智能電網(wǎng)技術及其發(fā)展前景

1、南京師范大學中北學院題 目:班 級:姓 名:專 業(yè):專業(yè)方向： 指導教師: 設計時間:智能電網(wǎng)技術及其應用881350 學號：15梁津鉞電氣工程及自動化包宇慶2016.12智能電網(wǎng)技術及發(fā)展前景摘要：日前全球資源環(huán)境壓力的不斷增大，隨著電力市場化進程的不斷加快 以及用戶對電力供出的越來越高的要求，國家安全、環(huán)保等各方面都對電網(wǎng)的 建設和管理提出了更高的標準。智能電網(wǎng)是國際公認的解決21世紀能源問題的一個重大解決方案。電力與通訊是的雙向化是智能電網(wǎng)的一大特色，靈活、 清潔、安全、經(jīng)濟、友好等性能都是智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。歐美等 發(fā)達國家紛紛投入大量的精力，力求在智能電網(wǎng)研究鄰域有所斬獲。

2、 而在中國, 在政府及國家電網(wǎng)公司的政策引領推動下， 智能電網(wǎng)研究正不斷向著建設中國 特色智能電網(wǎng)的目標穩(wěn)步前進。關鍵詞：智能電網(wǎng)，能源問題，傳統(tǒng)電網(wǎng)，國家戰(zhàn)略一、研究的背景及意義堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展在全世界還處于起步階段，沒有一個共同的精確定義， 其技術大致可分為四個領域：高級智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)量測體系、高級配電運行、 高級輸電運行和高級資產(chǎn)管理。高級量測體系主要作用是授權給用戶，使系統(tǒng)同 負荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運行；高級配電運行核心是在線實時決 策指揮，目標是災變防治，實現(xiàn)大面積連鎖故障的預防；高級輸電運行主要作用 是強調阻塞管理和降低大規(guī)模停運的風險； 高級資產(chǎn)管理是在系統(tǒng)中安

3、裝大量可 以提供系統(tǒng)參數(shù)和設備（資產(chǎn)）“健康”狀況的高級傳感器，并把所收集到的實 時信息與資源管理、模擬與仿真等過程集成，改進電網(wǎng)的運行和效率。智能電網(wǎng) 是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用。二、智能電網(wǎng)的概述2.1 智能電網(wǎng)概念智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、 通訊技術、信 息技術、決策分析技術和控制技術與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。2.2 智能電網(wǎng)的特征1）穩(wěn)定可靠：智能電網(wǎng)抗干擾性強，由于自身結構的穩(wěn)定性，可以很好的抵御外界干擾，并在遭受外部攻擊后，可以很快恢復。2）節(jié)能低碳：通過與傳感網(wǎng)的相結合，使整個用電網(wǎng)絡更加靈活，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，降低電網(wǎng)損耗， 達到節(jié)能的目的。3）

4、集成度高：實現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的 平臺和模型，實現(xiàn)標準化、規(guī)范化和精益化管理。4）方便快捷：與工業(yè)現(xiàn)場總線與智能電器等技術的相結合，用戶可以實時了解相關電力信息，合理安排電器 使用；電力企業(yè)可以獲取用戶的詳細用電信息，為其提供更多的增值服務。三、智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥裕?致使電網(wǎng)沒有動態(tài)柔性及可組性；垂直的多級控制機制反應遲緩，無法構建實時、 可配置、可重組的系統(tǒng)；系統(tǒng)自愈、自恢復能力完全依賴于實體冗余；對客戶的服 務簡單、信息單向；系統(tǒng)內部存在多個信息孤島，缺乏信息共享。雖然局部的自 動化程度在不斷提高，但

