智能电网的发展态势讲义

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/10/21,1,智能电网的发展态势,清华大学电机系,武汉大学电气工程学院,孙元章,2024/10/21,2,讲座内容,国外智能电网研究和发展概况,智能电网概念、定义和特征,中国智能电网建设的基础条件和进展,对智能电网研究、开发和应用的一些看法和建议,2024/10/21,3,讲座内容,国外智能电网研究和发展概况,智能电网的概念、定义和特征,中国智能电网建设的基础条件和进展,对智能电网研究、开发和应用的一些看法和建议,2024/10/21,4,美国智能电网发展里程碑,2001,2003,2004,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,2005,2009,2030,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,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,年份,国外智能电网研究概况,2024/10/21,5,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,战略部署文件,报告,2005,2006,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,国外智能电网研究概况,（,3,）,The SDD,Strategic,Deployment,Document,（,1,）,European,Smartagrids,Technology Platform,：,Vision and Strategy for Europes Electricity Networks of the Future,欧洲智能电网技术平台：欧洲未来电网的远景和策略,（,2,）,Strategic Research Agenda for Europes Electricity Network of the future,欧洲未来电网的战略研究议程,战略部署文件,2024/10/21,6,2024/10/21,7,“,智能电网”,是目前被大家普遍接受的术语和称谓,“,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” s,pecial session,中美绿色能源论坛,“Smart Grid”,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,2024/10/21,8,国外智能电网研究概况,驱动因素：,美国,:,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,.,2024/10/21,9,美国发展智能电网的驱动力：,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,2024/10/21,10,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,。,国外智能电网研究概况,驱动因素,：,2022/12/24,11,欧洲,发,发展,智,智能,电,电网,的,的驱,动,动力,（,（,DrivingForce),（,1,）供,电,电的,安,安全,性,性问,题,题,一次,能,能源,的,的缺,乏,乏、,供电,可,可靠,性,性和,电,电能,质,质量,供电,能,能力,（,2,）环,境,境问,题,题,京都,协,协议,气候,变,变化,保护,自,自然,（,3,）国,际,际电,力,力市,场,场,提供,低,低廉,的,的电,价,价和,提,提高,能,能效,进行,创,创新,和,和提,高,高竞,争,争能,力,力,有关,垄,垄断,的,的规,程,程修,订,订,2022/12/24,12,欧盟,发,发展,智,智能,电,电网,的,的驱,动,动力,：,：,欧盟,理,理事,会,会在,2006,年的,绿,绿皮,书,书,(GreenPaper),欧洲,可,可持,续,续的,、,、竞,争,争的,和,和安,全,全的,能,能源,策,策略,(AEuropeanStrategyforSustainable,，,CompetitiveandSecureEnergy),”,”,强调,：,：,欧洲,已,已经,进,进入,一,一个,新,新能,源,源时,代,代，,能,能源,政,政策,最,最重,要,要的,目,目标,必,必须,是,是供,电,电的,可,可持,续,续性,、,、竞,争,争性,和,和安,全,全性,。,。,2022/12/24,13,欧洲,2020,年及后,续,续的电力,发,发展目,标,标：,未来欧,洲,洲电网,应,应满足,如,如下需,求,求,:,灵活性,(Flexible),，在适,应,应未来,电,电网变,化,化与挑,战,战的同,时,时，满,足,足用户,多,多样化,的,的电力,需,需求；,可接入,性,性,(Accessible),，使所,有,有用户,都,都可接,入,入电网,，,，尤其,是,是推广,用,用户对,可,可再生,、,、高效,、,、清洁,能,能源的,利,利用；,可靠性,(Reliable),，提高,电,电力供,应,应的可,靠,靠性与,安,安全性,以,以满足,数,数字化,时,时代的,电,电力需,求,求；,经济性,(Economic),，通过,技,技术创,新,新、能,源,源有效,管,管理、,有,有序市,场,场竞争,及,及相关,政,政策等,提,提高电,网,网的经,济,济效益,。