(1)智能电网的概念、特性和驱动力

– Reliability through automatic reconfiguration, or “self-healing” – Power Quality improvement through better understanding and control of the operating power system – The ability to respond in real time to changes in load or line condition to improve efficiency and reduce losses • Reducing Green House Gases
18
2. 智能电网概念和特征 ----美国 ③兼容：可接入各种分布式电源，如太阳能、风能等可再 兼容：可接入各种分布式电源，如太阳能、 生能源和电能储存设备； 生能源和电能储存设备； ⑤创新：鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展； 创新：鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展； ⑥优质：即电压、频率波动符合供电质量要求，谐波污染 优质：即电压、频率波动符合供电质量要求， 可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、 可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、电子和自动 化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要， 化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要，保障用户电 能质量，并实现电能质量差别定价； 能质量，并实现电能质量差别定价； ⑦安全：通过坚强的电网网架，可以提高电网应对物理攻 安全：通过坚强的电网网架， 击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障。 击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障。
智能电网的概念、 智能电网的概念、驱动力及特性
电气信息工程学院 陈武晖 whchen@ujs.edu.cn
提纲
智能电网发展背景 1. 智能电网发展背景 2. 国外智能电网的概念及特性 3. 国外智能电网的实践及最新进展 4. 国内外的技术研发与应用方向
2
智能电网发展的背景（1/5） 1.1 智能电网发展的背景（1/5）
随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及 随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及 经济的发展 的进步 全球资源和环境问题的日益突出 电网发展面临新课题和新挑战。 的日益突出， 全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。 发展智能电网，适应未来可持续发展的要求， 发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力工业 积极应对未来挑战的共同选择。不同国家的国情不同、 积极应对未来挑战的共同选择。不同国家的国情不同、电网发展阶 资源分布不同，发展智能电网的方向和重点也不同。 段、资源分布不同，发展智能电网的方向和重点也不同。
3
智能电网发展的背景（2/5） 1.1 智能电网发展的背景（2/5）
用户的需求
•便宜的电能 •可靠的电能 •高质的电能
2011-12-29
智 能 电 网
4
智能电网发展的背景（3/5） 1.1 智能电网发展的背景（3/5）
电力公司的需求
•数字化电网 •信息化企业 •精细化管理 •智能化运营
2011-12-29
8
1.2 国外智能电网起源及发展历程 ----欧洲
2005年 欧洲委员会首次在欧洲提出“ 2005年，欧洲委员会首次在欧洲提出“智能 电网”概念，成立“智能电网(SmartGrids) (SmartGrids)欧洲技 电网”概念，成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技 术论坛” 术论坛”，目标是把电网转换成用户和运营者互 动服务平台，提高欧洲输配电系统的效率、安全 动服务平台，提高欧洲输配电系统的效率、 平台 性及可靠性， 性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大 规模整合扫除障碍。 规模整合扫除障碍。 2006年 论坛提出了《 2006年，论坛提出了《欧洲未来电网的远景 和策略》，制定了《战略研究议程(SRA)》，《欧 》，制定了 》，《欧 和策略》，制定了《战略研究议程 》，《 洲未来电网发展策略》 洲未来电网发展策略》，指导欧盟及其各国开展 智能电网的相关项目研究。 智能电网的相关项目研究。
14
燃料
排放控制
2. 智能电网概念和特征 ----总体
氢能发电
核电
并网可再 生能源
Biblioteka Baidu
燃煤（ 燃煤（气） 火电厂
生物质能
集中式电 网储能 相邻电网的 HVDC互联 HVDC互联 智能 变电站 FACTS 智能 变电站
水电 煤、天然气、氢、生物 天然气、 质等的燃料运输网络 智能计量 计费 屋顶光伏 需求侧管理
– Deploying renewable generation and infrastructure to support integration of these resources along with integration of electric storage – Optimizing operation of centralized generation to avoid operating less clean generation. 20
19
智能电网最普遍接受的功能 ----美国 美国EPRI ----美国EPRI
• Demand-side integration and empowering customers – Through price signals and through technology – The ability to integrate Distributed Energy Resources effectively – The capability of adjusting end-use load to match the available supply in near real time (e.g. through dynamic pricing signals and/or direct load control) • Improving system performance and power flow and energy
智能电网
