智能电网现状及发展趋势
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智能电网关键技术
智能电网关键技术
智能电网需要6个主要的技术领域来实现其功能: 1)坚强灵活的网络拓扑; 2)基于开放体系并高度集成的通讯系统,以便实现对系 统中每一个成员的实时控制和信息交换,使得系统的每一部分 都可双向通讯; 3)传感和测量技术,以便实现对诸如远程监测、分时电 价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应; 4)高级电力电子设备、超导和储能技术; 5)先进的系统监控方法,以便实现快速诊断和事故下的 准确解决; 6)高级的运行人员决策辅助系统。
1)可观测和可控制 )可观测和 广域动态监控系统 广域动态监控系统
控制中心 控制信号
控制信号
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智能电网概念
可视化技术 观测电网 运行状态和趋势 改进的界面和决策支持: 改进的界面和决策支持:
简化的信息展示 信息展示可将 信息展示 大量数据压缩成易懂的模 式。包括:着色和动画技术、 信息的快速刷新、声音识 别、触摸屏、全息视频、 电子地图墙、“仪表盘” 展示等技术,将在智能电网 的分析决策方面发挥重要 作用。
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智能电网关键技术
智能电网关键技术
智能电网需要6个主要的技术领域来实现其功能: 1 1)坚强灵活的网络拓扑; 2)基于开放体系并高度集成的通讯系统,以便实现对系 统中每一个成员的实时控制和信息交换,使得系统的每一部分 都可双向通讯; 3)传感和测量技术,以便实现对诸如远程监测、分时电 价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应; 4)高级电力电子设备、超导和储能技术; 5)先进的系统监控方法,以便实现快速诊断和事故下的 准确解决; 6)高级的运行人员决策辅助系统。
配电网、 配电网、许多网 络化系统和小型 DERs
本地传感/数据处 本地传感 数据处 理/控制 控制
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智能电网概念
智能电网图景
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国外研究现状
• 欧美各国对智能电网的研究开展较早,且已经形成强大的研究群体。 • 英国、瑞典均在积极规划推动智能电网,意大利及美国已率先试行。 • 由于各国的具体情况不同,其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。
• •
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
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智能电网概念
智能电网构建
一层:发输配用 二层:传感量测保护控制 三层:信息通讯网络 四层:高级调度中心 智能元件,智能电器; 智能控制; 智能网络; 智能运行
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国内外研究现状
美国的研究与实践 投资与效益: 投资与效益
美国电科院估计在美国实现智能电网需要在未来投资2 650亿美元。 而在未来的智能电网工程实现后,由于系统降低了的能耗和阻塞、 较高的能量效率、较高的电能质量和供电可靠性、较低的系统运行 和维护费用、系统利用系数提高而减少的对发电和输配电的资产投 入、较大的系统安全性、清洁的环境和较低的能量成本,其综合社 会效益可达6 380亿~8 020亿美元,投资收益率为400%。
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智能电网概念
智能电网实现手段
数字化
网络化
自动化
实现手段
市场化
集成化
标准化
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智能电网概念
智能电网实现手段— 智能电网实现手段—标准化
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智能电网概念
