當前結(jié)構(gòu)示意圖 發(fā)

10、改委(能源局）電監(jiān)會電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)電集團公司國家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司獨立發(fā)電公司發(fā)電廠發(fā)電廠東北電網(wǎng)公司華東電網(wǎng)公司華北電網(wǎng)公司華中電網(wǎng)公司西北電網(wǎng)公司對應(yīng)的各省電力(電網(wǎng))公司對應(yīng)的各省電力(電網(wǎng))公司圖4-2 我國電網(wǎng)建設(shè)投資增長情況圖4-3 我國電力累計裝機容量及增長率 2009年，國網(wǎng)公司對于電網(wǎng)建設(shè)的投資已達3058.6億元，同比增長22.5 2009年底，我國裝機容量已達8.6億千瓦圖4-4 我國近年來風電、水電、核電、光伏發(fā)電裝機容量統(tǒng)計4.2 4.2 智能電網(wǎng)與國民經(jīng)濟智能電網(wǎng)與國民經(jīng)濟 我們認為，2020年我國可能建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng),到20302040 年才能

11、真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。事實上，國際上許多國家把實現(xiàn)的遠景時間點定在20302040年。據(jù)測算，每投資每投資500500億元建設(shè)智能電網(wǎng)，將帶動數(shù)倍億元建設(shè)智能電網(wǎng)，將帶動數(shù)倍的社會投資，可創(chuàng)造直接就業(yè)機會約的社會投資，可創(chuàng)造直接就業(yè)機會約1414萬個，效益與投資萬個，效益與投資比為比為4.14.15.15.1。將是國家倡導(dǎo)的低碳經(jīng)濟 ，絕緣能源的主體。4.2.14.2.1發(fā)展智能電網(wǎng)對電力行業(yè)自身的影響發(fā)展智能電網(wǎng)對電力行業(yè)自身的影響（1 1）發(fā)電業(yè)）發(fā)電業(yè) 智能電網(wǎng)將促使我國發(fā)電企業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展思路和發(fā)展模式，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低排放、低價競爭的節(jié)能環(huán)保優(yōu)化交易實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低排放、低

12、價競爭的節(jié)能環(huán)保優(yōu)化交易與調(diào)度。與調(diào)度。 智能電網(wǎng)將極大地促進清潔能源的發(fā)展。國家能源戰(zhàn)略（征求意見稿）提出，清潔能源占我國一次能源供應(yīng)的比重到2020年達到18%、到2030年達到23%、到2050年達到35%；能便捷地接入風電、小水電、光伏太陽能發(fā)電、海洋潮汐能便捷地接入風電、小水電、光伏太陽能發(fā)電、海洋潮汐發(fā)電等分布式電源。發(fā)電等分布式電源。（2 2）輸電業(yè)）輸電業(yè) 智能電網(wǎng)將實現(xiàn)堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的自愈性。隨著未來構(gòu)建的“三華”同步電網(wǎng)，以及大規(guī)?？稍偕茉唇尤氲男枰?，大規(guī)模的電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)使我國電網(wǎng)正在成為世界上規(guī)模最大和結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的電網(wǎng)。因此，智能預(yù)警和面對因此，智能預(yù)警和面對災(zāi)變

13、的智能化處理能力顯得尤為重要。災(zāi)變的智能化處理能力顯得尤為重要。 特高壓交直流輸電將繼續(xù)發(fā)展。我國的能源和負荷的地理格局，決定了必須實施遠距離、大規(guī)模輸電。行政手段不再適合于資源的大規(guī)模優(yōu)化配置，價格機制作為節(jié)能調(diào)度的主要手段。這需要智能化的交易調(diào)度技術(shù)和智能安全穩(wěn)這需要智能化的交易調(diào)度技術(shù)和智能安全穩(wěn)定輸電技術(shù)。定輸電技術(shù)。(3) (3) 配電業(yè)配電業(yè) 實行大規(guī)模配網(wǎng)自動化設(shè)備改造。包括建立可視化數(shù)字化變電站并安裝配電自動化設(shè)備、更換老化線路、添加自動無功補償、諧波治理裝置等。 逐步增強與用戶的交互能力。通過智能電表和通信網(wǎng)絡(luò)與用戶建立友好的互動方式。并可進一步加入用戶的能量管理計劃，根據(jù)用

