智能电网报告.ppt

,智能电网,1、智能电网概述2、智能电网内涵及特征3、智能电网的构成4、我国智能电网的发展方向和建设,一、智能电网概述,1、背景：电网是国家能源产业链的重要环节，是国家综合运输体系的重要组成部分。各行业对电力的依赖增强，对供电可靠性及电能质量的要求日益提高。世界各国都对电网的发展模式进行思考和探索，以期提高电网运行水平。提出电网应该具备：高效、清洁、安全、可靠、交互的特征。,2、各国的做法（1）2001年,美国电力科学研究院（EPRI）提出“Intelligrid”（智能电网）的概念，并于2003年提出智能电网研究框架展开研究；美国能源部（DOE）随即发布Grid2030计划,通过采用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术，重点研究控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再生能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等，以构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网（分布式电力系统）等多层次的电力网络，争取到2030年建成完全自动化、高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的输配电系统，以保障大电网的安全性、稳定性，提高供电的可靠性及电能质量。（2）2005年欧洲提出类似的“smartgrid”概念，2006年，欧盟智能电网技术论坛推出了欧洲智能电网技术框架，认为智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向，主要着重于输配电过程中的自动化技术,（3）我国在智能电网概念的提出方面虽然稍晚，但之前就在相关技术领域开展了大量的研究和实践。1999年进行的“我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究”，就已经提出过“数字电力系统”的概念。近年来国内也在一直不断关注国内外智能电网方面的最新研究进展。2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，计划建成具有自愈能力的智能电网。2008年11月11日到13日，中美清洁能源合作组织特别会议召开，在会上开始使用“SmartGrid”，中国将之翻译为“智能电网”，并在国内统一推广这一概念，以指导相关研究的开展。,在2009年5月召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，中国国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念，并计划于2020年基本建成中国的坚强智能电网，正式拉开了中国坚强智能电网的研究与建设序幕。,二、智能电网内涵及特征,什么是智能电网？感性认识,21智能电网定义智能电网的英文名字：IntelliGridSmartGrid美国电力科学研究院对智能电网的定义被广泛引用：智能电网：利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行全面的实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分析、挖掘，实现对整个电力系统运行的优化管理。,22智能电网的关键特征1自愈性对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性的控制手段，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。,2互动性系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，支持电力交易的有效开展，实现资源优化配置；同时通过市场交易更好地激励电力市场主体（用电客户）参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。,3优化性实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化，合理地安排设备的运行与检修，提高资产的利用效率，有效地降低运行维护成本和投资成本，减少电网损耗。,4兼容性电网能够同时适应集中发电与分散发电模式，实现与负荷侧（用户）的交互，支持风电、光伏电池等可再生能源实现“无缝隙”式的接入，扩大系统运行调节的可选资源范围。