智能電網(wǎng)發(fā)展機(jī)遇及技術(shù)制高點(diǎn)(湖大姚建剛)

1、智能電網(wǎng)發(fā)展機(jī)遇及技術(shù)制高點(diǎn)湖南大學(xué) 姚建剛 目錄1.智能電網(wǎng)的提出2.智能電網(wǎng)的定義3.智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃4.智能電網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響 4.1電力工業(yè)與國(guó)計(jì)民生 4.2智能電網(wǎng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)5.智能電網(wǎng)主要研究?jī)?nèi)容6.智能電網(wǎng)的基本技術(shù)構(gòu)成7.智能電網(wǎng)的技術(shù)制高點(diǎn) 7.1節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù) 7.2大電網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)與自愈技術(shù) 7.3 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù) 7.4智能設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù) 7.5分布式電源并網(wǎng)技術(shù)8.智能電網(wǎng)的機(jī)遇和對(duì)策9.姚建剛簡(jiǎn)介1、智能電網(wǎng)的提出 智能電網(wǎng)的研究起源于美國(guó)。90年代，美國(guó)經(jīng)常發(fā)生停電事故，造成很大的損失，因此能源部（DOE）考慮對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造。2001年，正式提出了I

2、ntelligrid的概念。 奧巴馬在2009年8月5日講話中兩次提到智能電網(wǎng)，“美國(guó)的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃將促進(jìn)就業(yè)、成倍增加可再生能源的開發(fā)能力、建設(shè)一個(gè)可實(shí)現(xiàn)電力在東西兩岸（距離4500公里）傳輸?shù)男碌闹悄茈娋W(wǎng)。”“我們不僅僅是成倍增加可再生能源的開發(fā)能力，還要建立一個(gè)更堅(jiān)強(qiáng)，更智能的電網(wǎng)?！?國(guó)電公司總經(jīng)理劉振亞在2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議上指出：“國(guó)家電網(wǎng)將立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。” 國(guó)家發(fā)改委副主任、國(guó)家能源局局長(zhǎng)張國(guó)寶強(qiáng)調(diào)，應(yīng)從技術(shù)進(jìn)步的角度客觀看待特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，開展智能電網(wǎng)技術(shù)的

3、研發(fā)和推廣要考慮可再生能源發(fā)電的接入，開展節(jié)能調(diào)度并優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)保證電網(wǎng)安全。中央政府將進(jìn)一步提高農(nóng)網(wǎng)改造力度。 中國(guó)科學(xué)院科學(xué)時(shí)報(bào)社首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家武建東描繪了智能電網(wǎng)發(fā)展的宏偉：“智能互動(dòng)電網(wǎng)的變革應(yīng)該成為中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的首要目標(biāo)。這將是一個(gè)比3G業(yè)務(wù)更加宏大的產(chǎn)業(yè)空間，一個(gè)比3G業(yè)務(wù)更能夠推動(dòng)內(nèi)需體系轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略機(jī)遇。 溫家寶總理2010年3月5日在十一屆人大三次會(huì)議上作政府工作報(bào)告時(shí)指出：“積極應(yīng)對(duì)氣候變化，大力開發(fā)低碳技術(shù)，積極應(yīng)對(duì)氣候變化，大力開發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。要努力

4、建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系智能電網(wǎng)建設(shè)。要努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系和消費(fèi)模式，積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際合作，推動(dòng)全球和消費(fèi)模式，積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際合作，推動(dòng)全球應(yīng)對(duì)氣候變化取得新進(jìn)展。應(yīng)對(duì)氣候變化取得新進(jìn)展。” 2009年2月4日，地中海島國(guó)馬耳他與IBM達(dá)成“智能公用系統(tǒng)“協(xié)議，投資7000萬(wàn)歐元，實(shí)現(xiàn)該國(guó)電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化，將2萬(wàn)個(gè)普通電表替換成互動(dòng)式電表，實(shí)現(xiàn)電廠與用戶的互動(dòng)。 一場(chǎng)以能源變革為核心的全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)大幕已經(jīng)拉開，智能電網(wǎng)對(duì)未來(lái)發(fā)展的影響，將比互聯(lián)網(wǎng)還大。2、智能電網(wǎng)的定義 美國(guó)IBM電力專家提出的智能電網(wǎng)概念是利用傳感器對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

