电力系统综合评价及其可视化
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智能电力系统与智能电网
（Smarter Power Systems and Smart Grid）
清华大学电机系
卢强
2011年11月
1
一 、国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr.Obama）
美国电科院（EPRI）的“定义”
“ A power system made up of numerous automated reliable manner.
可靠
用户 互动
智能电 力系统
高效
归结: 有愿望，没有解决思路!
2
信息 通畅
自愈
一、 国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr. Obama）
欧洲技术论坛的定义
A Smart Grid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it – generators, consumers and those that do both –in order to efficiently deliver sustainable ,economic and secure electricity supplies
• 极大化
9
4.3 实现多指标优化运行技术途径
4.3-1 任意标准指标不满足 Ei (事件i) 4.3-2 自动调度机 （控制指令） Ei Ci Ci Oi （一组操作指令） 4.3-3 自动调度机 4.3-4 Oi 去操作受控对象
•直调的水、火电厂(AVC，AGC协同作业)，包括抽水蓄能电站。 • 220KV、110KV、35KV及10kV变电站变压器分头STATCOM、 SVC、SVG分相补偿电容器等无功补偿设备。 • 微电网管理。 • 电动车合理充放电。 • 大中型用户的需求响应（包括智能小区、大宾馆互动或协约管控机制）。 • 最好再增加一定容量的燃气轮机群作为响应备用（电源充足时 作动态无功备用）。 • 切勿走入依赖“高能”蓄电池误区。拒绝某些国外商家“忽悠”。
X全 Xs X
XS
s
X全
XS
若令 X
s
E
则X全 Xs E
用控制手段使 E 则 X全 X s 0 趋优化矣
目的：消除事件集合E
理念：由事件 E 激发控制 由控制 C 消除事件 Time base and Event driven
8
4.2 智能电网标准优化指标体系的制定
1）动态和静态安全稳定裕度 2）网耗的降低率 3) f , V 品质的改善度 4）投入资金的节约度
归结：一个能把用户与分布式发电厂聪明地整合在一起的，提供 经济和安全电力的电网称为Smart Grid 用智能（intelligent）去定义智能（Smart），同意语的 重复，违反了定义的基本原则，说明没搞懂。
3
综述美欧观点可见
• Smart grid 重点放在用户侧监控，重在配、供电网，将分
布式发电加以集成，向用户提供安全、经济电能
Lagrange’s method:
J ( x, y, ) ( qi Fi ( x, y) j (-x j + f j (x, y,u)))dt
0 i=1 j=1
n
m
巨型条件变分问题！
No Way！
7
如何解决？唯有HCS!
四、清华学派的理论和方法论
• 无科学的理念和方法论，实施电力系统多指标趋 优就无从下手
• 有目标----经济、安全，但无总体解决思路 • 似乎信息畅达，用户与分布式发电站互动，就是智能电网 • 无人敢于直接提出：实施电力系统智能调度这个核心问题 （Smarter EMS，SEMS），看成是遥远未来。
4
二、究竟什么是智能电力系统和智能电网
2.1 “智能”问题是一个“优化”问题 好——更好——最好 good——better the best 2.2 智能电力系统问题是一个多指标优化问题（A multiindex optimization subject） – 三大类指标：安全、优质、经济 – 标准优化指标集合（SOIS） ： {安全稳定、品质优良、经济节能}
transmission and
Baidu Nhomakorabea
A power system that handles emergency conditions with ‘self-healing’ actions and is responsive to energy-market and utility business– enterprise needs. A Power system that serves millions of customers and has an intelligent communications infrastructure enabling the timely, secure and adaptable information flow needed to provide reliable and economic power to the evolving digital economy . from EPRI : http:// intelligrid.info
5
2.3 智能电力系统和智能电网定义
定义1： 一个具有多指标自趋优运行能力的电力 系统称之为智能电力系统。
A power system can be called as the Smart Power System, iff which possesses the operating ability to approach multiindex optimization automatically.
定义2： 110kV及以下电压等级的智能电力系统称
之为智能电网。
6
三、 多指标优化问题的解析数学一般表达式
综合指标：电压质量、频率质量、电压安全稳定性、频率 （功角）安全稳定性、网损最小化、…
How?
min
J ( x, y ) s.t
n i
0
q F ( x, y)dt
i
i
x = f(x, y,u) 0 = (x, y)
（Smarter Power Systems and Smart Grid）
清华大学电机系
卢强
2011年11月
1
一 、国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr.Obama）
美国电科院（EPRI）的“定义”
“ A power system made up of numerous automated reliable manner.
