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1、供配电安全技术第六讲:智能电网的发展,中国矿业大学信息与电气工程学院 电气安全与智能电器研究所 刘建华,目录,一、国外智能电网研究和发展概况 二、智能电网概念、定义和特征 三、中国智能电网建设的基础条件和进展 四、对智能电网研究、开发和应用的一些看法和建 议,一、国外智能电网研究和发展概况,美国智能电网发展里程碑,布什总统要求美国能源部（DOE）致力于电网现代化，DOE发布 “Grid 2030”,DOE启动电网智能化(GridWise）项目,DOE与 NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the mo
2、dern grid. Mar. 2007. NETL。之后，研究机构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践,奥巴马将智能电网提升为美国国家战略,2001,2003,2004,2005,2009,2030,年份,美国电科院EPRI开始“Intelligrid”(智能电网）研究,一、国外智能电网研究和发展概况,欧洲智能电网发展里程碑,成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”,提出智能电网愿景，制定（1）欧洲未来电网的远景和策略（2）战略性研究议程战略部署文件报告,2005,2006,各国开展自己的智能电网建设探索,应对21世纪的各种挑战和机遇,年份,（
3、3）The SDD Strategic Deployment Document,（1）EuropeanSmartagrids Technology Platform ：Vision and Strategy for Europes Electricity Networks of the Future 欧洲智能电网技术平台：欧洲未来电网的远景和策略,（2）Strategic Research Agenda for Europes Electricity Network of the future 欧洲未来电网的战略研究议程,战略部署文件,一、国外智能电网研究和发展概况,“智能电网”是目前被大家普
4、遍接受的术语和称谓 “The Smart Grid”, DOE, USA,2008 2008.11.11-11.13,中美清洁能源合作组织(Joint US-China Cooperation on Clean Energy JUCCCE-)，聚思-“Smart Grid” special session 2008.11.18-中美绿色能源论坛 “Smart Grid” Special session Smart Distribution Grid: The Role of Technology,tools and Techniques for advanced Automation and
5、planningby S.S.Venkata, Univ. of Washington, USA, -IEEE DLP Tutorial, Dec.22, Beijing, China,一、国外智能电网研究和发展概况,驱动因素,美国: 年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.,一、国外智能电网研究和发展概况,美国发展智能电网的重点 改造老化的电网设备，关注电力网络基础架构的升级更新，提高供电的可靠性和安全性 提高能源的利用效率， 最大程度利用信息技术 注重用户服务的提升，
6、提高用户对电价的可承受能力 适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降低排放水平 注重商业模式的创新 提高在全球的竞争性,一、国外智能电网研究和发展概况,驱动因素,欧洲: 发展智能电网也有其独特的发展背景欧洲能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。,一、国外智能电网研究和发展概况,欧洲发展智能电网的重点 供电的安全性问题 解决一次性能源的缺乏 供电可靠性和电能质量 供电能力 环境问题 京都协议 气候变化 保护自然 促进可再生能源快速发展 国际电力市场 提供低廉的电价和提高能效 进行创新和提高竞争能力 有关垄断的规程修订,
7、一、国外智能电网研究和发展概况,欧盟发展智能电网的驱动力 欧盟理事会在2006年的绿皮书(Green Paper)欧洲可持续的、竞争的和安全的能源策略(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)”强调： 欧洲已经进入一个新能源时代，能源政策最重要的目标必须是供电的可持续性、竞争性和安全性。,一、国外智能电网研究和发展概况,欧洲2020年及后续的电力发展目标 灵活性(Flexible)，在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求； 可接入性(Accessible)，使所有用户都可接入电网，尤其
8、是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用； 可靠性(Reliable)，提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求； 经济性(Economic)，通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。,一、国外智能电网研究和发展概况,智能电网研究机构 美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。 “电网智能化联盟” 成员包括: 跨国技术公司：AREVA、GE、IBM； 研究机构：美国电科院EPRI、Battelle、RDS和SAIC。 电力公司和电网运营商：AEP、Bonneville电力管理局、 PJM及法国EDF 电网智能化架构委员会（GWAC
