智能電網(wǎng)培訓(xùn)課件

智能電網(wǎng)孫宏斌清華大學(xué)電機(jī)系智能電網(wǎng)孫宏斌內(nèi)容提綱一、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)二、2個(gè)問題 智能變電站與智能調(diào)度的互動(dòng) 智能配電(電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響)2精選版內(nèi)容提綱一、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)2精選版一、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)3精選版一、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)3精選版背景近幾年歐美提出智能電網(wǎng)（SmartGrid）概念期望現(xiàn)代電網(wǎng)變得更加智能，以滿足電能供應(yīng)的可靠、高效、優(yōu)質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展。無(wú)論在學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，都掀起了研發(fā)熱潮。其直接驅(qū)動(dòng)力是3個(gè)需求：（1）新能源接入的需求：分布式新電源；（2）用戶需求：電力市場(chǎng)下電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)；（3）老化電力設(shè)施的更新等。需要一張“新網(wǎng)”4精選版背景近幾年歐美提出智能電網(wǎng)（SmartGrid）概念4精選國(guó)外歷史電力創(chuàng)新協(xié)會(huì)（ElectricityInnovationInstitute(E2I)2002年提出SmartGrid概念聰慧電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)聯(lián)合會(huì)GWAC（GridWiseArchitectureCouncil）用了GridWise這個(gè)詞2003年美國(guó)能源部提出Grid2030Vision計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)自愈電網(wǎng)、用戶參與、保證電能質(zhì)量等。2005年歐洲提出SmartGrid計(jì)劃，側(cè)重電網(wǎng)靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)，并可以接入可再生能源。5精選版國(guó)外歷史電力創(chuàng)新協(xié)會(huì)（ElectricityInnovat66國(guó)內(nèi)歷史2007年華東電網(wǎng)智能電網(wǎng)可行性研究，啟動(dòng)了高級(jí)調(diào)度中心的研究和開發(fā)。（參與了高調(diào)中心的研究和專著編寫）三步走，2010年初步建成高調(diào)中心，2020年建成初具智能特征的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年?duì)幦〗ǔ删哂凶杂芰Φ闹悄茈娋W(wǎng)。標(biāo)志著中國(guó)開始進(jìn)入該領(lǐng)域。2009年5月，國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的愿景，四個(gè)基本特征：信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化，六大環(huán)節(jié)：發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度南方電網(wǎng)同步開展了智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)2010年智能電網(wǎng)列入政府工作報(bào)告7精選版國(guó)內(nèi)歷史2007年華東電網(wǎng)智能電網(wǎng)可行性研究，啟動(dòng)了高級(jí)調(diào)度概念智能電網(wǎng)還沒有統(tǒng)一定義，概念本身在不斷豐富之中。個(gè)人認(rèn)為，智能電網(wǎng)概念以目標(biāo)需求為指向，其籠統(tǒng)和不明確的特點(diǎn)反倒成了優(yōu)點(diǎn)，使現(xiàn)代電網(wǎng)所涉及的種類繁多且不斷發(fā)展的技術(shù)得到了一個(gè)統(tǒng)一、全面和高層次的表述，因此是有生命力的。一場(chǎng)革命，就像IT、納米技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)以及電網(wǎng)最初產(chǎn)生一樣。已有很多新裝置、技術(shù)在電網(wǎng)得到利用，但未系統(tǒng)組織。就像PC在被互聯(lián)網(wǎng)連在一起之前，并沒有發(fā)揮出其潛力一樣。當(dāng)這些智能裝置和技術(shù)被有機(jī)集成到一個(gè)體系中協(xié)同工作時(shí)，就將發(fā)揮其最大價(jià)值，8精選版概念智能電網(wǎng)還沒有統(tǒng)一定義，概念本身在不斷豐富之中。個(gè)人認(rèn)為概念關(guān)鍵詞其一是Smart，可譯為聰慧、靈巧、智能；其二是Grid，可指配電網(wǎng)、輸電網(wǎng)。SmartGrid目前還沒有一個(gè)被大家普遍接受的譯法。目前翻譯成智能電網(wǎng)或智能化電網(wǎng)。國(guó)際上通常認(rèn)為SmartGrid是指這樣的電網(wǎng)，通過現(xiàn)代信息、控制和材料等技術(shù)，使電網(wǎng)更積極、主動(dòng)和靈活，使其運(yùn)行更加可靠、高效、優(yōu)質(zhì)和環(huán)保。這和通常我們所說的電網(wǎng)運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、電能質(zhì)量和環(huán)保四大目標(biāo)是一致的。9精選版概念關(guān)鍵詞其一是Smart，可譯為聰慧、靈巧、智能；9精選版smartgrid的7個(gè)目標(biāo)(U.S.DOE)1.用戶能主動(dòng)參與電網(wǎng)運(yùn)行2.適應(yīng)所有形式的發(fā)電和儲(chǔ)能接入3.適應(yīng)新設(shè)備、新服務(wù)和市場(chǎng)的引入4.提供適應(yīng)滿足21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的電能質(zhì)量5.改善資產(chǎn)利用和運(yùn)行效率6.通過自動(dòng)的預(yù)防控制、緊急控制和恢復(fù)控制抵御系統(tǒng)故障擾動(dòng)7.對(duì)于各種災(zāi)害事故系統(tǒng)能持續(xù)運(yùn)行

