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1、智能电网和电网智能化智能电网和电网智能化智能电网和电网智能化智能电网和电网智能化 - -科学问题和实际问题科学问题和实际问题科学问题和实际问题科学问题和实际问题 中国南方电网公司 李立浧 2010 . 08 .21. 北京 2 提纲提纲提纲提纲 引言 新能源革命与电网变革和使命 新能源革命的目标和电网的使命 未来电网技术发展模式 重要的科技研发的主要方向 电网新技术发展趋势 新一代电网的主要特征 输电技术领域 配电技术领域 用电技术领域 电网调度领域 国际上几家电力公司技术发展方向 对于智能电网的认识：科学问题和实际问题 智能电网若干实际问题 结语 3 引言引言引言引言 6月7日，胡锦涛同志在
2、中国科学院、中国工程院院士大 会发表讲话。这个讲话虽然是在院士大会上讲的，而实 际上是面向全国的。 讲了三个问题，前面两个问题讲加快经济发展方式转变 和充分发挥科学技术在加快经济发展方式转变中的作用； 第三个问题讲加强和改进科技工作，其中一个重点是讲 人才工作 胡锦涛的讲话对于研究智能电网很有意义 胡锦涛提出：构建覆盖城乡的智能、高效、构建覆盖城乡的智能、高效、 可靠的电网体系。可靠的电网体系。 4 胡锦涛讲话的主要精神胡锦涛讲话的主要精神胡锦涛讲话的主要精神胡锦涛讲话的主要精神 提出“当今世界，各国都在积极追求绿色、智能、可持续的发展”“当今世界，各国都在积极追求绿色、智能、可持续的发展”
3、提出“一个国家的科技竞争力决定了其在国际竞争中的地位和前“一个国家的科技竞争力决定了其在国际竞争中的地位和前 途”途” 提出“构建覆盖城乡的智能、高效、可靠的电网体系”“构建覆盖城乡的智能、高效、可靠的电网体系” 提出重点推动科学技术八个方面的突破性进展 1、能源资源开发利用科学技术 2、新材料和先进制造科学 3、信息网络科学技术技术 4、现代农业科学技术 5、健康科学技术 6、生态环境保护科学技术 7、空间和海洋科学技术 8、国家安全和公共安全科学技术 5 大力发展能源资源开发利用科学技术大力发展能源资源开发利用科学技术大力发展能源资源开发利用科学技术大力发展能源资源开发利用科学技术 要坚持
4、系统谋划、节能优先、创新替代、循环利用、要坚持系统谋划、节能优先、创新替代、循环利用、 绿色低碳、安全持续，加强对我国能源资源问题的绿色低碳、安全持续，加强对我国能源资源问题的 研究，制定我国可持续发展路线图。研究，制定我国可持续发展路线图。要发展资源勘 探开发和高效利用技术，积极发展大陆架和地球深部 能源资源勘查和开发，积极发展可再生能源和新型、积极发展可再生能源和新型、 安全、清洁替代能源，形成可持续的能源资源体系安全、清洁替代能源，形成可持续的能源资源体系， 切实保障我国能源资源有效供给和高效利用，使我国 能源资源产业具有国际竞争力。要发展节能建筑、轨 道交通、电动汽车技术，加强煤的清洁
5、高效综合利用、 煤转天然气、煤制重要化学品技术研发，构建覆盖城构建覆盖城 乡的智能、高效、可靠的电网体系。乡的智能、高效、可靠的电网体系。 6 温家宝在今年政府工作报告提出温家宝在今年政府工作报告提出温家宝在今年政府工作报告提出温家宝在今年政府工作报告提出 大力开发低碳技术，推广高效节能技术， 积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网加强智能电网 建设。建设。 7 讨论电网问题的大背景讨论电网问题的大背景讨论电网问题的大背景讨论电网问题的大背景 绿色发展 低碳、节能减排 新能源革命 智能化已成为经济发展的潮流 8 智能电网的背景和动力：智能电网的背景和动力：智能电网的背景和动力：智能电网的背景