14、戶要求和安全等級，對相應(yīng)負荷進行管理，如用電時段和遠程開?？刂频?。 農(nóng)村電網(wǎng)將大規(guī)模改造。農(nóng)村電網(wǎng)涉及范圍廣，改造難度大，普遍存在輸電線路線徑小、變壓器損耗高、供電半徑大、可靠性不高等問題。作為我國數(shù)量最大的用電群體，廣大農(nóng)村人口的用電問題是智能電網(wǎng)建設(shè)所無法避免的重點和難點，若得不到解決，智能電網(wǎng)的成功將無從談起。(4 (4）用電側(cè)）用電側(cè) 智能電網(wǎng)將為用戶帶來優(yōu)質(zhì)公平的電力服務(wù)。用戶將作為與電力公司平等的市場主體，有權(quán)獲得電力服務(wù)的相關(guān)信息，并繳納相應(yīng)的費用。 用戶與電力公司將建立方便快捷的溝通渠道。包括通過電力公司實現(xiàn)自身能量管理、反饋意見信息、定制服務(wù)。而電力公司將提供類似與中國移動“

15、10086”的公共服務(wù)平臺。包括用戶自主選擇購電，指令操作家用電器等。 “分布式能源”（distributed energy sources）自發(fā)電與并網(wǎng)。 負荷裝置按用戶意愿自動投切，缺電損失自動計費。4.2.2 4.2.2 發(fā)展智能電網(wǎng)對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的影響發(fā)展智能電網(wǎng)對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的影響（1 1）設(shè)備制造業(yè)）設(shè)備制造業(yè) 電力設(shè)備企業(yè)是除電力行業(yè)本身外，智能電網(wǎng)最直接的受益者。相關(guān)分析認為，設(shè)備投資將占智能電網(wǎng)總投資的40%左右，將達近兩萬億元的市場規(guī)模。成為我國設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵推動力。 輸變電設(shè)備、電氣自控設(shè)備、電源設(shè)備、電機等子行業(yè)均獲得較大的發(fā)展空間，一次設(shè)備二次設(shè)備加快融合，具

16、備自檢測功能和自我狀態(tài)感知功能的智能化設(shè)備成為新的需求熱點， 智能電網(wǎng)建設(shè)將在我國催生類似ABB、西門子的大型制造企業(yè)。（2 2）ICTICT產(chǎn)業(yè)：產(chǎn)業(yè)： ICT是信息、通信和技術(shù)三個英文單詞的詞頭組合(Information and Communications Technology，簡稱ICT) 。它是信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合而形成的一個新的概念和新的技術(shù)領(lǐng)域。 我國智能電網(wǎng)的ICT需求，可能的解決方案有兩種，一是向網(wǎng)絡(luò)運營商租用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，二是自建專網(wǎng)。（移動、無線傳輸、廣播有線如何統(tǒng)一） 國家電網(wǎng)通信中心已經(jīng)開始“三網(wǎng)融合”（電網(wǎng)、信息網(wǎng)和通信網(wǎng)）的相關(guān)測試，在電力線中加一根光纖，在我國

17、籌建類似歐美的“電力光纖復(fù)合電纜電網(wǎng)”，電力光纖可以運行通訊網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、家電管理網(wǎng)、運行醫(yī)療網(wǎng)、生物傳感器網(wǎng)等。（3 3）其它帶動產(chǎn)業(yè)）其它帶動產(chǎn)業(yè) 以絕緣、超導(dǎo)、納米為主的新材料行業(yè)。 以物流、運輸為主的交通產(chǎn)業(yè)。 以電動汽車及其充電站為主的汽車行業(yè)。 以銅、鋁等金屬材料生產(chǎn)的冶金業(yè)。 建筑、金融等。5、智能電網(wǎng)主要研究內(nèi)容 根據(jù)我國電力行業(yè)現(xiàn)狀和智能電網(wǎng)發(fā)展需要，我們認為可以將智能電網(wǎng)的研究內(nèi)容分為宏觀研究、電力技術(shù)、支撐宏觀研究、電力技術(shù)、支撐研究研究和高級研究高級研究四個方面。四個方面覆蓋了智能電網(wǎng)建設(shè)的所有層次，各參與方可以從中找出自己需要關(guān)注的重點，并開展有針對性的研究。宏觀研究高