智能電網(wǎng)10精選版smartgrid的7個(gè)目標(biāo)(U.S.DOE)1.用爭(zhēng)論的重大問題為何智能電網(wǎng)提得如此高？是否炒作？不是，未來(lái)視圖：100%能源通過電形式，解決能源環(huán)保、低碳等問題。什么才是真正的智能電網(wǎng)技術(shù)？容易被炒作！一次能量網(wǎng)絡(luò)：特高壓和配電哪個(gè)是智能電網(wǎng)？互聯(lián)電網(wǎng)和微電網(wǎng)哪個(gè)是智能電網(wǎng)？二次信息網(wǎng)絡(luò)：調(diào)度中心集中控制和分布式控制哪個(gè)是智能電網(wǎng)？智能電網(wǎng)的哲學(xué)基礎(chǔ)一對(duì)矛盾：集中協(xié)調(diào)——分散自治11精選版爭(zhēng)論的重大問題為何智能電網(wǎng)提得如此高？是否炒作？11精選版智能電網(wǎng)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系美國(guó)2007年能源獨(dú)立與安全法案要求：美國(guó)能源部每?jī)赡晗驀?guó)會(huì)匯報(bào)智能電網(wǎng)最新的部署進(jìn)展以及未來(lái)部署中可能遇到的政策、政府的障礙。美國(guó)能源部第一次匯報(bào)報(bào)告2009年7月12精選版智能電網(wǎng)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系美國(guó)2007年能源獨(dú)立與安全法案要求：美智能電網(wǎng)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策

2、分布式能源技術(shù)

