電力系統(tǒng)發(fā)展講座(冬訓)

電力系統(tǒng)發(fā)展面臨機遇與挑戰(zhàn)

（研討）

黃偉教授

華北電力大學.電氣與電子工程學院2013年9月2/60提綱歷史事件的回顧面臨問題和挑戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)的研究未來的發(fā)展途徑電力發(fā)展的三大任務(wù)

電力市場的初步形成

特高壓同步電網(wǎng)建設(shè)

堅強統(tǒng)一的智能電網(wǎng)電力發(fā)展的三座大山

煤電聯(lián)動壓力價格轉(zhuǎn)嫁給電網(wǎng)公司

電力企業(yè)員工：身兼數(shù)責,工作壓力大；

知識短缺,學習壓力大；

跟不上領(lǐng)導，思想壓力大.

電力企業(yè)的改革發(fā)展動力

中國電力市場的發(fā)展過程集資辦電培育IPP電力法頒布內(nèi)部模擬電力市場撤消電力部成立國家電力公司進行電力市場試點進行分層分區(qū)電力市場體系的研究

電力市場

集資辦電，開放發(fā)電投資市場，培育IPP集資辦電和多渠道籌資辦電政策的出臺，促進了電力工業(yè)的發(fā)展和獨立發(fā)電企業(yè)的形成，使我國電力工業(yè)的改革邁出了重要的一步。

我國最早出現(xiàn)的集資電廠是山東龍口電廠，于1981年底開始建設(shè)，1984年投產(chǎn)發(fā)電。最早出現(xiàn)的內(nèi)部模擬電力市場是浙江省電網(wǎng)，從1995年1月開始進入模擬市場運行；1997年11月，國家電力公司在井岡山召開會議，正式啟動建立。1998年后，在大部分省、市電力公司都相繼開展了內(nèi)部模擬市場的運作。內(nèi)部模擬電力市場最早出現(xiàn)的內(nèi)部模擬電力市場是浙江省電網(wǎng)，從1995年1月開始進入模擬市場運行；1997年11月，國家電力公司在井岡山召開會議，正式啟動建立。1998年后，在大部分省、市電力公司都相繼開展了內(nèi)部模擬市場的運作。內(nèi)部模擬電力市場就是在電力企業(yè)內(nèi)部，用市場的辦法進行管理，將自己擁有的發(fā)電廠、供電局變成一個相對獨立的“企業(yè)”，并對其進行經(jīng)濟考核管理。電力法等法規(guī)的頒布1994年頒布“電力法”，使中國電力企業(yè)有法可依，并且明確了電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的性質(zhì)，要求實現(xiàn)同網(wǎng)、同質(zhì)、同價。從法律的角度確定電的經(jīng)營具有企業(yè)性質(zhì)。“電網(wǎng)調(diào)度管理條例”于1993年正式頒發(fā)。要求上網(wǎng)的發(fā)電廠必須簽定并網(wǎng)協(xié)議、購電協(xié)議、調(diào)度協(xié)議，強調(diào)了電網(wǎng)運行必須實行統(tǒng)一調(diào)度。1998年3月撤消電力工業(yè)部，成立國家電力公司。標志著電力部已從政府的一個部門過渡到政府監(jiān)管下的電力企業(yè)階段的完成。標志著政企分開時期的正式開始。具有統(tǒng)一電網(wǎng)國家的電力市場改革模式電廠輸電配電用戶調(diào)度電廠輸電配電用戶調(diào)度/交易電廠輸電配電用戶調(diào)度/交易原狀第一步第二步英國，法國，西班牙，挪威，阿根廷，澳大利亞試點電力市場的特點特點一：發(fā)電側(cè)電力市場目前我國電力市場的改革取向是“網(wǎng)廠分開、競價上網(wǎng)”，即將電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)擁有的發(fā)電廠與電網(wǎng)分開，建立規(guī)范的、具有獨立法人地位的發(fā)電實體，市場目前只對發(fā)電側(cè)開放。特點二：單一購買者模式我國現(xiàn)行發(fā)電側(cè)電力市場的模式是以單一購買者形式為主，即參與市場競爭的各個獨立發(fā)電企業(yè)將電能提供給電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)，用戶不能與發(fā)電廠簽訂購電合同，只能由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)采用躉售或零售的方式供電。試點電力市場的特點特點三：部分電量競價上網(wǎng)原有的購售電合同的處理：由于前幾年為鼓勵投資者建設(shè)電廠，出臺了一系列包括保證機組年利用小時數(shù)和上網(wǎng)電價的優(yōu)惠政策，這種合同一般有效期限較長。在電力市場建立的初期，采用了部分電量競價上網(wǎng)的方式，一般安排當年市場用電需求的10～20％做為競爭電量，其余做為基本電量（合同電量）。特點四：競價體系沒有期貨市場，以原先承諾的合同，作為市場中的長期合同，對于市場競爭，采用了“差價合約的結(jié)算方式，即基本電量部分按國家批準的合同電價結(jié)算，競爭電量部分按競價電價結(jié)算，未完成的原合同電量部分給予一定的經(jīng)濟補償。其目的是解決原有的合同問題。我國電網(wǎng)發(fā)展面臨的新形勢：