智能电网实现手段— 智能电网实现手段—集成化 • 实现电网信息的高度集成和共享
包括监视、控制、维护、能量管理( EMS) 、 配电管理(DMS) 、市场运营(MOS) 等和其他各类 信息系统之间的综合集成, 并实现在此基础上的业 务集成。
主要内容
1
智能电网概念 智能电网国内外研究现状 构建中国智能电网技术思考
2
3
1
第四部分
智能电网 -- 现状及发展趋势
主讲人 主讲人:
2010-122010-12-1
二00九年六月 00九年六月
智能电网
引言
21世纪电力系统面临的挑战: 世纪电力系统面临的挑战: 世纪电力系统面临的挑战
1)依赖于新型能源技术实现可持续发展 依赖于新型能源技术实现可持续发展 基于环境保护、节能减排和可持续性发展的要求,越来越多的分 布式电源(含分布式发电、分布式储能和需求侧管理)渗透在配电系 统基础设施中。 2)依赖于市场化和放松管制提高电力工业的运营效率 依赖于市场化和放松管制提高电力工业的运营效率 现时电网利用系数很低(据美国统计约为55%),浪费了大量的 固定资产投入。因此,需要开发高级的配电市场,通过电力公司与终 端用户的互动,实现更具弹性的负荷需求特性,优化资产管理和利用。 3)数字化技术要求及应用 数字化技术要求及应用 近20年,通讯和信息技术得到了长足的发展,数字化技术及应用 在各行各业日益普及。它对电网的供电可靠性和电能质量提出了很高 的要求;同时,目前电网在数字化技术的应用方面也相对落后。
于2007 年在国内率先开展了智能电网可行性研究,并设 计了2008—2030 年“三步走”的行动计划,在2008 年全 面启动了以高级调度中心项目群为突破的第一阶段工作,以 整合提升调度系统、建设数字化变电站、完善电网规划体系、 建设企业统一信息平台为4 条主线,力争到2010年全面建成 华东电网高级调度中心,使电网安全控制水平、经营管理水 平得到全面提升。
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智能电网概念
智能电网构建
信息网 中间件的应用软件
控制
电能等级( ) 电能等级(W) 并入大型DERs 并入小型 并入小型DERs 并入大型 的系统 的系统 集中电厂 发电 集中电厂 发电
通信/计算 通信 计算
输电系统“电网” 输电系统“电网”
输电子系统 变电站 输电子系统 变电站
电网监测(如传感器网络) 电网监测(如传感器网络)
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智能电网概念
智能电网特点
2)自动化: 自愈和自适应 )自动化 实时掌控电网运行状态,及时发现、快速诊断和消除故障隐患; 在尽量少的人工干预下,快速隔离故障、自我恢复,避免大面积停 电的发生。 3)安全可靠 ) 更好地对人为或自然发生的扰动更好地对人为或自然发生的扰 动做出辨识与反应。在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情 况下保证人身、设备和电网的安全。 4)经济高效 ) 优化资源配置,提高设备传输容量和利用率;在不同区域间进 行及时调度,平衡电力供应缺口;支持电力市场竞争的要求,实行 动态的浮动电价制度,实现整个电力系统优化运行。
智能电网: 智能电网
智能电网可及时获取完整的电网信息,优化社会能源配置, 提高能源综合投资及利用效益。
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智能电网概念
传统电网与智能电网的差异
6
智能电网概念
7
智能电网概念
可观性
智能电网特点
可控性 灵活性 开放性 安全性 自愈性 预测性 快速性 互动性 全局性 协调性 经济性
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智能电网概念
智能电网特点
3
智能电网
引言
智能电网的思想: 智能电网的思想
1) 首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关 键设备的运行状况进行实时监控; 2) 然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合; 3) 最后通过对数据的分析、挖掘,达到对整个电力系 统运行的优化管理。 智能电网: 在先进信息技术支 持下具有灵活可控潮流!
