1、国家智能电网发展状况,授课教师：邢晓敏,东北电力大学电气工程学院,第1讲,1,该部分介绍的主要内容：,目 录,智能电网涉及的重要电网技术,智能电网的理念和驱动力,智能电网研究现状,智能电网建设涉及电网的各个环节,中国特色的坚强智能电网,2,智能电网的理念和驱动力,智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。,一.智能电网的理念,智能电网的概念,3,智能电网的理念和驱动力,智能电网的智能化主要体现,（1）可观性,（2）可控性,（3）实时分析和决策,采用先进的传感量测技术，实现对电网的准确感知；,可对观测对象
2、进行有效控制；,实现从数据、信息到智能化决策的提升；,（4）自适应和自愈,实现自动优化调整和故障自我恢复。,一.智能电网的理念,4,智能电网的理念和驱动力,智能电网的特征,（1）坚强,在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；,主要包括坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。,在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；,具有确保电力信息安全的能力。,一.智能电网的理念,5,智能电网的理念和驱动力,具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。,智能电网的特征,（2）自愈,主
3、要包括坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。,一.智能电网的理念,6,智能电网的理念和驱动力,智能电网的特征,（3）兼容,主要包括坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。,一.智能电网的理念,支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。,7,智能电网的理念和驱动力,支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。,智能电网的特征,（4）经济,主要包括坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。,一.智能电网的理念,8,智能电网的理念和驱动力,实现电网信息的高度集成和
4、共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。,（6）优化,优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。,智能电网的特征,（5）集成,主要包括坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化等。,一.智能电网的理念,9,智能电网的理念和驱动力,二.智能电网的驱动力,发展智能电网的核心驱动力：,解决能源安全与环保问题，应对气候变化。,国外主要发达国家发展智能电网的经济动因：,创造新的经济增长点与增加就业岗位。,10,智能电网的理念和驱动力,驱动力,安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证,转向了更加高效、灵活、环保、且有利于跨欧电力市场建设等需求,11,智能电网的理念和驱动力,驱
5、动力,12,大容量电力储能技术电能质量控制技术潮流灵活控制技术高度的信息集成技术智能调度技术,智能电网涉及的重要电网技术,13,大容量电力储能技术,智能电网涉及的重要电网技术,风电、太阳能发电自身固有的特征：,决定了其规模化发展必然会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响，必须要有先进的储能技术做支撑。,随机性、间歇性,14,大容量电力储能技术,智能电网涉及的重要电网技术,大容量电力储能技术发展的必要性：,15,电能质量控制技术,智能电网涉及的重要电网技术,电能质量概念产生的原因：,理想状态：,一个理想的电力系统应以恒定的频率(50Hz)和正弦的波形，按规定的电压水平对用户供电。在三相交流电力系
6、统中，各相的电压和电流应处于幅值大小相等、相位互差120的对称状态。,实际状况：,由于系统各元件(发电机、变压器、线路等等)参数并不是理想线性或对称的，加之调控手段的不完善、负荷性质各异且其变化的随机性以及运行操作、各种故障等原因，这种理想状态在实际当中并不存在，因此产生了电能质量的概念。,16,电能质量控制技术,智能电网涉及的重要电网技术,电能质量的定义：,导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差，其内容涉及频率偏差、电压偏差、电磁暂态、供电可靠性、波形失真、三相不平衡以及电压波动和闪变等。,【PowerQuality】,17,电能质量控制技术,智能电网涉及的重要电网技术,近年来