18、級研究電力技術(shù)支撐研究智能電網(wǎng)5.1 5.1 宏觀研究是方向宏觀研究是方向 宏觀研究指充分考慮國家、社會和電力行業(yè)各方利益，從政策因素、社會因素和行業(yè)因素著手，保證智能電網(wǎng)建設(shè)方向正確。 政策因素主要研究智能電網(wǎng)建設(shè)對行業(yè)間的相互影響，智能電網(wǎng)會重新劃分電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，并會對上下游利潤構(gòu)成帶來影響。政府在適當?shù)臅r機出臺合適的政策可以引導(dǎo)智能電網(wǎng)建設(shè)朝著有利于社會發(fā)展的方向前進。 社會因素主要研究智能電網(wǎng)和生產(chǎn)、民生、環(huán)保等方面的互相制約關(guān)系，該部分研究成果也會對政策制定帶來影響。例如可以研究智能電網(wǎng)的實時電價如何影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，又會對經(jīng)濟有什么影響？ 行業(yè)因素主要研究智能電網(wǎng)對電力和其它行業(yè)帶

19、來什么影響。智能電網(wǎng)不僅僅是技術(shù)問題，其深層次是能源利用方式和電力行業(yè)發(fā)展模式的變革，必須從宏觀層面研究對各行業(yè)的影響，以順應(yīng)發(fā)展潮流。5.2 5.2 電力技術(shù)研究是核心電力技術(shù)研究是核心 智能電網(wǎng)建設(shè)將覆蓋發(fā)電、輸電、配電和用電等電力生產(chǎn)全過程，每個環(huán)節(jié)都有若干關(guān)鍵技術(shù)。 發(fā)電側(cè)重點關(guān)注分布式電源上網(wǎng)、競價優(yōu)化發(fā)電以及電廠選址優(yōu)化等問題，緩解能源地域分配不均、能源結(jié)構(gòu)不合理的問題； 輸電側(cè)關(guān)注輸電網(wǎng)智能規(guī)劃、線路的狀態(tài)監(jiān)測和評估、智能調(diào)度，保證輸電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行、降低線損； 變電主要關(guān)注變電站的設(shè)備狀態(tài)可視化、自動化、監(jiān)控、標準化等內(nèi)容； 配電側(cè)關(guān)注配網(wǎng)自動化、營配一體化，提高用電可靠性；

20、 用電側(cè)要建立用戶和電網(wǎng)的信息交互機制，實現(xiàn)智能化用電；5.3 5.3 支撐研究是保障支撐研究是保障 智能電網(wǎng)的建設(shè)離不開企業(yè)管理模式的優(yōu)化、信息化水平的提高和設(shè)備制造技術(shù)的升級。 智能電網(wǎng)不僅僅是技術(shù)問題，同時也需要電力企業(yè)適時優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、提升管理水平，保證業(yè)務(wù)流程能夠適合智能電網(wǎng)發(fā)展需要； 信息化技術(shù)是電網(wǎng)智能化最重要的支撐手段，只有在安全防護的基礎(chǔ)上，以信息交互為基礎(chǔ)、以海量數(shù)據(jù)做支撐、以集成應(yīng)用為手段、以直觀展示為目的才能實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的目標； 高技術(shù)含量的電力設(shè)備是智能電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)實施，需要廠商和電力企業(yè)緊密聯(lián)系，研發(fā)出適合我國電網(wǎng)實際需要的設(shè)備。5.4 5.4 高級研究是探索

21、高級研究是探索 智能電網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)之后最重要的技術(shù)變革，要勇于探索，占領(lǐng)技術(shù)制高點。作為未來幾十年技術(shù)革新最頻繁的市場，智能電網(wǎng)將和互聯(lián)網(wǎng)一樣，對新應(yīng)用模式和盈利模式的渴求非常強烈，參與各方要勇于探索新應(yīng)用和新盈利模式，依靠對市場和業(yè)務(wù)的深入理解，設(shè)計出如互聯(lián)網(wǎng)中搜索引擎一樣的殺手級應(yīng)用。 6.智能電網(wǎng)的基本技術(shù)構(gòu)成 6.1 智能量測體系SMI (Smart Metering Infrastructure) 6.2 智能配電運行SDO (Smart Distribution Operation) 6.3 智能資產(chǎn)管理SAM (Smart Asset Management) 6.4 智能輸電運行

