智能电网(1).doc

智能电网及其发展态势提 纲1.智能电网定义及特征2. 国外研究现状与成果3. 中国智能电网研究现状与发展趋势4. 智能电网关键技术介绍1、智能电网定义及特征1.1 智能电网的定义 v 以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。v 1)充分满足用户对电力的需求和优化资源配置v 2)确保电力供应的安全性、可靠性和经济性v 3)满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。1.2 智能电网驱动力美国智能电网驱动力美国:年美加大停电后，美国电力行业决心利 用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.关键点 v 改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性v 提高能源的利用效率和技术的先进性v 提高用户对电价的可承受能力v 适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降低排放水平v 提高在全球的竞争性(经济危机产业)欧洲智能电网驱动力欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。 关键点 1）供电的安全性问题 一次能源的缺乏、 供电可靠性和电能质量 供电能力（2）环境问题 京都协议 气候变化 保护自然（3）国际电力市场 提供低廉的电价和提高能效 进行创新和提高竞争能力 有关垄断的规程修订美国、欧洲智能电网驱动力安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证 美国 电力需求的增长与日益老化的电网框架之间的矛盾。 运行成本控制与相应监管政策的不确定性的矛盾 环境压力不可再生能源的过度开采和利用，造成生态环境破坏和能源枯竭 信息化、数字化等新技术的驱动 欧洲 欧洲各国的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发展，尤其是鼓励风能、太阳能和生物质能等可再生能源发展 欧盟和相关国家的政策鼓励和支持，提倡低碳发电、可再生能源电力和高效的能源利用方式，用以减小碳化物的排放，保护环境 现代新技术的驱动 中国智能电网驱动力中国的情况不是特例，全球电力行业的发展都面临诸多挑战，既有共性，也有各地区特有的问题。对中国的挑战是：v 电力基础设施投资大量增加v 温室气体减排的压力越来越大v 快速增长的燃料价格和负荷需求1.3 智能电网特征 埃森哲观点智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈），从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。智能电网的特性 清洁：能够大规模利用可再生能源减少对环境的潜在影响 坚强：有能力抵御恶劣天气和外部攻击并确保信息安全 自愈：有能力实现电网的自我诊断，自我调整，自动隔离故障和自动快速恢复 优化：能够优化资源，提高设备资产的利用率和电网的运行效率 交互：能够与电力市场和用户进行交互和实时响应，提升服务水平 经济：能够以最优成本向社会提供优质电力我国智能电网主要特征：（1）坚强性（Robust/Strong） 在电网发生小扰动和大扰动故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故； 在电网发生极端故障时，如自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏，仍能保证电网的安全运行； 二次系统具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。（2） 自愈性（Self-Healing） 具有实时、在线连续的安全评估和分析能力 具有强大的预警控制系统和预防控制能力 具有自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。（3） 兼容性（Compatible） 能支持可再生能源的正确、合理地接入 适应分布式发电和微电网的接入 能使需求侧管理的功能更加完善 实现与用户的交互和高效互动。（4）经济性(Economical) 支持火电和水火电联合经济运行 支持电力市场和电力交易系统 提供清洁和优质电力 实现资源的合理配置 降低电网损耗，提高能源利用效率。（5）集成（Integrated） 实现电网信息的高度集成和共享 采用统一的平台和模型 实现标准化、规范化和精细化的管理（6）优化（Optimized） 优化资产的利用率 降低投资成本和运行维护成本。