未來(lái)的電力系統(tǒng)“一網(wǎng)三流”與技術(shù)對(duì)策

未來(lái)的電力系統(tǒng)——“一網(wǎng)三流”西安交通大學(xué)2004年7月21日張保會(huì)一、一網(wǎng)三流的概念一網(wǎng)：電力網(wǎng)功率流：電力網(wǎng)的根本任務(wù)是傳送電能，電功率流信息流：為保證功率流的安全可靠經(jīng)濟(jì)流動(dòng)需要利用信息流進(jìn)行功率流的調(diào)節(jié)和控制電子貨幣流：為保證電能的商品化交易，需要實(shí)時(shí)的電價(jià)和交易信息

電能尚難于取代電能是最優(yōu)質(zhì)的能源,具有以下特點(diǎn):清潔無(wú)污染

高效、使用便捷

在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，尚未發(fā)現(xiàn)可取代電能的能量形式，電能仍是推動(dòng)社會(huì)文明進(jìn)步的最重要能量形式。能源結(jié)構(gòu)與可利用年限

煤炭石油天然氣水電和核電世界平均水平27%40%23%10%世界可采年限2304868

中國(guó)78.31%17.64%2.1%1.95%中國(guó)可采年限902295

環(huán)境制約以煤煙型為主的大氣污染導(dǎo)致的酸雨覆蓋區(qū)已占國(guó)土面積的30%1995年全國(guó)燃煤排放的煙塵總量為1478萬(wàn)噸，其中火電廠和工業(yè)鍋爐排放量占70%以上1995年全國(guó)二氧化硫排放總量達(dá)到2370萬(wàn)噸，其中電廠和工業(yè)鍋爐排放量占到69%

大氣污染的主要來(lái)源是燃煤不可再生能源：不可補(bǔ)充或復(fù)原化石燃料核能可再生能源：可補(bǔ)充或復(fù)原地?zé)崴Ｑ竽芴?yáng)能風(fēng)力能生物質(zhì)能生物質(zhì)能生物質(zhì)發(fā)電序號(hào)生物分類適合發(fā)電程度1林木類非常適合2甘蔗渣適合3谷殼適合4其余的副業(yè)植物比較適合5田野植物比較適合6垃圾，椰殼纖維，樹皮等不太適合歐盟生物質(zhì)能利用情況海洋能其應(yīng)用至今仍在試驗(yàn)中，并不普遍三種:波浪能潮汐能：和水力發(fā)電廠相似潮漲時(shí)水壩會(huì)將潮水困住潮退時(shí)，海水便會(huì)流過(guò)渦輪以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電海洋熱能：利用海水的溫差風(fēng)能全球可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源為53,000TWh，是目前全球發(fā)電量的兩倍.全世界安裝容量：10,000MW風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量風(fēng)電價(jià)格與傳統(tǒng)火電價(jià)格比較小水電的幾種類型大壩式引水式混合式抽水蓄能式歐盟小水電裝機(jī)容量太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是地球上分布最廣泛的可再生能源，每年到達(dá)地球陸地上的太陽(yáng)輻射能量約27萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是目前世界能源消費(fèi)總量的2000多倍.太陽(yáng)能的利用光伏系統(tǒng)發(fā)電（PV）通過(guò)太陽(yáng)能電池直接將太陽(yáng)的放射能轉(zhuǎn)換為電能光熱發(fā)電利用太陽(yáng)的熱能來(lái)燒水水蒸汽會(huì)推動(dòng)渦輪太陽(yáng)能的其它應(yīng)用太陽(yáng)能電池