3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施

4、信息網(wǎng)絡(luò)和金融

四大類、二十項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容13精選版智能電網(wǎng)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策（1）動(dòng)態(tài)定價(jià)實(shí)行實(shí)時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)和分時(shí)電價(jià)的用戶比例（工業(yè)、商業(yè)、居民）實(shí)行實(shí)時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)和分時(shí)電價(jià)的負(fù)荷比例（工業(yè)、商業(yè)、居民）（2）實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)共享單位變電站SCADA量測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)共享率輸電網(wǎng)同步向量測(cè)量（PMU）點(diǎn)數(shù)據(jù)共享率滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)中等滲透率/成熟度中等發(fā)展趨勢(shì)中等14精選版1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策（1）動(dòng)態(tài)定價(jià)滲透率/1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策（3）分布式能源入網(wǎng)政策具備標(biāo)準(zhǔn)的分布式能源入網(wǎng)政策的電力公司比例及政策的共享率（4）智能電網(wǎng)投資的政策回報(bào)通過政策優(yōu)惠收回的智能電網(wǎng)投資加權(quán)平均百分比滲透率/成熟度中等發(fā)展趨勢(shì)中等滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)中等15精選版1、地區(qū)、區(qū)域以及國(guó)家電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)政策（3）分布式能源入網(wǎng)政2、分布式能源技術(shù)（5）負(fù)荷參與可中斷電價(jià)、直接負(fù)荷控制和在激勵(lì)措施下消費(fèi)者自行控制的負(fù)荷部分百分比（占夏季峰荷）（6）微電網(wǎng)供應(yīng)的負(fù)荷在運(yùn)行中的微電網(wǎng)數(shù)量微電網(wǎng)容量（單位：MW）微電網(wǎng)容量占整個(gè)電網(wǎng)夏季容量的百分比滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)較低滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)較低16精選版2、分布式能源技術(shù)（5）負(fù)荷參與滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)2、分布式能源技術(shù)（7）與電網(wǎng)相連接的分布式發(fā)電與儲(chǔ)能設(shè)備火、水、生物燃料的分布式發(fā)電百分比蓄電池和飛輪儲(chǔ)能百分比不可調(diào)度可再生能源百分比以上百分比包括MW,MWh兩種,占所有分布式設(shè)備以及所有發(fā)電機(jī)組滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)較高17精選版2、分布式能源技術(shù)（7）與電網(wǎng)相連接的分布式發(fā)電與儲(chǔ)能設(shè)備滲2、分布式能源技術(shù)（8）電動(dòng)汽車和即插式混合動(dòng)力汽車的市場(chǎng)滲透率上路的輕型汽車（包括電動(dòng)汽車和即插式混合動(dòng)力汽車）的總數(shù)和百分比（9）電網(wǎng)響應(yīng)的、非發(fā)電的需求側(cè)設(shè)備按工業(yè)、商業(yè)、居民分類，具有智能響應(yīng)能力的全國(guó)負(fù)荷總?cè)萘棵磕耆珖?guó)用于購(gòu)買智能的、電網(wǎng)響應(yīng)設(shè)備的零售額滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)較低滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)較低18精選版2、分布式能源技術(shù)（8）電動(dòng)汽車和即插式混合動(dòng)力汽車的市場(chǎng)滲3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（10）輸配電可靠性SAIDI-人均年停電時(shí)間（min）SAIFI-人均年停電人次（次）CAIDI-停電者人均年停電時(shí)間（min）=SAIDI/SAIFI，等效于平均恢復(fù)供電時(shí)間MAIFI-人均小于5min年停電次數(shù)（次）（11）輸配電自動(dòng)化具備自動(dòng)控制功能變電站的百分比滲透率/成熟度成熟期發(fā)展趨勢(shì)降低滲透率/成熟度中等發(fā)展趨勢(shì)較高19精選版3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（10）輸配電可靠性滲透率/成熟度成熟期3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（12）高級(jí)計(jì)量表計(jì)（AMI）已經(jīng)計(jì)劃或安裝的高級(jí)計(jì)量表計(jì)數(shù)量采用高級(jí)計(jì)量表計(jì)的負(fù)荷百分比（13）高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)（WAMS,IEDs）高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)的總數(shù)具備高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)的變電站百分比由這些各類量測(cè)技術(shù)支撐的應(yīng)用數(shù)量滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)較高滲透率/成熟度較低發(fā)展趨勢(shì)中等20精選版3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（12）高級(jí)計(jì)量表計(jì)（AMI）滲透率/成熟3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（14）容量因子年平均發(fā)電機(jī)負(fù)載率（%）年平均單位英里長(zhǎng)度輸電線路負(fù)載率（%/英里）年平均配電變壓器負(fù)載率（%）（15）發(fā)電、輸電和配電效率電力發(fā)電和輸配電的能源效率其中，發(fā)電效率細(xì)分為煤炭、石油、天然氣，非化石燃料不在考慮之列。輸配電的效率主要指網(wǎng)絡(luò)損耗。滲透率/成熟度成熟期發(fā)展趨勢(shì)平穩(wěn)滲透率/成熟度成熟期發(fā)展趨勢(shì)改進(jìn)21精選版3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（14）容量因子滲透率/成熟度成熟期發(fā)展3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（16）線路動(dòng)態(tài)增容技術(shù)應(yīng)用動(dòng)態(tài)線路定容技術(shù)的輸電線路條數(shù)應(yīng)用動(dòng)態(tài)線路定容技術(shù)的輸電線路英里百分比因使用動(dòng)態(tài)線路定容技術(shù)而獲得的年均輸電能力增量（MW-mile）（17）電能質(zhì)量消費(fèi)者抱怨電能質(zhì)量問題的百分比（不包括停電）滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)較低滲透率/成熟度成熟期發(fā)展趨勢(shì)降低22精選版3、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施（16）線路動(dòng)態(tài)增容技術(shù)滲透率/成熟度初4、信息網(wǎng)絡(luò)和金融（18）網(wǎng)絡(luò)安全電力企業(yè)遵守電力工業(yè)安全性標(biāo)準(zhǔn)的程度（19）開放的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)互用性成熟度等級(jí)—在電力系統(tǒng)利益相關(guān)者間實(shí)現(xiàn)的互用性成熟度等級(jí)的加權(quán)平均（20）智能電網(wǎng)初創(chuàng)企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資在國(guó)內(nèi)每年用于智能電網(wǎng)初創(chuàng)企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資資金總額滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)初生期滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)初生期滲透率/成熟度初生期發(fā)展趨勢(shì)較高23精選版4、信息網(wǎng)絡(luò)和金融（18）網(wǎng)絡(luò)安全滲透率/成熟度初生期發(fā)展24精選版24精選版智能變電技術(shù)25精選版智能變電技術(shù)25精選版設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期綜合優(yōu)化管理；樞紐及中心變電站全面建成或改造成為智能變電站；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)共享，支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級(jí)應(yīng)用，保障各級(jí)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行