,5集成性通过不断的流程优化，信息整合，实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，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，不断提升电力企业的管理效率。,23智能电网的特点1.安全更好地对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应。在遭遇自然灾害、人为破坏等不同情况下保证人身、设备和电网的安全。2.经济支持电力市场竞争的要求，优化资源配置；提高设备传输容量和利用率，有效控制成本，实现电网经济运行。3清洁既能适应大电源的集中接入，也能对分布式发电方式友好接入，做到“即插即用”。支持风电、太阳能等可再生能源的大规模应用。4优质实现与客户的智能互动，以友好的方式、最佳的电能质量和供电可靠性满足客户的需求，向客户提供优质服务。,智能电网与传统电网功能比较,3.1用电系统（用户终端）1计量表具（电力表）(1)数据从单向传输变为双向传输传统方案：用电数据信息传递示意图,三、智能电网的构成,智能电网方案：用电数据信息传递示意（服务总线）,实时电价,(2)安全监测功能电表将识别用户所有电器的型号、序列号。从而对其进行安全监测,2家电技术更新除了原有的智能功能以外，还需要增加：(1)家用服务总线接口家庭服务总线可以选择：PLC（电力线载波）Bluetooth（蓝牙）WSN（无线传感器网络）WLAN（无线局域网）。(2)统一的、固化的电子标识码(3)与节能功能配套的硬件资源和软件程序,3.2配电系统1拓扑结构（1）当前电力系统配电系统（网络）拓扑结构变化原因：1）发生事故：因自然灾害、人为破坏导致线路、杆塔损坏。2）处理事故：因主线路过负荷需要临时停掉某条支线路3）预防事故：春检、秋检。,某主线路,变电所,支路A,支路B,（2）当前电力系统配电系统（网络）拓扑结构变化特点：1）被动性（不期望性）2）实时性差：调度命令、操作票、手工操作3）很少考虑节能、降低线路损耗这样的因素,(3)”智能电网”对配电系统（网络）的要求：1）安全、可靠2）灵活3）高效(4)”智能电网”配电系统（网络）的特点：动态性1）平时：为提高效率经常的、主动的改变配电网络的拓扑结构。2）发生故障（事故）时：自动生成、重组应急拓扑结构（自愈）,2“智能电网”配电系统的构成（1）IECAS：能量与通讯集成系统开放式的、基于标准的架构。支持未来的电力系统。（2）DERS：分布式能源系统接纳当地可再生能源进入，并对其实施管理。,（3）CP：（CustomerPortal）用户入口配电网络与用户交换的大门。功能包括：(1)为用户提供选择、服务和增值。(2)通过自动读表、远程检测辅助电力部门实施管理(3)提供在高级服务、新型智能设备之间实行数据共享。,CP的具体功能包括：1）高级的自动读表功能（AMR）：2）需求响应/实时定价/负荷控制功能：3）窃电检测功能：4）远方关断功能：5）全系统性能监测/状态评估功能：6）电能质量管理功能（电压/功率因数）：7）辅助信息功能：如发送停电通知。,（4）高级测量、监控系统：变电站及电力设备监控包括：1）电能计量2）负荷调查（损耗、非法进入。）3）实时电价指示4）电能质量监控5）自诊断与报警,3“智能电网”配电系统应用的新设备、新器件（1）多功能、大功率固态电力电子开关：代替（刀闸+电力开关）（2）基于大功率电力电子器件的静态、动态无功补偿装置（3）电力电子变压器：以电力电子系统代替传统的变压器。,4“智能电网”配电系统研发领域（1）系统拓扑结构研究涉及：动态拓扑学、动态规划（2）集成化的通讯体系结构研究涉及：相关的协议、规约、接口及相互转换（3）大功率电力电子器件、设备研发（4）新型传感器及监控系统研发（5）高级配电控制系统、算法及软件研发,3.3输电系统1“智能电网”输电系统研发动态(1)具有”自愈”能力的输电网络研究规划、建造时考虑：基本的拓扑结构、冗余结构(2)故障诊断理论、算法及专用设备研究例如：重合闸操作小电流接地检测(3)相关的理论研究网络控制技术理论研究,3.4发电系统再生能源发电设备更新、标准化、智能化（1）风力发电设备（2）太阳能电池（光伏发电设备）（3）其他能源,3.5售电及管理系统(1)数据采集与监测子系统(2)信息传输与集成子系统(3)用户服务子系统(4)数据高级分析子系统,国家电网公司提出了立足自主创新，加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网发展目标，力争使电网具备坚强的网架结构，能支持各类电源的友好接入及使用，能提供大范围资源优化配置能力，给用户提供全面的服务，以实现安全、可靠、优质、清洁、高效、互动的电力供应，推动电力行业及相关产业的技术升级，满足经济社会全面、协调、可持续发展要求。,四、我国智能电网的发展方向和建设,4.1、中国坚强智能电网建设的重点发展方向：（1）提高电网输送能力，确保电力的安全可靠供应，具有坚强的网架结构，打造坚强可靠的电网。