特高壓電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)1、電力需求將長期保持較快增長，要求加快電網(wǎng)建設(shè)，不斷提高安全運行水平和供電質(zhì)量。實現(xiàn)全國的聯(lián)網(wǎng)2、我國能源資源與生產(chǎn)力布局不平衡的基本國情，要求加快電網(wǎng)技術(shù)升級，實現(xiàn)電力資源大范圍優(yōu)化配置。3、提升對外支持東南亞和非洲的電網(wǎng)建設(shè)。2023/2/411國家電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展目標

總體目標：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，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)堅強，智能化技術(shù)涵蓋電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，智能化水平國際領(lǐng)先的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。2023/2/412國家電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展目標“十一五”末發(fā)展計劃（2009～2010年）到2010年（1）建設(shè)淮南～上海、錫盟～上海、陜北～長沙等特高壓交流后續(xù)工程，開展特高壓可控高抗、特高壓數(shù)字化/智能化變電站試點，制定特高壓智能設(shè)備技術(shù)標準規(guī)范體系。

（2）推廣緊湊型、同塔雙回（多回）、大截面導線、串補及可控串補、動態(tài)無功補償?shù)认冗M適用輸電技術(shù)。

（3）可再生能源發(fā)電運行控制和功率預測技術(shù)取得突破，制定數(shù)字化/智能化變電站、智能設(shè)備技術(shù)標準規(guī)范體系。

（4）建成“SG186”工程。

（5）110千伏及以上線路超過65萬公里、變電容量24億千伏安，其中特高壓交流線路4300公里、變電容量5400萬千伏安；電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力超過7000萬千瓦，其中特高壓電網(wǎng)超過1800萬千瓦

2023/2/413國家電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展目標“十二五”發(fā)展規(guī)劃（2011年～2015年）

到2012年（1）建成“兩縱兩橫”特高壓交流骨干網(wǎng)架，形成聯(lián)結(jié)晉陜蒙煤電基地、四川水電基地和東中部負荷中心的“三華”同步電網(wǎng)。（2）建成向家壩～上海、錦屏～蘇南特高壓直流工程，形成特高壓交直流并列運行的格局。（3）在錫盟～北京東特高壓線路開展特高壓串聯(lián)補償技術(shù)試點，建成智能配電網(wǎng)示范性工程，建設(shè)雙向互動服務(wù)及分布式電源接入試點，完成智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)開發(fā)并投入運行，建成四個通信樞紐中心。

2023/2/414華北南方東北臺灣陜北煤電1、2陜北蒙西煤電3石家莊北京東華中濟南豫北200300240470340100360晉東南徐州淮南煤電徐州煤電362280雅龍江梯級金沙江I期金華川西水電164無錫南陽283170329150上海北100華東浙北蕪湖164400長沙荊門恩施樂山360330川西水電蒙西煤電4天津南昌唐山青島120300250300400福州400南京200240300沿海核電沿海電源150蒙西煤電1寧夏煤電2蒙西煤電2晉中煤電駐馬店武漢沿海核電260270300300錫盟煤電I錫盟煤電II480480沿海核電280210300晉中重慶450晉東南煤電沿海核電沿海核電金沙江II期鐵嶺地下電站上海西蒙西

錫盟圖例±660千伏直流1000千伏交流750千伏交流雅安渭南東靖邊蒙西煤電6400200400280260100晉東南煤電300俄羅斯滁州泰州14045017027070270130150贛州泉州260410170西藏水電360溫州280蒙古綿陽萬縣±800千伏直流寶清×440120150260榆林錫盟煤電III430200蒙西煤電5寧夏煤電1俄羅斯晉東南煤電阜新本溪寶清哈爾濱吉林450260240300260220西北安西永登拉西瓦白銀西寧官亭哈密煤電二平?jīng)銮h渭南羊曲寶雞天水榆橫延安哈密煤電一哈密變奇臺變吐魯番變西山變東郊變?yōu)醣弊儸敿{斯奎屯變皇宮變伊寧變塔什店變400霍林河450901702201408018010018014036015010039023010014022020010018016023018917079150257120215344中俄背靠背西安南彬長至馮屯1202003060呼盟3呼盟5鄂溫克伊敏新左旗滿洲里180國華海拉爾哈密開關(guān)站460350350連云港鹽城酒泉西藏350敦煌陜南×金昌200280酒泉380羊曲230安康北京西準東煤電二準東煤電一呼盟2伊敏西2012030呼盟7呼盟4呼盟1呼盟6班多茨哈峽呼盟8250晉北湘南200成都±500千伏直流160晉北煤電川西水電±1000千伏直流準東煤電三青藏±400千伏直流聯(lián)網(wǎng)工程西寧北格爾木烏蘭41632060100神木148臨洮278賀蘭山165黃河銀川東10875安康煤電2002002020年特高壓規(guī)劃方案到2020年，特高壓電網(wǎng)形成以華北、華中、華東為核心，聯(lián)結(jié)各大區(qū)域電網(wǎng)、大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地和主要負荷中心的堅強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。庫車變2023/2/415國家電網(wǎng)主網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃1、“三華”主網(wǎng)架2、東北主網(wǎng)架3、西北主網(wǎng)架4、大型電源接入及跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)