9、）由一系列的专家组成，受美国能源部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。 2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛” 。欧洲还将成立“智能电网协会” 。 IEC去年底筹建SG3“智能电网”战略组。,一、国外智能电网研究和发展概况,智能化实践最新成果 在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业 开展相关的研究。 PJM公司认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建设着手开展智能输电网的工作。,一、国外智能电网研究和发展概况,智能化实践最新成果 在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个
10、方面 智能电表和智能家电： 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。,一、国外智能电网研究和发展概况,美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市,AC2,Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City,定义（definition) 美国 美国的智能电网计划叫 Unified National Smart Grid ,译
11、为统一智能电网，是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系。 从其技术定义为：综合应用现代通讯、计算、控制等技术的电网能够持续不断地适应各种正常操作、运行方式调整的优化运行，并能主动预测和应对电网扰动。 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。,二、智能电网的概念、定义和特征,二、智能电网的概念、定义和特征,欧洲 欧洲智能电网计划叫 Super Smart Grid ,译为
12、超级智能电网。它是将广域电力输送网络与智能电网结合起来的广域智能网络，可能的适用范围设计到欧盟、北非、中东等国家和地区。 欧盟委员会将智能电网概括定义为： 以客户为中心 支持分布式和可再生能源的接入 负载和电源的本地交互 高级自动化和分布式智能 灵活的电网运营 面向服务的架构 更可靠、安全的电力供应 低能耗，特别是低线路损耗,二、智能电网的概念、定义和特征,中国 中国电力科学院把智能电网定义为，以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，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。
13、 它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。,二、智能电网的概念、定义和特征,（1）坚强性（Robust/Strong） 在电网发生小扰动和大扰动故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故； 在电网发生极端故障时，如自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏，仍能保证电网的安全运行； 二次系统具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。,二、智能电网的概念、定义和特征,（2）自愈性（Self-Healing） 具有实时、在
14、线连续的安全评估和分析能力 具有强大的预警控制系统和预防控制能力 具有自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。,二、智能电网的概念、定义和特征,（3）兼容性（Compatible） 能支持可再生能源的正确、合理地接入 适应分布式发电和微电网的接入 能使需求侧管理的功能更加完善 实现与用户的交互和高效互动。,二、智能电网的概念、定义和特征,二、智能电网的概念、定义和特征,（4）经济性(Economical) 支持火电和水火电联合经济运行 支持电力市场和电力交易系统 提供清洁和优质电力 实现资源的合理配置 降低电网损耗，提高能源利用效率。,二、智能电网的概念、定义和特征,（5）集成（Integ
15、rated） 实现电网信息的高度集成和共享 采用统一的平台和模型 实现标准化、规范化和精细化的管理,（6）优化（Optimized） 优化资产的利用率 降低投资成本和运行维护成本。,二、智能电网的概念、定义和特征,二、智能电网的概念、定义和特征,中国智能电网的提法和4个特征,1、数字化： 数字化电网、数字化电表与数字化用电设备 2、信息化： 市场信息、电网信息、用户信息与宽带通信形成的信息平台 3、自动化： 大电网安全稳定控制（高级智能调度），变电站自动化与用户用电系统智能控制 4、互动化： 电网、发电与用户以信息为基础的互动,二、智能电网的概念、定义和特征,二、智能电网的概念、定义和特征,智
16、能电网技术应包括的主要内容：,先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS） 先进的三维、动态、可视化技术 高级计量- 无线、自动计量读数（Advanced metering infrastructureAMI）(Automatic meter reading-AMR)； 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) 先进的配电自动化 高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing) 成为可能； 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources-DG or DER)及电力储能技术等,二、智能电网的概念、定义和特征,三、中国智能电网的建设与发展,中国智能电网发展方向与重点 在中国，国家电网公司目前正在推进“一特四大 ”的电网发展战略，即以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交
