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2009年9月11日 智能电网技术简介 系统规划中心智能电网研究课题组 智能电网 smartgrid 是近年来电力行业关于未来电网发展态势的一个异常热门的名词和话题 引言 在一个寒冷的夜晚 某居民小区的供暖负荷急剧增加 但是却没有发生人们所担心的跳闸停电事故 这并非由于增加发供电量满足了需求 而是因为电网监测系统已经 察觉 到变压器不堪重负 及时将部分负荷切换至另一线路 与此同时 整个自动操作过程的详细记录通过网络传到了电力部门的值班室 几分钟后 极具针对性的分析解决方案已经生成并呈送到主管人士的电脑中 关于智能电网的描述一 引言 智能电网供电下的未来生活 电价不再是一成不变 它会根据一天中不同时段来自动定价 以前只是电力系统读取用户的电表 现在用户也可看到整个城市的用电情况 从而为自己的用电进行规划 再也不用担心停电怎么办了 因为智能电网可以在最短的时间内实现自动恢复 保证供电的连续性 智能家电还能感应电价变化 及时计算并自动调整使用时间 帮你控制电量和电费 关于智能电网的描述二 引言 智能电网供电下的未来生活 家庭屋顶的太阳能发电可以与电网实现互联 实现富裕电能的回售 电动汽车也可以通过传感器随时充电 费用自动计入个人用电账户 最终实现有插座的地方不仅有电能 还有信息互动 消费者既可以是电力客服 也可以是太阳能等小型电力供应商 关于智能电网的描述三 引言 面对智能电网这一话题 有两种观点 观点一 智能电网会迅速实施 对电网影响巨大 观点二 智能电网是炒作概念 离我们还很遥远 引言 智能电网是什么 引言 它离我们有多远 我们该怎样应对 一 智能电网概念的提出 主要内容 主要关注电力网络基础架构的升级更新 同时最大限度地利用信息技术 实现系统智能对人工的替代 1 美国 一 智能电网概念的提出 2 欧洲 重点关注可再生能源和分布式能源的发展 从而带动整个行业发展模式的转变 2006年 推出了研究报告 欧洲智能电网技术平台 欧洲未来电网的远景和策略 全面阐述了欧洲关于智能电网的发展理念和思路 明智的 聪明的 一 智能电网概念的提出 2008年 美国能源部 DOE 出版了一份名为 TheSmartGrid 的报告 开始接受SmartGrid这一名词 目前 SmartGrid 这个术语在全世界已经被普遍接受 采纳和应用 与其相对应 国内则基本上采用 智能电网 的译法和一致的称谓 现代汉语词典关于智能的解释 1 智慧和能力 一 智能电网概念的提出 1 智能电网的基本思想 智能电网涉及内容广泛 目前还没有一个确定的概念 其基本思想是 通过数字化信息网络系统将发电 输电 配电 供电以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备连接在一起 通过智能化控制实现精确供能 对应供能 互助供能和互补供能 最终目的 提高能源利用效率确保能源供应安全实现节能减排低碳 一 智能电网概念的提出 一 智能电网概念的提出 智能电网 智能电网就是将先进的传感量测技术 通信技术 计算机技术 自动控制技术和原有的输配电基础设施高度集成而形成的未来新型电网 互动 优化 集成 兼容 自愈 2 智能电网所具有的5个关键特征 一 智能电网概念的提出 1 自愈 self healing 连续在线自我评估电网运行状态 及时发现 快速诊断和消除故障隐患 能够自我恢复 避免大面积停电 使系统具有良好的鲁棒性 鲁棒性 robustness 指系统的健壮性 是指控制系统在一定的参数摄动下 维持某些性能的特性 2 智能电网的关键特征 一 智能电网概念的提出 互动 优化 集成 兼容 自愈 2 智能电网所具有的5个关键特征 一 智能电网概念的提出 2 互动 self healing 系统运行与电力市场无缝衔接 实现资源的优化配置 通过市场交易激励电力市场主体参与电网安全管理 从而提升电力系统的安全运行水平 2 智能电网的关键特征 一 智能电网概念的提出 互动 优化 集成 兼容 自愈 2 智能电网所具有的5个关键特征 一 智能电网概念的提出 3 优化 optimized 实现资产规划 建设 运行维护等全寿命周期环节的优化 提高资产的利用效率 减少电网损耗 2 智能电网的关键特征 一 智能电网概念的提出 互动 优化 集成 兼容 自愈 2 智能电网所具有的5个关键特征 一 智能电网概念的提出 4 兼容 compatible 同时适应集中发电与分散发电模式 支持风电等可再生能源的接入 满足电网与自然环境的和谐发展 2 智能电网的关键特征 一 智能电网概念的提出 互动 优化 集成 兼容 自愈 2 智能电网所具有的5个关键特征 一 智能电网概念的提出 5 集成 integrated 通过流程优化 信息整合 形成全面的辅助决策支持体系 支撑企业管理的规范化和精细化 