智能电网课程课件

智能电网目录智能电网概述

1智能电网的关键技术2智能电网的举例

3总结和展望

41智能电网概述：目的定义功能

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)美加大停电损失:$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为什么要研究智能电网智能电网研究的目标实现（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实现分布式电力系统：处理数以万计的分布式电源高级市场化

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。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）分布式发电存储需求管理如何处理数以万计的分布式电源？智能电网的定义智能电网是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1硬件基础：电网和建立在集成的、高速双向通信网络。2软件基础：智能的控制技术，是指诊断电网状态，防止供电中断，改善电能质量扰动的装置和算法。将来智能电网的功能特征目前将来激励/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，少量分布式发电,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智能电网的常用名词为了解决这些问题，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。常见国外关于智能电网的名词：

IntelliGrid

SHG(selfhealinggrid)

SmartGrid(SmartGrids)

ModernGrid

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2智能电网的关键技术智能电网的技术结构

AMI

ADO

AAM

ATO高级计量体系AMI用户户内网HAN计量数据管理系统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）配电SCADA配电快速仿真与模拟DFSM高级配电运行ADODER运行高级配电自动化高级保护与控制（带有高级传感器的）运行管理系统停运管理系统配电

GISAC/DC微网运行新型电力电子装置变电站自动化高级保护高级输电网元件阻塞管理输电系统仿真与模拟高级的输电运行ATOISOEMS可视化输电SCADA，

WAMS输电GIS

配电AAM基于条件维护规划设计/建设资产利用输电AAM记录

AMI

ADO

AAM

ATO能量传传输链链四个环环节均均衡时时行为为和效效率最最高四个环环节中中，配配电与与用户户间的的互动动相对对较弱弱，尤尤其缺缺少可可视化化和控控制信息技技术和和通信信技术术的进进步，，已使使实现现AMI和ADO的花费费可以以接受受输电发电用户侧配电侧输电侧发电厂配电用电高级计计量体体系AMIAMI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TextTextText美国的的典型型峰荷荷日的的负荷荷与备备用饼饼图GFAs的电器器包括括：电电暖气气，空空调，，热水水器，，电冰冰箱。。GFAs的潜力力超过过运行行备用用的需需要同电网友好的电器（GFAs）可帮助电网提高设备利用率和防止停电事故的发生同电网网友好好的电电器GFAs感感知电电网的的频率率漂移移自动动担负负调频频的任任务，，起到到旋转转储备备的作作用AMI和DAO(配电资资产优优化））的效效益效益的提高高标准与与建造造(15-20%）收款(15-25%)需求管管理(2-22%)帐单和和客户户服务务(2-7%)资产管管理(4-19%)系统控控制(4-11%)现场工工作管管理(3-7%)人身安安全(2-5%)负荷预预测(9-14%)自动读读表的的效益益自动读读表（（AMR）包括括按小小时读读表，，远方方编程程，电电能计计量，，电能能质量量监视视，负负荷调调查，，停运运捡出出：1减少抄抄表开开销2通过电电表观察察，防防盗电电3快速用用户故故障定定位和和部分分恢复复供电电，减减少用用户服服务人人员和和停电电时间间4在在用户户室内内装可可由电电力部部门无无线控控制的的自动动室内内控制制器（（如可可调节节空调调整定定温度度到26度度以上上），，达到到消峰峰的目目的，，可使使居民民区峰峰荷下下降1/3。