5、由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系統(tǒng)中多個 自動化系統(tǒng)是割裂的、局部的、孤立的，不能構成一個實時的有機統(tǒng)一整體，所 以整個電網(wǎng)的智能化程度較低。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，人們設想中的智能電網(wǎng)將進一步拓展對電網(wǎng)全景信息 （指 完整的、正確的、具有精確時間斷面的、標準化的電力流信息和業(yè)務流信息等）的獲取能力，以堅強、可靠、通暢的實體電網(wǎng)架構和信息交互平臺為基礎，以服務 生產(chǎn)全過程為需求，整合系統(tǒng)各種實時生產(chǎn)和運營信息，通過加強對電網(wǎng)業(yè)務流 實時動態(tài)的分析、診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運行和管理人員提供更為全面、完整和精 細的電網(wǎng)運營狀態(tài)圖，并給出相應的輔助決策支持，以及控制實施方案和應對預 案，最大程度地實現(xiàn)更

6、為精細、準確、及時、績優(yōu)的電網(wǎng)運行和管理。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)將進一步優(yōu)化各級電網(wǎng)控制，構建結構扁平化、功 能模塊化、系統(tǒng)組態(tài)化的柔性體系架構，通過集中與分散相結合，靈活變換網(wǎng)絡結 構、智能重組系統(tǒng)架構、最佳配置系統(tǒng)效能、優(yōu)化電網(wǎng)服務質量，實現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)構成理念和體系。由于智能電網(wǎng)可及時獲取完整的電網(wǎng)信息，因此可極大地優(yōu)化電網(wǎng)全壽命周期管理的技術體系 ，承載電網(wǎng)企業(yè)社會責任，確 保電網(wǎng)實現(xiàn)最優(yōu)技術經(jīng)濟比、最佳可持續(xù)發(fā)展、最大經(jīng)濟效益、最優(yōu)環(huán)境保護，從而優(yōu)化社會能源配置，提高能源綜合投資及利用效益。四、智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀4.1 國家戰(zhàn)略。2009年8月，國家電網(wǎng)啟動第一批城市配

7、電自動化試點工程，第一批試點 工程在北京、杭州、銀川、廈門4個城市的中心區(qū)域（或園區(qū)）進行。試點工程 主要目標是針對不同可靠性需求，采用合理的配電自動化技術配置方案， 建設具 備系統(tǒng)自愈、用戶互動、高效運行、定制電力和分布式發(fā)電靈活接入等特征的智 能配電網(wǎng)。第二批試點工程在第一批試點城市配電自動化一期建設的基礎上，進行二期建設，重點是拓展分布式電源接入技術支持， 完善配電網(wǎng)高級應用及調控 一體化技術支持平臺建設，實現(xiàn)配電網(wǎng)調度運行控制的一體化管理。國家電網(wǎng)在2010年6月發(fā)布智能電網(wǎng)技術標準體系規(guī)劃，覆蓋 8個專 業(yè)分支、26個技術領域、92個標準系列，2011年10月又對該規(guī)劃進行了修訂。

8、截至2012年底，已發(fā)布智能電網(wǎng)企業(yè)標準 220項，編制智能電網(wǎng)行業(yè)標準75 項、國家標準26項、國際標準7項。在2011年公布的國家“十二五”規(guī)劃綱要中明確提出：依托信息、控制和 儲能等先進技術，推進智能電網(wǎng)建設。2012年5月，科技部發(fā)布智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程“十二五”專項 規(guī)劃，規(guī)劃把大規(guī)模間歇式新能源并網(wǎng)技術、支撐電動汽車發(fā)展的電網(wǎng)技術、 大規(guī)模儲能系統(tǒng)、智能配用電技術、大電網(wǎng)智能運行與控制、智能輸變電技術與 裝備、電網(wǎng)信息與通信技術、柔性輸變電技術與裝備、智能電網(wǎng)集成綜合示范等 九大技術列入“十二五”期間發(fā)展的重大任務。2013年5月31日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會聯(lián)合國家電網(wǎng)公司召開