5、，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合，最后通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。 埃森哲提出利用傳感器、嵌入式處理器、數(shù)字化通信和IT技術(shù)，使電網(wǎng)可觀測(cè)（能夠監(jiān)測(cè)電網(wǎng)所有元件的狀態(tài)）、可控制（能夠控制電網(wǎng)所有元件的狀態(tài)）和自動(dòng)化（可自適用并實(shí)現(xiàn)自愈），從而打造更加清潔、高效、安全、可靠的電力系統(tǒng)。 智能電力系統(tǒng)：智能電網(wǎng)、智能互動(dòng)電網(wǎng)的定義之爭(zhēng)。 雖然智能電網(wǎng)的定義尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但可以初步認(rèn)為：智能電網(wǎng)是通過測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動(dòng)化等智能技術(shù)，打造安全、可靠、清潔、高效的科技化、智能化電力系統(tǒng)的總稱。目前電網(wǎng)目前電網(wǎng)智能電網(wǎng)智能

6、電網(wǎng)目前電網(wǎng)目前電網(wǎng)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)設(shè)設(shè)想中的智能想中的智能電網(wǎng)電網(wǎng)3 3、智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃、智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃 2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段，開展“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及各環(huán)節(jié)試點(diǎn)；2011年“863計(jì)劃”國(guó)投5億元，設(shè)22課題，自然基金列為六大內(nèi)容中第二。 2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用；這一階段預(yù)計(jì)總投資約2萬(wàn)億元。 2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這一階

7、段預(yù)計(jì)投資1.72萬(wàn)億元。 國(guó)網(wǎng)公司（占供電區(qū)域的80%）： 2010-2020年國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)總投資規(guī)模將接近4萬(wàn)億元。 南方電網(wǎng)（占供電區(qū)域的20%）： 計(jì)劃在2020年前投入5500億元，主要是用于需求側(cè)信息交互和終端用戶智能化改造。4 4、智能電網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響、智能電網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響4.1 4.1 電力工業(yè)與國(guó)計(jì)民生電力工業(yè)與國(guó)計(jì)民生4.1.14.1.1世界電力工業(yè)的發(fā)展世界電力工業(yè)的發(fā)展 從人類鉆木取火的時(shí)代開始，對(duì)能源的利用方式，直接決定著生產(chǎn)力的發(fā)展水平。19世紀(jì)40年代，由于蒸汽機(jī)的普及而產(chǎn)生了第一次技術(shù)革命，也稱工業(yè)革命。 電力革命是繼工業(yè)革命之后的第二次技術(shù)革命。馬克思

8、說(shuō)：“曾經(jīng)翻轉(zhuǎn)世界的蒸汽統(tǒng)治時(shí)代已宣告結(jié)束，代替它的是無(wú)比的最革命的力量電氣火花?！?1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律， 1885年俄國(guó)人多里沃多勃列沃列斯基在國(guó)際電工技術(shù)展覽會(huì)上展出了三相交流輸電系統(tǒng)。 電能的使用不但可以通過集中治理或選擇清潔能源的方式減輕環(huán)境壓力，而且是提高能源效率的重要手段。據(jù)研究，電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)可節(jié)能50%左右，用電氣機(jī)車代替蒸汽輪機(jī)車，效率可從8%提高到30%。美國(guó)一研究小組對(duì)美國(guó)一研究小組對(duì)2020個(gè)生個(gè)生產(chǎn)部門的產(chǎn)部門的350350種產(chǎn)品及服務(wù)行業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這些部門的種產(chǎn)品及服務(wù)行業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這些部門的用電比重如果提高用電比重如果提高2%2%，則單位產(chǎn)

9、值的能源消費(fèi)可降低，則單位產(chǎn)值的能源消費(fèi)可降低 18%18%。因此，下一輪席卷全球的綠色革命，同樣也是電力的革命。4.1.24.1.2我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展 到1949年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H有 185 萬(wàn) kW，發(fā)電量 43 億 kWh，分別居世界第 21 位和第 25 位。u 至 1978 年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá) 5712萬(wàn) kW，年發(fā)電量達(dá)2566億kWh。u 發(fā)電裝機(jī)容量2009年已達(dá)86億千瓦，僅次于美國(guó)。電網(wǎng)規(guī)模躍居世界第一位，且向特高壓、智能化等高端輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；電源結(jié)構(gòu)正逐步趨向合理，核電、風(fēng)電等清潔能源發(fā)展迅速。 國(guó)資委圖4-1 我國(guó)電力企業(yè)當(dāng)前結(jié)構(gòu)示意圖 發(fā)

