智能电网知识(2011版)

福建电力陈老师（[e-mail]第1页智能电网知识WhatIsSmartGrid？2011年任选课-----福建电力陈老师（[e-mail]第2页第二章内容第一节智能电网概念第二节建设坚强智能电网的必要性第三节发展方向和建设阶段福建电力陈老师（[e-mail]第3页第一节智能电网概念一、智能电网概念的提出：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。福建电力陈老师（[e-mail]第4页一、智能电网概念的提出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。福建电力陈老师（[e-mail]第5页一、智能电网概念的提出（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福建电力陈老师（[e-mail]第6页一、智能电网概念的提出（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。福建电力陈老师（[e-mail]第7页一、智能电网概念的提出3、小结：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。福建电力陈老师（[e-mail]第8页二、智能电网内涵及特征（一）美国智能电网基本概念美国电力化建设开展较早，但对电网建设投入不足，电力系统从业人员年龄结构逐渐老化，电网设备陈旧，存在稳定性问题，急需提高电网运营的可靠性。因此其智能电网建设关注于加快电力网络基础架构的升级更新，最大限度地利用信息技术，提高系统自动化水平。美国将智能电网的概念描述为：智能电网是一种新的电网发展理念，通过利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率，利用信息技术实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化，对各类资源和服务进行整合重组。智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电，还包括输电、运行、调度等方面。福建电力陈老师（[e-mail]第9页二、智能电网内涵及特征（一）美国智能电网基本概念美国提出智能电网要具备七大特征，以引导发展方向：①自愈：通过安装的自动化监测装置可以及时发现电网运行的异常情况，及时预见可能发生的故障；在故障发生时也可以在没有或少量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，从而避免大面积停电的发生，减少停电时间和经济损失②互动：消费者可以在知情的情况下与电力系统互动，有能力选择最合适自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务要求，以满足特殊需求；③兼容：可接入各种分布式电源，如太阳能、风能等可再生能源和电能储存设备；福建电力陈老师（[e-mail]第10页二、智能电网内涵及特征（一）美国智能电网基本概念⑤创新：鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展；⑥优质：即电压、频率波动符合供电质量要求，谐波污染可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、电子和自动化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要，保障用户电能质量，并实现电能质量差别定价；⑦安全：通过坚强的电网网架，可以提高电网应对物理攻击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障。福建电力陈老师（[e-mail]第11页二、智能电网内涵及特征（二）欧盟智能电网基本概念欧洲经济发展水平较高，其网架架构、电源布点、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平缓，电网新增建设规模有限。面临的主要问题在于：一是各国电网运行模式不同，国家间电网互连需要解决一系列的问题；二是面临大力节能减排、发展低碳经济以满足《京都议定书》环保目标的压力。欧洲智能电网建设更加关注可再生能源和分布式电源的接入，提高供电可靠性和电能质量、完善社会用户的增值服务。欧洲电力工业联盟在2009年5月给出了智能电网的概念：智能电网通过采用创新性的产品和服务，使用智能检测、控制、通信和自愈技术，有效整合发电方、用户或者同时具有发电和用电特性成员的行为和行动，以期保证电力供应持续、经济和安全。它能够交互运行，可容纳广大范围的小型分布式发电系统并网。福建电力陈老师（[e-mail]第12页二、智能电网内涵及特征（二）欧盟智能电网基本概念欧洲智能电网发展的主要特征为：①灵活：满足社会用户的多样性增值服务；②易接入：保证所有用户的连接通畅，尤其对于可再生能源和高效、无二氧化碳排放或很少的发电资源要能方便接入；③可靠：保证供电可靠性，减少停电故障；保证供电质量，满足用户供电要求；④经济：实现有效的资产管理，提高设备利用率。研究重点在于研发可再生能源和分布式电源并网技术、储能技术、电动汽车与电网协调运行技术以及电网与用户的双向互动技术，以便带动欧洲整个电力行业发展模式的转变。