7、，电能质量控制技术的发展非常迅速，主要体现在以下几个方面:,18,潮流灵活控制技术,智能电网涉及的重要电网技术,潮流灵活控制的含义：,灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。,其实际上就是灵活交流输电技术（FACTS）。,19,高度的信息集成技术,智能电网涉及的重要电网技术,信息技术是国家电网的战略目标实施的必要保障。“智能电网”的实施，需要各种尖端技术的融合，而这些技术如何在此平台上进行融合，将成为检验各国的综合技术能力的竞技场。因此，信息技
8、术将是“智能电网”实施的重要保障，其实质意义已经超越“供电网络”本身。,20,智能调度技术,智能电网涉及的重要电网技术,智能调度是智能电网建设中的重要环节，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。,21,智能电网研究现状,1998年，美国电力科学研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）开展了“复杂交互式网络/系统”（CIN/SI）项目研究，其成果可以看做美国智能电网的雏形。,一.国外智能电网研究现
9、状,美国智能电网研究现状,大事记,建议自己看,22,智能电网研究现状,2001年，EPRI创立了智能电网联盟，积极推动智能电网（IntelliGrid）研究，重点开展了智能电网整体信息通信架构研究以及配电侧的业务创新和技术研发。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,23,智能电网研究现状,2003年，美国能源部发布“Grid 2030”设想，对美国未来电网的发展愿景进行了阐述。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,24,智能电网研究现状,2004年，美国能源部又发布了国家输电技术路线图，为实现“Gr
10、id 2030”设定了战略方向。同年，美国启动了电网智能化（GridWise）项目，核心目标是利用信息技术改造电力系统，提高电网的可靠性、灵活性和自适应性。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,25,智能电网研究现状,2005年，美国能源部与美国国家能源技术实验室合作发起了“现代电网”研究项目，任务是进一步细化电网现代化的愿景和计划。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,2007年12月，美国国会颁布了能源独立与安全法案，以法律形式确立了智能电网的国家战略地位。,【建议自己看】,建议自己看,26,智能电网研究现状,2009年2
11、月，美国国会颁布了复苏与再投资法案，确定投资45亿美元用于智能电网项目资助、标准制定、人员培养、能源资源评估、需求预测与电网分析等，并将智能电网项目配套资金的资助比例由2007年的20%提高到50%。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,27,智能电网研究现状,2009年7月，美国能源部想国会递交了第一部智能电网系统报告，制定了由20项指标组成的评价指标体系，对美国智能电网的发展现状进行了评价，并总结了发展过程中遇到的技术、商业以及财政等方面的挑战。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,28,智能电
12、网研究现状,近年来，美国的电力企业和研究机构在智能电网领域开展了一系列研究与实践。美国科罗拉多州的波尔德市（Boulder），从2008年开始建设全美第一个“智能电网”城市。,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,29,智能电网研究现状,美国波尔德市主要技术路线包括：,一.国外智能电网研究现状,美国智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,构建配电网实时高速双向通信网络；建设具备远程监控、准实时数据采集通信以及优化性能的“智能”变电站；安装可编程家居控制装置和自动控制家具用能的管理系统；整合基础设施，支持小型风电和太阳能发电、混合动力汽车、电池系统
13、等分布式能源和储能设施的建设。,建议自己看,30,智能电网研究现状,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,欧洲智能电网研究更加关注可再生能源接入和分布式发电。,欧洲智能电网建设的重点：,提高运营效率，降低电力价格，加强与用户互动。同时，重视环境保护，关注可再生能源的接入以及对生态的影响。,建议自己看,31,智能电网研究现状,2006年，欧盟理事会在绿皮书欧洲可持续的、有竞争力的和安全的能源策略中强调，欧洲已经进入新能源时代，智能电网技术是保证电能质量的关键技术和发展方向。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,32,智能电网研究现状,20