10、改委(能源局）電監(jiān)會(huì)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)電集團(tuán)公司國(guó)家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司獨(dú)立發(fā)電公司發(fā)電廠發(fā)電廠東北電網(wǎng)公司華東電網(wǎng)公司華北電網(wǎng)公司華中電網(wǎng)公司西北電網(wǎng)公司對(duì)應(yīng)的各省電力(電網(wǎng))公司對(duì)應(yīng)的各省電力(電網(wǎng))公司圖4-2 我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)投資增長(zhǎng)情況圖4-3 我國(guó)電力累計(jì)裝機(jī)容量及增長(zhǎng)率 2009年，國(guó)網(wǎng)公司對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)的投資已達(dá)3058.6億元，同比增長(zhǎng)22.5 2009年底，我國(guó)裝機(jī)容量已達(dá)8.6億千瓦圖4-4 我國(guó)近年來(lái)風(fēng)電、水電、核電、光伏發(fā)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)4.2 4.2 智能電網(wǎng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)智能電網(wǎng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì) 我們認(rèn)為，2020年我國(guó)可能建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng),到20302040 年才能

11、真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。事實(shí)上，國(guó)際上許多國(guó)家把實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)景時(shí)間點(diǎn)定在20302040年。據(jù)測(cè)算，每投資每投資500500億元建設(shè)智能電網(wǎng)，將帶動(dòng)數(shù)倍億元建設(shè)智能電網(wǎng)，將帶動(dòng)數(shù)倍的社會(huì)投資，可創(chuàng)造直接就業(yè)機(jī)會(huì)約的社會(huì)投資，可創(chuàng)造直接就業(yè)機(jī)會(huì)約1414萬(wàn)個(gè)，效益與投資萬(wàn)個(gè)，效益與投資比為比為4.14.15.15.1。將是國(guó)家倡導(dǎo)的低碳經(jīng)濟(jì) ，絕緣能源的主體。4.2.14.2.1發(fā)展智能電網(wǎng)對(duì)電力行業(yè)自身的影響發(fā)展智能電網(wǎng)對(duì)電力行業(yè)自身的影響（1 1）發(fā)電業(yè)）發(fā)電業(yè) 智能電網(wǎng)將促使我國(guó)發(fā)電企業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展思路和發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低排放、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)能環(huán)保優(yōu)化交易實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低排放、低

12、價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)能環(huán)保優(yōu)化交易與調(diào)度。與調(diào)度。 智能電網(wǎng)將極大地促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。國(guó)家能源戰(zhàn)略（征求意見稿）提出，清潔能源占我國(guó)一次能源供應(yīng)的比重到2020年達(dá)到18%、到2030年達(dá)到23%、到2050年達(dá)到35%；能便捷地接入風(fēng)電、小水電、光伏太陽(yáng)能發(fā)電、海洋潮汐能便捷地接入風(fēng)電、小水電、光伏太陽(yáng)能發(fā)電、海洋潮汐發(fā)電等分布式電源。發(fā)電等分布式電源。（2 2）輸電業(yè)）輸電業(yè) 智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的自愈性。隨著未來(lái)構(gòu)建的“三華”同步電網(wǎng)，以及大規(guī)?？稍偕茉唇尤氲男枰笠?guī)模的電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)使我國(guó)電網(wǎng)正在成為世界上規(guī)模最大和結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的電網(wǎng)。因此，智能預(yù)警和面對(duì)因此，智能預(yù)警和面對(duì)災(zāi)變

13、的智能化處理能力顯得尤為重要。災(zāi)變的智能化處理能力顯得尤為重要。 特高壓交直流輸電將繼續(xù)發(fā)展。我國(guó)的能源和負(fù)荷的地理格局，決定了必須實(shí)施遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸電。行政手段不再適合于資源的大規(guī)模優(yōu)化配置，價(jià)格機(jī)制作為節(jié)能調(diào)度的主要手段。這需要智能化的交易調(diào)度技術(shù)和智能安全穩(wěn)這需要智能化的交易調(diào)度技術(shù)和智能安全穩(wěn)定輸電技術(shù)。定輸電技術(shù)。(3) (3) 配電業(yè)配電業(yè) 實(shí)行大規(guī)模配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備改造。包括建立可視化數(shù)字化變電站并安裝配電自動(dòng)化設(shè)備、更換老化線路、添加自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理裝置等。 逐步增強(qiáng)與用戶的交互能力。通過智能電表和通信網(wǎng)絡(luò)與用戶建立友好的互動(dòng)方式。并可進(jìn)一步加入用戶的能量管理計(jì)劃，根據(jù)用

