電氣工程新技術(shù)導(dǎo)論考試答案

./電氣工程新技術(shù)導(dǎo)論考試答案1智能電網(wǎng)的內(nèi)涵及其作用1.1智能電網(wǎng)的內(nèi)涵中國能源供給及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不平衡,大型煤炭能源基地與能源消費(fèi)地之間的輸送距離越來越遠(yuǎn),催生智能電網(wǎng)的發(fā)展.智能電網(wǎng)是2003年由美國作為對(duì)未來電網(wǎng)的構(gòu)想而提出的,此后通過一些國家和企業(yè)的研究,不斷得到豐富和完善.目前對(duì)智能電網(wǎng)雖然還沒有形成統(tǒng)一的定義,各國的提法也不盡相同,但有一點(diǎn)是一致的,即智能電網(wǎng)是采用先進(jìn)的數(shù)字和通信技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行升級(jí)改造,使之更加安全、可靠、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效,電網(wǎng)能靈活地接納更多的可再生能源,并可與用戶之間進(jìn)行電能、信息的雙向流動(dòng).有的將智能電網(wǎng)描述為：在物理的電網(wǎng)之上,建立基礎(chǔ)信息交流平臺(tái),將相關(guān)設(shè)備、裝置、系統(tǒng)、用戶、員工、電能等互動(dòng)起來.通過對(duì)用戶側(cè)和需求側(cè)的隨需訪問和智能分析,實(shí)現(xiàn)更智慧、更科學(xué)、更優(yōu)化的電網(wǎng)運(yùn)營管理,達(dá)到更高的安全保障、可控的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo).國家電網(wǎng)公司則從我國電網(wǎng)較為薄弱的實(shí)際情況及其承擔(dān)的跨區(qū)資源優(yōu)化配置功能出發(fā),提出智能電網(wǎng)首先應(yīng)當(dāng)是堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng).堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(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)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)"電力流、信息流、業(yè)務(wù)流"的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng).堅(jiān)強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),智能是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵,兩者相輔相成、協(xié)調(diào)統(tǒng)一.圖1堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)體系架構(gòu)圖綜合各方面說法,可以認(rèn)為智能電網(wǎng)是建立在先進(jìn)的數(shù)字和通信技術(shù)基礎(chǔ)之上的,實(shí)現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的電網(wǎng).它具有高效、清潔、靈活、堅(jiān)強(qiáng)四大特征.高效,是指提高能源使用效率；清潔,是指減少污染物排放對(duì)環(huán)境的影響；靈活,是指多種有利于節(jié)能減排的技術(shù)都可靈活接入電網(wǎng)；堅(jiān)強(qiáng),是指在各種擾動(dòng)下,電網(wǎng)都能安全可靠地運(yùn)行.智能電網(wǎng)涉及的主要產(chǎn)業(yè)可分為新能源發(fā)電并網(wǎng)、復(fù)合材料、電線電纜、變配電、計(jì)量檢測(cè)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車接入、通信、信息10大類.其特點(diǎn)是傳統(tǒng)電力裝備產(chǎn)業(yè)與新興產(chǎn)業(yè)的高度融合,產(chǎn)品高度集成,技術(shù)含量和附加值高,產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用強(qiáng).通過智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,還能相應(yīng)促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和電動(dòng)汽車的普及.鑒于對(duì)能源生產(chǎn)和使用方式的革命性影響,及其對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用,智能電網(wǎng)已成為我國實(shí)施能源發(fā)展戰(zhàn)略、把握全球產(chǎn)業(yè)調(diào)整機(jī)遇、搶占新一輪發(fā)展制高點(diǎn)的重要產(chǎn)業(yè)之一.1.2智能電網(wǎng)的作用與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,智能電網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：①智能電網(wǎng)改變傳統(tǒng)電網(wǎng)單向輸送的模式,每一個(gè)終端用戶都成為電網(wǎng)上活躍的結(jié)點(diǎn),形成一個(gè)整體的智能化高效率的電網(wǎng).②智能電網(wǎng)通過密布各個(gè)環(huán)節(jié)的傳感器,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的互動(dòng),是電力網(wǎng)和信息技術(shù)的融合.③智能電網(wǎng)將利用分散式計(jì)算系統(tǒng)來提供實(shí)時(shí)分析,其目的是在提高效率的同時(shí),有效地利用電力供需系統(tǒng),達(dá)到節(jié)省電力資源的目的.智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電及用電四大主要環(huán)節(jié)中都解決了傳統(tǒng)電網(wǎng)難以解決的問題.