2023/2/416國家電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展目標“十三五”發(fā)展規(guī)劃（2016年～2020年）

到2020年，建成以“三華”電網(wǎng)為核心，通過直流和東北、西北、南方電網(wǎng)互聯(lián)，聯(lián)接各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地和主要負荷中心的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。東北特高壓交流電網(wǎng)形成兩個送端和一個受端雙環(huán)網(wǎng)的堅強主網(wǎng)架。西北形成統(tǒng)一堅強的750千伏電網(wǎng)，主要負荷中心形成750千伏環(huán)網(wǎng)或鏈狀結(jié)構(gòu)。國家電網(wǎng)形成“強交流、強直流”輸電格局。2023/2/417華北南方東北西藏臺灣西北華中上海華東金沙江水電晉陜寧蒙煤電基地負荷中心送電至華中華東送電至華北華中華東新疆煤電基地四川水電西藏水電送電至華中華東送電至華中我國未來電力流向到2020年，特高壓及跨區(qū)、跨國電網(wǎng)輸送容量達到3.73億千瓦，屆時占全國總負荷的31％，其中特高壓電網(wǎng)輸送容量2.65億千瓦。2023/2/41819/60提綱

歷史事件的回顧

面臨問題和挑戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)的研究未來的發(fā)展途徑大電網(wǎng)災害性事故問題：電力系統(tǒng)長期發(fā)展起來的以集中發(fā)電，遠距離輸電為特點的互聯(lián)電網(wǎng)存在一些弊端：不能適應負荷的靈活性；隨著受端電網(wǎng)對外來電力依賴程度不斷提高，電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性下降，近年來屢屢發(fā)生的大面積停電事故更暴露出這種系統(tǒng)的“脆弱性”；嚴峻的環(huán)境問題：溫室效應等)、未來能源的安全供應(能源資源的匱乏、運輸)和電力體制的改革(電力放松管制等)等，促使人們追求高效的能源轉(zhuǎn)換、降低有害物質(zhì)的排放、尋找替代燃料(降低對石油等化石燃料的依賴)和就地采用能實施能源梯級利用的小規(guī)模的分布式發(fā)電系統(tǒng)，來適應上述要求。能源危機問題：自動化和電力電子技術(shù)高度發(fā)達，一些新型、清潔、高效的發(fā)電裝置問世與新型儲能裝置的發(fā)展為分布式技術(shù)的實現(xiàn)提供了支持。