14、戶要求和安全等級(jí)，對(duì)相應(yīng)負(fù)荷進(jìn)行管理，如用電時(shí)段和遠(yuǎn)程開?？刂频?。 農(nóng)村電網(wǎng)將大規(guī)模改造。農(nóng)村電網(wǎng)涉及范圍廣，改造難度大，普遍存在輸電線路線徑小、變壓器損耗高、供電半徑大、可靠性不高等問題。作為我國(guó)數(shù)量最大的用電群體，廣大農(nóng)村人口的用電問題是智能電網(wǎng)建設(shè)所無(wú)法避免的重點(diǎn)和難點(diǎn)，若得不到解決，智能電網(wǎng)的成功將無(wú)從談起。(4 (4）用電側(cè)）用電側(cè) 智能電網(wǎng)將為用戶帶來(lái)優(yōu)質(zhì)公平的電力服務(wù)。用戶將作為與電力公司平等的市場(chǎng)主體，有權(quán)獲得電力服務(wù)的相關(guān)信息，并繳納相應(yīng)的費(fèi)用。 用戶與電力公司將建立方便快捷的溝通渠道。包括通過電力公司實(shí)現(xiàn)自身能量管理、反饋意見信息、定制服務(wù)。而電力公司將提供類似與中國(guó)移動(dòng)“

15、10086”的公共服務(wù)平臺(tái)。包括用戶自主選擇購(gòu)電，指令操作家用電器等。 “分布式能源”（distributed energy sources）自發(fā)電與并網(wǎng)。 負(fù)荷裝置按用戶意愿自動(dòng)投切，缺電損失自動(dòng)計(jì)費(fèi)。4.2.2 4.2.2 發(fā)展智能電網(wǎng)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的影響發(fā)展智能電網(wǎng)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的影響（1 1）設(shè)備制造業(yè)）設(shè)備制造業(yè) 電力設(shè)備企業(yè)是除電力行業(yè)本身外，智能電網(wǎng)最直接的受益者。相關(guān)分析認(rèn)為，設(shè)備投資將占智能電網(wǎng)總投資的40%左右，將達(dá)近兩萬(wàn)億元的市場(chǎng)規(guī)模。成為我國(guó)設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵推動(dòng)力。 輸變電設(shè)備、電氣自控設(shè)備、電源設(shè)備、電機(jī)等子行業(yè)均獲得較大的發(fā)展空間，一次設(shè)備二次設(shè)備加快融合，具

16、備自檢測(cè)功能和自我狀態(tài)感知功能的智能化設(shè)備成為新的需求熱點(diǎn)， 智能電網(wǎng)建設(shè)將在我國(guó)催生類似ABB、西門子的大型制造企業(yè)。（2 2）ICTICT產(chǎn)業(yè)：產(chǎn)業(yè)： ICT是信息、通信和技術(shù)三個(gè)英文單詞的詞頭組合(Information and Communications Technology，簡(jiǎn)稱ICT) 。它是信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合而形成的一個(gè)新的概念和新的技術(shù)領(lǐng)域。 我國(guó)智能電網(wǎng)的ICT需求，可能的解決方案有兩種，一是向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商租用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，二是自建專網(wǎng)。（移動(dòng)、無(wú)線傳輸、廣播有線如何統(tǒng)一） 國(guó)家電網(wǎng)通信中心已經(jīng)開始“三網(wǎng)融合”（電網(wǎng)、信息網(wǎng)和通信網(wǎng)）的相關(guān)測(cè)試，在電力線中加一根光纖，在我國(guó)

17、籌建類似歐美的“電力光纖復(fù)合電纜電網(wǎng)”，電力光纖可以運(yùn)行通訊網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、家電管理網(wǎng)、運(yùn)行醫(yī)療網(wǎng)、生物傳感器網(wǎng)等。（3 3）其它帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)）其它帶動(dòng)產(chǎn)業(yè) 以絕緣、超導(dǎo)、納米為主的新材料行業(yè)。 以物流、運(yùn)輸為主的交通產(chǎn)業(yè)。 以電動(dòng)汽車及其充電站為主的汽車行業(yè)。 以銅、鋁等金屬材料生產(chǎn)的冶金業(yè)。 建筑、金融等。5、智能電網(wǎng)主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)我國(guó)電力行業(yè)現(xiàn)狀和智能電網(wǎng)發(fā)展需要，我們認(rèn)為可以將智能電網(wǎng)的研究?jī)?nèi)容分為宏觀研究、電力技術(shù)、支撐宏觀研究、電力技術(shù)、支撐研究研究和高級(jí)研究高級(jí)研究四個(gè)方面。四個(gè)方面覆蓋了智能電網(wǎng)建設(shè)的所有層次，各參與方可以從中找出自己需要關(guān)注的重點(diǎn)，并開展有針對(duì)性的研究。宏觀研究高