14、05年，欧盟委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛”，目标是把电网改造成用户和运营者互动的服务网，提高输配电系统的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模并网扫除障碍。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,33,智能电网研究现状,20062008年，欧盟依次发布了欧洲未来电网的远景和策略、战略性研究计划、欧洲未来电网发展策略3份报告，构建了欧盟的智能电网发展战略框架，提出了智能电网愿景，并指导欧盟及各成员国开展相关项目实践，促进智能电网建设。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,34,
15、智能电网研究现状,欧洲于2005年提出“智能电网”计划，并在2006年出台该计划的技术实现方略。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,35,智能电网研究现状,作为欧洲2020年及以后的电力发展目标，该计划指出未来欧洲电网应具有以下特征：,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,（1）灵活性。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。（2）可接入性。保证用户能够灵活地接入电网。（3）可靠性。提高电力供应的可靠性与安全性，满足数字化时代的电力需求。（4）经济性。通过技术创新、能源有效管理以及有序的市场竞争等提高电网的经
16、济效益。,【建议自己看】,建议自己看,36,智能电网研究现状,2008年9月，欧洲未来电网发展策略提出了欧洲智能电网的发展重点和路线图。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究现状,大事记,重点领域主要包括：,（1）电网优化运行；（2）优化电网基础设施；（3）大规模间歇性电源并网；（4）信息和通信技术；（5）主动的配电网；（6）电力市场。,【建议自己看】,建议自己看,37,智能电网研究现状,在欧盟的各主要成员国中，英国2009年发布了英国可再生能源发展战略和英国低碳转型计划，德国2009年发布了新思路、新能源2020年能源政策路线图等战略性文件。,一.国外智能电网研究现状,欧洲智能电网研究
17、现状,大事记,【建议自己看】,建议自己看,38,智能电网研究现状,二.中国智能电网研究现状,电网智能化领域的重要研究与实践,电网智能化领域的重要研究：,建成了以光纤通信为主的、微波和载波等多种通信方式并存的、世界上规模最大的电力通信主干网络；在发电、输电、配电和用电等各个环节，广泛应用先进的信息通信技术、传感与量测技术、电力电子技术，电力生产运行主要指标接近或达到国外先进水平；在特高压输电、大电网安全稳定控制、广域相量测量、电网频率质量控制、稳态/暂态/动态三位一体安全防御和自动电压控制等技术领域进入了国际领先行列。,39,智能电网研究现状,二.中国智能电网研究现状,电网智能化领域的重要研究与
18、实践,电网智能化领域的实践：,2005年以来，国家电网公司在大规模可再生能源集中并网、电化 学储能、建立风电接入电网仿真分析平台、数字化电网建设、智能电网技术架构等前沿领域开展研究和攻关，取得了丰硕的成果；2007年，华东电网启动了高级调度中心、统一信息平台建设；2008年，华北、上海电网启动了数字电能表试点；2009年，国家电网公司在建成国家电网信息化工程（SG186）的基础上，又启动了建设国家电网资源计划（SG-ERP）信息系统工程。,40,智能电网研究现状,二.中国智能电网研究现状,国家电网公司提出坚强智能电网概念,中国建设坚强智能电网的理念,国家电网公司在2009年5月在北京召开的“2
19、009特高压输电国际会议”上正式发布了中国建设坚强智能电网的理念：,发展目标：立足自主创新，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。,原则：按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则,工作计划：“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进”,41,智能电网研究现状,二.中国智能电网研究现状,国家电网公司提出坚强智能电网概念,国家电网公司智能电网建设第一阶段的重点工作:,结合我国发展低碳经济的新形势、新挑战，针对智能电网建设的重点领域，国家电网公司于2009年8月启动了智能电网建设第一阶段的重点工作，包括：,电网智能化规划编制智能电网技术标准体系研
