《特高压和智能电网》PPT课件.ppt

特高压与智能电网,06级电管 山东大学电气工程学院,特高压,3,电网的发展历程,1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电力时代的到来。 1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电的时代。 1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年，第一家电业公司上海电气公司成立。 100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV。,4,电网的发展历程,输电电压一般分高压、超高压和特高压 高压（HV）：35220kV； 超高压（EHV）：330 750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：750kV和800kV。 根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指1000kV以上的电压等级。在我国，常规性是指1000kV以上的交流，800kV以上的直流。,5,电网的发展历程,1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经过15年，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年建成第一条345kV线路。从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。在345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路。 1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路。 1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路。,6,电网的发展历程,1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV线路；1967年建成750kV线路。从330kV电压等级发展到750kV电压等级用了15年时间。 欧洲和美国，在超高压输电方面，主要发展345kV、380kV和750kV电压级， 500kV线路发展比较慢。1964年，美国建成第一条500kV线路，从230kV到500kV输电，时间间隔达36年。前苏联的500kV电压等级是在400kV基础上升级发展起来的，1964年，建成完善的500kV输电系统。 1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间。,7,我国发展特高压的背景,我国在2020年发电量将达50005400TWh，发电装机容量将达到11001200GW，与美国2020年的预计发电量（5500TWh），发电装机容量（1250GW）大体相近。 我国电力工业存在的主要问题是能源与负荷地理分布不均衡：约68%的水力资源分布在西南地区，约76%的煤炭资源分布在华北、西北地区；70%的负荷则主要集中在东部沿海。 我国电网发展战略西电东送，南北互供，全国联网。 目前的500KV电网在传输长度、传输能量、和限制短路电流等方面均不能满足要求。,8,我国电网的发展历程,中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体工程决定，电压等级繁多： 1908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路； 1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路； 1933年建成抚顺电厂的44kV出线； 1934年建成66kV延边至老头沟线路； 1935年建成抚顺电厂至鞍山的154kV线路； 1943年建成110kV镜泊湖水电厂至延边线路。,9,我国电网的发展历程,中国， 1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电压等级系列： 1952年，用自主技术建设了110kV输电线路，逐渐形成京津唐110kV输电网。 1954年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，随后继续建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等220kV线路，迅速形成东北电网220kV骨干网架。,10,1972年建成330kV刘家峡关中输电线路，全长534km，随后逐渐形成西北电网330kV骨干网架。 1981年建成500kV姚孟武昌输电线路，全长595km。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，1983年又建成葛洲坝-武昌和葛洲坝-双河两回500kV线路，开始形成华中电网500kV骨干网架。 