18、級(jí)研究電力技術(shù)支撐研究智能電網(wǎng)5.1 5.1 宏觀研究是方向宏觀研究是方向 宏觀研究指充分考慮國(guó)家、社會(huì)和電力行業(yè)各方利益，從政策因素、社會(huì)因素和行業(yè)因素著手，保證智能電網(wǎng)建設(shè)方向正確。 政策因素主要研究智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)行業(yè)間的相互影響，智能電網(wǎng)會(huì)重新劃分電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，并會(huì)對(duì)上下游利潤(rùn)構(gòu)成帶來(lái)影響。政府在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)出臺(tái)合適的政策可以引導(dǎo)智能電網(wǎng)建設(shè)朝著有利于社會(huì)發(fā)展的方向前進(jìn)。 社會(huì)因素主要研究智能電網(wǎng)和生產(chǎn)、民生、環(huán)保等方面的互相制約關(guān)系，該部分研究成果也會(huì)對(duì)政策制定帶來(lái)影響。例如可以研究智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)電價(jià)如何影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，又會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)有什么影響？ 行業(yè)因素主要研究智能電網(wǎng)對(duì)電力和其它行業(yè)帶

19、來(lái)什么影響。智能電網(wǎng)不僅僅是技術(shù)問題，其深層次是能源利用方式和電力行業(yè)發(fā)展模式的變革，必須從宏觀層面研究對(duì)各行業(yè)的影響，以順應(yīng)發(fā)展潮流。5.2 5.2 電力技術(shù)研究是核心電力技術(shù)研究是核心 智能電網(wǎng)建設(shè)將覆蓋發(fā)電、輸電、配電和用電等電力生產(chǎn)全過程，每個(gè)環(huán)節(jié)都有若干關(guān)鍵技術(shù)。 發(fā)電側(cè)重點(diǎn)關(guān)注分布式電源上網(wǎng)、競(jìng)價(jià)優(yōu)化發(fā)電以及電廠選址優(yōu)化等問題，緩解能源地域分配不均、能源結(jié)構(gòu)不合理的問題； 輸電側(cè)關(guān)注輸電網(wǎng)智能規(guī)劃、線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估、智能調(diào)度，保證輸電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、降低線損； 變電主要關(guān)注變電站的設(shè)備狀態(tài)可視化、自動(dòng)化、監(jiān)控、標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容； 配電側(cè)關(guān)注配網(wǎng)自動(dòng)化、營(yíng)配一體化，提高用電可靠性；

20、 用電側(cè)要建立用戶和電網(wǎng)的信息交互機(jī)制，實(shí)現(xiàn)智能化用電；5.3 5.3 支撐研究是保障支撐研究是保障 智能電網(wǎng)的建設(shè)離不開企業(yè)管理模式的優(yōu)化、信息化水平的提高和設(shè)備制造技術(shù)的升級(jí)。 智能電網(wǎng)不僅僅是技術(shù)問題，同時(shí)也需要電力企業(yè)適時(shí)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、提升管理水平，保證業(yè)務(wù)流程能夠適合智能電網(wǎng)發(fā)展需要； 信息化技術(shù)是電網(wǎng)智能化最重要的支撐手段，只有在安全防護(hù)的基礎(chǔ)上，以信息交互為基礎(chǔ)、以海量數(shù)據(jù)做支撐、以集成應(yīng)用為手段、以直觀展示為目的才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的目標(biāo)； 高技術(shù)含量的電力設(shè)備是智能電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)實(shí)施，需要廠商和電力企業(yè)緊密聯(lián)系，研發(fā)出適合我國(guó)電網(wǎng)實(shí)際需要的設(shè)備。5.4 5.4 高級(jí)研究是探索

21、高級(jí)研究是探索 智能電網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)之后最重要的技術(shù)變革，要勇于探索，占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。作為未來(lái)幾十年技術(shù)革新最頻繁的市場(chǎng)，智能電網(wǎng)將和互聯(lián)網(wǎng)一樣，對(duì)新應(yīng)用模式和盈利模式的渴求非常強(qiáng)烈，參與各方要勇于探索新應(yīng)用和新盈利模式，依靠對(duì)市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的深入理解，設(shè)計(jì)出如互聯(lián)網(wǎng)中搜索引擎一樣的殺手級(jí)應(yīng)用。 6.智能電網(wǎng)的基本技術(shù)構(gòu)成 6.1 智能量測(cè)體系SMI (Smart Metering Infrastructure) 6.2 智能配電運(yùn)行SDO (Smart Distribution Operation) 6.3 智能資產(chǎn)管理SAM (Smart Asset Management) 6.4 智能輸電運(yùn)行