22、STO (Smart Transmission Operation) 6.5 智能發(fā)電交易與調(diào)度SPGTS（Smart Power Generation Trading and Scheduling）6.6 分布式電源PDS (Power Distribution System) SMI SMI SDOSDO SAM SAM STOSTOSMISMI6.2.16.2.16.2.26.2.2智能智能智能SDOSDO智能配電智能配電運行運行SDOSDO6.36.3SAMSAMSAMSAM6.46.4智能智能STOSTO智能輸電運智能輸電運行行STOSTOS SS SS SS SS SSAMSAMS

23、MISMIDRDRSMISMISDOSDOSAMSAMSTOSTOSAMSAMSTOSTOSDOSDOSMISMISMISMISTO/SAMSTO/SAMSDO/SAMSDO/SAM7.1 7.1 節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù)節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù) 創(chuàng)新性的在技術(shù)上實現(xiàn)節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，是智能電網(wǎng)實現(xiàn)清潔高效運行的關(guān)鍵和發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要環(huán)節(jié)。7、智能電網(wǎng)技術(shù)的制高點基于電網(wǎng)節(jié)能和減少SO2排放的節(jié)能調(diào)度發(fā)明專利，專利號ZL200710090000.54 5 2 3 1 6 4 5 3 6 1 2 4 5 2 3 1 6 6 1 2 3 4 5 機組 電價參數(shù) 電價參數(shù)標桿線 能耗參數(shù) 按能耗參數(shù)預(yù)入圍

24、 收益 能耗參數(shù)標桿線 煤耗、SO2排放參數(shù) 煤耗、SO2排放參數(shù)標桿線 專利模式下的控制目標多元化圖4-2 方案的體系結(jié)構(gòu)關(guān)于我國電力市場運行體系的構(gòu)想7.2 7.2 大電網(wǎng)智能監(jiān)測與自愈技術(shù)大電網(wǎng)智能監(jiān)測與自愈技術(shù)7.2.1 7.2.1 全景可視化技術(shù)全景可視化技術(shù) 實現(xiàn)電網(wǎng)全景可視化技術(shù)的目的在于構(gòu)建智能電網(wǎng)信息展示平臺，作為高級調(diào)度、立體規(guī)劃、信息共享的技術(shù)支撐。即通過計算機技術(shù)對電網(wǎng)進行多維（立體的和動態(tài)的）表述，具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的特征。其內(nèi)容包括核心的電源點、能源基地分布信息、輸電線路的空間信息、變電站的運行狀態(tài)信息以及生產(chǎn)調(diào)度信息；還包括關(guān)鍵運行參數(shù)、相

25、關(guān)的設(shè)計資料、運行維護資料、現(xiàn)場監(jiān)控記錄等數(shù)據(jù)信息的可視化展現(xiàn)。三維地貌建模高壓輸電線路建模變電站建模關(guān)鍵設(shè)備建模7.2.2 7.2.2 大電網(wǎng)安全控制及自愈技術(shù)大電網(wǎng)安全控制及自愈技術(shù) 智能電網(wǎng)必須具有極其可靠的安全保障。近年來，國際上大規(guī)模停電事故頻發(fā)，影響之大令人震驚。 對于如此龐大的系統(tǒng)，隨機的擾動和故障是難以避免的，智能電網(wǎng)必須擁有較強的自愈能力，有效控制停電區(qū)域，嚴防由于級聯(lián)誤動而演變成大停電事故。莫斯科大停電：莫斯科大停電： 2005年5月，莫斯科突發(fā)停電事故，莫斯科最主要的股票交易所MICEX被迫中斷交易兩小時，地鐵系統(tǒng)全線癱瘓，交通信號燈也全部停止工作。 印尼大停電印尼大停電

