输配电装备产业发展

输配电装备产业发展卢继平教授输配电装备产业发展电力工业的现状及发展前景123输配电装备的产业现状输配电装备发展前景思考输配电装备产业发展电力工业的现状及发展前景1电力工业的现状及发展前景一．背景介绍二．智能电网三．新能源及储能四．特高压输电五．配电网六．前沿技术2010-05背景介绍背景介绍世界电力工业始于19世纪80年代，自20世纪70年代以来，世界各国的电力工业从电力生产和建设规模到电源和电网技术都发生了深刻变化。电力工业逐步进入大能源基地与分布式电源、大电网与微电网协调发展的新时期。背景介绍世界发电装机容量及发电量持续快速增长项目1990年1995年2000年2005年2010年2013年装机容量（亿千瓦）27.630.634.442.150.957.3发电量（万亿千瓦时）11.813.115.518.421.422.5表1：1990~2013年世界发电装机容量及发电量背景介绍电力供应结构仍以化石能源发电为主，但逐步清洁化。核电6.6%火电66.1%水电17.7%非水可再生能源9.6%核电23.3%火电64.5%水电11.9%非水可再生能源0.3%图1：1:1990~2013年世界发电结构变化背景介绍全球发电装机主要分布在亚洲、北美及欧洲等地区亚洲25.3%北美洲36.6%欧洲28.4%非洲3.0%图2：1990~2013年世界各大洲发电装机容量比重变化大洋洲1.9%南美洲4.8%亚洲42.5%北美洲24.5%欧洲24.3%非洲2.8%大洋洲1.4%南美洲4.5%背景介绍从各大洲发电装机容量年均增长态势来看，近年来亚洲处于领先。图3：1990~2013年世界及各大洲发电装机容量27.634.450.957.30.71.01.41.68.89.912.714.11.21.72.32.66.110.821.424.46.810.512.413.90.50.50.70.8背景介绍中国电力工业始于1882年，新中国成立前，电力工业发展缓慢，1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。新中国成立后，电力工业得到快速发展，1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。1978年改革开放到2000年，我国发电装机和发电量先后超越法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，居世界第2位。背景介绍上世纪70年代起，我国处于长期严重缺电的局面，电力供应短缺是制约经济发展的主要瓶颈。随着电力工业快速发展，1997年开始实现了电力供需的基本平衡，部分地区供大于求。进入新世纪，随着我国实施西部大开发战略，实行积极财政政策和扩大内需的经济方针，国民经济持续发展，电力需求增长也屡创新高。2013年年底全国发电装机容量首次跃居世界第一、达到12.5亿千瓦，2014年底达到13.6亿千瓦。背景介绍571210000200003000040000510006220071300792738740996641106253114676125768136019020000400006000080000100000120000140000160000单位：万千瓦图4：中国历年发电装机容量背景介绍风力发电建设规模逐步扩大。从“七五”开始建设风力发电场，2006~2008年，我国风电吊装容量连续三年实现翻番式增长（2006年增长105%，2007年增长127%，2008年增长102%）。2008年底，吊装容量达到12.21GW，并网装机容量达到8.94GW，占全国发电装机比例历史性的突破了1%，达到1.5%。至2014年底，中国风电累计并网量达96GW，超过核电成为仅次于火电、水电的第三大发电能源。背景介绍太阳能发电发展迅猛，近年，受政策鼓励和技术进步的影响发展迅速。美国市场研究公司GTMResearch发布最新报告显示，中国已成为全球最大的太阳能发电市场。据了解，中国太阳能发电装机量在2015年有望达到14GW，而全球总装机量预计为55GW。中国通过太阳能发电获取的新能源发电量占全球总量的1/4。在全球范围内，2015年，太阳能发电装机量预计为55吉瓦，较之2014年增长36%。而2014年的装机量仅比2013年增长了2%。由此可见，全球市场正在复苏。行业人士表示，到2020年全球太阳能发电装机量预计将高达135吉瓦。2010-05智能电网智能电网智能电网发展背景智能电网概念及特征智能电网发展规划智能电网技术体系智能电网发展背景智能电网发展背景能源枯竭及环保压力大电网安全稳定运行高可靠性电力需求设备和资产高效利用用户参与意识能源枯竭及环保压力“环保、低碳、可持续发展”己经成为世界各国能源政策的主旋律，长期以来作为二次能源电力的主要来源于一次能源，如煤炭、石油等。世界及我国能源探明量和可开发年限见表智能电网发展背景一次能源石油天然气煤炭世界平均水平42年64.4122中国11.1年32.341随着低碳经济发展的需求，必须研究提高能源利用效率并开发新的可再生能源。减少碳排放，各种可再生能源接入，是智能电网发展的重要特征。大电网安全稳定运行电网的安全运行始终是电力企业追求的重要目标，随着电网规模的扩大，电网安全运行问题也越来越引起人们的关注。2003年美加“8·14”、2006年西欧“11·4”等大停电给社会带来巨大损失。智能电网，作为表征技术发展新领域的重要目标就是提供先进的技术手段，提升电网的安全运行水平。