20、究和标准制订国家风电和太阳能等3个研究检测中心建设10大类（项）专题研究在发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节选择 了9个项目作为第一批试点工程。,建议自己看,42,智能电网研究现状,二.中国智能电网研究现状,国家电网公司提出坚强智能电网概念,2010年1月，在第一批试点项目的基础上，又安排了第二批12个试点项目。目前，各项工作已全面展开，进展顺利，部分项目已取得重要阶段性成果。,智能电网的研究与实践日益得到政府高度重视和全社会关注。2010年政府工作报告明确提出要“加强智能电网建设”，建设智能电网已在我国形成共识。,建议自己看,43,中国特色的坚强智能电网,一.概念,定义,坚强智能电网（
21、Strong&Smart Grid）是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。,44,中国特色的坚强智能电网,一.概念,内涵,“坚强”和“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础，“智能”是关键。,强调坚强网架与电网智能化的有机统一，是以整体性、系统性的方法来客观描述现代电网发展的基本特征。,45,中国特色的坚强智能电网,一.概念,特点,坚强智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网。,是指具有
22、坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；,安全可靠,是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；,经济高效,46,中国特色的坚强智能电网,一.概念,特点,坚强智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网。,是指促进清洁能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；,清洁环保,是指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；,透明开放,47,中国特色的坚强智能电网,一.概念,特点,坚强智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网。,是指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各
23、类电源和用户接入，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。,友好互动,48,中国特色的坚强智能电网,一.概念,基本技术特征,信息化、自动化、互动化是坚强智能电网的基本技术特征。,是坚强智能电网的基本途径，体现为对实时和非实时信息的高度集中和挖掘利用能力；,信息化,是坚强智能电网发展水平的直观体现，依靠高效的信息采集传输和集成应用，实现电网自动化运行控制与管理水平提升；,自动化,49,中国特色的坚强智能电网,一.概念,基本技术特征,信息化、自动化、互动化是坚强智能电网的基本技术特征。,是坚强智能电网的内在要求，通过信息的实时沟通与分析，实现电力系统各个环节的良性互动和高效协调，提升用户体验，促进
24、电能的安全、高效、环保应用。,互动化,50,中国特色的坚强智能电网,二.技术体系,坚强智能电网的技术体系包括电网基础体系、技术支撑体系、智能应用体系和标准规范体系。,是电网系统的物质载体，是实现“坚强”的重要基础；,电网基础体系,是指先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的基础；,技术支撑体系,51,中国特色的坚强智能电网,二.技术体系,坚强智能电网的技术体系包括电网基础体系、技术支撑体系、智能应用体系和标准规范体系。,是保障电网安全、经济、高效运行，最大效率地利用能源和社会资源，为用户提供增值服务的具体体现；,智能应 用体系,是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系
25、，是建设坚强智能电网的制度保障。,标准规范体系,52,中国特色的坚强智能电网,坚强智能电网的基本架构示意图,53,中国特色的坚强智能电网,三.发展阶段,国家电网公司坚强智能电网建设分为3个阶段，按照“统一规划、分步实施、试点先行、整体推进”的原则建设实施。,完成国家电网智能化规划，形成顶层设计；在技术标准体系、新能源接入、智能设备等关键性、基础性技术领域开展专题研究；在网厂协调、智能电网调度、智能变电站、电动汽车充放电、电力光纤到户等重要技术领域选择“基础条件好、项目可行度高、具有试点（示范）效应”的项目进行工程试点。,第一阶段（2009-2010年）为试点阶段,建议自己看,54,中国特色的坚
26、强智能电网,三.发展阶段,国家电网公司坚强智能电网建设分为3个阶段，按照“统一规划、分步实施、试点先行、整体推进”的原则建设实施。,在技术研究和工程试点基础上，结合智能电网发展需求，继续开展关键技术研究和设备研究；形成智能电网技术标准，完善技术标准体系，规范电网建设与改造规范；开展智能电网建设评估与技术经济分析，滚动修订发展规划，全面、有序开展坚强智能电网建设。初步建成坚强智能电网，电网的信息化、自动化、互动化水平明显提升，关键技术和装备达到国际先进水平。,第二阶段（2011-2015年）为全面建设阶段,建议自己看,55,中国特色的坚强智能电网,三.发展阶段,国家电网公司坚强智能电网建设分为3