1989年建成500kV葛洲坝-上海高压直流输电线，实现了华中-华东两大区的直流联网。,我国电网的发展历程,11,2005年9月，中国在西北地区（青海官厅兰州东）建成了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。,我国电网的发展历程,2008年12月，晋东南南阳荆门1000KV特高压交流试验示范工程是我国首条跨区域特高压交流输电线路，始于山西长治晋东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站。,12,国外发展概况,13,国外发展概况,前苏联 1985年建成埃基巴斯图兹科克切塔夫库斯坦奈特高压线路，全长900km，按1150kV电压投入运行，至1994年已建成特高压线路全长2634km 。 运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本合理。特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受了各种运行条件的考验。 在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需求明显不足，导致特高压线路降至500KV运行。,14,前苏联1150kV输电线路地理接线图,15,国外发展概况,日本 日本是世界上第二个采用交流百万伏级电压等级输电的国家，从1973年开始特高压输电的研究。 1988年为了将福岛、伯崎6000至8000MW的核电向东京输送，开始建立1000kV线路。上世纪九十年代日本已建成全长426公里的东京外环特高压输电线路。 日本建设了盐原、赤城两个特高压试验研究基地，对由多家制造商研制的特高压输变电设备在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核。运行情况良好，证明特高压输变电设备可满足系统的可靠运行。,16,日本东京电力公司建成的1000KV线路,17,国外发展概况,美国 1967年，美国通用电气公司（GE）与电力研究协会（EPRI）开始执行特高压研究计划，并在匹兹费尔德市建立了特高压试验中心。 1974年将单相试验设备扩建为100015000kV三相系统。 美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站。,18,美国AEP-ASEA 特高压试验基地,19,国外发展概况,全国各地参加1000kV科研规划的单位共有7个试验场和2个雷电记录站。,意大利1000kV工程雷电冲击试验,意大利,20,国外发展概况,瑞典 查麦斯大学高电压试验场可进行交流1000kV电气试验，试验场内建有240m特高压试验线段。另有180m的绝缘子试验线段 原西德 当时对420、800及1200kV 3种电压的输电工程的研究进行比较，结果表明：输电电压越高，线路走廊面积越小。随着输电距离的增加，1200kV输电的优越性更为突出,21,国内现状技术借鉴,前苏联早在1985年就设计制造了全套特高压输变电设备，在投入1150kV全电压运行后，变压器、断路器、电抗器、避雷器等变电设备运行情况正常 从1995年以来，日本的特高压输变电设备包括变压器、断路器、隔离开关、高速接地开关、避雷器、CT、PT等在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核，不曾出现运行故障,22,国内现状技术创新,我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。 在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完全具备进行各项特高压试验的条件和能力。 我国的设计和制造单位通过西北750kV工程，进一步具备了制造特高压设备的条件和基础。 我国特高压输电技术还需在无功平衡措施、消除潜供电弧措施、限制过电压的措施及绝缘配合、串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题上进行重点技术研究。,23,武汉特高压交流试验基地位于武汉市江夏区，规模为220kV/120MVA降压变压器一台，1000kV/340MVA升压变压器一台，1000kV/1km单回8分裂输电线路一条，1000kV/1km同塔双回8分裂输电线路两条。该基地担负着我国特高压交流输变电工程多项试验任务，将为特高压工程提供试验数据，为制定我国特高压相关技术标准提供科学依据，同时也为特高压线路带电作业方式研究提供平台。,24,国内现状技术创新,2003年9月，中国第一个750千伏输变电示范工程（兰州东青海官亭）在西北开工建设，线路全长140千米。至2005年9月，仅用了两年时间，世界上海拔最高、中国运行电压等级最高的750千伏输电线路正式建成投运。