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本讲座的内容智能电网技术概述智能电网技术发展概况智能电网的构成概述相关的关键技术概述小结一、智能电网概述1．1智能电网定义1．说明“智能电网”一词在国内被广泛的使用。如：[1]指的是：在电力线上传输互联网信息的这项技术。[2]指的是：根据空气、土壤湿度自动调节电击电压的安防电栅栏。[3]指的是：安装了“四遥”设备的数字变电所（站）。[4]指的是：使用了售电管理软件的区域电网。[5]指的是：电力调度自动化技术。[6]指的是：柔性输电技术。……1．1智能电网定义2．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。一、智能电网概述1．2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。一、智能电网概述1．2智能电网的关键特征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。一、智能电网概述1．2智能电网的关键特征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。一、智能电网概述1．2智能电网的关键特征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。一、智能电网概述1．2智能电网的关键特征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。一、智能电网概述1.3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。一、智能电网概述1.3智能电网的特点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。一、智能电网概述2.1国际研究进展情况1．起步阶段（2019-2019）美国美加两国2019年814北美大停电。[1]美国国防部牵头出资。找到EPRI（美国电力研究院）、华盛顿大学。要求研发：具有“自愈”功能的电网结构。二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况1．起步阶段（2019-2019）美国美加两国2019年814北美大停电。[2]美国能源部分析事故原因：找出了：部分设备落后、陈旧；与信息技术、自动化技术脱节等因素。由美国能源部牵头，组织EPRI和SISCO、Hypertek等电力公司研究建立未来的美国国家电力系统体系结构。EPRI提出了“智能电网”的概念。二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况1．起步阶段（2019-2019）欧盟2019年5月31日欧盟批准了京都议定书，根据该议定书到2020年，欧洲必须减少CO2排放量20%（以2000年排放量为基准）。因此必须进一步采取节能措施。包括：在用电、配电领域大量的采用智能技术。2019年欧洲启动了自己的智能电网研究工作。其它国家如日本、新西兰：存在可再生能源如何方便的接入电网这一问题。二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况2．发展阶段（2019-现在）[1]2019年美国PJM（宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网公司）在2019年底完成了一个智能电网的战略发展研究项目。该项目内容包括：电力企业经营的信息化电网自动化运行能源价值链各环节业务的综合集成建设新的控制中心二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况2．发展阶段（2019-现在）[2]2019年-2019年美国能源部西北太平洋国家实验室完成了一项智能电网试验。结论：建设现代化的智能电网将使美国每年能耗降低10%，温室气体排放量减少25%，并节省800亿美元新建电厂的费用。二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况2．发展阶段（2019-现在）[3]2019年在美国西部一个小城市，科罗拉多州的波尔得(Boulder)，这个拥有九万四千多人口的小城市，建成了全美乃至全世界第一个智能电网城市。二、智能电网技术发展概况2.1国际研究进展情况3．国外IT行业动态[1]西门子公司：新型计量仪表研发。[2]国际电工协会（IEC）：新仪表协议标准（特点：双向、实时、多功能）[3]飞思卡尔公司：专用传感器及支持芯片研发[4]IBM公司：电气设备智能化[5]微软公司：成立新的公共事业部、开发新的软件平台[6]通用电气+Google公司：宣布联手进入智能电网领域二、智能电网技术发展概况2.2国内研究进展情况1．跟踪新闻报道：2019年初开始2．学术研究2019年：[1]北京电力科学院：王明俊研究员做关于“智能电网”的专家讲坛[2]天津大学电气与自动化工程学院：余贻鑫教授发表“智能配电网”的学术论文二、智能电网技术发展概况2.2国内研究进展情况3．企业动态反对派：（电力技术论坛信息）国情说：员工素质、资金、必要性支持派：[1]华东电网公司总经理帅军庆2019-2019：研究、规划阶段2019-2020：全面建设、转型阶段[2]IBM中国公司高级电力专家MartinHauske发布了《建设智能电网创新运营管理-中国电力发展的新思路》白皮书二、智能电网技术发展概况2.2国内研究进展情况4．其他信息[1]南方电网重建与改造：需要投入资金近5，000亿在重建和改造时可以同时考虑提高电网的自愈能力。----电力科学院王巍新研究员[2]中国电力系统面临大幅度亏损、节能减排的双重压力要尽快采用新技术，首先要大力推广分时计价、智能电表技术----IBM全球企业咨询服务部电力行业高级咨询顾问孙福杰[3]美国华盛顿州民主党参议员玛丽亚·肯特威尔宣称：中国官员迫切希望能获得美国的可再生能源技术和智能电网技术，她将敦促美国政府在上述领域加大与中方的合作力度。二、智能电网技术发展概况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智能电网方案：用电数据信息传递示意（服务总线）三、智能电网的构成实时电价3.1用电系统（用户终端）1．计量表具（电力表）[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三、智能电网的构成3.1用电系统（用户终端）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）蓝牙WSNWLAN。。。[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三、智能电网的构成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。三、智能电网的构成某主线路变电所支路A支路B3.2配电系统1．拓扑结构[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：三、智能电网的构成3.2配电系统1．拓扑结构[3]”智能电网”对配电系统（网络）的要求：（1）安全、可靠：初始拓扑结构的设计、冗余结构的配置（2）灵活：不同类型、不同地点的分布式能源各类用户的不同需求（3）高效：提高电网的利用率。降低损耗。[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）三、智能电网的构成3.2配电系统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。三、智能电网的构成3.2配电系统2．“智能电网”配电系统的构成[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。三、智能电网的构成3.2配电系统2．“智能电网”配电系统的构成[3]CP：（CustomerPortal）用户入口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。。。三、智能电网的构成3.2配电系统2．“智能电网”配电系统的构成[4]高级量测、监控系统：变电站及电力设备监测包括：电能计量负荷调查（损耗、非法进入。。。）实时电价指示电能质量监控自诊断与报警三、智能电网的构成3.2配电系统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。额定功率：20KVA输入电压：2.4KV输出电压：220V/110V三、智能电网的构成3.2配电系统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、算法及软件研发三、智能电网的构成3.2配电系统4．“智能电网”配电系统研发领域动态拓扑学概述V1V2三、智能电网的构成R3[1]求V1、V2两点电位[2]当R3断开时，V1、V2如何变化？3.2配电系统4．“智能电网”配电系统研发领域动态拓扑学概述三、智能电网的构成长春路西安路西安路开通规定：策略[1]：每天8：00-16：00开通。其余时间关闭策略[2]：当长春路车流量达到满负荷90%以上开通，否则关闭长春临江3.2配电系统4．“智能电网”配电系统研发领域线性规划概述三、智能电网的构成供货商客户C1(单位成本)供货商客户A1A2A3B1Ai供货量Bi需求量Ci单位成本3.2配电系统4．“智能电网”配电系统研发领域动态线性规划概述三、智能电网的构成供货商客户C1(t)供货商客户A1(t)B1(t)Ai(t)供货量Bi(t)需求量Ci(t)单位成本A2(t)A3(t)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三、智能电网的构成3.3输电系统2．“智能电网”输电系统相关理论与技术网络控制技术（核心思想：以网络控制网络）举例：三、智能电网的构成凤滩水电站拓溪水电站湘西电网3.3输电系统2．“智能电网