可靠
用户 互动
智能电 力系统
高效
归结: 有愿望，没有解决思路!
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信息 通畅
自愈
一、 国外如何理解“智能电网” （Smart grid，Mr. Obama）
欧洲技术论坛的定义
A Smart Grid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it – generators, consumers and those that do both –in order to efficiently deliver sustainable ,economic and secure electricity supplies
• 极大化
9
4.3 实现多指标优化运行技术途径
4.3-1 任意标准指标不满足 Ei (事件i) 4.3-2 自动调度机 （控制指令） Ei Ci Ci Oi （一组操作指令） 4.3-3 自动调度机 4.3-4 Oi 去操作受控对象
•直调的水、火电厂(AVC，AGC协同作业)，包括抽水蓄能电站。 • 220KV、110KV、35KV及10kV变电站变压器分头STATCOM、 SVC、SVG分相补偿电容器等无功补偿设备。 • 微电网管理。 • 电动车合理充放电。 • 大中型用户的需求响应（包括智能小区、大宾馆互动或协约管控机制）。 • 最好再增加一定容量的燃气轮机群作为响应备用（电源充足时 作动态无功备用）。 • 切勿走入依赖“高能”蓄电池误区。拒绝某些国外商家“忽悠”。
X全 Xs X
XS
s
X全
XS
若令 X
s
E
则X全 Xs E
用控制手段使 E 则 X全 X s 0 趋优化矣
目的：消除事件集合E
理念：由事件 E 激发控制 由控制 C 消除事件 Time base and Event driven
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4.2 智能电网标准优化指标体系的制定
1）动态和静态安全稳定裕度 2）网耗的降低率 3) f , V 品质的改善度 4）投入资金的节约度
归结：一个能把用户与分布式发电厂聪明地整合在一起的，提供 经济和安全电力的电网称为Smart Grid 用智能（intelligent）去定义智能（Smart），同意语的 重复，违反了定义的基本原则，说明没搞懂。
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综述美欧观点可见
• Smart grid 重点放在用户侧监控，重在配、供电网，将分
布式发电加以集成，向用户提供安全、经济电能
Lagrange’s method:
J ( x, y, ) ( qi Fi ( x, y) j (-x j + f j (x, y,u)))dt
0 i=1 j=1
n
m
巨型条件变分问题！
No Way！
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如何解决？唯有HCS!
四、清华学派的理论和方法论
• 无科学的理念和方法论，实施电力系统多指标趋 优就无从下手
• 有目标----经济、安全，但无总体解决思路 • 似乎信息畅达，用户与分布式发电站互动，就是智能电网 • 无人敢于直接提出：实施电力系统智能调度这个核心问题 （Smarter EMS，SEMS），看成是遥远未来。
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二、究竟什么是智能电力系统和智能电网
2.1 “智能”问题是一个“优化”问题 好——更好——最好 good——better the best 2.2 智能电力系统问题是一个多指标优化问题（A multiindex optimization subject） – 三大类指标：安全、优质、经济 – 标准优化指标集合（SOIS） ： {安全稳定、品质优良、经济节能}
transmission and
Baidu Nhomakorabea
A power system that handles emergency conditions with ‘self-healing’ actions and is responsive to energy-market and utility business– enterprise needs. A Power system that serves millions of customers and has an intelligent communications infrastructure enabling the timely, secure and adaptable information flow needed to provide reliable and economic power to the evolving digital economy . from EPRI : http:// intelligrid.info
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2.3 智能电力系统和智能电网定义
定义1： 一个具有多指标自趋优运行能力的电力 系统称之为智能电力系统。
A power system can be called as the Smart Power System, iff which possesses the operating ability to approach multiindex optimization automatically.
定义2： 110kV及以下电压等级的智能电力系统称
之为智能电网。
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三、 多指标优化问题的解析数学一般表达式
综合指标：电压质量、频率质量、电压安全稳定性、频率 （功角）安全稳定性、网损最小化、…
How?
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J ( x, y ) s.t
n i
0
q F ( x, y)dt
i
i
x = f(x, y,u) 0 = (x, y)