26、： 2005年8月，印尼發(fā)生大停電，全國近半人口受影響。首都雅加達也徹底斷電，總共波及近1億人口，幾近總?cè)丝谝话搿３鞘薪煌?、鐵路及航班也受到嚴重影響。洛杉磯大：洛杉磯大：2005年9月，美國洛杉磯全市大停電，該市一半人口受影響。許多民眾甚至誤以為是恐怖襲擊，引起了一定程度的恐慌。 西歐大停電西歐大停電：2006年11月，由于德國境內(nèi)一條高壓線路的關(guān)閉，導(dǎo)致西歐多國發(fā)生嚴重停電事故，約1000萬人受影響，德國、法國、意大利三國受影響最大。7.3 配網(wǎng)自動化技術(shù)7.3.1 需求側(cè)管理技術(shù) 混合電動車充電技術(shù) 唐山南湖大型電動汽車充電站 2010年3月31日投運7.3.2 配網(wǎng)故障自愈技術(shù) 7.3.

27、3 7.3.3 供用電交互技術(shù)供用電交互技術(shù) 智能電網(wǎng)不僅預(yù)示著供電可靠性和電能質(zhì)量的提升，用戶還將獲得與電力公司平等的市場地位，建立起新的電力客戶服務(wù)信息管理體系、擁有自主選擇服務(wù)、評價服務(wù)質(zhì)量的權(quán)利，擁有快捷方便能量管理的能力等。因此，交互成為供用電信息傳遞的主要方式。通過智能電表、控制單元、通信接口等現(xiàn)代科技手段實現(xiàn)自主能量管理、電力交易、電力公司遠程輔助控制、新能源接入，直至實現(xiàn)電力、通信、信息三網(wǎng)合一，龐大的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的操作方式成為技術(shù)的難點。 美國微軟公司開發(fā)的用戶能量管理系統(tǒng)。谷歌公司開發(fā)的家庭電能計量監(jiān)測系統(tǒng)美國GridPoint公司提出的智能電網(wǎng)用戶側(cè)功能模塊綜合示意圖。7

28、.4 7.4 智能設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)智能設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù) 智能設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)是智能電網(wǎng)獲得數(shù)據(jù)的主要方式，同時也是實現(xiàn)全景可視化、優(yōu)化調(diào)度、運行決策的基礎(chǔ)。龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò)作為直接的檢測工具，構(gòu)成整個電網(wǎng)的神經(jīng)末梢，可以由低級控制中心做出迅速反應(yīng)，或傳至高級管理機構(gòu)進一步?jīng)Q策。智能設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)主要包括基于高級傳感器的自我狀態(tài)感知和基于自檢測信息的智能控制和保護等方面。目前，關(guān)于其實現(xiàn)的主要設(shè)想是，在運行現(xiàn)場附加了智能組件，或?qū)鞲衅鲀?nèi)嵌并預(yù)留通信接口。 主要設(shè)備檢測參數(shù)： 變壓器冷卻系統(tǒng)控制所需信息表 變壓器有載分接開關(guān)自動控制所需信息 斷路器GIS設(shè)備數(shù)字化測量信息油浸式電力變壓器故障及

29、診斷技術(shù) 油浸式電力變壓器數(shù)字化測量信息 油中溶解氣體分析（色譜柱）技術(shù)情況匯總7.5 7.5 分布式電源并網(wǎng)技術(shù)分布式電源并網(wǎng)技術(shù) 風電，光伏發(fā)電，小水電發(fā)電并網(wǎng)技術(shù) 15KW的光伏發(fā)電電源 500KW以上的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù) 光伏逆變器為技術(shù)難點，主要解決最大功率跟蹤，諧波，孤島效應(yīng)與低壓穿越問題。八、智能電網(wǎng)的機遇和對策8.1 8.1 當前國際國內(nèi)智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析當前國際國內(nèi)智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析8.1.1 8.1.1 國外發(fā)展概況國外發(fā)展概況（1）IBM公司 IBM公司是最早提出智能電網(wǎng)概念并進入該領(lǐng)域的企業(yè)之一。其解決方案主要關(guān)注二次側(cè)的信息處理，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分