e-獨(dú)立光伏系統(tǒng)發(fā)電并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可再生能源發(fā)電的貢獻(xiàn)我國(guó)可隙再生能柿源發(fā)展亮總目標(biāo)2020貓年可再生霜能源發(fā)電津裝機(jī)達(dá)到啦1億KW掛的目標(biāo)（一）小賺水電60溫00-7嬌000萬(wàn)快KW。多年來(lái)何我國(guó)小拉水電裝卸機(jī)平均渴每年以指100太~15純0萬(wàn)K集W的速怕度增長(zhǎng)予，到2僚002響年底全評(píng)國(guó)裝機(jī)喚容量已貢達(dá)28撫40萬(wàn)劇KW。（二）風(fēng)旁力發(fā)電2輪000萬(wàn)探KW。（三）騎生物質(zhì)句能發(fā)電秧100陡0萬(wàn)K懇W。205片0年太陽(yáng)能專發(fā)電占私總發(fā)電品量的1項(xiàng)0%風(fēng)力發(fā)電治占總發(fā)電她量的10腎%與電力系角統(tǒng)的接口倚技術(shù)直接與系勝統(tǒng)相聯(lián)（冶機(jī)電式），即使用旋消轉(zhuǎn)式電機(jī)頌直接發(fā)出崇基頻交流果電則屬于稼第一類，仁像小型燃尊氣輪機(jī)、里地?zé)岚l(fā)電煉、水電、魂太陽(yáng)熱等繞。通過(guò)逆去變器與法系統(tǒng)相嘆聯(lián)，逆變器型與通常指的火是發(fā)出直服流電的D擊G（如風(fēng)飲力發(fā)電、悼光伏發(fā)電義、燃料電綱池及各種凱電能存儲(chǔ)盤技術(shù)）或輝發(fā)出高頻原交流電的箱DG（微飼透平）。含有分布丘式電源的鞋系統(tǒng)分布式圾能源發(fā)奧電的國(guó)盲際發(fā)展貼趨勢(shì)201旁0年部分歐腰盟成員泄國(guó)可再生那能源發(fā)狗電比例球（％）駱可再務(wù)生能源獸發(fā)電量岔（億K鑰Wh）奧地利柱21.瓣1鞭86蔥.43比利時(shí)圖5.搭8慘45.9旅9德籮國(guó)粗10.申3棗489吼.37丹齊麥點(diǎn)29漠12吹2.0戚3西班牙炸17.衛(wèi)5凈3兵76.2敘3法委國(guó)嫌8.9戒54個(gè)5.28201餐0年其允它國(guó)家膜可再生候能源發(fā)燒電目標(biāo)日本在思201信0年達(dá)監(jiān)到3％園發(fā)電目彎標(biāo)美國(guó)在2卵000年碧已達(dá)到7質(zhì)%，多數(shù)艦州已制訂熱了發(fā)展可喇再生能源軌的有關(guān)法減律。印度制定用了可再生古能源發(fā)電兆的商業(yè)化曾計(jì)劃，2證012年杰可再生能忽源發(fā)電比盛例占10忠％。2010撒年中國(guó)新儉能源與可忙再生能量誓發(fā)電量占怎總發(fā)電量飼的5.5癢％，目前嚷只占0.丘22%。分布式鞏能源發(fā)威電的優(yōu)追點(diǎn)燃煤發(fā)電肥：環(huán)境污技染，治撈理費(fèi)用寶逐年增洞高；核能發(fā)電飛：防泄漏策，核廢杯料污染菜；太陽(yáng)能、藝風(fēng)能：無(wú)券污染、不晚枯竭；生物質(zhì)能：底處理?xiàng)顝U物，得保護(hù)環(huán)釣境，不捷枯竭。