因此，需要全面掌握特高压交直流输电技术，加快特高压骨干网架建设，以构成坚强的国家电网构架，服务于更大范围的资源优化配置；通过柔性交直流输电技术的研究和应用，提高电网输送能力和控制灵活性；需要进一步开展大电网安全稳定、智能调度、状态检修、全寿命周期管理和智能防灾等技术的研究，以提高大电网的安全稳定运行水平；（2）提高能源资源的利用效率，提高电网运行和输送效率，打造经济高效的电网。因此，需要研究先进储能技术、电力电子等技术，提高发电资源利用效率；需要进一步深入研究各类电网优化分析技术，安排合理运行方式，降低源网全局损耗；需要研究需求侧智能化管理技术，提高用户侧能源资源利用效率；,（3）促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，合理配置我国电源结构，打造清洁环保的绿色电网。因此，需要研究可再生能源并网、监视、预测、分析、控制相关技术，服务于节能减排和清洁能源振兴规划；需要研究分布式电源接入和微电网等技术，促进用户侧可再生能源的利用，提升用电可靠性；（4）促进电源、电网、用户协调互动运行，打造灵活互动的电网。因此，需要研究机网协调运行控制技术，推进机网信息双向实时交互；需要研究推广发电厂辅助服务考核技术，提高发电企业主动参与电网调节的积极性；需要研究互动营销、智能电表等技术，提高电网、用户间的互动水平和用户服务质量；,（5）实现电网、电源和用户的信息透明共享，打造友好开放的电网。因此，需要研究用电信息采集技术和营销信息化技术，确保电网与用户间信息透明开发；需要研究多周期、多目标调度计划技术、电力市场交易相关技术，构建公正透明的调度计划运作平台、电力市场交易平台，确保电网与电源信息的透明共享。,4.2、建设阶段：国家电网公司在认真分析国内经济发展形势和技术水平的基础上，根据国情现状，按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原则，分阶段推进坚强智能电网的建设。1、2009年至2010年为规划试点阶段：重点开展电网智能化发展规划工作，制订技术标准和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作；2、2011年至2015年为全面建设阶段：加快特高压电网和城乡配电网建设，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；,4.3国内坚强智能电网工程实践,中国建设坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，相应的工程实践以特高压交直流输电示范工程和智能电网试点工程为主，有序开展研究实践活动。,3、2016年至2020年为引领提升阶段：基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。,（1）特高压交流输电工程1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程于2006年年底开工建设。工程北起山西的晋东南变电站，经河南南阳开关站，南至湖北的荆门变电站，线路全长640km，变电容量两端各300万kVA，于2009年1月正式投入运行。,4.3.1、特高压交直流输电示范工程,该工程纵贯山西、河南、湖北三省，连接华北、华中电网，可以加强跨大区电网互联，有利于减少系统备用。统筹利用山西丰富的煤电和湖北丰腴的水电资源，在枯水期时将山西煤炭基地的富余火电送入华中地区，弥补华中电网因水电发电不足造成的用电缺口；而在汛期到来时，华中水能资源将得到充分利用，通过特高压线路向华北电网大功率送电，减少华北地区的煤炭消耗，形成南北互济，水火互补的局面，从而获得跨流域补偿、错峰避峰等综合效益，以节省发电装机，延缓电力投资的增长。,（2）特高压直流输电工程向家坝上海特高压直流输电工程是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。西起四川复龙换流站，东至上海奉贤换流站。工程途经四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海等8省市，4次跨越长江。新建800kV换流站两座，额定输送功率640万kW；输电距离1907km。,向家坝上海特高压直流试验示范工程输电线路,该工程将四川的水电直接送到上海，可以替代600多万kW燃煤火电机组，每年输送上海电量约305亿kWh，替代约1500万吨标准煤。工程共有26家一流的设计单位参与了换流站和线路工程设计，是世界上最大的输电工程设计联合体。向家坝上海工程于2009年12月26日工程全线带电成功，创造额定电流最大、可靠性指标最高、输送距离最远等18项世界纪录，成为世界电力工业史上一座里程碑。