2、国外研究现状与成果2.1 发展目标与进度安排 美国智能电网发展里程碑 2001 EPRI开始“Intelligrid”(智能电网）研究2003 布什总统要求美国能源部（DOE）致力于电网现代化，DOE发布“Grid 2030” 2004 DOE启动电网智能化(GridWise）项目 2005 DOE与 NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the modern grid. Mar. 2007. NETL之后，研究机构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践 2009奥巴马将智能电网提升为美国国家战略美国智能电网发展目标 突破电网用户端与低压配网智能化 推行可再生能源和分布式电源系统的集成技术与电力储能技术 发展高温超导电网欧洲智能电网发展过程2005成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”2006提出智能电网愿景，制定（1）欧洲未来电网的远景和策略（2）战略性研究议程战略部署文件报告欧洲2020年及后续的电力发展目标：未来欧洲电网应满足如下需求:v 灵活性(Flexible)，在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求；v 可接入性(Accessible)，使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用；v 可靠性(Reliable)，提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求；v 经济性(Economic)，通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。2.2 现有研究成果与效益分析 国外智能化实践最新成果 在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展研究。 PJM公司认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建设着手开展智能输电网的工作。在配电和用电侧: 目前建设的智能电网主要有两个方面智能电表和智能家电。 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市Boulder的实施优势理想规模（5万名用户）理想的地理位置选址（可很便捷地进入所需的电网设备）理想的智能电网用户 用户很早就精通网络的使用 关注环境问题 愿意接受因正当理由带来的一些短期的不便有机会与以下单位进行合作: 科罗拉多大学 美国国家大气研究中心美国国家标准及技术研究院 市县领导人Boulder项目范围合作伙伴模式工程的四个阶段（2008年3月2009年12月）前三个阶段主要是工程的开发最后一个阶段重点放在工程分析5万个可应用智能电网技术的试点场所2万5千只新电表5座变电站配备了相应馈线多种家庭内部解决方案涉及居民和小型工商业用户Boulder市-智能电网城市的亮点 ：基于先进信息技术的动态系统高速、实时、双向通信遍布全网的传感器能够进行快速诊断并采取行动提高高峰时段效率的决策数据和支持分布式发电技术（例如风电、太阳能和PHEV)自动化的“智能变电站”家用能源控制装置自动化的家庭能源利用实例效益分析11 美国EPRI2004年所做的初步估计 建设智能电网需追加总成本为1650亿美元(其中输电380亿美元，配电1270亿美元） 效益为6380到8020亿美元 效益与投资比为4.15.12.东京电力公司配电系统(唯一智能配电网雏形 配电自动化系统的投资收益率（投资收益）0.77投资:254 亿日元年 收益:328 亿日元年缩短了供电恢复时间 （与三分段相比）得到快速供电恢复的用户增加了 2.5 倍 平均用户断电时间减少到先前的十分之一 当到达现场时间和开关操作时间延长时，效果会更好系统供电可靠性指标系统平均停电时间指标（SAIDI） 东京电力: 2分钟法国:45分钟英国:70分钟美国:80分钟我国：超过100分钟系统平均停电频率指标（SAIFI）东京电力: 0.05次3、中国智能电网研究现状与发展趋势3.1 中国智能电网定义、内涵与发展目标 名称：坚强的智能化电网（Strong&Smart Grid） 总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化 基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动4个主要技术特征（Strong Smart Grid ） （1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设备（2）信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通信形成的信息平台（3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度），变电站自动化与用户用电系统智能控制（4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动 我国智能电网发展目标（三步走）09-10研究阶段：标准与规划制定；特高压电网建设；智能变电站试点；智能配电网示范工程11-15全面建设阶段：完成特高压网架建设；枢纽变电站实现智能化；初步建成智能调度中心；开展双向互动与分布式能源试点16-20完善提升阶段：全面建成统一的坚强智能电网，技术与装备达到国际先进水平智能电网与当前电网的不同特征目前将来激励/包括电力用户电价不透明，缺少实时定价，选择很少充分的电价信息，实时定价，有许多方案和电价可供选择提供发电/储能中央发电占优，少量DG, DR, 储能或可再生能源大量“即插即用”的分布式电源补助中央发电（节能、环保）使市场化成为可能有限的趸售市场，未很好的集成成熟、健壮、很好集成的趸售市场满足电能质量需要关注停运，不关心电能质量电能质量需保证，有各种各样的质量/价格方案可供选择特征目前将来优化很少计及资产管理电网的智能化同资产管理软件深度集成自愈扰动发生时保护资产（保护跳闸）防止断电，减少影响抵御攻击对恐怖袭击和自然灾害脆弱具有快速恢复能力今天的电网运营呈现条块分割和人工密集型特征 电力企业垂直集成，每家电力企业各自独立运作 发电集中在大型发电厂 用户对于发电来源和付费方式等缺乏选择 人工读表或估算用电量 人工方式处理停电，恢复供电常常较慢 二十世纪后期以来，这一切都将开始改变未来的电力系统 互联更紧密、更高效智能电网为用户带来的价值管理和控制成本的能力通过改变使用电网电力的时间来降低电费通过监测实时家庭电器能源消耗来管理成本通过允许电网自动调节家庭电器配置来降低费用通过主动参与高峰用电节能来降低费用提供可靠电能更少停电更信任停电时恢复预测的可靠性通过“按使用收费”的电池和备用设备来降低停电的影响更准确的费用不再估算电力使用更信任读表准确度准确费用预测减少环境影响确定通过改变用电行为而节约的碳排放值电力企业必须转变其运营方式v 从.电网集中控制而且缓慢w 用户反映电能质量/可靠性w 周期性检修w 预测为基础的系统规划w “鎏金（Gold-plating）”基础设施w 信息获取依照“循需”的原则w 用户是被动和使用电能的w 管理电能流向用户w 工作人员以手工和个人技能来完成工作v 至w 电网控制是分布式，快速的自主平衡和负荷变化响应w 主动对电网中的质量和可靠性问题进行确认和反应w 主动监测和状态检修w 数据为基础的系统规划w 资产投资优化w 对用户和政策制定者透明w 用户是能源价值链中的主动积极伙伴w 管理“多向”潮流w 工作人员通过数据和资讯进行分析和获得结果3.2 中国智能电网结构体系 发电 优化的电厂选址 鼓励可再生能源投资 严格的排放管理 有效的成本管理 可靠经济的设备管理 灵活的竞价策略输电优化的电网规划 具有“自愈”特征的坚强电网 安全、可靠、节能、经济的优化调度 适应各种类型的发电资源更高的设备利用水平 更低的传输网损 可靠经济的设备管理 更可靠的电力传输配电 科学经济的配网规划 自适应的故障处理能力 更迅速的故障反应 更可靠的电力供给 更出色的电能质量 可靠经济的设备管理 支持分布式能源和储能元件 与用户的更多交互用电 更具竞争力的市场营销策略 针对用户需求定制服务 允许用户向电网提供多余的电力 根据用户的信用控制电力的供给六大业务环节 发电领域：主要包括常规大电源基地（大煤电、 大水电、大核电）、大规模可再生能源、分布式能源、光伏发电等电源的接入和协调运行技术。 输电领域：主要包括大电网规划技术、电力电子技术、输电线路运行维护技术、输电线路状态检修技术和设备全寿命周期管理技术等。 调度领域：主要包括大电网安全稳定分析技术、仿真建模技术、经济运行技术、综合预警和辅助决策技术、大电网控制技术、安全防御技术、运行管理技术等。 变电领域：主要包括变电站信息采集技术、智能传感技术、实时监测技术、状态诊断技术、自适应/自优化保护技术、广域保护技术、协调控制技术和站内智能一次设备技术等。 配电领域：主要包括配电网经济运行、智能预警、辅助决策、安全控制、设备管理、电能质量、智能配网设备、大规模储能、电动汽车变电站等技术。 用电领域：主要包括高级量测技术、双向互动营销技术、用户储能技术、用电仿真技术等。 三大支撑技术 信息技术：主要包括信息体系、信息架构、信息模型、信息存储、信息集成、信息展示、信息安全、应用平台、国产化核心软件和设备、信息运维等技术。 通信技术：主要包括通信体系、通信架构、通信标准、评估模型、通信安全、时钟同步、智能变电站/配电/用电/家庭通信、无线通信、载波通信、载波通信、通信管理等技术。 发展战略：主要开展发展环境、战略价值、政策体系、推进机制、经营管理、绩效评估、电网规划等方面的研究关键设备之