第一代電網(wǎng)：孤立、低壓、分散發(fā)電、近距離傳輸?shù)诙娋W(wǎng)：互聯(lián)、高壓、集中發(fā)電、遠距離傳輸?shù)谌娋W(wǎng)？微網(wǎng)技術(shù)MG“3G”分布式發(fā)電DG智能電網(wǎng)技術(shù)SGMicroGridDistributedGenerationSmartGrid分布式發(fā)電技術(shù)至今對分布式發(fā)電沒有統(tǒng)一的定義，一般是指：為滿足特定用戶的需要或支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，以分散方式布置在用戶附近、發(fā)電功率為數(shù)KW-50MW的小型模塊式、與環(huán)境兼容的獨立電源。任何安裝在用戶附近的發(fā)電設(shè)施，不論其規(guī)模大小和一次能源的類型,比如：DG、熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)以及各種儲能技術(shù)等。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)構(gòu)成分布式發(fā)電的特點：節(jié)能效果好，通過不同循環(huán)的有機融合及能源的綜合梯級利用，同時提供熱、冷、電多種能源的發(fā)電方式，能源利用率高達80%；環(huán)境負面影響小，DG主要以風力、太陽能、天然氣等可再生清潔能源為發(fā)電原材料，減少有害氣體的排放；DG投資成本低、風險小、占地少、建設(shè)周期短，有力于短時解決電力供應不足；降低網(wǎng)損和輸配電投資，無須建設(shè)昂貴的輸電網(wǎng)及變電站，輸配電損耗低；提高供電可靠性，與大電網(wǎng)配合來彌補其穩(wěn)定方面的不足；分布式發(fā)電系統(tǒng)（DG）：（分布—集中）利用分鐘分散存在的資源進行發(fā)電的系統(tǒng)。如：天然氣為燃料的冷/熱/電聯(lián)供系統(tǒng)（簡稱:CCHP）風能等可再生資源發(fā)電系統(tǒng)；優(yōu)點：可利用豐富的清潔和可再生資源。缺點：一些可再生資源具有間歇性和隨機性。風能太陽能分布式資源海洋能生物質(zhì)能天然氣其他形式新能源分布式發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應用前景2007年：全球利用風力、太陽能等可再生資源發(fā)電的投資達到710億元（不包括大型水利發(fā)電）；（世界銀行報告）2020年：美國太陽能光伏發(fā)電將占發(fā)電機裝機增量的15%左右，累計安裝量達到3600萬千瓦時；歐盟國家可再生資源發(fā)電量將占總量的30%；（美國資源部；德國烏帕塔爾氣候環(huán)境與資源研究院）2020年：我國風力發(fā)電3000萬千瓦時，太陽能發(fā)電180萬千瓦時，生物質(zhì)能發(fā)電3000萬千瓦時。（國家發(fā)改委）分布式電源并網(wǎng)技術(shù)分布式電源燃料電池光伏微型燃氣輪機風機儲能裝置發(fā)電機互連技術(shù)電力電子逆變器電能轉(zhuǎn)換電能質(zhì)量開關(guān)、保護裝置保護電源和負載控制輔助服務(wù)通信計量電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)負載分布式電源并網(wǎng)運行面對的問題電源特性決定：不可調(diào)度（可再生資源）功率波動（電源間歇性）需要備用（不提供備用）雙向潮流導致：電壓調(diào)節(jié)保護協(xié)調(diào)能量優(yōu)化IEEEP1547研究翻譯美國1547分布式發(fā)電并網(wǎng)準則為，制定標準奠定基礎(chǔ)，全文127頁。IEEEP1547.1標準草案是分布式發(fā)電與電網(wǎng)并網(wǎng)的統(tǒng)一測試程序IEEEP1547.2是分布式發(fā)電與電網(wǎng)并網(wǎng)的IEEE1547標準的運用指南草案IEEEP1547.3是監(jiān)測、信息交換和分布式發(fā)電與電網(wǎng)并網(wǎng)控制標準指南草案IEEEP1547.4是設(shè)計、操作和使分布式發(fā)電與電力系統(tǒng)一體化的標準指南草案IEEEP1547.5是容量大于10MVA的電源與輸電網(wǎng)并網(wǎng)的技術(shù)指南草案IEEEP1547.6草案推薦分布式發(fā)電與電力配電二級系統(tǒng)并網(wǎng)的相關(guān)實例商業(yè)和合同問題；IEEE1547會議對電壓調(diào)節(jié)的技術(shù)要求IEEEP1547研究電壓指標頻率指標地區(qū)電力系統(tǒng)接地重新與地區(qū)電力系統(tǒng)相連保持和系統(tǒng)的同步問題分布式發(fā)電引起閃變限制系統(tǒng)監(jiān)控規(guī)定諧波供能系統(tǒng)設(shè)備隔離孤島運行問題電磁干擾防護主動孤島和被動孤島浪涌耐受性能商業(yè)和合同問題；地區(qū)電力系統(tǒng)的故障監(jiān)測地區(qū)電力系統(tǒng)重合閘協(xié)調(diào)為了解決上述難題，集中管理分布式電源，優(yōu)化冷熱電負荷的需要，更好地發(fā)揮分布式電源的潛力，并結(jié)合電力系統(tǒng)用戶對電能質(zhì)量的要求，和電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，逐步形成了將上述技術(shù)綜合在一起而形成的特殊電網(wǎng)——微網(wǎng)（Microgrid簡稱MG）。國外專家預測，未來的配電網(wǎng)系統(tǒng)將是傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)和大量分布在配電系統(tǒng)供電區(qū)域內(nèi)的微型電網(wǎng)組合而成。

