卢强院士-浅论智能电力系统与智能电网.ppt

1,浅论智能电力系统与智能电网,清华大学电机系 卢强 2011年6月,2,一 、国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr.Obama）,美国电科院（EPRI）的“定义” “ A power system made up of numerous automated transmission and reliable manner. A power system that handles emergency conditions with self-healing actions and is responsive to energy-market and utility businessenterprise needs. A Power system that serves millions of customers and has an intelligent communications infrastructure enabling the timely, secure and adaptable information flow needed to provide reliable and economic power to the evolving digital economy . from EPRI : http:/ ,归结: 有愿望，没有解决思路!,3,欧洲技术论坛的定义 A Smart Grid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it generators, consumers and those that do both in order to efficiently deliver sustainable ,economic and secure electricity supplies,一、 国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr. Obama）,归结：一个能把用户与分布式发电厂聪明地整合在一起的，提 供经济和安全电力的电网称为Smart Grid 用智能（intelligent）去定义智能（Smart），同意语的 重复，违反了定义的基本原则，说明没搞懂。,4,综述美欧观点可见,有目标-经济、安全，但无总体解决思路 似乎信息畅达，用户与分布式发电站互动，就是智能电网 无人敢于直接提出：实施电力系统智能调度这个核心问题（Smarter EMS，SEMS），被看成是遥远未来。,5,二、究竟什么是智能电力系统和智能电网,2.1 “智能”问题是一个“优化”问题 2.2 智能电力系统问题是一个多指标优化问题（A multi-index optimization subject） 标准优化指标集合 ： SOIS=安全稳定、品质优良、经济节电,好更好最好 goodbetter the best,6,2.3 智能电力系统和智能电网定义,一个具有多指标自趋优运行能力的电力系统称之为智能电力系统。,110kV及以下电压等级的智能电力系统称之为智能电网。,7,三、 多指标优化问题的解析数学一般表达式,综合指标：电压质量、频率质量、电压安全稳定性、频率 （功角）安全稳定性、网损最小化、,How?,纯数学无解！,巨型条件变分问题！,如何解决？,min,Lagranges method:,8,理念：由事件 E 激发控制 由控制 C 消除事件,四、清华一个团队的理论和方法论,无科学的理念和方法论，实施电力系统多指标趋优就无从下手,目的：消除事件集合E,9,4.2 智能电网标准优化指标体系的制定,1）动态和静态安全稳定裕度 2）网耗的降低率 3) f , V 品质的改善度 4）投入资金的节约度 清华初步将三大类指标细化为3类200多条标准优化指标体系。请全国有关专家讨论修改后上报给有关主管单位，以形成中国标准。,极大化,10,五、智能调度自动化系统(SEMS)结构图,跨D-5000、OPEN-3000及CC-2000平台 采用IEC61970及IEC61850标准的Smarter EMS结构,例：,11,六、网、省、地三级调度皆需建立SEMS,大电网总调,省电力调通中心,NO.10供电 片区片调,用户群、微电网、,用户群、微电网、,NO.n供电 片区片调,NO.1供电 片区片调,地区调度优化指标体系,用户群、微电网、,用户年均断电率 电压质量不合格率 电压不平衡及谐波 电压失稳可能性（机率） 网损 建设投资额,极小化,大电网总调更需建立自己的SEMS！,例：,12,如此一来： ICT 计算机科学 电力系统动态学 创新方法论 创新控制理论 基层受控器 智能广域机器人（Smart Wide Area Robot, S-WAR），在本质上，而不是体势上。 政、产、学、研多结合，有望今后五年内我国建成真正意义上的智能广域机器人（S-WAR）示范工程。,七、电力广域智能机器人（S-WAR）,13,八、若干重要问题探讨与建言,8.1 电动车蓄能充放电站 2020年全国3千万辆。 2kW / 辆，2个三峡！,14,八、若干重要问题探讨与建言,8.2 “钞票回收车”（Cash-back car）,集控站,无线 公网,国际互联网,（车主可视图形及用电优化选择）,15,八、若干重要问题探讨与建言,8.3 “充”电站双功率接口(Two Power interfaces) 一开始规划设计就考虑，不要建成后再改建 一接口充电（车主买电） 另一接口放电（车主卖电） 车内有智能仪表，电价向车主透明，车主自控； 或大型停车场、居民区停车场由U-SEMS集控,应超前考虑该专项技术,16,实现方式： GE EMS （XA/21）系统 + 清华大学SEMS系统,清华SEMS和GE EMS