,25,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,26,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路架设，全长640公里，跨越黄河和汉江。变电容量600万千伏安。系统标称电压1000千伏，最高运行电压1100千伏。 工程于2006年8月取得国家发展和改革委员会下达的项目核准批复文件，同年底开工建设，2008年12月全面竣工，12月30日完成系统调试投入试运行，2009年1月6日22时完成168小时试运行投入商业运行，目前运行情况良好。,27,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,工程全面实现了预期建设目标，里程碑计划如期完成，安全实现了零事故目标，质量达到了优良级标准，文明施工和环境保护目标圆满实现，工程投资得到了有效控制，科技创新取得了丰富成果，设备国产化研制取得了历史性突破。 从2004年底开始前期工作以来，我国仅用四年时间，建成了目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国拥有自主知识产权的交流输电工程，标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压输电核心技术和设备国产化上取得重大突破，是我国能源基础研究和建设领域取得的世界级重大创新成果，是世界电力发展史上的重要里程碑。工程的成功建设对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。,28,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,通过工程实践，我国全面建成了世界一流的特高压试验研究体系，全面掌握了特高压交流输电核心技术，全面建立了特高压交流输电标准体系，全面实现了国内电工装备制造的产业升级，全面验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性，全面培养锻炼了技术和管理人才队伍。特高压交流输电在我国已具备大规模应用条件。,29,这是世界上首条投入商业运行的1000KV特高压线路。,1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,30,31,我国800kV直流输电项目建设规划,32,云广直流工程,33,34,35,36,37,向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程,38,39,向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程,40,41,42,43,我国交流1000kV特高压线路建设规划,44,特高压输电的优点,提高输送容量 缩短电气距离提高稳定极限 降低线路损耗 减少工程投资 提高单位走廊输电能力节省走廊面积 改善电网结构降低短路电流 加强联网能力,45,特高压输电的优点,提高输送容量 交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：,一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千瓦，约为500kV输电线路的五倍左右。 800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是500kV高压直流的2.1倍，是620kV高压直流的1.7倍.,46,特高压输电的优点,提高输送容量,单 回 线 路 的 输 送 能 力,47,特高压输电的优点,缩短电气距离 提高稳定极限 交流线路的输送功率可按下式计算：,1000千伏线路的电气距离相当于同长度500千伏线路的1/41/5。换句话说，在输送相同功率的情况下，1000kV特高压输电线路的最远送电距离约为500kV线路的4倍。 采用800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500km及以上。,48,特高压输电的优点,49,特高压输电的优点,降低线路损耗 输电线路损耗可按下式估算：,可见，在导线总截面、输送容量均相同，即R、S值相等的情况下， 1000kV交流线路的电阻损耗是500kV交流线路的四分之一。 800kV直流线路的电阻损耗是500kV直流线路的39，是620kV直流线路的60。,50,特高压输电的优点,减少工程投资 1000kV交流输电方案的单位输送容量综合造价约为500kV输电方案的四分之三。 800kV直流输电方案的单位输送容量综合造价也约为500kV直流输电方案的四分之三。,51,特高压输电的优点,提高单位走廊输电能力节省走廊面积 交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75米和81米，单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦/米，约为同类型500kV线路的三倍。 