27、个阶段，按照“统一规划、分步实施、试点先行、整体推进”的原则建设实施。,至2020年，基本建成坚强智能电网，技术和装备全面达到国际领先水平，电网的资源配置能力、安全水平、运行效果，以及电网与电源、用户的互动水平显著提高。,第三阶段（2016-2020年）为引领提升阶段,建议自己看,56,智能电网建设涉及电网的各个环节,发电环节,实现机网协调运行、提高系统安全运行水平；实施节能发电调度；优化电源结构和布局，促进大规模可再生能源的科学合理利用,深入研究各类电源运行控制特性和机网协调技术，加快可再生能源发电及其并网运行控制技术研究，开展大容量储能技术研究,建设风力、太阳能发电技术研究中心，节能发电调
28、度体系和关键技术应用，大容量储能示范工程建设,57,智能电网建设涉及电网的各个环节,线路环节,实现勘测数字化、设计可视化、移交电子化、运行状态化、信息标准化和应用网络化；全面实施输电线路状态检修和全寿命周期检修；灵活交流输电装备全面达到国际领先水平,全面掌握特高压交直流输电技术，形成特高压建设标准体系；加强线路状态检修、全寿命周期管理等技术研究应用；开展灵活交流输电技术研究与应用,淮南-上海、向家坝-上海等特高压后续交、直流工程建设，特高压可控电抗器等关键技术研发并示范应用，全面实施线路状态检修和全寿命周期管理,58,智能电网建设涉及电网的各个环节,变电环节,实现全寿命周期综合优化管理；枢纽及
29、中心变电站全面建成或改造成智能化变电站；实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用,制定智能变电站和智能装置的技术标准和规范；实现电网运行信息完整准确和及时一致的可靠采集；构成就地、区域、广域综合测控保护体系；完善设备检修模式，开展资产全寿命周期管理,制定智能变电站及装备标准规范，实施智能变电站建设、智能装备研发及装备智能化改造，全寿命周期综合优化管理体系建设,59,智能电网建设涉及电网的各个环节,配电环节,建成高效、灵活、合理的配电网络，具备灵活重构、潮流优化能力和可再生能源接纳能力，完成实用型配电自动化系统的全面建设，主要技术装备达到国际领先水平,构建智
30、能配电技术架构体系；在分布式电源接入、集中/分散式储能、电动汽车充电站、实用型配电自动化等方面开展关键技术研究并全面推广应用,配电自动化建设、配电网智能调度技术研究及推广，电动汽车充电站试点建设,60,智能电网建设涉及电网的各个环节,用电环节,全面开展智能用电服务、在全国范围内推广应用智能电表；构建智能双向互动体系；提高电能在终端能源消费比重,研究智能用电服务体系关键技术、建立相应标准规范，广泛推动智能电表应用，加快建设智能用户管理与双向互动平台，推动智能用电技术研发和广泛应用,智能电网示范区建设，用户管理与服务互动系统建设，高级计量管理体系建设，需求侧智能化管理建设,61,智能电网建设涉及电
31、网的各个环节,调度环节,实现运行信息全景化、数据传输网络化，安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化，机网协调最优化；形成一体化的智能调度体系,统一开发建设智能调度技术支持系统，研究大电网运行控制、大电网连锁事件条件下的智能预警、大规模可再生能源接入的运行控制和联合优化调度技术,智能调度技术支持系统建设，可再生能源接入和调控能力建设,62,智能电网建设涉及电网的各个环节,通信信息平台,建成具有国际领先水平的第一个绿色环保电力通信网，全面建成国家电网资源计划系统（SG-ERP）,开展新一代电力通信关键技术攻关；建立和晚上统一时钟同步、统一授时的同步网。开展信息采集、传输等多方面技术研究，研
32、发信息安全防护关键技术和核心装备、开展基础软件和工具软件国产化研究和应用，推动电力网、电力通信与信息网、电信网和有线电视网的四合网合一,国家电网资源计划系统（SG-ERP）建设，骨干传输网建设和完善，电力通信网和貂鼠数据网建设，通信支撑网建设和优化，一体化平台与统一信息模型建设，电网企业综合辅助分析与决策,63,本章思考题,64,本章思考题,65,未来能源的支撑智能电网,本章结束！,66,电力SG-ERP简介：,电力ERP是指电力行业管理软件,ERPEnterprise Resource Planning 企业资源计划系统，是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP系统集中信息技术与先进的管理思想于一身，成为现代企业的运行模式，反映时代对企业合理调配资源，最大化地创造社会财富的要求，成为企业在信息时代生存、发展的基石。,“SG-ERP”是在“十一五”建设成果SG186的总体架构基础上，通过平台集中、业务融合、决策智能、安全使用等理念，将发电、输电、调度等具体应用纳入到整体信息化建设过程中来。,67,