6、和动力： 电网新技术的发展趋势是基于新能源革命促使 人们进行思考、研究 新能源、分布式能源的接入 资产利用率的提高、效率提高 用户的参与、互动性 9 9 新能源革命引发的电网变革新能源革命引发的电网变革新能源革命引发的电网变革新能源革命引发的电网变革 电网新技术的发展趋势是基于新能源革命促使 人们进行思考与研究 国内与电网方面有关的相应的研究课题有： 电网新技术的发展趋势研究 智能电网研究 中国能源和电力中长期发展战略研究 10 10 新能源革命的目标影响电网发展使命新能源革命的目标影响电网发展使命新能源革命的目标影响电网发展使命新能源革命的目标影响电网发展使命 全球气候变化的威胁、人类对化石
7、能源短缺和枯竭的预期和碳排放的担忧， 成为新能源革命的主要驱动力。 2008年全球年消耗一次能源112.95 亿吨油当量，化石能源占88.1%（其中 煤碳占29.2%、石油占34.8%、天然气占24.1%）。我国2008年一次能源消 费19.99亿吨油当量(2009年为21.46亿吨油当量)，化石能源占88.9%，（其 中煤碳占69.4%、石油占19.3%、天然气占3.7%）。其中煤炭比例高（占 69.4%) 新能源革命的目标：以清洁能源逐步代替化石能源，提高化石能源的清洁 高效利用水平，实现可再生能源（水能、风能、太阳能能、地热能、生物 质能）、核能在一次能源消耗占较大份额的目标。 我国政府
8、已提出，到2020年非化石能源在一次能源消耗中占15% 的目标。 可以预期，到2030-2050年，这一目标有可能达到40-60%。 11 11 未来电网的发展使命主要体现以下三点：未来电网的发展使命主要体现以下三点：未来电网的发展使命主要体现以下三点：未来电网的发展使命主要体现以下三点： 1）面对电源侧：具有接纳大规模集中式和分布式能 源、可再生能源和核能电力的能力； 2）能够将电力需求侧的分布式电源、储能装置、电 力和能源综合高效利用系统等组成微型能源和电力网 络（微网）并与电网有机融合，与用户智能互动 3）大幅度提高电网（输电网和配电网）的安全、经 济运行水平：网络电能损耗大幅降低、具有
9、设备和系 统的自愈能力、基本排除电网稳定破坏事故和大面积 停电、具有很高的环境兼容能力。 12 12 未来电网技术发展模式未来电网技术发展模式未来电网技术发展模式未来电网技术发展模式 随着新能源革命条件下电能生产、传输、应用随着新能源革命条件下电能生产、传输、应用 以及未来电网使命变化，未来电网发展模式以及未来电网使命变化，未来电网发展模式 未来电网的变革主要源于：电源结构的变化、用户的 需求和互动 未来电源结构将是大规模集中式电源与大范围分布式 电源相结合 与此相应的电网结构将是适应大容量电能传输的骨干 电网与适应分布式电源和能源电力高效利用的地方电 网、微网相结合。形成与此相应的电网模式，
10、包括电 网（输电网、配电网、微网）的结构、调度运行方式、 安全稳定水平、电力市场体系、评价指标体系 13 13 未来电网的技术发展路线未来电网的技术发展路线未来电网的技术发展路线未来电网的技术发展路线 1）新输电方式：大容量架空交直流输电、超导输电、地下输电、无线输电 2）新设备和技术：新型高效环保变压器、开关设备、传感设备、储能、电动 汽车及其充放电系统 3）未来电网的智能化技术：输变电设备的信息化、电网调度自动化和智能控 制系统、配电系统自动化和智能控制系统，微网的运行控制和保护 4）大规模可再生能源接入系统技术：集中式和分布式接入技术；电网接入条 件的改善与电源技术的进步 上述技术发展既