,。,2022/12/24,14,（,1,）美国,能,能源部,(DOE),是电网,智,智能化,研,研究的,发,发起者,和,和重要,的,的投资,者,者。,（,2,）“电,网,网智能,化,化联盟,”,” 成,员,员包括,:,跨国技,术,术公司,：,：,AREVA,、,GE,、,IBM,；电力公,司,司和电,网,网运营,商,商：,AEP,、,Bonneville,电力管,理,理局、,PJM,及法国,EDF,；研究机,构,构：美国电,科,科院,EPRI,、,Battelle,、,RDS,和,SAIC,。,（,3,）电网,智,智能化,架,架构委,员,员会（,GWAC,）由一,系,系列的,专,专家组,成,成，受,美,美国能,源,源部的,部,部分资,助,助，从,事,事制定,建,建立未,来,来电网,架,架构的,原,原则。,（,4,）,2005,年欧洲,委,委员会,正,正式成,立,立“智,能,能电网,欧,欧洲技,术,术论坛,”,” 。,欧,欧洲还,将,将成立,“,“智能,电,电网协,会,会”,。,。,（,5,）,IEC,去年底,筹,筹建,SG3,“,“,智能电,网,网”战,略,略组。,根据目,前,前掌握,的,的情况,，,，还没,有,有智能,电,电网,的国际,标,标准或,国,国家标,准,准。,国外智,能,能电网,研,研究概,况,况,智能电,网,网研究,机,机构,2022/12/24,15,在输电,侧,侧,:,目前有,EPRI,、,ABB,、,PJM,等机构,和企业,开,开展相,关,关研究,。,。,PJM,公司认,为,为：广,域,域测量,技,技术是,保,保证大,电,电网安,全,全的重,要,要手段,，,，也是,实,实现智,能,能输电,网,网的基,础,础，因,此,此,PJM,目前主,要,要从同,步,步相量,技,技术和,高,高级控,制,制中心,的,的研究,建,建设着,手,手开展,智,智能输,电,电网的,工,工作。,国外智,能,能电网,研,研究概,况,况,智能化,实,实践最,新,新成果,2022/12/24,16,在配电,和,和用电,侧,侧,:,目前建,设,设的智,能,能电网,主,主要有,两,两个方,面,面,智能电,表,表和智,能,能家电,：,：,美国,:Xcel Energy,公司在,Boulder,建设全,美,美第一,个,个“智,能,能电网,”,”城市,。,。,意大利,:,安装和,改,改造了,3000,万台智,能,能电表,，,，建立,起,起了智,能,能化计,量,量网络,，,，每年,大,大约节,省,省,5,亿里拉,。,。,法国,:,将目前,使,使用的,2700,万只普,通,通电表,全,全部更,新,新为,“,“智能,电,电表”,。,。,国外智,能,能电网,研,研究概,况,况,智能化,实,实践最,新,新成果,2022/12/24,17,AC2,Boulder,（伯德市,）,）,to become firstSmart Grid City,美国,:,XcelEnergy,公司在,Boulder,建设全美,第,第一个“,智,智能电网,”,”城市,2022/12/24,18,内容,国外智能,电,电网研究,和,和发展概,况,况,智能电网,的,的概念、,定,定义和特,征,征,中国智能,电,电网建设,的,的基础条,件,件,对我国智,能,能电网研,究,究、开发,和,和应用的,一,一些看法,和,和建议,2022/12/24,19,智能电网的,概,概念、定义,和,和特征,定义（,definition),以物理电网,为,为基础,(,中国的,智能电网,是以特高压,电,电网为骨干,网,网架、各电,压,压等级电网,协,协调发展的,坚,坚强电网为,基,基础,),，将现代先,进,进的传感测,量,量技术、通,讯,讯技术、信,息,息技术、计,算,算机技术和,控,控制技术与,物,物理电网高,度,度集成而形,成,成的新型电,网,网。,它以充分满,足,足用户对电,力,力的需求和,优,优化资源配,置,置、确保电,力,力供应的安,全,全性、可靠,性,性和经济性,、,、满足环保,约,约束、保证,电,电能质量、,适,适应电力市,场,场化发展等,为,为目的，实,现,现对用户可,靠,靠、经济、,清,清洁、互动,的,的电力供应,和,和增值服务,。,。,2022/12/24,20,2022/12/24,21,智能电网主,要,要特征,：,坚强、自愈,、,、兼容、经,济,济、集成、,优化,2022/12/24,22,智能电网坚,强,强性特征,（,1,）坚强性（,Robust/Strong,）,在电网发生,小,小扰动和大,扰,扰动故障时,，,，电网仍能,保,保持对用户,的,的供电能力,，,，而不发生,大,大面积的停,电,电事故；,在电网发生,极,极端故障时,，,，如自然灾,害,害和极端气,候,候条件下、,或,或人为的外,力,力破坏，仍,能,能保证电网,的,的安全运行,；,；,二次系统具,有,有确保信息,安,安全的能力,和,和防计算机,病,病毒破坏的,能,能力。,2022/12/24,23,（,2,）自愈性（,Self-Healing,）,具有实时、,在,在线连续的,安,安全评估和,分,分析能力,具有强大的,预,预警控制系,统,统和预防控,制,制能力,具有自动故,障,障诊断、故,障,障隔离和系,统,统自我恢复,的,的能力。