微網(wǎng)的提出美國電氣可靠性技術(shù)解決方案聯(lián)合會（CERTS）給出的定義為：微網(wǎng)是一種由負荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱量；微網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制；微網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求。美國威斯康辛麥迪遜分校的R.H.Lasseter給出的概念是：微網(wǎng)是一個由負載和微型電源組成的獨立可靠的系統(tǒng)，對當?shù)靥峁╇娔芎蜔崮?。這種概念提供了一種新的模型來描述微網(wǎng)的操作；微網(wǎng)可被看作電網(wǎng)中一個可靠的單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)反應來滿足外部輸配電網(wǎng)的要求：增加本地可靠性，降低饋線損耗，保持本地電壓，通過利用余熱提供更高的效率，保證電壓降的修正或者提供不間斷電源。微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀歐盟微網(wǎng)項目給出的定義是：利用一次能源，使用微型電源，分為不可控，部分可控和全控三種，并可冷熱電三聯(lián)供；配有儲能裝置；使用電力電子裝置進行能量調(diào)節(jié)。國內(nèi)也有結(jié)合我國電網(wǎng)的實際情況得出的微網(wǎng)概念是：能源來源主要為可再生能源；發(fā)電系統(tǒng)類型可為微型燃氣輪機（Micro-Turbine）、內(nèi)燃機(Gas-Engine、燃料電池(FualCell、太陽能電池(PVPanel、風力發(fā)電機(WindGenerator)、生物質(zhì)能（BiomassEnergy)等;系統(tǒng)容量為20kW-10MW;網(wǎng)內(nèi)的用戶配電電壓等級為380V，或者包括10.5kV;如與外部電網(wǎng)進行能量交換，電壓等級由微電網(wǎng)的具體應用等情況而定。微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀2.微網(wǎng)的組成微網(wǎng)主要是由微型電源、負荷、儲能裝置、能量變換設(shè)施、控制系統(tǒng)等組成。網(wǎng)內(nèi)的微型電源的總功率一般小于10MW，每個DG均由電力電子技術(shù)提供所需要的控制和接口。微源（如微型渦輪燃氣輪機，燃料電池，以及可再生能源）與用戶直接相連，安裝在相應的區(qū)域內(nèi)。典型的微網(wǎng)結(jié)構(gòu)微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀3.微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)微網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

微網(wǎng)一般是由多條輻射狀饋線和負載群組成，輻射狀配電網(wǎng)通過固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)（StaticTransferSwitch）在公共耦合點（Pointofcommoncoupling）與主干配電系統(tǒng)相連。每條饋線具有斷路器和潮流控制器。微網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)：微網(wǎng)的通信結(jié)構(gòu)是由三個基本層組成，首層是微網(wǎng)中央控制器（MicrogridCentralController），次層是負荷控制器（LoadController）和微源控制器（MicrosourceController），底層是可控負荷與可控微源。微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀4.微網(wǎng)的功能

基于分布式能源系統(tǒng)的微型電網(wǎng)具有三個獨特功能：微源與負荷控制：分布式發(fā)電和微電網(wǎng)利用分布式發(fā)電控制進行有功和無功的控制。當網(wǎng)壓或負載發(fā)生變化時，與DG耦合的功率和電壓控制器能快速響應，無須與上級系統(tǒng)通信。微網(wǎng)中央控制：微網(wǎng)中央控制器為每個微型電源的控制器設(shè)定工作點（功率和電壓工作點以及微元控制開關(guān)），提供運行控制功能，其響應時間以分鐘計算。

微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀5.微網(wǎng)的運行方式正常情況下，微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，向電網(wǎng)供出多余的電力或是由電網(wǎng)補充自身發(fā)電量不足。電網(wǎng)發(fā)生故障或電能質(zhì)量不滿足要求時，微網(wǎng)應及時與電網(wǎng)隔離并采取孤網(wǎng)運行，由分布式電源向微網(wǎng)內(nèi)的負荷供電。無論是并網(wǎng)還是孤網(wǎng)，均需要對微網(wǎng)的各個分布式電源和儲能裝置進行有效的控制，實現(xiàn)兩種模式之間平滑的切換，保證電壓和頻率的變化在允許的范圍內(nèi)。微網(wǎng)介紹及微網(wǎng)研究現(xiàn)狀6.微網(wǎng)與大型電網(wǎng)結(jié)合所帶來的優(yōu)點集中管理控制分布式電源，使其性能得到最大發(fā)揮，減少主干電網(wǎng)在峰荷時期所承受的緊張情況，起到“削峰填谷”的作用；為中低壓等級的用戶企業(yè)，如CBD（中央經(jīng)濟商務(wù)區(qū)），高科技企業(yè)產(chǎn)發(fā)區(qū)、住宅小區(qū)以及孤立、偏遠地區(qū)用戶提供高質(zhì)量的電力供應；采用冷熱電聯(lián)產(chǎn)（CCHP），為用戶提供綜合能源解決方案；微源在負荷中心區(qū)附近，減少了輸配電能量損耗，有例子表明同樣是熱電聯(lián)產(chǎn)，傳統(tǒng)的集中式供電的效益為71%，而以微型燃氣輪機為微源的微網(wǎng)效益達到85%；可把微網(wǎng)納入現(xiàn)有電力系統(tǒng)的負荷側(cè)管理（DSM），為電力企業(yè)提供緊急功率支持等服務(wù)；提高整個電網(wǎng)的運行效率，同時還可以減少對環(huán)境的污染；微網(wǎng)的價值定位可靠性費用綠色能源安全性電力系統(tǒng)差異化服務(wù)提高可靠性和電能質(zhì)量協(xié)助管理間歇式可再生資源，推動環(huán)境友好型技術(shù)的運用降低資源費用控制價格波動通過推動電源的分散性提高輸電系統(tǒng)靈活性和安全性輔助配電系統(tǒng)優(yōu)化同時提供電力服務(wù)根據(jù)不同的價位為用戶提供不同的質(zhì)量和數(shù)量的服務(wù)微網(wǎng)運行方式的優(yōu)點可大大提高分布式電源的有效運行時間；有助于電網(wǎng)災變是的重要負荷持續(xù)供電；避免間歇式的電源對周圍用戶電能質(zhì)量的直接影響；