11、基于新能源革命下电网发展的需求，也取决上述技术发展既基于新能源革命下电网发展的需求，也取决 于相关基础研究和高技术前沿的预期发展：物理学和新材料科学、于相关基础研究和高技术前沿的预期发展：物理学和新材料科学、 信息和通信技术（传感和信息获取、物联网、信息平台等）、控信息和通信技术（传感和信息获取、物联网、信息平台等）、控 制技术（优化控制和智能控制等）、仿真计算与分析决策技术制技术（优化控制和智能控制等）、仿真计算与分析决策技术 （云计算、分布式计算、智能决策等）（云计算、分布式计算、智能决策等） 在此基础上，实现智能电网的发展和进步在此基础上，实现智能电网的发展和进步 14 14 电网新技术
12、发展趋势电网新技术发展趋势电网新技术发展趋势电网新技术发展趋势 15 新一代电网的主要特征新一代电网的主要特征新一代电网的主要特征新一代电网的主要特征 可再生能 源发电的比 例更高、电 力传输损耗 更小、电力 工业对于环 境与人更加 友好 单位输电 走廊的输电 能力更高、 输配电损耗 更低、能源 综合利用效 率更高 绿色绿色 高效高效 经济经济 电网资产 的利用率更 高、电价能 够实现电力 工业利益与 公众利益的 平衡 智能智能 电网具有自 我感知状态、 自我分析策 略和自动控 制，形成通 过一个广域 通信网联接 的庞大智能 机器 可靠可靠 电网承受 扰动与冲 击的能力 更强、运 行更加安 全
13、 自动发现 故障、诊断 故障、自动 采取控制措 施，在用户 察觉前消除 缺陷 自愈自愈 16 16 输电技术领域输电技术领域输电技术领域输电技术领域 特高压交流以及直流输电技术 大容量FACTS设备的应用 高压电气设备的在线监测与状态评估 一次设备的智能化 设备检修策略的最优化 新型智能（数字化）变电站 新型的输电线路技术 输电线路状态的在线识别 17 17 配电技术领域配电技术领域配电技术领域配电技术领域 配网自动化 新型可再生能源接入技术 配网电力电子技术 大规模储能技术 快速的配电网仿真技术 高级运行管理技术 18 18 用电技术领域用电技术领域用电技术领域用电技术领域 智能终端技术 智
14、能电表 电动汽车 19 19 电网调度领域电网调度领域电网调度领域电网调度领域 调度与运行方式决策的自动 化、在线化 安全稳定的在线预决策 基于广域信息的大电网闭环 以及开环控制 广域阻尼控制、广域电压控制 广域保护、广域解列 电网安全运行信息的可视化、 实时化 对低频振荡以及电网阻尼的实 时监测与分析 对稳定极限以及当前运行状态 的可视化 20 20 国际上几家电力公司关注国际上几家电力公司关注国际上几家电力公司关注国际上几家电力公司关注 的技术研发与应用方向的技术研发与应用方向的技术研发与应用方向的技术研发与应用方向 21 21 美国美国美国美国BPABPA电力局的最新研发方向电力局的最新
15、研发方向电力局的最新研发方向电力局的最新研发方向 美国邦纳维尔电力管制局(BPA) 2010 年在5个领域中对自己的新技术做出 了规划 供电效率以及需求侧管理领域。涉及 到对居民负荷、商用负荷的需求管理以及负荷响应技术 发电以及储能领域。涵盖发电设备状 态监测、高级的调速器技术、储能与电力电子等 可再生能源领域。围绕风力发电以及 海洋潮汐发电的接入，重点研究电能 的预测、储能的配合、可再生能源发电的调度与控制等 设备以及人生安全领域。防盗窃技术、 对输电塔以及输电线路的健康状况的 无线遥测技术、变电站员工的人身防 护技术、保护重点设施免受恐怖袭击的隔离栏技术 输电网技术领域。确定了20个未来技 术方向 22 22 BPABPA在输电领域的在输电领域的在输电领域的在输电领域的2020个未来技术方向个未来技术方向个未来技术方向个未来技术方向 广域控制 广域控制 新一代广域测量 通信技术 鲁棒的状态估计 对广域测量数据进行过滤以及可 信度评估、阻尼评估的软件 实时的负荷预测与发电调度软件 电力电子与FACTS 储能技术 变电站带电检修与故障诊断工具 状态检修 状态检修 极端自然灾害下的电力基础设备 恢复技术 调度员在线辅助决策系统 调度信息可视化系统 在线的安稳稳定预决策系统 电网实