特高压电网的建设与发展，将有力促进我国水电、火电、核电、可再生能源基地的大规模集约化开发和更大范围的能源资源优化配置，促进解决煤电运紧张等问题，更好地保障国家能源安全和电力可靠供应。同时有利于提升我国电网技术、电力设备制造和相关行业的技术水平。,4.3.2、智能电网试点工程,在智能电网试点工程方面，中国国家电网公司按照建设坚强智能电网工程的统筹部署，开展各环节的试点工作。目前主要挑选了基础条件好、项目可行度高、具有试点（示范）效应的9项工程作为首批试点工程，其中配合2010年上海世博会建设的上海世博园智能电网综合示范工程是国内智能电网工程的代表性实践。,中国国家电网公司世博企业馆效果图,该综合示范工程由上海市电力公司实施，包括9个示范工程和4个演示工程。其中9个示范工程围绕着世博主题，在世博园区内开展智能变电站、配网自动化工程、故障抢修管理系统、电能质量监测、用电信息采集系统、储能系统、新能源接入、智能用电楼宇/家居以及电动汽车充放电站等示范应用，全面展示国家电网公司在相关领域的最新研究成果。普通观众和专业人士可通过智能电网调度技术支持系统展示、智能输电展示、信息平台展示、可视化展示等演示工程应用，近距离、多角度、形象化地了解智能电网。下面分别介绍每个示范工程：,（1）110kV蒙自智能变电站通过全面应用智能变电站相关技术，建立实时、可靠、完整的共享信息平台，实现变电站采集信息数字化，提升现有设备和功能的技术水平，建设与中国国家电网企业馆一体化的110kV全地下节能型智能变电站。蒙自站内110kV、10kV开关、母线等部分采用组合设备，减少了占地面积；互感器部分分别采用新型光纤电流互感器和电子式电压互感器、低功率电流电压一体化互感器；智能设备遵循标准进行建模和通信，实现各类应用系统信息共享和协调智能控制；对10kV母线完全实现无功动态补偿，对变电站站用电系统实现有源滤波，全面提高变电站的技术性和经济性。参观者还可以近距离观察变电站的运行情况。,（2）配电网自动化工程为满足世博园可靠供电需求，上海市电力公司将新建相应的变、配电站保证电力供应，同时着眼于配电网自动化系统的现场实施，通过光纤加电力线载波方式构建可靠冗余的数据传输网络，实现对配电网设备的实时信息采集、分析处理和控制，在部分永久开关站及其供电环网实现不依赖配电网自动化主站和子站的智能分布式馈线自动化功能。在世博园建设配电网自动化主站系统实现三遥功能并具备集中式的自愈功能，同时与沪南和浦东分公司的配电网自动化主站系统实现信息交换，通过数据接口，实现数据共享。,（3）故障抢修管理系统在深入分析研究故障抢修业务及信息系统现状的基础上，建立故障报修专家库，提高故障报修管理与智能处理水平。通过加强信息采集，用户电话报修后，电力公司可以快速定位，减少故障重复确认次数，提高抢修资源使用效率，并可以实现细致的故障呼叫管理，通过电话获取用户信息并将报修位置定位到电网，实现短信和人工等多种方式的回访管理。提供故障辅助分析功能，实现保修点、故障点的图形显示，提供故障隔离负荷转移方案。提供资源调度及抢修工作管理，实现资源整合，统一调度分派，完成抢修工单、操作票、工作票的管理。提供评价及优化分析功能，为用户报修答复提供修复时间预测。,（4）用电信息采集系统本项目将世博园区内28个35kV计量点、91个10kV计量点、10个380V计量点，以及156个智能用电小区计量点列入示范性对象，按照国家电网公司统一的技术标准规范，建设用电信息采集系统，因地制宜考虑光纤、电力线载波、3G或GPRS等多种通信方式。电力企业可以完成自动电能计量、自动抄表，获得及时、准确、完整的数据支撑，满足各专业对用电信息的需求；与营销、调度、生产等相关系统进行数据共享。电力用户可以进行用电信息查询，实现电力企业与用户之间基本的双向互动功能；能够为促进智能家居、智能楼宇和智能小区的全面发展创造条件，为开展其他增值服务奠定基础。,（5）电能质量监测该工程通过在世博园区内新建约70个监测点，建设覆盖世博园区110kV和35kV变电站的电能质量监测网，另外，通过与用电信息采集系统进行通信，读取世博园区内智能电能表所采集的与电能质量有关的数据，并对上海市电力公司已有的电能质量监测系统进行扩展，实现对电能质量（谐波，闪变）的全面监测、统计与分析，以对世博园区电能质量进行有效监测，为世博会提供更高品质的电力供应与服务。,（6）新能源接入研究通过上海东海大桥海上风电场（100MW）、崇明前卫村光伏电站（1.051kW）、世博园场馆（中国馆、主题馆、未来馆、世博中心）太阳能发电（4.687MW）等新能源接入，建立风电场、光伏电站发电出力预测系统，并实现对部分新能源发电的出力控制。结合储能系统和电动汽车充放电站，实现配合风电、光伏发电的分布式储能的集中控制。实现东海风电和石洞口二厂火电机组的联合控制，