智能电网技术标准体系研究 PPT课件

白晓民中国电力科学研究院2010年6月28日 智能电网技术标准体系研究 二 一 三 标准体系研究的目的意义 四 国内技术标准研究的主要进展 近期研究重点和国际化工作 国际技术标准研究的现状 国家电网公司智能电网 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 以信息化 数字化 自动化 互动化为特征的自主创新 国际领先的统一坚强智能电网按照 统一规划 分步实施 试点先行 整体推进 的原则建设实施三个发展阶段 2009 2010年为第一阶段 即研究试点阶段 到2010年 坚强智能电网关键技术试点工作全面开展2011 2015年为第二阶段 即全面建设阶段 到2015年 基本建成坚强智能电网 关键技术和装备达到国际领先水平2016 2020年为第三阶段 即完善提升阶段 到2020年 全面建成坚强智能电网 技术和装备全面达到国际领先水平 技术标准体系定位 国际 关注标准研究 争取标准制定通过标准制定权实现科技领域的领导权 标准体系 建设智能电网的系统指导建设智能电网的技术保障提升公司核心竞争力的具体体现引领智能电网发展的技术指南 IEC标准整体框架 是智能电网协调的基础 体系研究的三项重要任务 1 系统描述 系统整体框架 描述电网及系统专业概念和关联模型 相关标准全面综述2 确定核心标准 选择在智能电网实际应用中的重要标准 对这些标准的提升和改进是IEC为智能电网解决方案提供技术支持的关键 是IEC智能电网标准化路线图中的核心部分制定行动路线图 确定优选增补标准 填补近期急需制定的标准 和中长期行动路线图 以实现智能电网的远景制定行动路线图由于智能电网的投资是长期的 有必要为投资者提供一套确认的标准体系 为将来可持续投资提供坚实基础 技术标准体系任务 技术基础标准 规划设计 工程建设 设备 材料 调度与交易 运行检修 试验与计量 安全与环保 技术监督 第一层为技术基础标准 第二层为技术专业标准 标准化工作导则 通用技术语言标准 量和单位 数值与数据 互换性与精度标准及实现系列化标准 环境保护 安全通用标准 各专业的技术指导通则或导则 信息技术 通信 售电市场与营销 新能源与节能 三 现有电力技术标准体系框图 特高压技术标准体系框图 制定了大量标准 但存在空缺 存在不适应缺少组织措施 现有的标准制定机制力量不足缺少标准的闭环改进未能适应各方需要 缺少各领域人员的积极参与如何制定智能电网标准 2006年IEC开始研究新标准 现有TC 新工作组或TC均不成功 制定标准需要重视创新 为企业创新提供可能重视专业问题 更要解决通用性问题与国际接轨还需较大努力 问题 二 一 三 标准体系研究的目的意义 四 国内技术标准研究的主要进展 近期研究重点和国际化工作 国际技术标准研究的现状 2008年底 IECSMB批准设立战略小组SG3来帮助IEC制定智能电网标准SG3主要任务 智能电网体系的研发 包括首先应建立的达到设备和系统互操作的规约和模型的标准化 美国2007年能源独立与安全法案鼓励研究 发展和实施智能电网 法案包括 要求NIST作为牵头机构制定标准和协议 在能源部建立一个智能电网技术的研究 开发和示范计划 并为部分通过审批的智能电网投资提供配套的联邦基金 NIST在2009年9月底推出标准体系V1 0 智能电网标准制定三步走计划及智能电网互操作体系框架和路线图 200907中期 p291 20090930V1 0 p90 IEEE2009年6月成立工作组P2030 为智能电网互操作提供指导 研究标准体系 分3个工作组 电力工程 信息和通信 2009年10月28 30NY会议 国际标准体系研究进展 IECSG3框架1和调研进展IEC SMB SG3框架1和11个建议意见NIST的31个标准和14个高级优选项NIST 16 15 智能电网标准体系P2030计划在2011年完成智能电网互操作导涉及领域涵盖电力工程 信息与通信技术有关智能电网整个领域预计可能增加的标准方向FERC确定的优先级 三阶段 标准 长期改进 确定试验验证2009年9月发布阶段1成果 智能电网的高级参考模型 确定31个核心标准 约80个到数百标准 2010年14个高优先级缺项体系模型 构造框和内部连接关系 结构参考模型 用于分析使用案例 确定需要互操作的接口 开发计算机安全的策略 7个领域分为 发 输 配 市场 调度 服务供应商和用户 2009 11完成征求意见稿提出概念模型和体系结构提出36个首批核心标准提出57个急需制定标准2009 12修订体系研究报告 完成体系研究报告继续跟踪智能电网进展2010 