①在發(fā)電領(lǐng)域,首先,智能電網(wǎng)能逐步解決風(fēng)能、太陽能等可再生能源的并網(wǎng)接入問題,打破目前新能源應(yīng)用的瓶頸；其次,智能電網(wǎng)將要求更豐富的電廠數(shù)據(jù),進(jìn)而對(duì)建設(shè)數(shù)字化電廠提出更多要求；再次,智能電網(wǎng)建設(shè)將促進(jìn)綠色發(fā)電技術(shù)和節(jié)能調(diào)度的應(yīng)用,因此電廠對(duì)機(jī)組耗能與節(jié)能控制水平的提升也迫在眉睫.②在輸電領(lǐng)域,特高壓技術(shù)將解決我國能源結(jié)構(gòu)不匹配的問題,將電力從發(fā)電資源充沛的西北地區(qū)輸送到電力需求密集的東南地區(qū).此外,特高壓技術(shù)還能解決長(zhǎng)距離輸電損耗的難題,提高整體用電效率.③在配電領(lǐng)域,智能電網(wǎng)通過IT技術(shù),統(tǒng)籌安排配電,提高整體電網(wǎng)的能源利用效率,高效的配電技術(shù)將提高整體電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性與效率.④在用電領(lǐng)域,智能電網(wǎng)的建設(shè)可以很方便的幫助終端消費(fèi)者區(qū)分電力消耗的高峰值和波谷值,當(dāng)征收差別電價(jià)后,會(huì)激勵(lì)消費(fèi)者規(guī)避高峰時(shí)段用電,將耗電的工作盡量排在價(jià)格較低的波谷時(shí)段,如此,可起到分散電力消耗的作用,有效分配生產(chǎn)的電力.智能電網(wǎng)的建設(shè)可以帶來巨大的社會(huì)效益.首先,智能電網(wǎng)具有強(qiáng)大的兼容功能,有利于促進(jìn)清潔能源的開發(fā)利用,優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),減少溫室氣體排放；其次,智能電網(wǎng)將提高中國電網(wǎng)大范圍配置能源資源的能力,優(yōu)化能源輸送方式,提高能源供應(yīng)的能力和靈活性.建設(shè)智能電網(wǎng)對(duì)于我國的最大意義在于其能夠有效推動(dòng)我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及應(yīng)用的推廣.目前,煤炭在我國一次性能源消費(fèi)中占比高達(dá)70%,遠(yuǎn)高于29%的世界平均水平.而中國政府又向世界承諾,為應(yīng)對(duì)氣候變化,到2020年中國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,在當(dāng)前日益嚴(yán)峻的環(huán)保和減排壓力下,加快發(fā)展水電、核電、風(fēng)電、太陽能等清潔能源,改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)已成為目前中國最需要解決的問題.所以新能源的發(fā)展是中國的必由之路.目前中國新能源的發(fā)展主要瓶頸有兩點(diǎn).第一、風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電的間歇性、隨機(jī)性、可調(diào)度性低的特點(diǎn),大規(guī)模接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的影響.調(diào)峰能力不足一直是中國電力系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的問題,而新能源大規(guī)模開發(fā)進(jìn)一步增加了調(diào)峰難度；第二、中國風(fēng)電資源集中于西北地區(qū)與集中在東部的電力市場(chǎng)逆向分布,需解決遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送問題.而智能電網(wǎng)的建設(shè)將成為推動(dòng)新能源發(fā)展的唯一途徑.一方面,智能電網(wǎng)能夠最大限度地將新能源的發(fā)電量吸納、送出,并保證接入后電網(wǎng)的安全運(yùn)行和調(diào)度；另一方面,智能電網(wǎng)的智能調(diào)度將更為合理的配送電力,大大提高用電效率.2智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀2.1國外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀世界范圍內(nèi)智能電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程已經(jīng)全面啟動(dòng),許多國家都確立了智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)、行動(dòng)路線及投資計(jì)劃,同時(shí)結(jié)合各自地區(qū)的監(jiān)管機(jī)制、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀和社會(huì)發(fā)展情況,有針對(duì)性地?cái)M定了不同的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略.美國的智能電網(wǎng)計(jì)劃致力于在基礎(chǔ)設(shè)施老化背景下,建設(shè)安全、可靠的現(xiàn)代化電網(wǎng),并提高用電側(cè)效率、降低用電成本.美國智能電網(wǎng)的四個(gè)孿生兄弟分別是：高溫超導(dǎo)電網(wǎng)、電力儲(chǔ)能技術(shù)、可再生能源與分布式系統(tǒng)集成<RDSI>和實(shí)現(xiàn)傳輸可靠性及安全控制系統(tǒng),其戰(zhàn)略的核心是先期突破智能電網(wǎng),之后營建可再生能源和分布式系統(tǒng)集成<RDSI>與電力儲(chǔ)能技術(shù),最終集成發(fā)展高溫超導(dǎo)電網(wǎng).