直流特高压：800kV、640万千瓦直流输电方案的线路走廊约76米，单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米，是500kV、300万千瓦方案的1.29倍，620kV、380万千瓦方案的1.37倍。,52,特高压输电的优点,提高单位走廊输电能力节省走廊面积,单 位 线 路 走 廊 的 输 电 能 力,53,特高压输电的优点,改善电网结构 降低短路电流 通过特高压实现长距离送电，可以减少在负荷中心地区装设机组的需求，从而降低短路电流幅值。长距离输入1000万千瓦电力，相当于减少本地装机17台60万千瓦机组。每台60万千瓦机组对其附近区域500千伏系统的短路电流约增加1.8kA，如果这些机组均装设在负荷中心地区，对当地电网的短路电流水平有较大的影响。 通过特高压电网，实现分层分区布局，可以优化包括超高压在内的系统结构，从根本上解决短路电流超标问题。,54,特高压输电的优点,加强联网能力 通过交流特高压同步联网，可以大幅度缩短电网间的电气距离，提高稳定水平，发挥大同步电网的各项综合效益。 通过直流特高压异步联网，满足长距离、大容量送电的要求，沿线不需要提供电源支撑。 通过特高压联网，增强网络功率交换能力，可以在更大范围内优化能源资源配置方式。,55,特高压输电的优点,生态环境方面 输电线路和变电站的生态环境影响主要表现在土地的利用、电晕所引起的通信干扰、可听噪声，工频电、磁场对生态的相互作用等方面。 在地区电力负荷密度小、输电线路和变电站数量少的年代，生态环境不会成为问题。当输电线和变电站随用电增加而数目增多时，环境问题可能成为影响输电网发展的突出问题。,56,特高压输电的优点,生态环境方面 一方面，特高压输电由于其输送功率大，可大大减少线路走廊占用土地，从而减少对生态环境的影响而受到青睐。 另一方面，特高压输电的电、磁场对生态环境的相互作用和电晕产生的干扰问题也受到社会广泛关注。这是发展特高压输电需深入研究和解决的问题。解决问题的目标是既满足未来预期的电力增长需求又做到对生态环境影响最小。,57,特高压输电有许多优点，但是特高压输电产生的强电场会对人的生理和心理造成影响，电晕放电除损耗能量外，还引起如无线电、电视的干扰和可听噪声等一系列愈来愈为人们所关注的环境问题。在使用特高压输电时。一定要考虑特高压产生的强电场和电晕放电产生的高频电磁脉冲对人体健康以及生态环境的影响，对无线电和电视的干扰。 特高压输电是一项非常复杂的工程，相应技术指标还有待进一步完善。对特高压输电，各国的研究表明：只要合理选择分裂子导线的半径和根数，以及分裂间距和离地高度，这些影响和干扰均可限制在允许范围内。,58,特高压输电的缺点,系统的稳定性和可靠性问题不易解决 特高压输电线主保护原理的缺陷 特高压输电对环境的影响 强电场对人的生理和心理影响 电晕放电的影响 带电作业和经验技术,59,特高压输电的缺点,系统的稳定性和可靠性问题不易解决 自1965-1984年世界上共发生了6次交流大电网瓦解事故，其中4次发生在美国，2次在欧洲。 这些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。特别是在特高压线路出现初期，不能形成主网架，线路负载能力较低，电源的集中送出带来了较大的稳定性问题。下级电网不能解环运行，导致不能有效降低受端电网短路电流，这些都威胁着电网的安全运行。,60,特高压输电的缺点,特高压输电线主保护原理的缺陷 目前比较成熟的、在我国有运行经验的、可以作为主保护的纵联保护原理不外乎以下几种：工频变化量方向保护、负序方向保护、分相电流差动保护、距离方向保护和相电压补偿试方向保护等。这几种原理各有一些优点，也都存在一定的缺点。 以上各种保护都要深入研究特高压输电线电容电流的影响和与通道(载波、光纤通道)的紧密配合与充分发挥通道作用以满足特高压输电线防止过电压和保证保护灵敏性、选择性、可靠性高要求等问题。,61,特高压输电的缺点,特高压输电对环境的影响 强电场对人的生理和心理影响 1972年，苏联关于超高压变电站工人反映电场对身体有影响的报告在大电网国际会议上发表后，引起了很大的波动，世界各国对此进行了大量的试验研究。西班牙医生Fole在第二次国际电气危险防护会议上叙述了功能障碍的问题，报道89个变电站工人到500 kV变电站工作后有头痛、嗜睡、恶心等症状。国内也做过大量的试验研究表明，工频高压电场有较明显的刺激作用，对机体存在不良影响，工作人员进入电场后头发竖立，头部紧缩。动物试验还证明：一定场强的工频高压对机体除局部有刺激作用外，还有全身性影响，诸如琥珀酸氢酶、心血管系统的心肌细胞乳酸脱氢酶、心肌细胞膜三磷酸腺苷(ATP)酶和心电等的改变。,62,特高压输电的缺点,特高压输电对环境的影响 强电场对人的生理和心理影响 上面所说的是电场的长期影响，此外还有电场的短期影响。处在特高压线下面或者附近的对地绝缘的导电体，因为导电体和导线间的相互部分电容以及导电体对地的自有部分电容的存在，当人接触此物体时，就会产生电击。电击一般分为2种：暂态电击和稳态电击。