1完成体系规划研究报告 2009 9 完成梳理和汇总报告初稿 形成了3个问卷核心标准智能电网标准缺失IEC缺失或修编标准建议 2010 6 29公开发布 智能电网标准体系结构 体系结构 Architecture Thefundamentalorganizationofasystemembodiedinitscomponentstheirrelationshipstoeachotherandtotheenvironment andtheprinciplesguidingitsdesignandevolution 体系是一个系统的基本组织方式 即系统的各个组成部分之间 组成部分与环境之间的相互关系 以及指导系统设计和发展的原则 描述 相关领域描述 分析新的需求以及总结现行标准与未来发展的差距 描述智能电网的主要元素和应用 智能电网远景 智能电网标准路线图IEC的主要领域 通用领域 信息 通信和安全 专业领域 HVDC FACTS 断电预防 EMS 先进配电管理 配电自动化 智能变电站自动化 分布式能源 高级计量 AMI 需求侧响应和负荷管理 智能家居以及和楼宇智能化 电能存储 电动汽车 系统规划和状态监测 智能电网 包括发电到用电之间所有部分的系统 系统有大量分布式智能节点 紧密耦合并实时运行 装置即是电工设备 也是智能节点 在现有电力设备上建设 可具有多种形态 需融合和利用现有成熟系统 优化系统运行维护 指导电力网络发展 智能电网工程要考虑多方利益 用户 设备生产商 电力企业和监管部门 自由和创新 可能的互操作 两个并行方向 需求和规范要研究对象的外部和内部 重视各种方案解决的需求问题 工程初始阶段 标准将强调用户的需求 从外部看 需要电力企业 配电和输电运营商提出他们的要求 必须使用针对用户需求的标准 工程后期适当地使用标准来指导技术设计和规范 从内部看 使得系统设计人员和集成人员能交互 动作协调 甚至可以用互换的装置 标准化的原则 应该对必要的接口和产品标准化 并避免对具体应用和商业案例进行标准化 描述通用需求 避免对细节标准化 避免标准化解决方案或应用本身 否则将严重阻碍智能电网的创新和发展 应为智能电网的进一步提升提供先决条件 IECSG3智能电网与标准的观点 IECSG3主要进展和智能电网标准路线图V1 0 为协调各专业 发布标准路线图V1 0 主要思路 描述智能电网各环节及其应用 新的需求 现有的标准与需求的关系 找出存在的差距和问题 向提出IEC和专业委员会的建议与智能电网相关的IEC TC包括 TC3 TC8 TC13 TC21 SC22F SC23F TC38 TC57 TC64 TC65 TC69 TC77 TC82 TC88 TC95 TC105 andCISPR 通用领域 EMC LVInstallation ObjectIdentification PPC Engineering Planning UseCases专业领域 Communication Security HVDC FACTS BlackoutPrevention EMS AdvancedDistributionManagement DistributionAutomation SmartSubstationAutomation DistributedEnergyResources AdvancedMeterInfrastructure DemandResponseandLoadManagement SmartHomeandBuildingAutomationElectricStorage Electrictransportation ConditionMonitoringSG3明确了100余项与智能电网相关的标准 核心标准包括 IEC TR62357电力系统控制和相关通信 目标模型 服务设施和协议用参考体系结构 IEC61850 变电站自动化 IEC61970 电力管理系统 CIM和GID定义 IEC61968 配电管理系统 CIM和CIS定义 IEC62351 安全防护 智能电网标准体系建设必须解决的问题 组织问题 Separateobjectmodelsbeingrequiredbetweenthemeterandthemeterheadendsystem TC13 andbetweenthemeterheadendsystemandtheutilityenterprise TC57 Separateobjectmodelsforinter applicationintegration 61970and61968 