9、智能電網(wǎng)綜 合標準化試點工作啟動會，正式拉開了智能電網(wǎng)綜合標準化試點工作。本次綜合 標準化試點工作選擇新能源并網(wǎng)、 智能變電站、智能調度、電動汽車充換電等四 個專業(yè)領域，依托國家、行業(yè)和企業(yè)各方面力量，通過將技術成果尤其是自主創(chuàng) 新成果轉化為標準成果，形成國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準相配套的智能電網(wǎng) 專業(yè)領域技術標準體系。4.2 發(fā)展情況2012年12月，揚州經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)智能電網(wǎng)綜合示范工程11個子項目全面完成，是繼上海世博園、天津中新生態(tài)城之后建成的第三個智能電網(wǎng)示范工程。 該工程既包括配網(wǎng)自動化、用戶信息采集、電動汽車充電設施、光伏并網(wǎng)及微網(wǎng) 運行控制、可視化應用展示等成果。2013年5

10、月，浙江省首個智能電網(wǎng)綜合示范工程在紹興市鏡湖新區(qū)建成， 該工程集合了國內智能電網(wǎng)“發(fā)、輸、變、配、用、調”各個領域的最新成果， 其全景監(jiān)控和智能化營配信息平臺實現(xiàn)了高低壓設備的信息全采集和監(jiān)控。在智能電網(wǎng)領域，河北保定高新區(qū)在 2013年5月已集聚超過100家優(yōu)質企 業(yè)，匯聚天威集團、四方集團等龍頭企業(yè)，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品覆蓋智能電 網(wǎng)各個領域，已初步形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)集聚程度高、產(chǎn)業(yè)鏈條完備的智能電 網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群。2013年6月，中達電通公司首創(chuàng) DVC分布式圖像才5制系統(tǒng)在2013中國國 際智能電網(wǎng)建設技術與設備展覽會的隆重展出， 給整個智能電網(wǎng)顯控技術帶來了 全新的體驗。6月，天津

11、中新天津生態(tài)城起步區(qū)已經(jīng)建成智能電網(wǎng)的12個子項目。將逐步實現(xiàn)電力光纖的全覆蓋，為居民智能用電提供技術條件，支撐智慧城 市發(fā)展。2013年7月，“江蘇省智能電網(wǎng)配用電關鍵技術研究重點實驗室”建設方 案順利通過專家論證，實驗室將研發(fā)出智能電網(wǎng)配用電側所需的電器綜合智能 化、高效光伏發(fā)電、高速雙向互動通信等一系列關鍵技術。2013年8月，甘肅省電力公司蘭州新區(qū)智能電網(wǎng)綜合建設工程建設方案通 過國家電網(wǎng)公司專家組的評審，該工程是甘肅省首個大型綜合型智能電網(wǎng)項目， 將積極響應蘭州智慧城市的建設。2013年10月，863計劃電網(wǎng)關鍵技術研發(fā)（一期）重大項目第19課題”提升 電網(wǎng)安全穩(wěn)定和運行效率的柔性控

12、制技術”仿真試驗方案獲得通過。該課題研究 成果將應用于華中電網(wǎng)及錫盟送出示范工程， 在華中電網(wǎng)建設跨區(qū)交直流電網(wǎng)協(xié) 調控制與輔助決策系統(tǒng)，首次實現(xiàn)大范圍安全穩(wěn)定控制協(xié)調示范應用，同時在中 國電科院“電網(wǎng)安全與節(jié)能國家重點實驗室” 建成示范工程仿真試驗平臺，提升 安控裝置和交直流電網(wǎng)協(xié)調控制的模擬能力， 依托華中電網(wǎng)示范工程、錫盟送出 工程，在實驗室環(huán)境下驗證跨區(qū)交直流協(xié)調控制、 大規(guī)?；痣姍C群外送系統(tǒng)阻尼 控制的效果和作用，支撐示范工程建設。2013年11月，南方電網(wǎng)公司與中國移動公司續(xù)簽戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，欲借 助4G技術構建智能電網(wǎng)。中國移動將為南方電網(wǎng)提供內部辦公、調度、管理等 方面信息化