例如雨天打伞经过特高压线路下时，如果脸部或手靠近伞的金属部分就会有火花放电，这就是暂态电击。关于稳态电击，据有关资料表明，平均感觉电流约为06 mA(妇女)到l mA(男子)。,63,特高压输电的缺点,特高压输电对环境的影响 电晕放电的影响 （1）电晕放电对无线电的干扰 输电线路电晕放电是产生无线电干扰的根源，无线电干扰指在无线段频段可能对有用信号造成损害的电磁干扰。输电线路电晕产生的脉冲电磁波沿着线路两侧横向传播，使沿线一定范围内的无线电接收设备，在正常工作时所接收的有用信号的波形幅值和相位受到影响，导致这些无线电接收设备达不到正常工作所需的信噪比。 输电线路无线电干扰主要是电晕放电、间隙放电(火花放电)等引起的。,64,特高压输电的缺点,特高压输电对环境的影响 电晕放电的影响 （2）电晕放电对电视的干扰 输电线路对电视的干扰有2个方面：一是由于电晕放电产生的噪声对调幅图像的干扰引起图像质量的变差；二是由于线路杆塔对电视波的屏蔽和反射引起信号衰减及产生重影等不良后果。,65,特高压输电的缺点,特高压输电对环境的影响 电晕放电的影响 （3）可听噪声对环境的影响 可听噪声是指导线周围空气电离放电时所产生的一种人耳能直接听得见的噪声，它是一种声频干扰。这种噪声将使得特高压线路附近的居民以及在邻近线路工作的人们感觉到烦躁不安，严重时可以使人难以忍受。可听噪声和无线电干扰一样，随着导线表面电场强度的增加而增大，但是随着距离的增加，可听噪声比无线电干扰衰减慢得多。,66,特高压输电的缺点,带电作业和经验技术 前苏联、日本在特高压输电线路设计和建设初期就试验研究了它的带电作业方式、作业工具、人员的安全防护用具及防护措施等，制定了相应的技术导则。前苏联在1150 kV线路上开展了带电作业工作，进入作业工位时，等电位作业人员借助绝缘吊篮进入带电体，作业时在邻近杆塔上加装保护间隙。安全性试验分析其作业安全I生完全合格。由于特高压线路电场高，作业人员需穿戴带屏蔽面罩的全套屏蔽用具。经试验，屏蔽服内体表场强满足15kVm的规定，流经人体的电流100A，满足作业人员的安全防护要求。日本针对特高压线绝缘子串较长的特点还专门研制了带电检测特高压线路直线串和耐张串不良绝缘子的检测工具。国外的工作说明了特高压线路带电作业的可行性和安全性。,67,特高压输电的缺点,带电作业和经验技术 我国500 kV输电线路的带电作业已有较为成熟的经验。针对即将投入建设的西北地区750kV输电线路的带电作业也进行了大量的研究，其带电作业方式、工具、作业人员的安全防护等方面已有成熟的研究成果。目前，我国已研制出各项电气和机械性能符合IEC标准要求的绝缘材料，制成的各种绝缘工具以及结构改进了的屏蔽防护用具经试验均可满足750 kV线路的带电作业要求，这些工作都为特高电压输电线路带电作业技术的研究及应用提供了一定的基础和条件。另外，为合理地设计塔头尺寸，必需进一步开展带电作业最小安全距离、最小组合间隙、工具的最小绝缘长度等试验研究，以为线路设计提供技术依据和参数。,68,特高压输电的优缺点,结论 （1）特高压输电技术在国外经过20多年的研究和试验，已解决了大部分重大技术问题，并已有2条线路曾投入实际运行； （2）其经济性是可行的，对环境的影响经论证与超高压线路相当，但场强对人体的影响还有待进一步的试验； （3）尽管如此，仍有一些技术还需更深入的发展和试验，如：特高压复合绝缘子的研制，特高压设备如变压器、电抗器、避雷器的尺寸及运输问题，可控电抗器的制造，特高压杆塔、导线、金具等。,69,特高压输电的优缺点,结论 （4）我国目前在武汉高压研究所已建成了国内首条200m的特高压试验线段和一基特高压真型铁塔以及一些特高压实验室，已具有对百万伏级电压等级输变电设备进行电气特性试验和特高压线路铁塔及导线进行机械试验的能力。此外，国内一些电气制造企业经过引进设备和技术改造也已具备了研制百万伏级电压等级输变电设备的能力。但总体来说，我国目前的特高压输电技术的研究和制造以及建设能力还是比较薄弱的，许多重大的关键技术还需要引进、消化和吸收。,智能电网,71,72,73,74,75,美国电科院EPRI在2000年前后提出了Intelligrid的未来电网发展的概念，该英文术语译成中文的“智能电网”是比较贴切的，而美国能源部DOE当时称为Grid-Wise，叫法有些不同，但含义和目的等大同小异。欧洲则采用Smart Grid的称呼，在我国也同样译成“智能电网”，欧洲在2006年推出了研究报告，全面阐述了智能电网的发展理念和思路。美国能源部DOE在2008年也出版了一份报告，也采用了这个术语，目前智能电网（Smart Grid）这个称谓已被全世界普遍采用。由于目前“智能电网概念处在开始研究和开发阶段，各国、各研究机构、各电力公司、各专家对该术语到底包含哪些技术、具有什么特性和功能、发挥什么作用等尚没有完全统一的意见，目前世界上也没有统一而明确的定义。,什么是智能电网？,根据资料，简单的说，智能电网就是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。,什么是智能电网？