2009年5月余院士在湖南大学关于智能电网讲座

智能电网,天津大学余贻鑫2009.05,提纲I.智能电网原动力和功能比较II.智能电网的主要技术组成和智能电网的实现顺序III.成本与效益IV.天津大学的相关工作V.结论,智能电网的目标、定义和功能,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：,电力基础设施投资大量增加温室气体减排的压力越来越大快速增长的燃料价格和负荷需求,1）实现（以抵御事故扰动为目的）安全稳定运行，降低大规模停电的风险,大停电频繁发生-用较好的、灵巧的和快速的控制增强电网的可靠性，是避免系统崩溃的关键,I-1现代电网研究的目标,2）分布式电源（DER）,DistributedGeneration,如何处理数以万计的分布式电源？,3）高级市场化现实电网的利用系数很低（据美国统计，约55%）需要电力公司与用户友好合作，达到双赢：开发高透明度的用户界面，以便实现负荷消减和更具弹性的负荷需求，提高现实电网的利用率。而通讯与信息技术已为此准备好了条件。,一年内只有少数时间资产被完全使用,美国对未来20-30年对电网可靠性的预测可靠性比例Reliabilityof9nine0.6%增加到10%;Reliabilityof6nine8-10%增加到60%,4）对电网各种约束日益严格（提高可靠性、提高电能质量、节能降损和环保）,什么事都不做时的花费,每年美国不可靠的电力所造成的损失多于1000亿美元.相当于花一美元买电，同时还得付出30美分的停电损失。(GalvinElectricityInitiative,2005)仅扰动和断电（即，不计大停电）每年的损失就达790亿美元。(LBNL,2004)少卖电的损失一年可达1.35亿美元。(Primen,2004)纽约独立系统运行员（ISO),趸售电价中23是阻塞成本，它们全部转嫁给用户。(PNNL,2006)August2003blackout:$40-60亿,5000万人受影响。,驱使人们研究智能电网的，不是电能的成本，而是电能不合格的成本.EnergyDirector,OracleCorporation,2004,常见名词：IntelliGridSHG(selfhealinggrid)SmartGrid(SmartGrids)ModernGrid,为了解决这些问题，国际上形成了一些大型科研群体,开展面向21世纪电网的研究,SHG主要是对配网而言由于Smart不好译，中文大家多用“智能电网”一词,项目,Atransformedelectricitytransmissionanddistributiongridthatusesrobusttwo-waycommunications,advancedsensors,anddistributedcomputerstoimprovetheefficiency,reliabilityandsafetyofpowerdeliveryanduse.,I-2.智能电网定义,TheSmartGridistheapplicationofmoderninformation,communication,andelectronicstechnologytotheelectricitydeliveryinfrastructure.,DGInterconnect,DemandResponse,SmartGrid,将来的智能电网和目前电网功能的比较,智能电网是促进电力行业全价值链生产、运行、经营各环节根本性转变的解决方案,AMIADOAAMATO,II.智能电网的技术组成,EnergyDeliveryChain,四个环节均衡时行为和效率最高四个环节中，配电和它与用户间的互动相对较弱，尤其缺少可视化和控制信息技术和通信技术的进步，已使实现AMIandADO的花费可以接受.,AMIAdvancedmeteringinfrastructure,II-1.高级计量体系（AMI）的技术与功能,AMI授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行,同电网友好的电器（GFAs）可帮助电网提高设备利用率和防止停电事故的发生,美国的典型峰荷日的负荷与备用饼图:GFAs的电器包括：电暖气，空调，热水器，电冰箱GFAs的潜力超过运行备用的需要,同电网友好的电器GFAs感知电网的频率漂移，自动担负调频的任务，起到旋转储备的作用此事无通讯要求！,高级计量体系AMI,用户户内网HAN,计量数据管理系统MDMS,需求响应负荷控制远程开合,分时电价（送到用户）,自动读表AMR（按小时读表，远方编程，电能计量，电能质量监视，负荷调查，停运捡出）,SmartMeters,SmartMeter,TransformerMeter,FeederMeter(energy),FeederMeter(current),FeederMeter(energy),受影响的企业功能,AMR的效益,减少抄表开销（如，PGprotectingthenationspowersources;anddeliveringclean,alternativeformsofenergytoconsumersintheU.S.Smartmicrogrids-small,local,modernizedversionsoftheelectricalgridthatcarriesbulkpoweracrossthecountry-arethemostsecure,efficient,reliableandcost-effectivemethodtobringthenationsailingandobsoletegridinfrastructureintothe21stcentury.TheInitiativeiscallingontheincomingadministrationandCongresstopassfederalmandatesthatshiftcontroloverlocalpowerdistributiongridinfrastructurefromstateregulatorsandutilitiestoconsumersandmunicipalities,allowingforthedevelopmentofsmartmicrogridsnationwide.,Galvin电力计划的执行主任KurtYeager，于2009年1月9号赞扬当选总统Obama,因为他昨天把智能电网现代化和能量效率项目置于刺激经济的一揽子计划中，但是根据该Initiative,在所谓的国家输电网中，智能电网技术只是综合体中的一部分。做为快速而有效地实现Obama在美国的能源目标的最好解决方案的智能电网的创新点是：省钱、保护国家的电力资源和输送清洁与可以选择的能源形式给用户。智能微电网是把跨国界大电网变成小型、局部、现代化的电网，为了把境况不佳的和陈旧的国家电网设施带入21世纪，它是最安全、有效、可靠和成本低的方法。Galvin电力计划正在向国会呼吁把对局部配电网的控制由州和电力公司交给用户和市政。,69,需要建立标准,避免重复性工作学习工业界最好的经验更易确定必要条件减低集成成本防止个别的买主“闭关自首”买主们分享更大的市场,标准应是国际性的,70,智能电网中的标准,EPRIIntelliGridArchitecture,CatalogofUseCases,Standards,Technologies,Real-timeSimulation,Wide-AreaReliability,NetworkOptimization