电力企业资产管理的 重要性日益突出
电力企业经营压力加剧
中国: 中国:发展智能电网也有其独特的发展背景
12
提纲
智能电网发展背景 1. 智能电网发展背景 2. 智能电网的概念及特性 3. 智能电网的实践及最新进展 4. 技术研发与应用方向
13
2. 智能电网概念和特征 ----总体
• 定义：以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技 定义：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 通讯技术、信息技术、 物理电网高度集成而形成的新型电网。 物理电网高度集成而形成的新型电网。 高度集成而形成的新型电网 • 目的:它以充分满足用户对电力的需求，优化资源配 目的:它以充分满足用户对电力的需求， 置，确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，满足 确保电力供应的安全性、可靠性和经济性， 环保约束， 环保约束，保证电能质量和适应电力市场化发展等为 目的，实现对用户可靠、经济、清洁、 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。 应和增值服务。
2011-12-29
7
1.2 国外智能电网起源及发展历程 ----美国
2002年 美国电科院（EPRI） 2002年，美国电科院（EPRI）正式提出并推动了 grid”项目研究， “Intelli grid”项目研究，致力于智能电网整体的信 息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发。 息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发。 2003—2005年间 年间， 2003—2005年间，美国智能电网研究开始蓬勃发 DOE（美国能源部） 展，DOE（美国能源部）先后发布了 “Grid 2030” 国家输电技术路线图” 、“国家输电技术路线图”，描绘美国未来电网远景 和技术战略；发起了“Grid Wise”和 和技术战略；发起了“Grid Wise”和“现代电网 (MGI） 等项目，随后几年， (MGI）”等项目，随后几年，美国电力企业开始在 智能电网领域开展一系列实践。 智能电网领域开展一系列实践。
插电式混合动力车
智能用户与高效用能 无处不在的传感与监控系统
监控与管理系统 EMS, DMS, SCADA
智能电网技术
15
2. 智能电网概念和特征 ----总体
16
2. 智能电网概念和特征 ----总体
17
2. 智能电网概念和特征 ----美国
美国智能电网的概念：智能电网是一种新的电网发展理念， 美国智能电网的概念：智能电网是一种新的电网发展理念，通过利用 数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率， 数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率，利用信息技术实 现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化， 现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化，对各类资源和服 务进行整合重组。智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电， 务进行整合重组。智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电，还包括输 电、运行、调度等方面。 运行、调度等方面。 美国提出智能电网要具备七大特征： 美国提出智能电网要具备七大特征： ①自愈：通过安装的自动化监测装置可以及时发现电网运行的异常 自愈： 情况，及时预见可能发生的故障； 情况，及时预见可能发生的故障；在故障发生时也可以在没有或少 量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复， 量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，从而避免大面积停电的 发生， 发生，减少停电时间和经济损失 ②互动：消费者可以在知情的情况下与电力系统互动，有能力选择 互动：消费者可以在知情的情况下与电力系统互动， 最适合自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务， 最适合自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务， 以满足特殊需求； 以满足特殊需求；
9
1.3 国外智能电网发展的最初动因
动因：美国在全国范围内存在多个交流输 动因： 电网，人员年龄老化，投入不足， 电网，人员年龄老化，投入不足，技术陈 事故较为频繁，需要防止大停电。 旧，事故较为频繁，需要防止大停电。 关注： 关注：在智能电网建设中更加关注电力网 络基础架构的升级更新， 络基础架构的升级更新，以提高电网运行 水平和供电可靠性，有效接入可再生能源 水平和供电可靠性， 同时最大限度地利用信息技术， ，同时最大限度地利用信息技术，实现系 统智能对人工的替代。 统智能对人工的替代。 动因：欧洲各国电网运行模式不同， 动因：欧洲各国电网运行模式不同，电力 需求趋于饱和， 需求趋于饱和，其能源政策强调对环境的 保护和可再生能源发电的发展。 保护和可再生能源发电的发展。低碳经济 是欧洲智能电网的主要发展动因。 是欧洲智能电网的主要发展动因。 关注：在迅速增长的能源成本压力下， 关注：在迅速增长的能源成本压力下，欧 洲智能电网建设更加关注可再生能源和分 布式电源的接入， 布式电源的接入，并带动整个行业发展模 式的转变。 式的转变。
智 能 电 网
5
智能电网发展的背景（4/5） 1.1 智能电网发展的背景（4/5）
可持续发展的需求
•节能减排 •提高能源效率 •开发新能源
2011-12-29
智 能 电 网
6
智能电网发展的背景（5/5） 1.1 智能电网发展的背景（5/5） 智能电网
电 子 机 电 技 源 术 备 计 算 讯 布 能 能 设 通 分 蓄 智 • • • • • •
微型风力发 电机 屋顶光伏
分布式风 力发电
变电站
CHP/ district heating network
暖通系统动态 控制
分布式储能
智能 传感器
智能 传感器
洁净发电与排放控制 大容量储能 新型FACTS元件与HVDC FACTS元件与 新型FACTS元件与HVDC 分布式电力与微网
热泵/ 热泵/分布式热电联供
10
美 国
欧 洲
1.4 国外智能电网起源及发展历程 ----对比分析
美 国
欧 洲
The SDD Strategic Deployment Document
11
1.5 中国智能电网发展动力 驱动因素：
节能减排与应对气候变化 成为无法回避的问题
中国
电力系统安全运行风险 更趋严峻
电力企业抗攻击能力 需要提高