。。。。。經(jīng)濟與社會意義巨大！問題1：微網(wǎng)運行特性微網(wǎng)復雜性:多種資源輸入（光、風、氫、天然氣等）多種產(chǎn)品輸出（電、冷、熱）多種轉(zhuǎn)換單元

（光/電、熱/電、風/電；直流/交流）多種運行狀態(tài)（并網(wǎng)，獨立）一些電源的間歇性和隨機性認識微網(wǎng)復雜動態(tài)行為是揭示相互作用機理的基礎(chǔ)問題2：微網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計問題2：微網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計問題3：微網(wǎng)的控制策略可調(diào)度容量大型中型小型儲能裝置微網(wǎng)控制系統(tǒng)功率分配與調(diào)度發(fā)電控制電能平衡多級優(yōu)化負載控制發(fā)電預測可再生資源風能太陽能生物能問題3：微網(wǎng)保護與控制用戶負荷kWElectricitykWHeat間歇電源實時能量功率控制當前信息預測預測當前信息配網(wǎng)層面輸入輸出功率控制DG層面分布式電源控制負荷層面負荷的響應控制2023/2/447美國智能電網(wǎng)發(fā)展里程碑200120032004DOE與NETL合作發(fā)起了“現(xiàn)代電網(wǎng)(MGI)”研究,TheModernGridInitiative:aVisionforthemoderngrid.Mar.2007.NETL200520092030EPRI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“Grid2030”DOE啟動電網(wǎng)智能化(GridWise）項目之后，研究機構(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)方案和實踐奧巴馬將智能電網(wǎng)提升為美國國家戰(zhàn)略年份智能電網(wǎng)提出2023/2/4482023/2/449國外智能電網(wǎng)研究概況驅(qū)動因素：美國:２００３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變的智能電網(wǎng).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)的先進性提高用戶對電價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2023/2/450在輸電側(cè):目前有EPRI、ABB、PJM等機構(gòu)和企業(yè)開展相關(guān)研究。

PJM公司認為：廣域測量技術(shù)是保證大電網(wǎng)安全的重要手段，也是實現(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)研究概況智能化實踐最新成果2023/2/451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:XcelEnergy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)研究概況智能化實踐最新成果2023/2/452Boulder（伯德市）tobecomefirstSmartGridCity

XcelEnergy公司在Boulder建設(shè)全美第一個“智能電網(wǎng)”城市2023/2/453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)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ))，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(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)。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應和增值服務(wù)。2023/2/454

智能電網(wǎng)主要特征：

堅強、自愈、兼容、經(jīng)濟、集成、優(yōu)化

2023/2/45556/60提綱

歷史事件的回顧面臨問題和挑戰(zhàn)

關(guān)鍵技術(shù)的研究未來的發(fā)展途徑57/60關(guān)鍵技術(shù)的研究1、統(tǒng)一管理還是分散運營（政企分開、產(chǎn)權(quán)分離、輸配隔離、配營剝離）2、數(shù)字化、量測技術(shù)和通信技術(shù)3、智能控制和應急管理4、信息集成（大數(shù)據(jù)）和一體化進程5、靈活交直流系統(tǒng)和電力電子技術(shù)58/60關(guān)鍵技術(shù)的研究1、統(tǒng)一管理還是分散運營（政企分開、產(chǎn)權(quán)分離、輸配隔離、配營剝離）2、數(shù)字化、量測技術(shù)和通信技術(shù)3、智能控制和應急管理4、信息集成（大數(shù)據(jù)）和一體化進程5、靈活交直流系統(tǒng)和電力電子技術(shù)59/60一、統(tǒng)一管理還是分散運營模式：各國電力企業(yè)的管理和競爭模式1、模式1(全國為單一垂直壟斷管理模式)2、模式2(單一發(fā)輸電公司與多家配電公司管理模式)3、模式3(單一垂直壟斷企業(yè)和多家發(fā)電、配電公司管理模式我國稱為混合模式)4、模式4(多家發(fā)電公司與一家輸配電公司的管理模式)5、模式5(一家輸電公司與多家發(fā)電、配電公司管理模式)6、模式6(多這壟斷的發(fā)輸電公司、配電公司的管理模式)7、模式7(多家垂直壟斷的電力公司管理模式)（國、南、蒙）一個國家的電力供應,由多家發(fā)電、輸電、配電垂直壟斷的電力公司分地區(qū)經(jīng)營,電力公司間電網(wǎng)互相聯(lián)結(jié)。（三集五大的形成，事業(yè)部）2023/2/460中國智能電網(wǎng)的提法和4個特征