美國智能電網(wǎng)建設(shè)的主要發(fā)展戰(zhàn)略為：政府直接投資→政府推進(jìn)基礎(chǔ)研究→盡快制定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),并推廣為世界范圍內(nèi)的通用標(biāo)準(zhǔn)→相關(guān)企業(yè)的快速介入；歐盟的超級(jí)智能電網(wǎng)計(jì)劃以分布式電源和可再生能源的大規(guī)模利用為主要目標(biāo),同時(shí)注重能源效率的改善和提高,歐洲各國結(jié)合各自的科技優(yōu)勢(shì)和電力發(fā)展特點(diǎn),開展了各具特色的智能電網(wǎng)研究和試點(diǎn)項(xiàng)目,英法德等國家著重發(fā)展泛歐洲電網(wǎng)互聯(lián),意大利著重發(fā)展智能表計(jì)及互動(dòng)化的配電網(wǎng),而丹麥則著重發(fā)展風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)；加拿大由于其分省管理的電力體制,目前暫無全國性的智能電網(wǎng)計(jì)劃,由國家自然資源署進(jìn)行全國智能電網(wǎng)建設(shè)工作的協(xié)調(diào),重點(diǎn)放在如何提升電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模可再生能源的接入能力和傳輸能力；日本智能電網(wǎng)的核心是建設(shè)與太陽能發(fā)電大規(guī)模推廣開發(fā)相適應(yīng)的電網(wǎng),解決國土面積狹小、能源資源短缺與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾；韓國的智能電網(wǎng)研究重點(diǎn)放在智能綠色城市建設(shè)上,目前已經(jīng)在濟(jì)州島建設(shè)綜合性的智能城市示范工程；澳大利亞智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)是發(fā)展可再生能源和提高能量利用效率,主要工作集中在智能表計(jì)的實(shí)施及其相關(guān)的需求側(cè)管理方面.綜合世界各地區(qū)建設(shè)智能電網(wǎng)的進(jìn)程來看,智能電網(wǎng)的關(guān)注熱點(diǎn)包括：〔1大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的接入技術(shù)及其與大規(guī)模儲(chǔ)能聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)；〔2大電網(wǎng)互聯(lián)、遠(yuǎn)距離輸電及其相關(guān)控制技術(shù)；〔3配電自動(dòng)化和微網(wǎng)；〔4用戶側(cè)的智能表計(jì)及需求響應(yīng)技術(shù).2.2中國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀近年來,我國深入開展電網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè)和運(yùn)行管理技術(shù)的相關(guān)研究和實(shí)踐工作,部分項(xiàng)目已進(jìn)入試點(diǎn)階段,大量科研成果已轉(zhuǎn)化并廣泛應(yīng)用到實(shí)際工程中,部分電網(wǎng)技術(shù)和裝備已處于國際領(lǐng)先水平,為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐和設(shè)備保障,并積累了較豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).在大電網(wǎng)運(yùn)行控制方面,我國具有"統(tǒng)一調(diào)度"的體制優(yōu)勢(shì)和深厚的運(yùn)行技術(shù)積累,調(diào)度技術(shù)裝備水平達(dá)到國際一流,自主研發(fā)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用；廣域相量測(cè)量、在線安全穩(wěn)定分析等新技術(shù)的研究與應(yīng)用居世界領(lǐng)先地位.在通信信息平臺(tái)建設(shè)方面,我國建成"三縱四橫"的電力通信主干網(wǎng)絡(luò),形成了以光纖通信為主,微波、載波等多種通信方式并存的通信網(wǎng)絡(luò)格局；以"SG186"工程為代表的國家電網(wǎng)信息系統(tǒng)集成開發(fā)整合工作已于2009年底基本完成,各項(xiàng)功能得到廣泛應(yīng)用.在研究能力方面,我國形成了目前世界上試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)、技術(shù)水平最高的特高壓試驗(yàn)研究體系,具備了世界上最高參數(shù)的高電壓、強(qiáng)電流試驗(yàn)條件,特高壓試驗(yàn)研究能力達(dá)到國際領(lǐng)先水平.同時(shí),電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)、輸電線路狀態(tài)檢修及在線監(jiān)測(cè)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、數(shù)字化變電站、配電自動(dòng)化等領(lǐng)域的試驗(yàn)研究能力已達(dá)到國際先進(jìn)水平.在關(guān)鍵設(shè)備研制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面,國家電網(wǎng)公司組織力量針對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容和技術(shù)領(lǐng)域需求,分別制定了《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備〔系統(tǒng)研制規(guī)劃》和《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究及制定規(guī)劃》.設(shè)備研制規(guī)劃提出了關(guān)鍵設(shè)備的研制目標(biāo),并制定了關(guān)鍵設(shè)備的研制計(jì)劃和實(shí)施方案；制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系用于指導(dǎo)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施,增強(qiáng)我國在智能電網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語權(quán),為加快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐.在清潔能源并網(wǎng)及大容量?jī)?chǔ)能方面,我國深入開展了風(fēng)電、光伏發(fā)電監(jiān)控及并網(wǎng)控制等關(guān)鍵技術(shù)研究,建立了風(fēng)電接入電網(wǎng)仿真分析平臺(tái),制定了風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定、光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),開展了大容量電化學(xué)儲(chǔ)能等前沿課題基礎(chǔ)性研究工作.2.3國內(nèi)外發(fā)展智能電網(wǎng)的對(duì)比分析從發(fā)展階段來看,國內(nèi)外的智能電網(wǎng)發(fā)展都處于起步階段.國外發(fā)達(dá)國家對(duì)智能電網(wǎng)的研究起步時(shí)間相對(duì)稍早,但是真正開展實(shí)質(zhì)性的大規(guī)模投資和建設(shè)也只是近一兩年的事情,因此,在以智能電網(wǎng)為核心的新一代電網(wǎng)技術(shù)革命中,我國和國外發(fā)達(dá)國家處于同一起跑線上.這將有助于我國電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,建成有世界一流電網(wǎng).從發(fā)展動(dòng)因來看,我國和國外發(fā)達(dá)國家存在顯著的不同,主要表現(xiàn)在：一是我國能源資源與需求逆向分布的國情要求顯著提高電網(wǎng)大范圍資源優(yōu)化配置能力,必須建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)；二是我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)與清潔發(fā)展之間的矛盾；三是我國電力需求的快速增長(zhǎng)要求電力企業(yè)高效運(yùn)營和創(chuàng)新發(fā)展；四是電網(wǎng)自身發(fā)展要求處理好網(wǎng)架等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用之間的關(guān)系.因此,我國的智能電網(wǎng)建設(shè)任務(wù)更加艱巨,面臨的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策問題也更為復(fù)雜.從推進(jìn)方式來看,國外發(fā)達(dá)國家主要是采用政府為主導(dǎo)的推進(jìn)方式,部分國家已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的政策和法規(guī)框架,并通過政府投資和補(bǔ)助等方式激勵(lì)有關(guān)行業(yè)積極參與智能電網(wǎng)建設(shè).截至2009年底,我國以政府為主導(dǎo)的智能電網(wǎng)推進(jìn)方式尚未形成,有關(guān)政策和法規(guī)框架尚未有效建立,對(duì)有關(guān)行業(yè)參與智能電網(wǎng)建設(shè)的激勵(lì)政策和配套措施尚未出臺(tái).因此,盡快研究適合中國國情的智能電網(wǎng)推進(jìn)方式,從政府層面出臺(tái)有關(guān)政策和法規(guī),制定相關(guān)激勵(lì)政策和配套措施是我國目前亟待解決的問題.3智能電網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)列舉如下.〔1智能電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)節(jié)能減排技術(shù)、機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)技術(shù)、水電跨區(qū)域、跨流域綜合優(yōu)化調(diào)節(jié)和機(jī)組快速調(diào)節(jié)與深度調(diào)峰技術(shù).〔2智能電網(wǎng)輸電技術(shù)智能電網(wǎng)下的電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)、智能電網(wǎng)下大型可再生能源的接入技術(shù)、大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行控制技術(shù)、未來電網(wǎng)控制中心建設(shè)技術(shù)、具備分布決策功能的智能變電站技術(shù)、輸變電設(shè)備智能管理技術(shù)、智能電網(wǎng)下的電力市場(chǎng)技術(shù)以及智能電網(wǎng)下的現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù).〔3智能變電技術(shù)海量實(shí)時(shí)信息應(yīng)用及信息體系架構(gòu)技術(shù)、變電站廣域關(guān)聯(lián)、配合、交互技術(shù)、廣域信息交互及信息安全防護(hù)技術(shù)、智能變電站運(yùn)行維護(hù)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)、智能變電站的相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系和廣域保護(hù)技術(shù).〔4智能配電技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)控及智能報(bào)警技術(shù)、配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)、智能配網(wǎng)故障快速處理技術(shù)、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)、自適應(yīng)保護(hù)控制技術(shù).〔5智能電網(wǎng)用電技術(shù)智能表計(jì)技術(shù)、用戶電壓調(diào)節(jié)技術(shù)、用戶電源和儲(chǔ)能設(shè)備接入技術(shù)和用