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1、智能电网及其发展态势,上海电力学院 2018/9/18,提 纲,智能电网定义及特征,2,1、智能电网定义及特征,1.1 智能电网的定义,1.2 智能电网驱动力,1.3 智能电网的特征,1、智能电网定义及特征,1.1 智能电网的定义,智能电网的概念、定义和特征,以物理电网为基础,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。1)充分满足用户对电力的需求和优化资源配置2)确保电力供应的安全性、可靠性和经济性3)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。,1.1 智能电网定义,
2、1、智能电网定义及特征,1.2 智能电网的驱动力,1.2 智能电网驱动力,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.,美国智能电网驱动力,改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性 提高能源的利用效率和技术的先进性 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 提高在全球的竞争性(经济危机产业),关键点,美国智能电网驱动力,欧洲: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
3、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。,驱动因素：,欧洲智能电网驱动力,（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,关键点,欧洲智能电网驱动力,智能电网的驱动力,驱动力,安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证,转向了更加高效、灵活、环保、且有利于跨欧电力市场建设等需求,美国、欧洲智能电网驱动力,中国的情况不是特例，全球电力行业的发展都面临诸多挑战，既有共性，也有各地区特有的问题。对中国
4、的挑战是：,电力基础设施投资大量增加 温室气体减排的压力越来越大 快速增长的燃料价格和负荷需求,中国智能电网驱动力,1、智能电网定义及特征,1.3 智能电网特征,智能电网的关键特性,埃森哲观点 智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈），从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。,清洁：能够大规模利用可再生能源减少对环境的潜在影响 坚强：有能力抵御恶劣天气和外部攻击并确保信息安全 自愈：有能力实现电网的自我诊断，自我调整，自动隔离故障
5、和自动快速恢复 优化：能够优化资源，提高设备资产的利用率和电网的运行效率 交互：能够与电力市场和用户进行交互和实时响应，提升服务水平 经济：能够以最优成本向社会提供优质电力,智能电网的特性,智能电网的关键特性,我国智能电网主要特征：,智能电网坚强性特征,（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。,（2） 自愈性（Self-Healing）具有实时、在线连续的安全
6、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。,智能电网自愈性特征,智能电网自愈性特征,（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。,智能电网兼容性特征,智能电网兼容性特征,（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。,智能电网经济性特征,智能电网经济性特征,（5）集成（Integrated）实现电网信息的高度集成和共享
7、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,智能电网集成性特征,智能电网集成性特征,（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。,智能电网优化特征,智能电网优化特征,2、国外研究现状与成果,2.1 发展目标与进度安排,2.2 现有研究成果与效益分析,2、国外研究现状与成果,2.1 发展目标与进度安排,美国智能电网发展里程碑,2001,2003,2004,DOE与 NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the modern grid. Mar. 2007. NET
8、L,2005,2009,2030,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,美国智能电网发展过程,第一步,第二步,2030,突破电网用户端与低压配网智能化,推行可再生能源和分布式电源系统的集成技术与电力储能技术,发展高温超导电网,年份,美国智能电网发展目标,第三步,欧洲智能电网发展里程碑,成立“智能电网(SmartGrids
9、)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）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 Age
10、nda 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,欧洲智能电网发展过程,欧洲2020年及后续的电力发展目标：未来欧洲电网应满足如下需求: 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
11、济效益。,2、国外研究现状与成果,2.2 现有研究成果与效益分析,在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展研究。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。,国外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
12、新为 “智能电表” 。,国外智能化实践最新成果,Nation wide AMI deployment Italy (30M), Sweden, Finland, UK (in plan) More than 150 jurisdictions around the world including 110 in North America are planning or implementing smart metering,Here are some of AMI examples. It should be emphasized that in China we have implement
13、ed lots of Customer portal for large Customers called as “Load management system”.,AMI/SG项目,AC2,Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City,美国: Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市,案例概述,Boulder的实施优势 理想规模（5万名用户） 理想的地理位置选址（可很便捷地进入所需的电网设备） 理想的智能电网用户 用户很早就精通网络的使用 关注环境问题 愿意接受因正当理由带来的一些短期的不便有机会与以下单位进行合作
14、: 科罗拉多大学 美国国家大气研究中心 美国国家标准及技术研究院 市县领导人,Boulder项目范围 合作伙伴模式 工程的四个阶段（2008年3月2009年12月）前三个阶段主要是工程的开发 最后一个阶段重点放在工程分析5万个可应用智能电网技术的试点场所 2万5千只新电表 5座变电站配备了相应馈线 多种家庭内部解决方案 涉及居民和小型工商业用户,参与智能电网城市建设的合作伙伴,案例概述-Boulder市,智能电网城市的亮点,基于先进信息技术的动态系统 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)
15、 自动化的“智能变电站” 家用能源控制装置 自动化的家庭能源利用,Boulder市-智能电网城市的亮点,1 美国EPRI2004年所做的初步估计建设智能电网需追加总成本为1650亿美元(其中输电380亿美元，配电1270亿美元）效益为6380到8020亿美元效益与投资比为4.15.1,实例效益分析1,2.东京电力公司配电系统(唯一智能配电网雏形）,实例效益分析2,85A,缩短了供电恢复时间,在2005年 系统平均停电时间指标（SAIDI） 东京电力: 2分钟 法国:45分钟 英国:70分钟 美国:80分钟 我国：超过100分钟 系统平均停电频率指标（SAIFI） 东京电力: 0.05次,系统供
16、电可靠性指标,3、中国智能电网研究现状与发展趋势,3.1 中国智能电网定义、目标及主要特征,3.2 中国智能电网结构体系,3.3 中国智能电网已有基础,3.4 中国智能电网发展思路,3.5 中国智能电网关键技术,3、中国智能电网研究现状与发展趋势,3.1 中国智能电网的定义、内涵与发展目标,3.1 中国智能电网定义、内涵与发展目标,名称：坚强的智能化电网（Strong&Smart Grid） 总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化 基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动,4个主要技术特征（Strong Smart Grid ）,（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,