30、析優(yōu)化和信息展現(xiàn)五大方面。提出了多個基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)以及完善的數(shù)據(jù)支持框架，如自動計量管理（Automated Meter Management，AMM）、遠程資產(chǎn)監(jiān)視和控制（Remote Asset Monitoring and Control）、移動作業(yè)管理（Mobile Workforce Management）和基于IP的SCADA（IP-enabled SCADA ）等。 IBM根據(jù)自身在IT業(yè)的優(yōu)勢，尤其看好中國智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)強勁的市場潛力 。（2）西門子公司 作為世界電氣巨頭，西門子公司擁有從硬件設(shè)備到軟件集成全方位的開發(fā)能力，并于2009年底公布了其智能電網(wǎng)解決方案，具體包括三大

31、組成要素:智能計量智能計量（智能計費）、電電網(wǎng)智能化網(wǎng)智能化（網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及其控制）以及公共事業(yè)的信息公共事業(yè)的信息技術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用（智能數(shù)據(jù)管理），智能電網(wǎng)可以以一種“動態(tài)的”基礎(chǔ)設(shè)施取代當前的靜態(tài)電網(wǎng)，確保能源市場所有主體之間靈活、透明和快速的交互式通信。 2009年10月1日西門子正式收購智能儀表和能源專家Energy4U結(jié)算公司60%的股權(quán)，其在智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中“軟件”方面的能力得到大大加強。西門子還是全球第一個擁有800kV的高壓直流輸送的應(yīng)用的公司，在南方電網(wǎng)“云南-廣州”這個項目上已經(jīng)使用了高壓直流的系統(tǒng)，另外和國家電網(wǎng)方面也有在向家壩的應(yīng)用。 （3）歐洲智能電網(wǎng)計劃 歐洲智能電

32、網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵因素在于市場、安全與電能質(zhì)量、環(huán)境三方面。歐洲電力企業(yè)受到來自開放的電力市場的競爭壓力，亟須提高用戶滿意度，爭取更多用戶。因此提高運營效率、降低價格、加強與客戶互動就成為了歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)的重點之一。另外，歐洲電力對環(huán)境保護的極度重視，造成歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)比美國更為關(guān)注可再生電源可再生電源和分布式電源分布式電源的接入和發(fā)展要求，實現(xiàn)電源“即插即用”的更友好、更靈活的接入方式，以及與用戶互動。 歐洲主要國家的智能電網(wǎng)計劃：u 英國目標是2020年在全國所有2600萬個家庭安裝智能電表，此項工作主要通過電力公司完成。并且已正式進行了適應(yīng)風力發(fā)電等可再生能源的智能電表等相關(guān)實驗。 u 德

33、國制定了“EEnergy”計劃，初步在全國6個地點進行智能電網(wǎng)實證實驗。同時還進行風力發(fā)電和電動汽車實證實驗，并對互聯(lián)網(wǎng)管理電力消費進行檢測。8.1.2 8.1.2 國內(nèi)發(fā)展概況國內(nèi)發(fā)展概況 國網(wǎng)電力科學研究院：用于電力系統(tǒng)潮流穩(wěn)定計算的PSASP（電力系統(tǒng)分析綜合程序）程序國內(nèi)領(lǐng)先，EMS（能量管理系統(tǒng)）系統(tǒng)國內(nèi)領(lǐng)先，在智能電網(wǎng)上有一定基礎(chǔ)。 國網(wǎng)南瑞科技有限公司：在SCADA采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)技術(shù)方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，有一定優(yōu)勢。 國網(wǎng)四方公司、許繼集團公司在電力系統(tǒng)繼電保護方面領(lǐng)先。 智能電網(wǎng)的可視化技術(shù)、智能交易調(diào)度技術(shù)、智能組件技術(shù)、輸配電狀態(tài)智能檢測技術(shù)、供用電智能交互技術(shù)尚處于研究起步階段。8.2 8.2 湖南省智能電網(wǎng)的發(fā)展湖南省智能電網(wǎng)的發(fā)展8.2.1 湖南電網(wǎng)現(xiàn)狀 2009年7月，湖南省總裝機2643萬千瓦，最高負荷1462.5萬千瓦。8.2.2 8.2.2 湖南與智能電網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)狀況湖南與智能電網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)狀況（1）湖南開關(guān)廠、長高高壓開關(guān)廠、常德開關(guān)廠、益陽開關(guān)廠等能生產(chǎn)220kv及以下普通高中壓開關(guān)，但缺乏智能組件技術(shù)。（2）衡陽特變、長高變