,目前，美国、加拿大、澳大利亚和欧洲各国都相继开展了智能电网相关研究，而其中最具代表性的是美国与欧洲。,77,78,79,IBM智能电网的解决方案,针对电力行业的特点和电网企业运营中遇到的挑战，IBM携手全球领先的电力专业研究机构和大型电网企业，成功合作开发了智能电网解决方案。该方案涵盖了完整、规范的数据采集；基于IP协议的实时数据传输；应用服务无缝集成；完整、结构化的数据分析；有针对性的信息展现等五个层次，能够有效提高电网的数字化程度，加强数据的整合体系，获得更全面细致的电网视图，实现对信息的深入分析和优化，帮助电网企业建立起电网运行和管理的中枢神经系统。IBM智能电网的解决方案包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方面。,80,智能电网成熟度模型,智能电网成熟度模型（SGMM）是IBM、APQC、全球智能电网联盟（GIUNC）合作的成果。全球智能电网联盟（GIUNC）希望借助智能电网成熟度模型，鼓励、指导和支持在智能电网方面的努力和投资，并基于同样的理由对全世界所有电力公司及其相关者开放和提供。,来源 ,81,2008年4月美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，其他多个州已经开始设计智能电网系统，推广互动电网技术的近两年可能将超过10个州。,科罗拉多州波尔得市成全美第一个智能电网城市(图) 来源：,82,GE、IBM、西门子、Google、Intel等信息产业龙头都已经投入智能电网业务，其中 Google已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司(Pacific Gas & Electric) 的测试合作。2008年9月 Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。同时强调，21世纪的电力系统必须结合先进的能源和信息技术，而这正是通用电气和谷歌的优势领域。目前美国大约有1.3亿块电表，倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内，实现市场转型，这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资，对美国的信息产业也是一个巨大的机会。 值得一提的是，2009年1月25日美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表美国行将推动互动电网的整体革命。,83,欧洲于2005年成立了欧洲智能电网论坛，目前，论坛已发表了3份报告：欧洲未来电网的愿景和策略重点研究了未来欧洲电网的愿景和需求；战略性研究议程主要关注优先研究的内容；欧洲未来电网发展战略提出了欧洲智能电网的发展重点和路线图。其优先关注的重点领域包括：1）优化电网的运行和使用；2）优化电网基础设施；3）大规模间歇性电源集成；4）信息和通信技术；5）主动的配电网；6）新电力市场的地区、用户和能效。 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(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。实际上欧洲电网属于分布发电与交互式供电的发展模式，更适宜建立智能电网，因此，智能电网在英国、法国、德国等都有潮流性发展趋势。2001年意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，欧洲其他国家也正在将智能网络作为一项革命进行推广。,84,智能电网的特征,美国电力研究院Electric Power Research Institute，EPRI,85,智能电网的特征,智能电网欧盟委员会,智能电网,86,智能电网的特征,87,智能电网的解决方案和相关技术,智能电网解决方案： 关注电力行业技术和管理的多个方面，为电力企业带来全面的收益,资料来源：中国电力科学研究院 胡学浩智能电网-未来电网发展的态势）,88,89,智能电网技术涵盖 国外专家认为未来智能电网技术应包括以下一些主要内容： 先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS）； 先进的三维、动态、可视化调度技术； 可再生能源发电、电源接入和并网技术； 高级计量- 无线、自动计量读数（Advanced metering infrastructureAMI）(Automatic meter reading-AMR)； 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) 先进的配电自动化 高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing) 成为可能； 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources-DG or DER)； 电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车-1kWh=5-6公里）等,90,智能电网将融合和集成新的量测、通讯、控制和决策技术，实现电力行业的技术变革。