22、STO (Smart Transmission Operation) 6.5 智能發(fā)電交易與調(diào)度SPGTS（Smart Power Generation Trading and Scheduling）6.6 分布式電源PDS (Power Distribution System) SMI SMI SDOSDO SAM SAM STOSTOSMISMI6.2.16.2.16.2.26.2.2智能智能智能SDOSDO智能配電智能配電運(yùn)行運(yùn)行SDOSDO6.36.3SAMSAMSAMSAM6.46.4智能智能STOSTO智能輸電運(yùn)智能輸電運(yùn)行行STOSTOS SS SS SS SS SSAMSAMS

23、MISMIDRDRSMISMISDOSDOSAMSAMSTOSTOSAMSAMSTOSTOSDOSDOSMISMISMISMISTO/SAMSTO/SAMSDO/SAMSDO/SAM7.1 7.1 節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù)節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù) 創(chuàng)新性的在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)清潔高效運(yùn)行的關(guān)鍵和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)。7、智能電網(wǎng)技術(shù)的制高點(diǎn)基于電網(wǎng)節(jié)能和減少SO2排放的節(jié)能調(diào)度發(fā)明專利，專利號(hào)ZL200710090000.54 5 2 3 1 6 4 5 3 6 1 2 4 5 2 3 1 6 6 1 2 3 4 5 機(jī)組 電價(jià)參數(shù) 電價(jià)參數(shù)標(biāo)桿線 能耗參數(shù) 按能耗參數(shù)預(yù)入圍

24、 收益 能耗參數(shù)標(biāo)桿線 煤耗、SO2排放參數(shù) 煤耗、SO2排放參數(shù)標(biāo)桿線 專利模式下的控制目標(biāo)多元化圖4-2 方案的體系結(jié)構(gòu)關(guān)于我國(guó)電力市場(chǎng)運(yùn)行體系的構(gòu)想7.2 7.2 大電網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)與自愈技術(shù)大電網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)與自愈技術(shù)7.2.1 7.2.1 全景可視化技術(shù)全景可視化技術(shù) 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)全景可視化技術(shù)的目的在于構(gòu)建智能電網(wǎng)信息展示平臺(tái)，作為高級(jí)調(diào)度、立體規(guī)劃、信息共享的技術(shù)支撐。即通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行多維（立體的和動(dòng)態(tài)的）表述，具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的特征。其內(nèi)容包括核心的電源點(diǎn)、能源基地分布信息、輸電線路的空間信息、變電站的運(yùn)行狀態(tài)信息以及生產(chǎn)調(diào)度信息；還包括關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)、相

25、關(guān)的設(shè)計(jì)資料、運(yùn)行維護(hù)資料、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控記錄等數(shù)據(jù)信息的可視化展現(xiàn)。三維地貌建模高壓輸電線路建模變電站建模關(guān)鍵設(shè)備建模7.2.2 7.2.2 大電網(wǎng)安全控制及自愈技術(shù)大電網(wǎng)安全控制及自愈技術(shù) 智能電網(wǎng)必須具有極其可靠的安全保障。近年來(lái)，國(guó)際上大規(guī)模停電事故頻發(fā)，影響之大令人震驚。 對(duì)于如此龐大的系統(tǒng)，隨機(jī)的擾動(dòng)和故障是難以避免的，智能電網(wǎng)必須擁有較強(qiáng)的自愈能力，有效控制停電區(qū)域，嚴(yán)防由于級(jí)聯(lián)誤動(dòng)而演變成大停電事故。莫斯科大停電：莫斯科大停電： 2005年5月，莫斯科突發(fā)停電事故，莫斯科最主要的股票交易所MICEX被迫中斷交易兩小時(shí)，地鐵系統(tǒng)全線癱瘓，交通信號(hào)燈也全部停止工作。 印尼大停電印尼大停電

