智能电网(课程)

（4）互动化：
电网、发电与用户以信息为基础的互动
智能电网解决双赢
智能电网技术—发电侧
可再生能源发电技术
太阳能 风电 地热 潮汐 生物质
分布式发电和储能技术
微透平 抽水储能 超导储能 超级电容 钠硫电池
智能电网技术—输配电侧
新型输配电设备技术：
电力电子技术 超导技术 特高压技术 复合材料
电力系统监测技术
Special session
Smart Distribution Grid: The Role of Technology,tools and Techniques for advanced Automation and planning—by S.S.Venkata, Univ. of
Washington, USA, --IEEE DLP Tutorial, Dec.22, Beijing, China
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
2013年7月
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
传感技术 广域监测 输电限额动态评估技术 电缆监测技术 变压器监测技术 断路器监测技术
智能电网技术—输配电侧
电力系统分析技术
快速建模仿真 动态安全评估
电力系统控制技术
分布式控制技术 变电站自动化 馈线自动化 智能保护
电力系统决策支持技术
数据处理技术 信息集成技术 可视化技术
智能电网技术—用电侧
高级测量架构技术
输电网断面重构 输电网网络重构 用电网电源重构
开关重合闸技术 设备自检测技术
智能电网兼容性特征
（3） 兼容性（Compatible）
能支持可再生能源的接入
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
智能电网经济性特征
（4）经济性(Economical)
支持火电和水火电联合经济运行
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济 效益。
欧洲智能电网技术平台：欧洲 未来电网的远景和策略
（3）The SDD Strategic Deployment Document 战略部署文件 2005 2006
（2）Strategic Research Agenda for Europes Electricity Network of the future
智能表计技术 双向通信技术 量测数据管理技术
家庭用电智能化技术
自动温度控制 负荷控制技术 电动汽车
智能电网建设中的受益
发电侧：
优化的电厂选址 鼓励可再生能源投资 严格的排放管理 有效的成本管理 可靠经济的设备管理 灵活的竞价策略
智能电网建设中的受益
输电侧：
支持电力市场和电力交易系统
提供清洁和优质电力
降低电网损耗，提高能源利用效率
智能电网集成性特征
（5）集成化（Integrated）
实现电网信息的高度集成和共享
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
智能电网优化特征
（6）最优化（Optimized）
优化资源的合理配置
优化资产的利用率
优化电网规划降低投资成本
GPS
V,I,P,Q
Wide-area real-time measurement technologies provide the opporunities for the wide-area dynamic security and defense in power system. Micro wave 5-10s
中国智能电网发展概况
驱动因素：
节能减排与应对气候变 化成为无法回避的问题 大规模高比率 新能源开发与接入
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
电力企业资产管理的重要性 日益突出
智能电网
电力企业经营压力加剧
中国:发展智能电网也有其独特的发展背景
国外智能电网研究概况
智能电网研究机构方面：
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
智能电网自愈性特征
（2） 自愈性（Self-Healing）
具有实时、在线安全预评估和预分析技术
具有强大的预警控制系统和预防控制技术 具有自动故障诊断、故障隔离和阻断故障传播的技术
系统具有故障自恢复技术
电网黑启动能力 网络智能重构能力
（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”
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
欧洲智能电网发展概况
驱动因素：
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。
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）
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 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
V
synchronous satellite
Control Center
V,I,P,Q
V
Fiber 50-100ms
GPS
GPS
V,I,P,Q
V
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 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新为 “智能电表” 。
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
欧洲未来电网的战略研究议程
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
“智能电网”可接受度
“The Smart Grid‖, DOE, USA,2008 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 2008.11.18--中美绿色能源论坛 – ―Smart Grid‖
国外提出智能电网概况
美国智能电网发展里程碑
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収 布“Grid 2030” DOE启动电网智能化(GridWise）项目 DOE不 NETL合作収起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the modern grid. Mar. 2007. NETL 之后，研究机构、信息服务商和设备制造商不电力 企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践
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)
以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高 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。 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。
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
智能电网实践最新成果—在输电侧
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。
The technology developmental trends
2009.5.20, 中国国家电网 – ―Strong & Smart Grid‖
美国智能电网发展概况
驱动因素：
美国:２００３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 重要的目标必须是供电的可持续性、竞争性 和安全性。
城市“智能电网”
美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个智能电网城市 Boulder 伯德市
城市“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“智能变电站” • 家用能源控制装置 • 自动化的家庭能源利用
优化管理模式降低运行维护成本
中国智能电网的提法和4个特征 （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
奥巳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nology Platform ：Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future