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1、智能电网的兴起与发展态势武汉大学电气工程学院 孙元章*讲座内容1. 国外智能电网研究和发展概况2. 智能电网概念、定义和特征3. 中国智能电网建设的基础条件和进展4. 对智能电网研究、开发和应用的一些 看法和建议讲座内容1. 国外智能电网研究和发展概况2. 智能电网的概念、定义和特征3. 中国智能电网建设的基础条件和进展4. 对智能电网研究、开发和应用的一些 看法和建议美国智能电网发展里程碑200120032004200520092030 DOE与 NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the mode
2、rn grid. Mar. 2007. NETL EPRI开始“Intelligrid”(智能电网）研究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 年份国外提出智能电网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20052006各国开展自己的智能电网建设探索,
3、应对21世纪的各种挑战和机遇年份国外提出智能电网概况（3）The SDD Strategic Deployment Document（1）European Smartagrids 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n “Th
4、e Smart Grid”, DOE, USA,2008 n 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 n 2008.11.18-中美绿色能源论坛 “Smart Grid” Special session n Smart Distribution Grid: The Role of Technology,tools and Techniques for advanced Automation and plannin
5、gby S.S.Venkata, Univ. of Washington, USA, -IEEE DLP Tutorial, Dec.22, Beijing, China n 2009.5.20, 中国国家电网 “Strong & Smart Grid”“智能电网”可接受度美国智能电网发展概 况驱动 因素 ：美国美国: :年美加大停电后，美国电力行业决心利年美加大停电后，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
6、灵活应变的智能电网、智能分析为特征的灵活应变的智能电网. .美国发展智能电网的驱 动力n 改造老化的电网设备，提高供电的可靠 性和安全性 n 提高能源的利用效率和技术的先进性 n 提高用户对电价的可承受能力 n 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 n 提高在全球的竞争性欧洲欧洲: :发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智 能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁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和电能质量等需
7、求所决定的。 欧洲智能电网发展 概况驱动 因素 ：欧洲发展智能电网的驱动 力（1）供电的安全性问题 一次能源的缺乏、 供电可靠性和电能质量 供电能力 （2）环境问题 京都协议 气候变化 保护自然 （3）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
8、目标必须是供电的可持续性、竞争性 和安全性。未来欧洲电网应满足如下需求:n 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； n 可接入性(Accessible)，使所有用户都可接入电网 ，尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的 利用； n 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； n 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。欧洲2020年及后续的电力发展目标中国中国: :发展智能电网也有其独特的发展背景发展智能电网也有其独特的发展背景中国智能
9、电网发展 概况 驱动因 素：智能电网电力系统安全运行风险 更趋严峻电力企业资产管理的重要性 日益突出节能减排与应对气候变 化成为无法回避的问题电力企业抗攻击 能力需要提高电力企业经营压力加剧中国大规模高比率 新能源开发与接入智能电网研究机构方面：（1）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。（2）国际上成立的“电网智能化联盟” 成员包括:跨国技术公司：AREVA、GE、IBM；电力公司和电网运营商：AEP、Bonneville电力管理局、PJM及法国EDF；研究机构：美国电科院EPRI、Battelle、RDS和SAIC。（3）美国电网智能化架构委员会（GWAC）由一系列的
10、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。（4）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” 。（5）IEC去年底筹建了SG3“智能电网”战略组。（6）中国国家电网公司相继也成立了“智能电网部”根据目前掌握的情况，还没有智能电网的国际标准或国家标准。国外智能电网研究 概况n nPJMPJM公司认为：广域测量技术是保公司认为：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，因此现智能输电网的基础，因此PJMPJM目目 前主要从同步相量技术和高级控制前主要从同步相量技术和高级控制 中
11、心的研究建设着手开展智能输电中心的研究建设着手开展智能输电 网的工作。网的工作。国外智能电网研究概 况智能电网实践最新成果在输电侧在输电侧The technology developmental trendsV,I,P,QV,I,P,QV,I,P,QV,I,P,QV,I,P,QV,I,P,QControl Centersynchronous satelliteGPSGPSGPSMicro wave 5-10sFiber 50-100msWide-area real-time measurement technologies provide the opporunities for the wi
12、de-area dynamic security and defense in power system.目前建设的智能电网主要有两个方面目前建设的智能电网主要有两个方面 智能电表和智能家电：智能电表和智能家电：美国美国: :Xcel Energy Xcel Energy 公司在公司在BoulderBoulder建设全美第一个建设全美第一个 “ “智能电网智能电网” ”城市。城市。意大利意大利: :安装和改造了安装和改造了30003000万台智能电表，建立起万台智能电表，建立起 了智能化计量网络，每年大约节省了智能化计量网络，每年大约节省5 5亿里拉。亿里拉。法国法国: :将目前使用的将目前使
13、用的27002700万只普通电表全部更新为万只普通电表全部更新为 “ “ 智能电表智能电表” ” 。国外智能电网研究 概况智能化实践最新成果在配电和用电侧在配电和用电侧Boulder伯德市美国美国: :Xcel Energy Xcel Energy 公司在公司在BoulderBoulder建设全美第一个智能电网城市建设全美第一个智能电网城市城市城市“ “智能电网智能电网” ”城市城市“ “智能电网智能电网” ” 基于先进信息技术的动态系 高速、实时、双向通信 遍布全网的传感器能够进行快速诊断并 采取行动 提高高峰时段效率的决策数据和支持 分布式发电技术（例如风电、太阳能和 PHEV) 自动化的
14、“智能变电站” 家用能源控制装置 自动化的家庭能源利用内容1. 国外智能电网研究和发展概况2. 智能电网的概念、定义和特征3. 中国智能电网建设的基础条件4. 对我国智能电网研究、开发和应用的 一些看法和建议智能电网的概念、定义和特 征定义（definition) n 以物理电网为基础(中国的智能电网智能电网是以特高 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。 n 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
15、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 。智能电网主要特征坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化智能电网坚强性特 征（1）坚强性（Robust/Strong）n 在电网发生小扰动和大扰动故障时，电网仍能保 持对用户的持续供电能力，仍能保证电网的安全 运行n 在电网发生极端故障时，如自然灾害和极端气候 条件下、或人为的外力破坏而不发生大面积的停 电事故n 能顺利接入大规模新能源发电并承受大规模新能 源发电（风电三峡）的随机波动（2） 自愈性（Self-Healing）n 具有实时、在线安全预评估和预分析技术n 具有强大的预警控制系统和预防控制技
16、术n 具有自动故障诊断、故障隔离和阻断故障传播的技术n 系统具有故障自恢复技术n电网黑启动能力 n网络智能重构能力 n输电网断面重构 n输电网网络重构 n用电网电源重构 n开关重合闸技术 n设备自检测技术智能电网自愈性特 征（3） 兼容性（Compatible）n 能支持可再生能源的接入n 适应分布式发电和微电网的接入n 能使需求侧管理的功能更加完善n 实现与用户的交互和高效互动智能电网兼容性特 征（4）经济性(Economical)n 支持火电和水火电联合经济运行n 支持电力市场和电力交易系统n 提供清洁和优质电力n 降低电网损耗，提高能源利用效率智能电网经济性特征（5）集成化（Integrated）n 实现电网信息的高度集成和共享n 采用统一的平台和模型n 实现标准化、规范化和精细化的管理智能电网集成性特征（6）最优化（Optimized）n 优化资源的合理配置