,智能电网自,愈,愈性特征,2022/12/24,24,（,3,）兼容性（,Compatible,）,能支持可再,生,生能源的正,确,确、合理地,接,接入,适应分布式,发,发电和微电,网,网的接入,能使需求侧,管,管理的功能,更,更加完善,实现与用户,的,的交互和高,效,效互动。,智能电网兼,容,容性特征,2022/12/24,25,（,4,）经济性,(Economical),支持火电和,水,水火电联合,经,经济运行,支持电力市,场,场和电力交,易,易系统,提供清洁和,优,优质电力,实现资源的,合,合理配置,降低电网损,耗,耗，提高能,源,源利用效率,。,。,智能电网经,济,济性特征,2022/12/24,26,（,5,）集,成,成（,Integrated,）,实现,电,电网,信,信息,的,的高,度,度集,成,成和,共,共享,采用,统,统一,的,的平,台,台和,模,模型,实现,标,标准,化,化、,规,规范,化,化和,精,精细,化,化的,管,管理,智能,电,电网,集,集成,性,性特,征,征,2022/12/24,27,（,6,）优,化,化（,Optimized,）,优化,资,资产,的,的利,用,用率,降低,投,投资,成,成本,和,和运,行,行维,护,护成,本,本。,智能,电,电网,优,优化,特,特征,2022/12/24,28,中国,智,智能,电,电网,的,的提,法,法和,4,个特,征,征,（,（,StrongSmartGrid,）,（,1,）,数字,化,化,：,数字,化,化电,网,网、,数,数字,化,化电,表,表与,数,数字,化,化用,电,电设,备,备,（,2,）,信息,化,化,：,市场,信,信息,、,、电,网,网信,息,息、,用,用户,信,信息,与,与宽,带,带通,信,信形,成,成的,信,信息,平,平台,（,3,）自,动,动化,：,大电,网,网安,全,全稳,定,定控,制,制（,高,高级,智,智能,调,调度,）,），,变,变电,站,站自,动,动化,与,与用,户,户用,电,电系,统,统智,能,能控,制,制,（,4,）,互动,化,化,：,电网,、,、发,电,电与,用,用户,以,以信,息,息为,基,基础,的,的互,动,动,2022/12/24,29,2022/12/24,30,智,能,能,电,电,网,网,技,技,术,术,应,应,包,包,括,括,的,的,主,主,要,要,内,内,容,容,：,：,先,进,进,的,的,相,相,量,量,测,测,量,量,（,（,PMU,）,和,和,广,广,域,域,测,测,量,量,技,技,术,术,（,（,WAMS,）,先,进,进,的,的,三,三,维,维,、,、,动,动,态,态,、,、,可,可,视,视,化,化,技,技,术,术,高,级,级,计,计,量,量,-,无,线,线,、,、,自,自,动,动,计,计,量,量,读,读,数,数,（,（,Advancedmeteringinfrastructure,AMI,）,(Automatic meter reading-AMR),；,需求响,应,应,(Demand Response),；,(,需求侧,管,管理,DSM),先进的,配,配电自,动,动化,高级配,电,电运行,(ADO),功能使,“,“自愈,”,”,(SelfHealing),成为可能,；,分布式发电,技,技术,(Distributed Generation or Distributed EnergyResources-DGor DER),及电力储能,技,技术等,2022/12/24,31,2022/12/24,32,讲座内容,国外智能,电,电网研究,和,和发展概,况,况,智能电网,的,的概念、,定,定义和特,征,征,中国智能,电,电网建设,的,的基础条,件,件和进展,对智能电,网,网研究、,开,开发和应,用,用的一些,看,看法和建,议,议,2022/12/24,33,总体情况,:,国家电网,和,和南方电,网,网组织开,展,展了：,大电网安,全,全关键技,术,术研究,数字化电,网,网关键技,术,术研究,电力电子,关,关键技术,特高压同,步,步电网安,全,全稳定运,行,行关键技,术,术研究,电力通信,建,建设,用户用电,信,信息采集,系,系统,为建设我,国,国智能电,网,网奠定了,坚,坚实的基,础,础。,2022/12/24,34,开展了规,划,划技术体,系,系完善研,究,究,华东电网,公,公司,-,智能输电,网,网技术为,重,重点领域,新能源对电网规划的影响及对策研究,基于,LCM,的电网规划方案评价研究,新能源对电网规划的影响及对策研究,节能减排下的电网规划研究,区域电网协调规划研究,考虑不确定因素的电网灵活规划方法研究,基于预想事故集的电网规划研究,2022/12/24,35,开,展,展,了,了,高,高,级,级,调,调,度,度,中,中,心,心,的,的,研,研,究,究,华,东,东,电,电,网,网,公,公,司,司,-,智,能,能,输,输,电,电,网,网,技,技,术,术,为,为,重,重,点,点,领,领,域,域,2022/12/24,36,开,展,展,了,了,统,统,一,一,数,数,据,据,平,平,台,台,的,的,研,研,究,究,华,东,东,电,电,网,网,公,公,司,司,-,智,能,能,输,输,电,电,网,网,技,技,术,术,为,为,重,重,点,点,领,领,域,域,