13、解決方案和移動辦公等信息化應用和服務，并協(xié)助建設和完善遠程抄 表系統(tǒng)終端的通信性能管理和快速響應等服務。雙方將整合網(wǎng)絡資源優(yōu)勢，在 TD-LTE通信技術、傳輸網(wǎng)絡、語音服務與市場營銷自動化和信息化技術水平等 方面開展合作。2013年11月，國電南瑞配電/農(nóng)電分公司完成的國家863課題子課題-“智 能配電網(wǎng)優(yōu)化調度關鍵設備研制及應用”通過中國電機工程學會科技成果鑒定。 該課題以包含分布式電源/多樣性負荷等新型元素的配電網(wǎng)為研究對象，探索智 能配電網(wǎng)的優(yōu)化調度模式，突破智能配電網(wǎng)優(yōu)化調度關鍵技術，研制支撐智能配 電網(wǎng)優(yōu)化調度的關鍵設備，開發(fā)智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調度系統(tǒng)， 開展示范應用，實 現(xiàn)智能配電網(wǎng)

14、高效運行。2013年12月，由上海電力設計院有限公司設計的葉塘 110kV新一代智能變 電站建成投運。葉塘變電站是國家電網(wǎng)公司在全國首批實施的 6座新一代智能變 電站的示范工程之一。與常規(guī)智能變電站相比，葉塘新一代智能變電站的主要特 征為“集成化智能設備與一體化業(yè)務系統(tǒng)”，采用一體化設備、一體化網(wǎng)絡、一 體化系統(tǒng)技術構架，實現(xiàn)專業(yè)設計向整體集成設計的轉變， 一次設備智能化向智 能一次設備的轉變。目前，我國與歐美國家在智能電網(wǎng)建設方面處于同一起跑線上，國內眾多行業(yè)中的領先企業(yè)和科研機構都很關注智能電網(wǎng)的發(fā)展。國家電網(wǎng)制定的堅強智能電網(wǎng)技術標準體系規(guī)劃，明確了堅強智能電網(wǎng)發(fā)展技術標準路線圖，是世界

15、上首個用于引導智能電網(wǎng)技術發(fā)展的綱領性標準。國家電網(wǎng)公司“十二五”智能電網(wǎng)建設的發(fā)展目標指出：到 2015年，堅強智能電網(wǎng)基本建成，智能電網(wǎng)效益 初步顯現(xiàn)，國家電網(wǎng)智能化程度達到國際先進水平。五、智能電網(wǎng)的發(fā)展前景及重要意義目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)納入國家戰(zhàn)略，國家有關部委、研究機構和企業(yè)都正在 開展對智能電網(wǎng)的研究和規(guī)劃工作。 這標志著在未來能源革命的藍圖中， 智能電 網(wǎng)將占據(jù)十分重要的地位，它將成為功能強大的能源轉換、功效配置和互動的平 臺。傳統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡正在向綜合配置能源、產(chǎn)業(yè)、信息等各類資源，帶動智能家 居、智能交通、智能社區(qū)、智能城市的方向發(fā)展。電網(wǎng)的功能在新的形勢下將會 發(fā)生深刻的變化，

16、它必將成為第三次工業(yè)革命當中能源革命的關鍵環(huán)節(jié)與重要特 征。智能電網(wǎng)具有極大的經(jīng)濟價值、社會價值，以及環(huán)保價值，它的發(fā)展是實現(xiàn) 能源和電力可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。當今全世界范圍內，為應對氣候和環(huán)境的變化，各國大力控制化石能源的發(fā)展。清潔能源、可再生能源以及各種形式的分布式能源像雨后春筍般發(fā)展起來，智能電網(wǎng)的發(fā)展將成為必然?？萍嫉耐黄剖侵悄茈娋W(wǎng)發(fā)展的關鍵。世界各國都在抓緊基礎研究和關鍵技術 研究，包括現(xiàn)代實用技術研究，也包括工程和設備的研究。目前，分布式、微網(wǎng)、儲能，以及整個需求側等領域都面臨很多亟待解決的 問題，而這些問題的解決只能依靠科技進步，這些科技研究將融合技術自動化、 數(shù)據(jù)化、信息化、網(wǎng)