分布式能編源的特點(diǎn)風(fēng)袋能：冰隨機(jī)性強(qiáng)供，不能儲(chǔ)企存，時(shí)空頌分布不均合勻，局部區(qū)灘域風(fēng)能潤(rùn)豐富；太陽(yáng)能：醬隨機(jī)性強(qiáng)蠅，日夜功桂率變化大丘，難于直懷接大量?jī)?chǔ)存較；生物質(zhì)能埋：能量密牢度小，難輕儲(chǔ)運(yùn)，適役合近距離便轉(zhuǎn)化。以上特點(diǎn)趨與煤、水呈、核等常美規(guī)能源相廚比，有極貝大的差券異。帶有分布橋式電源的蓄電力系統(tǒng)含有分布轉(zhuǎn)式電源的誕電力系統(tǒng)莊示意圖核能DLS水能風(fēng)能燃?xì)饽苋济汗SDS燃?xì)饽芴?yáng)能風(fēng)能小水能新的科析學(xué)問(wèn)題對(duì)于兩呢組不相鞋關(guān)的隨萬(wàn)機(jī)變量測(cè)（發(fā)電浸量和用宰電量）幅約束的環(huán)非線性盡電能系帶統(tǒng)，如褲何保證勾該系統(tǒng)嬌在正常嚷及事故痕狀態(tài)下摘的實(shí)時(shí)傳平衡和舟穩(wěn)定運(yùn)懲行，面蘿臨一系押列重大宋科學(xué)問(wèn)冬題.電網(wǎng)及仇其控制悅更為復(fù)殿雜研究現(xiàn)有梁的配電網(wǎng)錯(cuò)各處能夠焦承載隨機(jī)輸電能的能處力；如何改夫進(jìn)和提若高承載洗隨機(jī)電吵能的能肉力；當(dāng)分布式準(zhǔn)電源網(wǎng)絡(luò)年獨(dú)立和接糊入大電力法系統(tǒng)時(shí)，套如何協(xié)調(diào)形常規(guī)電源牛與分布式庭電源的隨晚機(jī)發(fā)電功炒率，都能擴(kuò)保持額定悔頻率和電愿壓運(yùn)行。二、智能化的篩電氣設(shè)備災(zāi)需要更多尸的信息交宣流1.智蟲能化電北氣設(shè)備曾的三個(gè)襯發(fā)展階亦段掌握電蕩力系統(tǒng)封的運(yùn)行效狀態(tài)監(jiān)視電氣宏設(shè)備的工疏作狀態(tài)決定電氣情設(shè)備的運(yùn)梯行性能與咐檢修二、智能化的耳電氣設(shè)備塘需要更多百的信息交赴流2.用店大功率振電力電常子裝備粘提高控辛制的柔霞性柔性輸電弓與緊急控漿制無(wú)功功率縫的動(dòng)態(tài)補(bǔ)某償電力系謠統(tǒng)的無(wú)麗功優(yōu)化二、智能化徑的電氣刮設(shè)備需充要更多峰的信息排交流3.發(fā)、嗽變電設(shè)備愧的經(jīng)濟(jì)運(yùn)伯行自動(dòng)發(fā)癥電控制問(wèn)AGC電力系賣統(tǒng)經(jīng)濟(jì)納運(yùn)行電力系統(tǒng)兔的自動(dòng)化三、值電氣主緞設(shè)備的凡預(yù)知維例修1.預(yù)質(zhì)知維修按數(shù)據(jù)庫(kù)趨的建立高頻率、佩大容量的跌數(shù)據(jù)采集高速率的希數(shù)據(jù)傳輸僅網(wǎng)絡(luò)大容量的兔數(shù)據(jù)分析否與處理三、豎電氣主刑設(shè)備的贈(zèng)預(yù)知維營(yíng)修2.預(yù)蕩知維修專尊家系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)奇分析故障診渾斷故障保陪護(hù)四、互扛聯(lián)電力系垮統(tǒng)的實(shí)時(shí)灣控制1.安全聲控制預(yù)防控制緊急控制恢復(fù)控荷制四、互榨聯(lián)電力糾系統(tǒng)的碎實(shí)時(shí)控頑制2.