智能电网发展背景高可靠性电力需求现代化工业生产是建立在精密复杂的电子控制技术上，基于微电子、生物医学等先进技术的企业对于供电可靠性和电能质量的要求越来越高，任何电能质量的恶化均会造成负面影响和损失。大量电力电子器件造成的谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成严重的威胁满足高可靠性的电力需求构成了智能电网的内在驱动力。智能电网发展背景电力设备和资产高效利用为了提高电力设备的可用率，电力系统从传统的定期检修逐步转变为以可靠性为中心（ReliabilityCenteredMalnienance,RCM）的维护。智能电网的发展目标就是能通过有效的技术监测手段，及时判断设备的健康状态，提高电力设备的可用率，及资产利用率，使电网更可控、更安全。智能电网发展背景用户参与意识电网物理结构具有天然的桨断性特征，随着厂、网分开，电力市场进程的推进，电力用户期望获得更大的用电选择权。智能表计技术、通信网络的发展支持“信息流、电力流”的双向流动，为电网的末端用户，提供了错峰用电的选择权。智能电网发展背景美国智能电网背景和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。智能电网概念及特征智能电网概念及特征安全自愈兼容创新优质美国智能电网1、及时预见，快速隔离故障、自我恢复2、消费者与电力系统互动3、各种分布式电源及储能设备接入4、鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展5、保障用户电能质量，并实现电能质量差别定价互动6、提高电网应对物理攻击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障美国智能电网的特征欧盟智能电网背景和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。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。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。智能电网概念及特征欧盟智能电网发展的主要特征智能电网概念及特征灵活易接入可靠经济满足社会用户的多样性增值服务易于可再生能源接入保证供电可靠性；保证供电质量有效的资产管理，提高设备利用率重点在于研发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。中国智能电网背景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。智能电网概念及特征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。智能电网概念及特征中国坚强智能电网主要内涵是：智能电网概念及特征经济高效坚强可靠清洁环保友好互动透明开放中国智能电网1、坚强可靠的实体电网架构是中国坚强智能电网发展的物理基础2、经济高效是对中国坚强智能电网发展的基本要求3、清洁环保是经济社会对中国坚强智能电网的基本诉求4、透明开放是中国坚强智能电网的发展理念5、友好互动是中国坚强智能电网的主要运行特征信息化：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；智能电网概念及特征中国坚强智能电网基本特征信息化自动化互动化中国坚强智能电网的基本特征：自动化：提高电网自动运行控制与管理水平提升互动化：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。美国Grid2030计划2003年7月美国能源部发布“Grid2030”设想，2004年《国家输电技术路线图》为实现“Grid2030”设定了战略方向。核心目标是利用信息技术改造电力系统，提高电网可靠性、灵活性和自适应性。第一阶段（到2010年）为关键技术研发和试点阶段；第二阶段（到2020年）为技术改进与市场推广阶段；第三阶段（到2030年）全面建成智能电网。Grid2030的核心思想是先期突破智能电网用户端和低压配网智能化，之后推行可再生能源和分布式电源系统集成技术与电力储能技术，最终发展高温超导电网。智能电网发展规划欧洲SmartGrids计划欧洲智能电网研究侧重关注可再生能源接入和分布式发电，欧盟理事会在2006年的绿皮书《欧洲可持续的、有竞争力的和安全的能源策略》中强调，欧洲已经进入新能源时代。2006~2008年，欧盟依次发布了《欧洲未来电网的远景》、《战略性研究计划》、《欧洲未来电网发展策略》。之后又制定了战略研究议程（StrategicResearchAgenda,SRA）,用于指导欧盟及其各国开展相关项目，促成智能电网的实现。欧洲“SmartGrid”的其核心是围绕可再生能源的“即插即用”实现电网的智能化到2020年能够达到电网双向互动、安全与环保的目标。智能电网发展规划国家电网2020计划2016年～2020年“完善标准体系、保证国际先进”，优化完善智能电网技术标准体系，全面推进智能电网技术标准的国际化。2011年～2015年“健全标准体系，支撑全面建设”，滚动修订已有标准，补充制定所需标准，基本建成智能电网技术标准体系，重点推进优势领域智能电网标准国际化，支撑智能电网全面建设。2009年～2010年“建立体系框架，保障试点工程”，完成智能电网技术标准制定规划，初步形成智能电网技术标准体系框架；重点制定/修订试点工程亟需的关键技术标准，保障