（StrongSmartGrid

）（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（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

2023/2/461智能電網(wǎng)技術(shù)應包括的主要內(nèi)容：先進的相量測量（PMU）和廣域測量技術(shù)（WAMS）先進的三維、動態(tài)、可視化技術(shù)高級計量-無線、自動計量讀數(shù)（Advancedmeteringinfrastructure—AMI）(Automaticmeterreading-AMR)；需求響應(DemandResponse)；(需求側(cè)管理DSM)

先進的配電自動化–高級配電運行(ADO)功能使“自愈”(SelfHealing)成為可能；分布式發(fā)電技術(shù)(DistributedGenerationorDistributedEnergyResources---DGorDER)及電力儲能技術(shù)等2023/2/462中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件1、電力通信基本實現(xiàn)主干通道光纖化、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化信息化水平已初步達到建設(shè)智能電網(wǎng)的要求2023/2/4632、廣域量測技術(shù)已大范圍應用,狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)正大力推進信息化水平已初步達到建設(shè)智能電網(wǎng)的要求2023/2/4643

開展了數(shù)字化變電站研究智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點領(lǐng)域徐行站數(shù)字化改造新建數(shù)字化海寧站2023/2/4654開展了統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的研究智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點領(lǐng)域2023/2/4665雙向信息交互與互動上積累了相當多的經(jīng)驗用戶側(cè)管理、負荷管理控制系統(tǒng)等一系列應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多的經(jīng)驗，但還未達到智能電網(wǎng)對用戶大量參與電網(wǎng)互動的要求。2023/2/4676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、提高風電接入效率起著重要作用（3）AMR的工作正在開展2023/2/4682023/2/469按照考慮N-1情況下特定預想事故的原則，規(guī)劃建設(shè)多饋入直流和交流系統(tǒng)并聯(lián)的華東區(qū)域堅強受端網(wǎng)架初步建設(shè)高級調(diào)度中心開展數(shù)字化變電站試點開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)堅強受端大電網(wǎng)

規(guī)劃建設(shè)適應電力市場要求的特高壓電網(wǎng)，滿足“三華”聯(lián)網(wǎng)需要建成高級調(diào)度中心數(shù)字化變電站推廣適應電力市場要求的運行技術(shù)

FSM的研究與應用數(shù)字化電網(wǎng)

規(guī)劃以自愈為目標的智能電網(wǎng)實現(xiàn)智能化調(diào)度新型材料和智能設(shè)備的全面使用可再生能源的友好接入實現(xiàn)與用戶的智能互動智能化電網(wǎng)201020202030智能電網(wǎng)全面轉(zhuǎn)型鞏固提升引領(lǐng)超越2007智能電網(wǎng)建設(shè)的三階段目標2023/2/4702023/2/471（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)電壓恢復器技術(shù)（DVR）、固態(tài)切換開關(guān)技術(shù)（SSTS）；DFACTS技術(shù)；無功補償器技術(shù)（DSTATCOM）、有源電力濾波器（APF）技術(shù)。

2023/2/472用電領(lǐng)域智能化應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)，計劃在3～5年內(nèi)完成用戶用電信息的“全覆蓋、全采集、預付費”管理。目前在電力負荷控制系統(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)。當前歐美智能電網(wǎng)更加注重互動性和智能電表的應用，應該引起關(guān)注和研究。中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件2023/2/473開展了高級調(diào)度中心的研究智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點領(lǐng)域74盧強院士綜述美歐觀點可見Smartgrid重點放在用戶側(cè)監(jiān)控，重在配、供電網(wǎng)，將分布式發(fā)電加以集成，向用戶提供安全、經(jīng)濟電能有目標----經(jīng)濟、安全，但無總體解決思路似乎信息暢達，用戶與分布式發(fā)電站互動，就是智能電網(wǎng)無人敢于直接提出：實施電力系統(tǒng)智能調(diào)度這個核心問題（SmarterEMS，SEMS），看成是遙遠未來。75二、究竟什么是智能電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)2.1“智能”問題是一個“優(yōu)化”問題2.2智能電力系統(tǒng)問題是一個多指標優(yōu)化問題（Amulti-indexoptimizationsubject）三大類指標：安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟標準優(yōu)化指標集合（SOIS）：{安全穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)良、經(jīng)濟節(jié)能}

好——更好——最好good——betterthebest762.3智能電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)定義一個具有多指標自趨優(yōu)運行能力的電力系統(tǒng)稱之為智能電力系統(tǒng)。