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欧洲未来电网
三个关键方面: 三个关键方面: 集分散发电的主动配电网; 集分散发电的主动配电网 电网与用户的双向互动; 电网与用户的双向互动 双向潮流和信息流. 双向潮流和信息流
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国内研究现状
虽然我国还没有从国家层面制定智能电网的发展战 略,但在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定 了一定的基础。 1)华东电网公司 华东电网公司
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国内研究现状
3)在输电网建设方面,2006 年底交流特高压 交流特高压示范工程奠基, 交流特高压 2008年8 月正式建成投运。我国电网优化配置资源的能力明显增强。 4)在控制系统新技术 控制系统新技术方面,由中国电力科学研究院等单位承担、 控制系统新技术 周孝信院士担任首席科学家的国家973 计划项目“提高大型互联电 网运行可靠性的基础研究”研究人员开展了基于智能和专家系统的电 力系统故障诊断和恢复控制技术研究,为智能型的电力系统动态调度 与控制提供了基本的分析工具。 5)国家电网公司推行了SG186 一体化平台 一体化平台建设,山东、浙江、 江苏、上海等各省(市)电力公司都在积极推动用电信息采集系统、营 销业务系统信息化建设等项目,并取得了突出成果。 6)在可再生能源 可再生能源发电方面,国家也启动了多项863 高技术研究发 可再生能源 展计划项目,在“十一五”期间,在三大先进能源技术领域设立重大 项目和重点项目,包括:以煤气化为基础的多联产示范工程,MW级 并网光伏电站系统,太阳能热发电技术及系统示范等项目。
智能化电网
规划以自愈为目标的智 能电网 实现智能化调度 新型材料和智能设备的 全面使用 可再生能源的友好接入 实现与用户的智能互动
2007
智能电网
巩固提升
全面转型
引领超越
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国内研究现状
2)华北公司 华北公司 2009 年2 月28 日,作为华北公司智能化电网建设的 一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及 全过程发电控制系统在京通过专家组验收。这套系统首次将 以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳 定分析预警系统高度集成,调度人员无需在不同系统和平台 间频繁切换,便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获 取辅助决策支持。
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欧洲未来电网
当前的电网
变电站 光伏发电站
欧洲未来电网:智能/分散 分散/自主 欧洲未来电网 智能 分散 自主 发
电 和高度集成的网络管理
输电线
储存 潮 流 控 制 储存 电能 质量 设备
储存
储存 家庭 配电网 本地CHP电站 ຫໍສະໝຸດ Baidu地 电站
电能 质量 设备
风能电厂 带有 CHP的家庭 的家庭
工厂
商业区
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智能电网概念
智能电网特点
5)兼容 ) 既能适应大电源的集中接入,也支持分布式发电方式友 好接入以及可再生能源的大规模应用,满足电力与自然环境、 社会经济和谐发展的要求。 6)与用户友好互动 ) 实现与客户的智能互动,以最佳的电能质量和供电可靠性满 足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接, 同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管 理,从而提升电力系统的安全运行水平。
集中发电厂 办公楼 家庭 储存 微型涡 轮机 工厂 虚拟电厂 燃料电池 风电厂
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智能电网概念
传统电网与智能电网的差异 传统电网: 传统电网
刚性系统: 垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、 可配置、可重组的系统; 系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余; 对客户的服务简单、信息单向; 系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享,整个电网的智能 化程度较低。
年份
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国内外研究现状
欧洲的研究与实践
驱动因素: 驱动因素 大力开发可再生能源、清洁能源, 大力开发可再生能源、清洁能源, 电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求
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国内外研究现状
欧洲的研究与实践
1) 2005 年智能电网欧洲技术论坛成立。 2) 主要项目有Dispower、CRISP 和Microgrids。 Dispower CRISP Microgrids 3) 2006 年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞 争的和安全的电能策略》明确强调,智能电网技术是保证欧盟 电网电能质量 电能质量的一个关键技术和发展方向。 电能质量 4) 目前英、法、意等都在加快推动智能电网的应用和变 革,意大利的有关电网2001 年已经率先实现了智能化。
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国内研究现状
1) 华东公司建设智能电网的三阶段目标
坚强受端大电网
按照考虑N-1情况下特 定预想事故的原则,规划建 设多馈入直流和交流系统并 联的华东区域坚强受端网架 初步建设高级调度中心 开展数字化变电站试点 开展相关技术研发
数字化电网
规划建设适应电力市场要 求的特高压电网,满足“三 华”联网需要 建成高级调度中心 数字化变电站推广 适应电力市场要求的运行 技术 FSM的研究与应用
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国内外研究现状
美国的研究与实践
• 驱动因素 驱动因素:
•
特点: 特点
美国主要关注电力网络基础架构的升级更新, 美国主要关注电力网络基础架构的升级更新, 最大限度地利用信息技术,实现系统智能对人工的替代。 最大限度地利用信息技术,实现系统智能对人工的替代。
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国内外研究现状
美国的研究与实践
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 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. NETL 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