17、絡化等的綜合運用。與科技突破緊緊相連的就是標準。建設智能電網(wǎng)只有技術上的解決方案是不 夠的，還需要盡快建立智能電網(wǎng)的標準體系，尤其是國際標準體系。只有這樣， 各國的政府、電力企業(yè)和設備制造業(yè)才能通力合作，加快智能電網(wǎng)建設速度。當前，在實踐的基礎上，建立國際化的標準體系，是世界各國的期待。除此之外，我們一定要關注制造業(yè)的發(fā)展。中國是制造業(yè)大國，但不是制造 業(yè)強國，我們的制造業(yè)遠遠落后于世界先進國家。我國提出的“大國經(jīng)濟的升級版”，升級的就是質量和效益。制造業(yè)要轉型，要趕超世界水平，要憑借信息化 和工業(yè)化的深度融合，占領世界的制高點。在智能電網(wǎng)領域，就是要將科技盡快 轉化為生產(chǎn)力，實現(xiàn)電力行業(yè)加快

18、發(fā)展。智能電網(wǎng)從提出到現(xiàn)在不過幾年的時間， 對大家來說都是新課題。政府、企 業(yè)、社會每個人都要學習。政府正在研究怎樣鼓勵智能電網(wǎng)、新能源和可再生能 源發(fā)展的政策，并出臺政策、制定規(guī)劃、完善立法。企業(yè)也在學習，制定企業(yè)發(fā) 展規(guī)劃，增強技術研發(fā)能力，積極施行試點，推動標準的建立。社會上每個人實 際上也都在補充新知識，提高綜合素質，適應未來智能電網(wǎng)的廣泛應用。我相信， 通過各方學習實踐，智能電網(wǎng)必然有更加美好的未來。六、國外智能電網(wǎng)的發(fā)展在電網(wǎng)發(fā)展基礎方面，各國電力需求趨于飽和，電網(wǎng)經(jīng)過多年的快速發(fā)展， 架構趨于穩(wěn)定智能電網(wǎng)在國外的應用智能電網(wǎng)在國外的應用、成熟，具備較為充裕的輸配電供應能力。在美國

19、、日本等發(fā)達國家，智能電網(wǎng)戰(zhàn)略己成為國家重要 戰(zhàn)略，智能電網(wǎng)建設在政府統(tǒng)一主導和支持下，集國家及相關企業(yè)的力量來推動 的。智能電網(wǎng)戰(zhàn)略已成為主要發(fā)達國家搶占未來低碳經(jīng)濟制高點的重要戰(zhàn)略措 施。美國 美國政府圍繞智能電網(wǎng)建設，重點推進了核心技術研發(fā)，著手制定發(fā) 展規(guī)劃。美國政府為了吸引各方力量共同推動智能電網(wǎng)的建設，積極制定了 2010-2014年智能電網(wǎng)研發(fā)跨年度項目規(guī)劃，旨在全面設置智能電網(wǎng)研發(fā)項 目，以進一步促進該領域技術的發(fā)展和應用。 美國標準與技術研究院提出將分三 個階段建立智能電網(wǎng)標準，現(xiàn)已公布“智能電網(wǎng)”的標準化框架一75個標準規(guī)格、標準和指導方針。美國Silver Spring Networks公司為電力公司提供面向智能電網(wǎng)的高級電表架構(AMI)搭建與運行的解決方案。美國埃森哲公司承擔科羅拉多州博爾德智 能電網(wǎng)試點項目“智能電網(wǎng)城市”與荷蘭阿姆斯特丹、日本橫濱智能城市項目的項目管理。歐洲目前，歐洲各