26、： 2005年8月，印尼發(fā)生大停電，全國(guó)近半人口受影響。首都雅加達(dá)也徹底斷電，總共波及近1億人口，幾近總?cè)丝谝话?。城市交通、鐵路及航班也受到嚴(yán)重影響。洛杉磯大：洛杉磯大：2005年9月，美國(guó)洛杉磯全市大停電，該市一半人口受影響。許多民眾甚至誤以為是恐怖襲擊，引起了一定程度的恐慌。 西歐大停電西歐大停電：2006年11月，由于德國(guó)境內(nèi)一條高壓線路的關(guān)閉，導(dǎo)致西歐多國(guó)發(fā)生嚴(yán)重停電事故，約1000萬(wàn)人受影響，德國(guó)、法國(guó)、意大利三國(guó)受影響最大。7.3 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)7.3.1 需求側(cè)管理技術(shù) 混合電動(dòng)車充電技術(shù) 唐山南湖大型電動(dòng)汽車充電站 2010年3月31日投運(yùn)7.3.2 配網(wǎng)故障自愈技術(shù) 7.3.

27、3 7.3.3 供用電交互技術(shù)供用電交互技術(shù) 智能電網(wǎng)不僅預(yù)示著供電可靠性和電能質(zhì)量的提升，用戶還將獲得與電力公司平等的市場(chǎng)地位，建立起新的電力客戶服務(wù)信息管理體系、擁有自主選擇服務(wù)、評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量的權(quán)利，擁有快捷方便能量管理的能力等。因此，交互成為供用電信息傳遞的主要方式。通過智能電表、控制單元、通信接口等現(xiàn)代科技手段實(shí)現(xiàn)自主能量管理、電力交易、電力公司遠(yuǎn)程輔助控制、新能源接入，直至實(shí)現(xiàn)電力、通信、信息三網(wǎng)合一，龐大的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的操作方式成為技術(shù)的難點(diǎn)。 美國(guó)微軟公司開發(fā)的用戶能量管理系統(tǒng)。谷歌公司開發(fā)的家庭電能計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)美國(guó)GridPoint公司提出的智能電網(wǎng)用戶側(cè)功能模塊綜合示意圖。7

28、.4 7.4 智能設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)智能設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù) 智能設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)是智能電網(wǎng)獲得數(shù)據(jù)的主要方式，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)全景可視化、優(yōu)化調(diào)度、運(yùn)行決策的基礎(chǔ)。龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò)作為直接的檢測(cè)工具，構(gòu)成整個(gè)電網(wǎng)的神經(jīng)末梢，可以由低級(jí)控制中心做出迅速反應(yīng)，或傳至高級(jí)管理機(jī)構(gòu)進(jìn)一步?jīng)Q策。智能設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)主要包括基于高級(jí)傳感器的自我狀態(tài)感知和基于自檢測(cè)信息的智能控制和保護(hù)等方面。目前，關(guān)于其實(shí)現(xiàn)的主要設(shè)想是，在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)附加了智能組件，或?qū)鞲衅鲀?nèi)嵌并預(yù)留通信接口。 主要設(shè)備檢測(cè)參數(shù)： 變壓器冷卻系統(tǒng)控制所需信息表 變壓器有載分接開關(guān)自動(dòng)控制所需信息 斷路器GIS設(shè)備數(shù)字化測(cè)量信息油浸式電力變壓器故障及

29、診斷技術(shù) 油浸式電力變壓器數(shù)字化測(cè)量信息 油中溶解氣體分析（色譜柱）技術(shù)情況匯總7.5 7.5 分布式電源并網(wǎng)技術(shù)分布式電源并網(wǎng)技術(shù) 風(fēng)電，光伏發(fā)電，小水電發(fā)電并網(wǎng)技術(shù) 15KW的光伏發(fā)電電源 500KW以上的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù) 光伏逆變器為技術(shù)難點(diǎn)，主要解決最大功率跟蹤，諧波，孤島效應(yīng)與低壓穿越問題。八、智能電網(wǎng)的機(jī)遇和對(duì)策8.1 8.1 當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析8.1.1 8.1.1 國(guó)外發(fā)展概況國(guó)外發(fā)展概況（1）IBM公司 IBM公司是最早提出智能電網(wǎng)概念并進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)之一。其解決方案主要關(guān)注二次側(cè)的信息處理，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分

30、析優(yōu)化和信息展現(xiàn)五大方面。提出了多個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)以及完善的數(shù)據(jù)支持框架，如自動(dòng)計(jì)量管理（Automated Meter Management，AMM）、遠(yuǎn)程資產(chǎn)監(jiān)視和控制（Remote Asset Monitoring and Control）、移動(dòng)作業(yè)管理（Mobile Workforce Management）和基于IP的SCADA（IP-enabled SCADA ）等。 IBM根據(jù)自身在IT業(yè)的優(yōu)勢(shì)，尤其看好中國(guó)智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)強(qiáng)勁的市場(chǎng)潛力 。（2）西門子公司 作為世界電氣巨頭，西門子公司擁有從硬件設(shè)備到軟件集成全方位的開發(fā)能力，并于2009年底公布了其智能電網(wǎng)解決方案，具體包括三大