提升电力企业的管理效率 2 智能电网的关键特征 一 智能电网概念的提出 1 1998年美国率先提出智能电网相关概念 2 简单地说 智能电网是由先进的计算机 通信等技术和原有的输配电基础设施高度集成而成 3 具有自愈 互动 优化 兼容 集成等五大特征 4 目的 提高能源利用效率 确保能源供应安全 实现节能减排 3 小结 一 智能电网概念的提出 一 智能电网概念的提出 二 国外智能电网应用简介 主要内容 1 2006年 美国IBM公司与全球电力专业研究机构 电力企业合作开发了 智能电网 解决方案 2 2008年 美国XcelEnergy公司在科罗拉多州的波尔得 Boulder 开始建设全美第一个 智能电网 城市 3 2008年9月 Google与GE联合发表声明对外宣布 正在共同开发清洁能源业务 核心是为美国打造国家智能电网 二 国外智能电网应用简介 4 2009年1月25日 美国白宫发布 复苏计划尺度报告 宣布 将铺设或更新3000英里输电线路 并为4000万美国家庭安装智能电表 美国将推动互动电网的整体革命 奥巴马政府2009年4月16日宣布计划划拨约40亿美元用于智能电网技术开发 5 法国 澳大利亚 日本 韩国等国也在大力开展智能电网技术的研究及应用 二 国外智能电网应用简介 电网安全 美国发展智能电网的驱动力 节能低碳 经济复苏 二 国外智能电网应用简介 一 智能电网概念的提出 三 我国智能电网应用简介 主要内容 中国电网 三 我国智能电网应用简介 1 国家电网公司2009年5月21日 国家电网公司刘振亚总经理在 2009特高压输电技术国际会议 上宣布了建设中国坚强智能电网的发展战略 中共中央政治局委员 国务院副总理张德江在会上表示 中国将从实际出发积极探索符合中国国情的智能电网发展道路 这是我国高层领导首次在公开场合表达对智能电网的态度 三 我国智能电网应用简介 国家电网公司坚强智能电网的总体目标 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 信息和控制等技术 构建以信息化 数字化 自动化 互动化为特征的国际领先 自主创新 中国特色的坚强智能电网 三 我国智能电网应用简介 通过电力流 信息流 业务流的高度一体化融合 实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用 极大提高电网的资源优化配置能力 大幅度提升电网的服务能力 并最终达到提高能源利用效率 确保能源供应安全 实现节能减排的目的 三 我国智能电网应用简介 如果把电网比喻成一个人 三 我国智能电网应用简介 未来国家电网公司将围绕发电 输电 变电 配电 供电 用电和调度六大领域全面推进智能电网建设 三 我国智能电网应用简介 近日国家电网公司印发的 关于加强统一坚强智能电网建设工作的通知 提出 国家电网公司未来智能电网重点投资的六大领域 三 我国智能电网应用简介 发电领域投资重点是风电 光伏并网以及储能项目 三 我国智能电网应用简介 输电领域投资重点是安全监控 变电领域投资重点是智能化变电站 配电领域投资重点是储能技术 电动汽车充电和配电自动化 用电领域投资重点是智能电表和用电信息采集系统 调度领域投资重点是一体化智能调度体系 2 3 1 规划试点 逐步展开 2009 2011 2012 2015 引领超越 2016 2020 为规划试点阶段 重点开展坚强智能电网发展规划工作 制定技术和管理标准 展开关键技术研发和设备研制 展开各环节的试点工作 为全面建设阶段 加快特高压电网和城乡配网建设 初步形成智能电网运行控制和互动服务体系 关键技术和装备实现重大突破和广泛应用 为引领提升阶段 全面建成统一的坚强智能电网 技术和装备全面达到国际先进水平 届时 电网优化配置资源能力大幅提升 清洁能源装机比例达到35 分布式电源实现 即插即用 智能电表普及应用 国家电网公司 全面建设 基本建成 完善提升 全面建成 三 我国智能电网应用简介 2 3 1 巩固提升 2008 2010 全面转型 2011 2020 引领超越 2021 2030 规划建设以特高压为核心的坚强电网 初步建设高级调度中心 实现具有可视化展现的电网运行在线分析和实时预警 实现跨业务 多维度 全视角的信息集成分析 提升公司管理辅助决策能力 规划建设满足 三华 特高压交直流联网要求的主干网架 形成特高压双环网 全面建成高级调度中心 建立大电网预防控制与紧急控制的实时协调决策和快速仿真 全面提升资产全寿命周期管理能力 规划建设具有自愈能力的智能电网 支持各种类型电源的友好接入和与客户侧的智能互动 实现生产运行方式和企业管理方式的超越 华东电网 三 我国智能电网应用简介 华东电网高级调度中心建设目标示意图 三 我国智能电网应用简介 华东电网高级调度中心最新功能 1 建成了实用的日前安全校核自动化系统和网省协同工作机制 2 实现了暂态稳定裕度和极限功率实时计算 