福建电力陈老师（[e-mail]第13页二、智能电网内涵及特征（三）中国坚强智能电网基本概念中国正处于经济建设高速发展时期，电力系统基础设施建设面临巨大压力；同时，地区能源分布和经济发展情况极不平衡:负荷中心在中东部地区，而能源中心则在西部和北部地区，其中蕴藏量极大的风能主要分布于东北、西北、华北以及沿海地区，太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部地区。我国的智能电网必须以特高压骨干输电网为基础，建立坚强的输电系统，以便于实现能源的大范围合理配置，为电力系统更高层次的智能化提供坚实的基础。国家电网公司提出的坚强智能电网概念：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，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。福建电力陈老师（[e-mail]第14页二、智能电网内涵及特征（三）中国坚强智能电网基本概念智能电网主要内涵是：①坚强可靠：是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，从而实现资源的优化调配、减小大范围停电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短停电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础；②经济高效：是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源的高效利用，是对中国坚强智能电网发展的基本要求；福建电力陈老师（[e-mail]第15页二、智能电网内涵及特征（三）中国坚强智能电网基本概念智能电网主要内涵是：③清洁环保：在于促进可再生能源发展与利用，提高清洁电能在终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放；是对中国坚强智能电网的基本诉求；④透明开放：意指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台，提供高品质的附加增值服务，是中国坚强智能电网的基本理念；⑤友好互动：即灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节，是中国坚强智能电网的主要运行特性。福建电力陈老师（[e-mail]第16页二、智能电网内涵及特征（三）中国坚强智能电网基本概念中国坚强智能电网的基本特征：①信息化：能采用数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输，从而实现电网信息的高度集成、分析和利用；②自动化：提高电网自动运行控制与管理水平提升③互动化：通过信息的实时沟通及分析，使整个系统可以良性互动与高效协调。福建电力陈老师（[e-mail]第17页二、智能电网内涵及特征（三）中国坚强智能电网基本概念中国坚强智能电网的基本特征：①信息化：能采用数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输，从而实现电网信息的高度集成、分析和利用；②自动化：提高电网自动运行控制与管理水平提升③互动化：通过信息的实时沟通及分析，使整个系统可以良性互动与高效协调。福建电力陈老师（[e-mail]第18页三、坚强智能电网实质各国对智能电网的根本要求是一致的，即电网应该“更坚强、更智能”。坚强是智能电网的基础，智能是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成、协调统一。福建电力陈老师（[e-mail]第19页三、坚强智能电网实质电网应该具备以下几个方面的特性：（1）需要具有自愈能力。可以在故障发生后的短时间内及时发现并自动隔离故障，防止电网大规模崩溃，这是智能电网最重要的特征。自愈电网不断对电网设备运行状态进行监控，及时发现运行中的异常信号并进行纠正和控制，以减少因设备故障导致供电中断的现象。当然，智能电网不能完全取代调度员的作用，在电网执行元件设备自动做出处理动作后，会及时向调度员告警，以便于调度员确认动作效果，并判断是否需要做出进一步处理，随后根据事故追忆系统分析故障原因以进行完善；（2）具有高可靠性。这是电网建设持之以恒追求的目标之一，这一方面需要提高电网内关键设备的制造水平和工艺，提高设备质量，延长使用寿命；另一方面，随着通信、计算机技术的发展，对设备的实时状态监测成为可能，便于及早发现事故隐患；福建电力陈老师（[e-mail]第20页三、坚强智能电网实质（3）资产优化管理。电力系统是一个高科技、资产密集型的庞大系统，电网运行设备种类繁多，数量巨大。智能电网采用数字化处理手段达到对设备的信息化管理，从而延长设备正常运行时间，提高设备资源利用效率；（4）经济高效。智能电网可以提高电力设备利用效率，使电网运行更加经济和高效。（5）与用户友好互动。目前用户获得用电消费信息的手段单一，信息量有限，借助于通信技术的发展，用户可以实时了解电价状况和计划停电信息，以合理安排电器使用；电力公司可以获取用户的详细用电信息，以提供更多的增值服务供用户选择。（6）兼容大量分布式电源的接入。储能设备、太阳能电池板等小型发电设备广泛分布于用户侧，储能设备可以在用电低谷时接纳电网富余电能，并可以与小型发电装置一起在用电高峰时向电网输送电能，以达到削峰填谷，减小发电装机的效果。这要求电网必须具备双向测量和能量管理系统，以便于电能计量计费及可靠接入；福建电力陈老师（[e-mail]第21页第二节