andinter devicecommunication 61850 ProtocolsbeingdevelopedforelectricvehiclesbyISO IECJWGV2GCIwhichdonottakeintoconsiderationCIMand or61850objectmodels结构问题 LackofacommonflexiblearchitectureenablingthesameobjectmodelstobeusedovermultipletransportsBeingtootiedtotheOSI7layerstackLackofthesamevocabularybeingusedacrossstandardinterfaces resultingintheneedfordatatransformation whichdrivesupcostsandincreasesthelikelihoodoferrors 建议0 建议在NISTSGIP 互换性工作组 和IEC SMB SG3之间建立正式联络关系 建议1 推广现有标准使用 给产业提供服务 了解配合使用智能电网标准 TC编写实施导则 包括挑战 实施指南 通过白皮书 网站 研讨会等形式整体推进宣传建议2 开发新标准 填补空缺 利用已有成果和资源 开展标准化前先调查其他标准化组织或国家是否已发布相关标准 转化为IEC标准 新工作提案 NP 表格中加入智能电网选项 考虑与其他标准化组织已经制订的标准进行协调 通过PAS快速程序转化为IEC标准建议3 建立闭环反馈过程改进标准 解市场对IEC智能电网标准的意见 将IEC智能电网网站接口中加入WIKI搜索 收集分享使用标准化框架用户经验 对标准做出改进建议4 应用领域TC的标准内容必须遵循横向TC所采用的方法 分成水平和应用领域 采取由上至下的标准化工作模式 IEC TC8 TC57 TC56和TC65作为智能电网技术的横向TC TC3 TC13 TC21 SC22F SC23F TC38 TC64 TC65 TC69 TC77 TC82 TC88 TC95 TC105 CISPR是应用领域TC 应用域TC标准须遵循横向TC所采用方法建议5 应用领域TC必须制订其自身领域的数据模型和试验案例 包括设备功能 和通讯功能试验 应用领域TC的数据模型须遵守IEC61850和通用信息模型 CIM 应用领域TC在制订相关标准时可咨询TC57 TC57应给予支持 且负责对各项标准的实施进行验证 IECSG3对SMB的11项建议和后续计划 建议6 SG3建议请TC57尽快协调IEC61850和CIM 建议7 SG3建议TC8尽快向各TC提供与供电相关的通用使用案例 以促进各产品 设备TC制订自身的数据模型 建议8 经SG3研究 认为在 消费者产品 设备联接设备 领域存在标准缺失 建议成立新TC SC 负责智能家庭 智能建筑 汽车和贮能设备中与消费者产品 设备的联接设备 考虑到该领域与TC72 家用电器自动化 和TC69 电气汽车和电气卡车 相关 SG3建议在TC72或TC69下成立新SC 建议9 SG3请IEC SMB CAB考虑是否在IEC体系认证中加入智能电网认证程序 建议10 为加强各TC依据IEC智能电网标准化框架实施工作 SG3建议加强IEC智能电网标准化管理 因此 建议SG3扩充各国代表 IECSG3对SMB的11项建议和后续计划 IEC基本领域以及它们的互联关系 IEC61850和通信模型 核心在于AMI 如IEC62051 62059 IEC TR61334 DER 如IEC61850 7 410 420 和EV 如IEC61851 而且 还涉及到一些非传统领域 如电力市场和服务系统 这就对IEC标准提出了新的要求 IEC必须在在这些领域中与相关组织寻求密切合作 研究了100多个智能电网相关标准 涉及到12个具体应用和6个通用课题 对未来工作和行动提了44条建议 这些核心标准包括 IEC TR62357 电力自动化标准框架和SOA概念描述IEC61850 变电站自动化IEC61970 能量管理系统CIM和GID定义IEC61968 配电管理系统CIM和CIS定义IEC62351 安全 美国标准进展 NIST的优先计划 智能表计可升级标准 已完成 价格和产品定义的公共规范 2010年初 能源交易的公共计划机制 2009年末 配电网管理的公共信息模型 2010年末 标准负荷响应信号 2010年1月 能量使用信息标准 2010年1月 IEC61850目标 DNP3变换 2010年 时间同步 2010年中 输配电系统模型变换 