3 建立了完整的频率控制体系 4 实现了短路电流在线滚动分析和超标预警 三 我国智能电网应用简介 具有电网储能和分布式电源接入的智能发电 具有自愈功能的跨地区调度及电能质量监测的智能配网 具有广域安全稳定预警与控制功能的一体化智能调度及可视化平台 具有与客户信息双向互动式计量 智能楼宇 智能家居的智能用电 三 我国智能电网应用简介 上海世博园区智能电网示范工程初步方案 华北电网 建成可视化节能调度系统 2 3 稳态 动态 暂态三位一体安全防御系统通过验收 全过程发电控制系统通过验收 4 5 华北电网智能电网建设规划 智能输电和智能配电 三 我国智能电网应用简介 2009年8月6日 四川省电力公司王抒祥总经理在2009年年中工作座谈会上提出 要坚定不移地推进清洁能源开发 坚定不移地推动统一坚强智能电网建设 四川电网 三 我国智能电网应用简介 成立智能电网四川省重点实验室成立WAMS四川省重点实验室四川电网智能电网规划工作即将启动成都电网智能电网规划工作即将启动 1 四川电网实时动态监测系统 WAMS 工程 已完成 2 四川电网自动电压控制 AVC 系统工程 已完成 3 四川电网备用调度中心能量管理系统工程 已完成 4 四川智能电网调度技术支持系统工程 正在开展可研 5 四川电网备用调度系统二期工程可研 正在开展 我中心参与完成和正在开展的四川电网智能电网相关工作 三 我国智能电网应用简介 智能电网调度技术支持系统建设框架 2009年4月 四川智能电网调度技术支持系统 目前我中心正在开展四川智能电网调度技术支持系统可研工作 该项目是国家电网两个省级试点工程之一 三 我国智能电网应用简介 可视化展示接线图 SCADA EMS接线图 可视化 电压等高线 可视化 可视化 四川省调备调系统 地震 冰灾 水灾 火灾 突发事件 三 我国智能电网应用简介 发电厂 输配电网络 变电站 调度数据网络 调度中心 主调 备调 四川省调备调系统的建设 功能相同 配置相当 同步运行 异地自备 主调 备调 三 我国智能电网应用简介 四川电网备调系统是国家电网公司第一个省级备调工程 2 1 第一阶段 第二阶段 建立基于同步网和实时数据采集的数据共享平台 以管理 安全 运行等信息的获取 传递和使用为目标的数字化南方电网 在数字化的基础上 实现以智能系统对人工的替代 实现电网的自愈功能 并提高灾变防治能力 改善经济运行指标 提升科学决策效率 2 南方电网 数字南方电网 三 我国智能电网应用简介 数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建 建立在IEC61850通信规范基础上 能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站 3 数字化变电站概念 三 我国智能电网应用简介 与传统变电站的比较 三 我国智能电网应用简介 智能化一次设备 电子式互感器 智能化开关 数字化变电站概念 三 我国智能电网应用简介 网络化二次设备 光纤网络代替传统电缆 IEC61850通信协议的应用 电子式互感器 三 我国智能电网应用简介 智能化开关 三 我国智能电网应用简介 发电厂 输配电网络 变电站 调度数据网络 调度端 主调 备调 智能电网调度技术支持系统 数字化变电站 厂站端 1输电领域 1 向量测量 PMU WAMS WAMAP 2 灵活交流输电 FACTS 3 智能调度2配 供用电领域 1 电能计量2 分布式发电和微电网3 储能技术 我国智能电网技术研究的情况 三 我国智能电网应用简介 在广域监测分析保护控制技术 稳态 暂态 动态三位一体安全技术和自动电压控制技术等方面处于国际领先地位 我国智能电网技术研究的情况 三 我国智能电网应用简介 1 国家电网 坚强智能电网2 南方电网 数字南方电网3 调度端 智能电网调度技术支持系统4 厂站端 数字化变电站5 新能源接入及储能技术6 分布式发电 微电网技术 小结 三 我国智能电网应用简介 欧美 分布式电源及客户端的接入 中国 具有中国特色的坚强智能电网 三 我国智能电网应用简介 包括发 输 变 配 供 用和调度各个环节 欧美和我国智能电网技术路线比较 1 国家电网 坚强智能电网2 南方电网 数字南方电网3 调度端 智能电网调度技术支持系统4 厂站端 数字化变电站5 新能源接入及储能技术6 分布式发电 微电网技术 小结 三 我国智能电网应用简介 一 智能电网概念的提出 主要内容 四 结语 1 在当前的国内外经济社会形式下 建设中国智能电网对于促进节能减排 发展低碳经济 拉动内需 带动相关产业发展 改善民生 保障经济社会和谐发展 彰显大国责任具有重要意义 因此是国家能源战略的必然选择 四 结语 2 我国电网智能化工作 如以WAMS 可视化技术为基础的电网高级调度中心 数字化变电站等工作早在当前智能电网成为热点之前就已开展 建设坚强智能电网战略的