,可观测-量测、传感技术 分布智能-嵌入式处理技术 自适应 可控制-对观测状态进行控制 高级分析-数据到信息的转换 自愈,智能电网为何“智能”？,91,智能电网实现技术的转型,通过部署智能电网技术，能够帮助电力企业进行技术创新，并实现技术转型,92,建设职能电网的关键技术,实现智能电网所需要的关键技术大多已经应用于通信以及其它工业领域，如何将这些技术集成应用到电力系统中，是建设智能电网亟待解决的问题。目前用于智能电网建设的技术主要有以下几个方面： 1）集成通信技术。包括无线、电力线宽带（BPL）等通信技术，主要用于变电站自动化（SA），配电自动化（DA），监控与数据采集系统（SCADA）和需求侧管理（demand side management，DSM）。,93,建设职能电网的关键技术,2）传感器和计量技术。包括高级传感器、智能电表、AMI、PMU、广域测量系统（wide area measurement system，WAMS）等，用于监视设备运行情况，估计电网阻塞及稳定性，为控制策略的选择提供依据。 3）高级交互界面和决策技术。包括可视化技术，加密技术，为系统运行提供多重选择的软件系统，和用于运行测试和假设分析的仿真系统。 4）高级控制技术。包括分布式智能代理，高级分析软件和高级计算工具，以及用于调度运行、SCADA、SA、DSM等高级控制技术。,94,建设职能电网的关键技术,5）其它高级应用技术。包括用于输电线路建设的超导技术、柔性交流输电（FACTS）和高压直流输电（HVDC），以及支持分布式电源并网的储能技术和电力电子技术。 除上述技术之外，还需要制定相关的标准和规约来规范智能电网的建设。,95,建设职能电网的主要障碍,首先在经济方面，监管层可能不鼓励或不奖励电力公司为提高运行效率所做出的投资和努力，电力公司需要衡量智能设备的投资和效益。例如安装一个设备可能需要其它公司和用户也安装具有同样功能的设备，才能使设备发挥作用。而且电力公司可能不会为了满足单一的系统需求（如智能读表系统）而安装整个通信基础设施。,96,建设职能电网的主要障碍,其次在通信智能化方面，AMI在向用户提供实时电价的同时，也实时记录了用户的用电情况和模式。,所以需要解决如何保护用户隐私的问题。,同时开放的信息系统更容易受到黑客的入侵和病毒的攻击，这也给开发加密技术和设置机密级别提出了更高的要求。,此外，相关规范标准的制定也是建设智能电网的一个急需解决的问题。,97,建设职能电网的主要障碍,最后，电力公司需要具备在短时间内改变其商业运作模式以及系统运行模式的能力。每个电力公司特有的管理方式、商业模式和投资策略，使得不同电力公司的建设方式和速度不一致,98,建设职能电网的主要障碍,综合以上分析，智能电网的建设面临2方面问题： 1）必须要有完善的通信系统与电子计算机系统，以及相关的统一标准； 2）投资巨大，风险高，短期内看不到显著的收益。,99,用户侧智能电网的建设目前主要包括智能电表和AMI两部分。,用户侧智能电网的建设,（1）智能电表 智能电表是智能电网建设的重要基础设备，也是众多智能电网建设的起动项目。它是安装于用户处的智能终端设备，具有采集数据、双向通信、停电检测、窃电检测、控制用户设备、远程维护升级等作用。其连续通信功能可以用于电力系统中的实时监控，并可以作为需求侧管理得接口，从而实现对需求侧的实时管理操作。,100,（1）智能电表,101,（1）智能电表,智能电表所产生的效益与区域用电情况以及配套设施有很大的关系，如：需求侧响应管理、可靠性要求、配电网自动化水平。Google的研究显示：如果家庭能够及时了解家用电器的耗电详细信息，就会使自己每月的电费开支下降5%-15%；如果全美国有一般家庭每个月节省这么多开支，会减少相当于800万辆行驶中的汽车的碳排放量。,102,（2）AMI,AMI由智能电表、通信系统和电表数据管理系统组成，是智能电网的基础设施。它使用智能电表通过多种通信设备，按照需求或已设定的方式测量、收集并分析用户用电数据。用户可以根据电价变化来选择用电时间，也可以利用其分布式电源装置参与削峰填谷，从而使用户从单一被动的电力消费者变为电网运行控制的积极参与者。如表所示，AMI不同于传统的自动读表（automatic meter reading，AMR）技术，它是AMR的新发展。,103,AMI与AMR技术的区别 Differences between AMR and AMI,104,智能电网在中国,105,106,智能电网在中国,107,智能电网在中国,108,智能电网在中国,109,中美智能电网标准与技术研讨会,此次会议由美国电气制造商协会、中国电力企业联合会和中国电器工业协会主办，中国电力科学研究院副总工程师白晓民、胡学浩、何长华，科技部及相关科研机构技术人员与来自国内外有关组织、单位近200人参加了会议。,2009年3月26日,110,智能电网在中国,111,谢谢！,