2010年底 智能电网中IP规约的使用导则 2010年中 智能电网中无线通信使用导则 2010年中 电能存储互联导则 2010年中 支持插入电动汽车的互操作标准 2010年12月 标准表计数据文档 2010年底 三阶段 标准 长期改进 确定试验验证2009年9月发布阶段1的成果 智能电网的概念参考模型 确定31个核心标准 约80个到数百标准 2010年完成14个高优先级缺项体系模型 构造框和内部连接关系 结构参考模型 用于分析使用案例 确定需要互操作的接口 开发计算机安全的策略 7个领域 发 输 配 市场 调度 服务供应商和用户 2009 9NIST标准体系框架和互操作标准路线图 优先领域 负荷响应和用户能源效率广域状态感知电能存储电力运输先进计量基础设施配电网管理计算机安全网络通信 IEEEP2030 IEEEeffortswithinSmart grids 电力系统与终端用户和负荷的互动 智能电网互操作导则 术语 特征 功能特性和评价判据 工程原则的应用 实践智能电网的可选方案 二 一 三 标准体系研究的目的意义 四 国内技术标准研究的主要进展 近期研究重点和国际化工作 国际技术标准研究的现状 公司智能电网标准化工作在国际处于领先地位 在智能电网的重要领域 如 智能电网调度 智能变电站 电动汽车充放电设施等 制定了有关技术标准 为智能电网建设奠定了较好的基础 但还有一部分标准缺失 如大规模 分布式电源接入 大容量化学储能装置接入等 需要系统性研究 现有标准不能满足智能电网建设需要 需要开展体系研究 技术标准现状 国际上 现有的标准中存在一些智能电网所需的基础标准 但不能完全满足未来智能电网新的需求 标准体系需要全面提升和完善 技术标准体系建立的目标 智能电网互操作性的挑战是实现智能电网各领域 系统间以及新 旧设备之间的接口 这一挑战将贯穿智能电网研究和建设的始终 以统一规划 统一建设 统一标准为原则 既要体现标准的先进性 又要体现通用性和可操作性 采用全面梳理 系统分析的工作方法 在研究中国统一坚强智能电网技术标准体系框架的基础上 进一步开展深入研究工作 避免重复和缺失 重点研究接口 模型 规约 和平台方面的技术标准 制定智能电网技术标准体系发展路线 并将为此提供系列研究报告 坚强智能电网综合研究报告智能电网第一阶段重点项目实施方案智能电网第二批试点项目实施方案智能电网关键设备 系统 研制规划智能电网关键技术研究框架 在第一阶段 2009 2010年 完成试点工程的基本要求 在第二阶段 2011 2015年 全面建设智能电网的基础和前提 在第三阶段 2016 2020年 达到国际领先水平的重要标志 智能电网技术标准体系的构建依据 标准体系 指导系统内外科研 规划设计 关键设备研制 生产施工和运行控制 电动汽车充放电与入网 分布电源接入 TCM故障报修 智能变电站 配网自动化 储能系统 电能质量监测 用电信息采集 互动营销 智能家居 双向计量 信息平台展示 智能调度展示 上海世博园智能电网示范工程 企业馆地下展示 智能输电展示 上海世博园智能电网综合示范工程9个示范 4个演示 1 规划与设计 输电与配电规划 分布式电源接入 安全与电能质量2 发电 风力 太阳能 抽水蓄能 潮汐 波浪 核电 分布式电源和常规发电3 输电 一次设备 输变电设备的可靠性管理 输变电设备监测4 变电 系统接口 站内 厂站与主站 厂站与用户等 变电站信息模型与信息交互和通信体系 网络安全与信息安全 广域相量测量 电能计量5 配电 智能配电调度 先进配电运行 配电自动化 配电设备 分布式电源 供电安全与电能质量6 用电 双向互动营销 表计和计量 用电信息采集系统 自动抄表 负荷管理与控制 通信 需方响应等 智能用电小区 智能建筑 智能家居 智能电器 电动汽车 充电 充电站 并网及监控等 客户侧分布式电源 客户侧光伏发电 风力发电接网及并网监控等 节能与需求侧管理 变频控制 热泵技术 节电设备 蓄冷蓄热 企业和住宅节能等 7 调度 实时监控与预警 调度计划 安全校核 调度管理等8 通信 电力特种光缆 电力载波通信 无线通信 光通信 传送网 支撑网 电力应用通信 业务网等方面的技术标准9 信息与安全 信息管理与服务 信息资源 信息安全 通信与用电类标准梳理分析情况 按照八个专业分支 对781项智能电网国际相关技术标准进行了梳理 分析和研究 国际标准疏理和分析工作 按照八个专业分支 对767项智能电网国内相关技术标准进行了梳理 分析和研究 国内标准疏理和分析工作 智能电网技术标准体系的构建原则 概念模型是对电力领域的分领域关联描述 按照前述我国统一坚强智能电网技术标准体系的构架 