31、組成要素:智能計(jì)量智能計(jì)量（智能計(jì)費(fèi)）、電電網(wǎng)智能化網(wǎng)智能化（網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及其控制）以及公共事業(yè)的信息公共事業(yè)的信息技術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用（智能數(shù)據(jù)管理），智能電網(wǎng)可以以一種“動(dòng)態(tài)的”基礎(chǔ)設(shè)施取代當(dāng)前的靜態(tài)電網(wǎng)，確保能源市場(chǎng)所有主體之間靈活、透明和快速的交互式通信。 2009年10月1日西門子正式收購(gòu)智能儀表和能源專家Energy4U結(jié)算公司60%的股權(quán)，其在智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中“軟件”方面的能力得到大大加強(qiáng)。西門子還是全球第一個(gè)擁有800kV的高壓直流輸送的應(yīng)用的公司，在南方電網(wǎng)“云南-廣州”這個(gè)項(xiàng)目上已經(jīng)使用了高壓直流的系統(tǒng)，另外和國(guó)家電網(wǎng)方面也有在向家壩的應(yīng)用。 （3）歐洲智能電網(wǎng)計(jì)劃 歐洲智能電

32、網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵因素在于市場(chǎng)、安全與電能質(zhì)量、環(huán)境三方面。歐洲電力企業(yè)受到來(lái)自開放的電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，亟須提高用戶滿意度，爭(zhēng)取更多用戶。因此提高運(yùn)營(yíng)效率、降低價(jià)格、加強(qiáng)與客戶互動(dòng)就成為了歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)之一。另外，歐洲電力對(duì)環(huán)境保護(hù)的極度重視，造成歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)比美國(guó)更為關(guān)注可再生電源可再生電源和分布式電源分布式電源的接入和發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)電源“即插即用”的更友好、更靈活的接入方式，以及與用戶互動(dòng)。 歐洲主要國(guó)家的智能電網(wǎng)計(jì)劃：u 英國(guó)目標(biāo)是2020年在全國(guó)所有2600萬(wàn)個(gè)家庭安裝智能電表，此項(xiàng)工作主要通過電力公司完成。并且已正式進(jìn)行了適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的智能電表等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 u 德

33、國(guó)制定了“EEnergy”計(jì)劃，初步在全國(guó)6個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行智能電網(wǎng)實(shí)證實(shí)驗(yàn)。同時(shí)還進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電和電動(dòng)汽車實(shí)證實(shí)驗(yàn)，并對(duì)互聯(lián)網(wǎng)管理電力消費(fèi)進(jìn)行檢測(cè)。8.1.2 8.1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院：用于電力系統(tǒng)潮流穩(wěn)定計(jì)算的PSASP（電力系統(tǒng)分析綜合程序）程序國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，EMS（能量管理系統(tǒng)）系統(tǒng)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，在智能電網(wǎng)上有一定基礎(chǔ)。 國(guó)網(wǎng)南瑞科技有限公司：在SCADA采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)技術(shù)方面處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，有一定優(yōu)勢(shì)。 國(guó)網(wǎng)四方公司、許繼集團(tuán)公司在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面領(lǐng)先。 智能電網(wǎng)的可視化技術(shù)、智能交易調(diào)度技術(shù)、智能組件技術(shù)、輸配電狀態(tài)智能檢測(cè)技術(shù)、供用電智能交互技術(shù)尚處于研究起步階段。8.2 8.2 湖南省智能電網(wǎng)的發(fā)展湖南省智能電網(wǎng)的發(fā)展8.2.1 湖南電網(wǎng)現(xiàn)狀 2009年7月，湖南省總裝機(jī)2643萬(wàn)千瓦，最高負(fù)荷1462.5萬(wàn)千瓦。8.2.2 8.2.2 湖南與智能電網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)狀況湖南與智能電網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)狀況（1）湖南開關(guān)廠、長(zhǎng)高高壓開關(guān)廠、常德開關(guān)廠、益陽(yáng)開關(guān)廠等能生產(chǎn)220kv及以下普通高中壓開關(guān)，但缺乏智能組件技術(shù)。（2）衡陽(yáng)特變、長(zhǎng)高變