智能仪仪表SmartMeterTransformerMeterFeederMeter(energy)FeederMeter(current)FeederMeter(energy)高级配配电运运行（（ADO）AAMAMIADOATO高级配配电运运行（（ADO）功能能使““自愈愈”（（““SelfHealing””）成为为可能能ADO同AMI,ATOandAAM的密切切配合合实现现配电电系统统（运运行和和资产产管理理）优优化设想中中的未未来电电网用户端端口电能质质量高级的的传感感器高级电电力电电子分布式式能源源高级配配电自自动化化把积极极的电电力用用户集集成到到配电电网中中使用户户参与与到（（削峰峰的））输电电运行行辅助服服务中中来配电灵灵活输输电DFACTS和配电电静止止无功功补偿偿安置置的计计算使DFACTS参与到到网络络重构构中来来使中压压与低低压配配电网网的电电能质质量优优化使电能能质量量可以以评估估把分布布式能能源单单元接接入配配电网网使参与与者能能够提提供辅辅助服服务(带有企企业EMS的电网网传感感器)IECSAD-FSMT-FSM高级输输电运运行（（ATO）ATO强调阻阻塞管管理和和降低低大规规模停停运的的风险险ATO同AMI,ADOandAAM的密切切配合合实现现输电电系统统的（（运行行和资资产管管理））优化化凤电电（特特别是是大规规模凤凤电））入网网运行行是个个具有有挑战战性的的任务务，电电力系系统将将面临临如何何调度度峰荷荷和如如何维维持稳稳定的的问题题End-uses&DRDistributionSystemTransmissionSystemEnergyStorageFuelSupplySystemFuelSource/StoragePowerPlantsRenewablePlantsDataCommunicationWideAreaControlSensorsControllersZIPMDynamicLoadModelsMonitoring,Modeling,Analysis,Coordination&Control高级资资产管管理（（AAM）AMI、ADO和ATO同资产产管理理过程程的集集成将将大大大改进进电网网的运运行和和效率率ATO强调阻阻塞管管理AAM大大地地改善善资产产管理理AMI授权给给用户户，使使系统统同负负荷建建立起起联系系，使用用户能能够支支持电电网的的运行行ADO使系统统可自自愈AMIandDRDistribution(ADO)Transmission(ATO)AssetManagement(AAM)AMI是是电网网智能能化的的第一一步AMI同用户户建立立通讯讯联系系提供带带时标标的系系统信信息ATO使用ADO信息改改善运运行和和管理理输电电阻塞塞AMI使用户户能够够访问问市场场ADO使用AMI的通讯讯收集集配电电信息息使用AMI信息改改善运运行AAM使用AMI,ADO,andATO的信息息与控控制，，改善善:运行效效率资资产产使用用成本效益AMIADO/AAMATO/AAM3智能电电网举举例东京电电力公公司的的配电电系统统多分割割多连连接，，网络络式的的拓扑扑结构构把６ＫＫＶ的的馈线线用开开关分分成多多个区区间，，并在在相应应区间间安装装与其其它馈馈线的的联络络开关关在故障障时把把故障障影响响范围围限制制在一一个区区间里里其它系系统SS其它系系统其它系系统ONONONOFFOFFOFFSS其它系系统其它系系统ONONOFFOFFOFFON限制故故障影影响范范围故障部部分负荷率率对比比三分割割三连连接馈线设设计的的负荷荷水平平持续负负荷容容量:450A负荷率率:75%(450/600)150A150A150A150A150A450+150=600/600A150A150A450/600A450+150=600/600A：区间开关：区间分隔开关：变电站出线负荷荷率率对对比比采用用六六分分割割三三连连接接馈馈线线设设计计的的负负荷荷水水平平配电电自自动动化化系系统统通通过过对对全全部部开开关关的的遥遥控控，，协协调调多多条条馈馈线线间间的的负负荷荷转转移移，，提提高高线线路路负负荷荷水水平平至至510A，负负荷荷率率达达85%85A85A85A85+85A85A510+170－85=595/600A170A85A510/600A85A85A85A85A85A510+85=595/600A510+85=595/600A配电电自自动动化化系系统统的的投投资资收收益益率率（（投投资资／／收收益益））＝＝0.77投资资:254亿日日元元／／年年收收益益:328亿日日元元／／年年：区间开关：区间分隔开关：变电站出线配电电改改造造效效益益停电电间间隔隔和和停停电电频频率率的的大大幅幅度度降降低低少得得多多的的电电能能质质量量扰扰动动有效效地地消消除除区区域域性性大大停停电电大大大地地减减轻轻对对恐恐怖怖主主义义和和自自然然灾灾害害的的脆脆弱弱性性改善善公公众众和和工工人人的的人人身身安安全全降低低或或缓缓解解电电价价为市市场场参参与与者者提提供供新新的的选选择择更有有效效地地运运行行和和以以很很低低的的成成本本改改善善资资产产管管理理降低低网网损损更广广泛泛地地开开发发环环境境友友好好的的资资源源缩短短了了供供电电恢恢复复时时间间（与与三三分分段段相相比比））得得到到快快速速供供电电恢恢复复的的用用户户增增加加了了2.5倍平均均用用户户断断电电时时间间减减少少到到先先前前的的十十分分之之一一当到到达达现现场场时时间间和和开开关关操操作作时时间间延延长长时时，，效效果果会会更更好好①②③④⑤⑥断路器4min24min42min73min到达达现现场场恢复复时时间间3,0002,5002,0001,5001,0005000客户户数数18min(开关关操操作作)在配配电电自自动动化化系系统统应应用用前前①②③④⑤⑥3,0002,5002,0001,5001,00050004min6min24min55m