歸結(jié)為：智能變電站技術(shù)（最關(guān)心）目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)26精選版設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽智能輸電技術(shù)27精選版智能輸電技術(shù)27精選版建設(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)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)；全面實(shí)施輸電線路狀態(tài)檢修和全壽命周期管理；（基于航測(cè)和衛(wèi)星定位等線路數(shù)字化、可視化設(shè)計(jì)。集成應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝，實(shí)現(xiàn)線路功能可靠、節(jié)約環(huán)保、狀態(tài)可見、運(yùn)行靈活。節(jié)約占地和投資，全壽命周期性能和指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)）廣泛采用靈活交流輸電技術(shù)，提高線路輸送能力和電壓、潮流控制的靈活性。（特高壓串補(bǔ)、可控電抗器、短路電流限制器、百兆乏級(jí)STATCOM、SVC，F(xiàn)ACTS、統(tǒng)一潮流控制器等）目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)28精選版建設(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)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)；目標(biāo)建立線路綜合防災(zāi)和安全保障信息共享機(jī)制和技術(shù)平臺(tái)。（實(shí)現(xiàn)對(duì)線路影響較大的冰凍雨雪、地震、臺(tái)風(fēng)、洪水、山體滑坡、雷暴等自然災(zāi)害信息的監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)線路仿真、災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急演練分析，提高線路綜合防災(zāi)和安全保障能力。）目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)29精選版建立線路綜合防災(zāi)和安全保障信息共享機(jī)制和技術(shù)平臺(tái)。（實(shí)現(xiàn)對(duì)線輸電線路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)增容技術(shù)動(dòng)態(tài)傳輸容量實(shí)際負(fù)荷靜態(tài)傳輸容量（3）線路張力監(jiān)測(cè)（2）線路表面溫度監(jiān)測(cè)（1）基于天氣的動(dòng)態(tài)傳輸容量設(shè)置（4）直接監(jiān)測(cè)線路弧垂95%的時(shí)間能增加10%~15%傳輸容量85%的時(shí)間能增加20%~25%傳輸容量30精選版輸電線路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)增容技術(shù)動(dòng)態(tài)傳輸容量實(shí)際負(fù)荷靜態(tài)傳輸容量智能調(diào)度技術(shù)31精選版智能調(diào)度技術(shù)31精選版調(diào)度在智能電網(wǎng)中的定位☆全面提高調(diào)度在資源優(yōu)化配置中的作用☆增強(qiáng)容納大可再生能源的能力☆提升電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的智能化水平☆提高利用分布式能源的能力☆發(fā)揮負(fù)荷參與調(diào)度運(yùn)行的能力☆運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)供需平衡50.0Hz49.850.250.0Hz49.850.2☆全面提高電網(wǎng)運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)水平☆全面提高調(diào)度駕馭復(fù)雜大電網(wǎng)的能力32精選版調(diào)度在智能電網(wǎng)中的定位☆全面提高調(diào)度在資源優(yōu)化配置中的作用調(diào)度員運(yùn)行方式電網(wǎng)智能調(diào)度輔助決策：由人工分析型自動(dòng)決策型電力系統(tǒng)33精選版調(diào)度員電網(wǎng)智能調(diào)度輔助決策：由人工分析型自動(dòng)決策型電力系統(tǒng)安全正常狀態(tài)不安全正常狀態(tài)待恢復(fù)狀態(tài)故障狀態(tài)2、預(yù)防性控制