110kV及以下電壓等級的智能電力系統(tǒng)稱之為智能電網(wǎng)。77三、多指標優(yōu)化問題的解析數(shù)學一般表達式綜合指標：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、電壓安全穩(wěn)定性、頻率 （功角）安全穩(wěn)定性、網(wǎng)損最小化、…How?NoWay！巨型條件變分問題！如何解決？唯有HCS!minLagrange’smethod:78四、智能電網(wǎng)標準優(yōu)化指標體系的制定1）動態(tài)和靜態(tài)安全穩(wěn)定裕度

2）網(wǎng)耗的降低率 3)f,V品質(zhì)的改善度4）投入資金的節(jié)約度初步將三大類指標細化為3類200多條標準優(yōu)化指標體系，定稿后上報國家發(fā)改委能源局。

極大化79

五、大網(wǎng)調(diào)中心層面智能調(diào)度自動化系統(tǒng)

（SEMS）結(jié)構(gòu)圖

例：806.1動態(tài)數(shù)據(jù)共享平臺

（dynamicdatasharingplatform,DDSP）DRTU(DynamicRemoteTerminalUnits)由2秒0.2秒，帶時標（滿足實時控制要求）PMU（PhasorMeasurementUnits）0.02秒級——直傳可視化服務(wù)單元“swingcurves”0.2秒級——與DRTU時間尺度一致六、對結(jié)構(gòu)圖的簡單剖析上與大網(wǎng)調(diào)，下與省調(diào)共享tx(t)081七、網(wǎng)、省、地三級調(diào)度皆需建立SEMS電網(wǎng)總調(diào)電力調(diào)通中心……NO.10供電片區(qū)片調(diào)用戶群、微電網(wǎng)、用戶群、微電網(wǎng)、NO.n供電片區(qū)片調(diào)NO.1供電片區(qū)片調(diào)地區(qū)調(diào)度優(yōu)化指標體系用戶群、微電網(wǎng)、用戶年均斷電率電壓質(zhì)量不合格率電壓不平衡及諧波電壓失穩(wěn)可能性（機率）網(wǎng)損建設(shè)投資額

極小化電網(wǎng)總調(diào)更需建立自己的SEMS！例：82九、若干重要問題探討與建言“鈔票回收車”（Cash-backcar）集控站無線公網(wǎng)國際互聯(lián)網(wǎng)（車主可視圖形及用電優(yōu)化選擇）電動車蓄能充放電站2020年全國3千萬輛。2kW/輛，2個三峽！8310.2上海SEMS的一幅主人機界面圖十、上海市調(diào)SEMS主站概覽2023/2/484開展了規(guī)劃技術(shù)體系完善研究智能輸電網(wǎng)技術(shù)為重點領(lǐng)域新能源對電網(wǎng)規(guī)劃的影響及對策研究基于LCM的電網(wǎng)規(guī)劃方案評價研究新能源對電網(wǎng)規(guī)劃的影響及對策研究節(jié)能減排下的電網(wǎng)規(guī)劃研究區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃研究考慮不確定因素的電網(wǎng)靈活規(guī)劃方法研究基于預想事故集的電網(wǎng)規(guī)劃研究85/60國家電網(wǎng)“三集五大”體系提出了“大規(guī)劃”：實施規(guī)劃統(tǒng)一編制、統(tǒng)一管理，建立包含各專業(yè)、貫穿各層次、涵蓋多電壓等級的統(tǒng)一規(guī)劃體系；智能電網(wǎng)對規(guī)劃設(shè)計工作提出了更高的要求；圍繞電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)化、科學化的目標，在整合現(xiàn)有規(guī)劃軟件和電氣分析計算工具的基礎(chǔ)上，建立院級的規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，以GIS可視化技術(shù)和分布式計算技術(shù)為支撐，研發(fā)一個將資料收集、規(guī)劃研究、工程可研、技經(jīng)分析、電氣計算深度融合的可視化、向?qū)健⒁惑w化平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的高效率、低重復、科學化，以及規(guī)劃成果的統(tǒng)一管理和再利用。86/60規(guī)范化原則：嚴格遵循《電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)章程》、《國家電網(wǎng)公司規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)范》，以及國家電網(wǎng)公司編碼規(guī)范、平臺功能規(guī)范等相關(guān)的國家或行業(yè)規(guī)范；標準化原則：參照IEC61968/61970、ISO等國際國內(nèi)標準，為平臺/系統(tǒng)間的互操作提供保障；先進性原則：研究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、智能優(yōu)化技術(shù)、圖形可視化技術(shù)、三維可視化技術(shù)，建立先進模型和實用算法，突破平臺建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)；積木化原則：平臺建設(shè)采用分層、分塊、分階段的設(shè)計和開發(fā)的思想，逐步建立健全各項功能，最終形成