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1、 科 技 讲 座 与 创 新 实 践 课 程 论 文 论文题目 智能电网及其关键技术 班 级 电气13-4 学 号 13034470439 姓 名 叶 腾 成 绩 请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注！摘要：电网是经济社会发展的重要的基础设施，然而，近些年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生着巨大的变化。电网负荷快速的增长，大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响，极端气候环境对电网安全稳定工作提出了很多的新挑战。本文通过对智能电网的发展历史，应用前景，涉及的关键技术以及我国智能电网的发展进行分析，来解决电力系统中常见的一些问题。关键词
2、：智能电网：特点：关键技术1 智能电网的概念和特点及其发展历史智能电网是指一个完全自动化的供电 网络 ，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特征可归结为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。智能电网概念的发展有3个里程碑第一个就是2006年，美国IBM公司提出的智能电网解决方
3、案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的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可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进
4、行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。第三个是我国能源专家武建生提出的互动电网.互动电网是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向
5、的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，主要解决三个问题，一是以信息技术改造和提升现有的能源体系，特别提高集能源大成的传统电网体系的能源效率；二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的创新能源利用体系；三是要建造消费者和生产者互动的精巧、智慧和专家服务化的能源运转体系。从智能电网概念的发展可以看出，智能电网并没有一个确定的概念，需要根据实际情况赋予新的含义。武建生先生提出的
6、互动电网是站在国家利益的层面，结合中国实际对智能电网进行重新定义，具有一定指导意义。 2 智能电网内涵及其特征 2.1智能电网的内涵智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都被实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用分布式智能、宽带通信以及自动控制系统的集成，智能电网保证了市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。从技术角度讲，智能电网有3个层面的含义：首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节关键设备的运行状况进行实时监控；然后将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，达到对整个电力
7、系统运行的优化管理。2.2智能电网具备如下特征：1 自愈。通过实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。2 安全可靠。能够很好地应对自然灾害、外力破坏和计算机攻击，保证人身、设备和电网的安全，自动恢复电网的运行。3 经济高效。可以优化资源配置，提高设备传输容量和利用率；在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口；支持电力市场竞争的要求，实行动态的浮动电价制度，实现整个电力系统优化运行。4 兼容。能够开放性地兼容各种类型设备，包括集中大电源、分布式发电以及可再生能源，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。5
8、与用户友好互动。实现与客户的智能互动，以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求；实现系统运行与批发、零售电力市场无缝衔接，同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。 3 智能电网的关键技术 3.1 建立坚强、灵活的网络拓扑 坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡，为了缓解此现状所带来的不利影响，我国开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。如何进一步、优化特高压和各级电网规划成为需要解决的关键问题。随着电网规模的扩大、互联电网的形成，电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越严重，对主网架结
9、构的规划设计要求也相应地提高了。只有灵活的电网结构才能应对 自然 灾害和社会灾害等突发灾害性事件对电网安全的影响。 3.2 实现开放、标准、集成的通信系统 智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力:既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力，其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖，为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑，而不仅局限于对电网装备的监测。3.3 配备高级的电力 电子 设备 电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力，同时它们也是能量转换系统的关键部分，所以电力电子技术在
10、发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。 现代 电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置、静止同步补偿器、有源滤波器、动态电压恢复器、故障电流限制器以及高压直流输电所用装置和配网用的柔性输电系统装置等。3.4 智能调度技术和广域防护系统 智能调度是智能电网建设中的重要环节，调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、 科
11、学 决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的 网络 保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防。3.5 高级读表体系和需求的侧管理 智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一。人网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，并且采用最 经济 与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现
12、对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。所以电网的智能化首先需要电力供应机构精确得知用户的用电 规律 ，从而对需求和供应有一个更好的平衡。因此目前国外推动智能电网建设，一般以构建高级量测体系为切入点。同时，高级读表体系为电力系统提供了系统范围的可观性。不但可以使用户参与实时电力市场，而且能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应，构建智能化的用户管理与服务体系，实现电力 企业 与用户之间基本的双向互动管理与服务功能以及营销管理的 现代 化运行。随着技术的 发展 ，将来的智能电表还可能作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、运行宽
13、带业务或传播电视信号的整合。3.6 高级配电自动化 高级的配电自动化将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互。为此，高级的配电自动化需要更复杂的控制系统。系统全部元件必须在一个开放式的通信体系结构内并具有协同工作能力;将使用经由分布式 计算 的局部分布式控制;使用传感器、通信系统和分布式的计算主体，对电力交换系统的扰动快速做出反应，以使其影响最小化。3.7 可再生能源和分布式能源的接入 分布式能源包括分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术包括:微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等；分布式储能装置包括
14、蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等。在我国，风能、太阳能发电的主要发展方式是在沙漠、戈壁滩等偏远的地区，但其在地理位置上分布不均匀，易受天气影响，而且具有波动性和间歇性的特点，会对可靠供电造成冲击，当地电网无法适应可再生能源集中开发和利用，这就需要解决风能、太阳能等可再生能源大规模开发的间歇性、不确定性问题，保证电力的规模接入和远距离送出，这将是接入各种可再生能源电源和分布式能源电源面临的一大挑战。 4 我国智能电网的发展方向和最新进展4.1我国智能电网的发展方向2015年7月6日，国家发改委、国家能源局印发关于促进智能电网发展的指导意见（以下简称意见）。意见明确了智能电网的定义和发展智能电网的重要意义。智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段，是发展能源互联网的重要基础。发展智能电网，有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，实现能源生产和消费的综合调配；有利于推动清洁能源、分布式能源