我们将技术标准概念模型划分为8个专业领域 每个专业领域 包括子专业 由行为主体和应用组成 行为主体是指设备 系统以及用于交换执行应用所需要信息和作决策的程序等 应用是指在本专业领域内被一个或多个行为主体执行的任务 智能电网技术标准体系的概念模型 概念模型中各领域的行为主体和应用 IEC基本领域以及它们的互联关系 StateGridCorporationOfChina Allrightsreserved 2009 智能电网技术标准体系概念模型 按照国家电网公司智能电网专业领域的划分 同时参考国家电网公司企业标准体系结构 本项目研究结果确定技术标准体系由两个层次组成 第一层是技术基础标准 第二层是以生产过程为排列顺序的技术专业标准 技术专业标准包括如下8个分支 综合与规划 发电 输电 变电 配电 用电 调度 通信信息 每个分支均包括基础与综合 设备材料 设计 建设 运行维护 其他等6个子专业和若干重点研究领域 22核心标准 54候选核心 32个优先 89个候选优先8个领域 26个技术方向 92个系列标准 智能电网技术标准体系框图 26个技术领域 综合与规划 智能电网的术语与方法学 智能电网规划设计 智能发电 常规电源网厂协调 新能源发电并网 大容量储能系统并网智能输电 柔性直流输电 柔性交流输电 线路状态与运行环境监测智能变电 智能变电站智能配电 配电自动化 配电分布式电源并网 配电储能系统并网智能用电 双向互动服务 用电信息采集 智能用能服务 电动汽车充放电 智能量测智能调度 智能电网调度技术支持系统 电网运行集中监控通信信息 传输网 配电和用电侧通信网 业务网 通信支撑网 智能电网信息基础平台 智能电网信息应用平台 通信与信息安全 依据标准与智能电网的关系和重要性分成 核心 重点 重要 一般 其他五级 将与智能电网建设关系密切 成熟度高 涉及面广 基础性强的技术标准选为核心标准 目的在于指导标准体系建设根据现阶段研究情况首批推荐核心标准22项 其他候选核心标准70项 每个标准都从描述 需求 现状 差距和建议5个方面进行了论证 智能电网核心标准 综合与规划 变电 智能电网重要标准 1 配电 调度 智能电网重要标准 2 通信信息 智能电网重要标准 3 智能电网重要标准 4 围绕智能电网需要 选择核心标准智能电网重要标准应覆盖各专业领域 发电输电用户应考虑成熟性 应用程度 推广前景导则 规范与标准 规定 智能电网重要标准 依据标准与智能电网的关系和重要性分成 核心 重点 重要 一般 其他五级 将与智能电网建设关系密切 成熟度高 涉及面广 基础性强的技术标准选为核心标准 目的在于指导标准体系建设首批推荐了22个标准作为核心标准 54项候选核心标准每个标准都从描述 需求 现状 差距和建议5个方面进行了论证 智能电网核心标准 1 智能电网核心标准 2 根据与智能电网建设相关的紧迫程度 提出需要优先制定的40项智能电网技术标准和94项其他需要制定技术标准 每个急需制定的标准都从描述 摘要 建议理由 主要目标和参与单位5个方面提出了建议 智能电网优选标准 智能电网优选标准 智能电网优选标准 续 智能电网技术标准制定规划 在智能电网技术标准体系中 8个专业的26个技术领域内 提出了92项系列标准 SeriesStandardsofSmartGrid SeriesStandardsofSmartGrid 智能电网第一批九项试点工程已全面展开 第二批试点工程也将陆续启动 保障试点工程的关键标准 按照 标准先行 的原则 在智能电网标准体系中选取了保障试点工程建设的41项关键标准 系列标准 其中 16项关键标准 系列标准已经制定完成 部分已作为企标或技术文件发布 其余正在加紧制定中 将在2010年前全部完成 为智能电网试点工程提供有力的技术支撑 二 一 三 标准体系研究的目的意义 四 国内技术标准研究的主要进展 近期研究重点和国际化工作 国际技术标准研究的现状 选择以下3个公司具备前期研究优势 国内外重点关注 代表智能电网核心成果的领域 重点做好相关标准研究 为技术标准的制定以及国际标准的培育工作打下良好的基础 大规模间歇式能源的联网计划和运行控制电动汽车充放电和联网运行控制储能装置联网运行控制 近期研究重点和国际化工作 智能电网技术标准体系的调整与完善公司智能电网技术标准的国际化战略和重点突破方向研究间歇性电源接入电网的技术标准研究 提议在 智能电网用户接口 领域筹建新的IECTC SC PC 向IEC提交相关提案 制定国际标准的建议 智能用户侧设备与电网连接的信息交互接口标准用户侧电力注入电网技术标准用户侧电力需求响应标准 近期研究重