自獅適應(yīng)繼寬電保護(hù)縱聯(lián)保揉護(hù)自適應(yīng)只的網(wǎng)絡(luò)福保護(hù)綜合自菌動(dòng)化無(wú)人值聰守變電楊站四、互聯(lián)恐電力系統(tǒng)寄的實(shí)時(shí)控互制3.配電矛自動(dòng)化故障隔誘離網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)五、電剩力市場(chǎng)層化運(yùn)營(yíng)束的信息商支持1.競(jìng)價(jià)慢上網(wǎng)報(bào)價(jià)系非統(tǒng)交易系統(tǒng)結(jié)算系統(tǒng)五、電力悠市場(chǎng)化運(yùn)香營(yíng)的信息掃支持2.用灣戶側(cè)交固易實(shí)時(shí)電暴價(jià)后電鈴費(fèi)與電吐量一戶一表購(gòu)電契稿約的實(shí)栽現(xiàn)電費(fèi)結(jié)算風(fēng)與校核電費(fèi)的億收繳—仗銀行六、未來(lái)肚的系統(tǒng)及腹面臨的問(wèn)肥題匯集多缺種能源嚷產(chǎn)生的洗電能，濤由智能管化電氣挽設(shè)備互濁連支撐蚊，具有扔柔性調(diào)樣控能力鍛，滿足舊市場(chǎng)化配交易原謎則，全交國(guó)聯(lián)網(wǎng)賭的，功永率流、辣信息流注和貨幣仗流同時(shí)敗流動(dòng)的律、高度留自動(dòng)化竟了的人郊造非線斷性物理灑網(wǎng)絡(luò)。面臨的問(wèn)潔題為維持屆功率流算的安全忽、可靠誕、經(jīng)濟(jì)萬(wàn)地流動(dòng)游，及有熱效交易展，電力謎系統(tǒng)需亂要：1.大容飯量的實(shí)時(shí)墊信息2.信息值源自整個(gè)膏電網(wǎng)及用間戶3.信乘息網(wǎng)與池電網(wǎng)具地有大致失相同的攪結(jié)構(gòu)可能的解辨決方案充分利耕用電力奇網(wǎng)絡(luò)資爪源，開(kāi)攔發(fā)電力黨線高速宰載波新何技術(shù)，文構(gòu)造電免腦、電而話和電廚力的“油三網(wǎng)合扯一”網(wǎng)概絡(luò)，主營(yíng)電力差兼營(yíng)電信國(guó)。利用電力揪網(wǎng)高速載旬波的“三淘網(wǎng)合一”襪系統(tǒng)PLC子宴站示意圖英國(guó)P仆LC設(shè)水備韓國(guó)的P殃LC接入謠方案韓國(guó)Ke夕yin鈴Tele乳com提出出的利用養(yǎng)現(xiàn)存的低杯壓電力線軍路作為高匠速數(shù)據(jù)鏈效路接入用宮戶的方案?。涸摲桨缚蓸?lè)支持連接嚴(yán)在由同一武臺(tái)三相變?cè)蹓浩鞴╇娯惖谋镜丨h(huán)神網(wǎng)（PL2）上的2奔00個(gè)用覽戶，其速攻率為3M準(zhǔn)b/s，粗用戶通過(guò)配該網(wǎng)享有漂電力線電瓜話、IP馳及電視等識(shí)通信服務(wù)慰。我校的導(dǎo)PLC輔試驗(yàn)系院統(tǒng)DPL縫CM蚊ode閑m的構(gòu)傷成器件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室試淹驗(yàn)---浩-文件傳葛輸試驗(yàn)傳遞西安交通車大學(xué)電氣乞?qū)W院主頁(yè)構(gòu)成配網(wǎng)碧自動(dòng)化系舌統(tǒng)的通信朝平臺(tái)電能、電竄費(fèi)采集與晨管理系統(tǒng)電力市場(chǎng)趣用電側(cè)交譜易、管理甩的技術(shù)支傻持系統(tǒng)謝謝大家宗！謝謝觀看/歡迎下載