哈工大高电压技术 智能电网知识普及(简化版)ppt课件.ppt

智能电网（知识扩展）,全世界都在关注智能电网，因为：它是新的经济增长点、新能源利用的关键、节约能源的重要举措。总之，它将引发能源革命。智能电网在美国发展得相对成熟。波尔德市是世界上首个智能电网城市。2008年完成了一期工程建设。中国式智能电网的规划坚强智能电网也即特高压电网，专家对此规划褒贬不一。但已于2009年启动。,智能电网的美好图景,电价不再一成不变，它会根据一天中不同时段来自动定价。（用电高峰，电价自动上扬。不在高峰期洗衣服、熨衣服。） 以前只是电力系统读取用户的电表，现在用户也可看到整个城市的用电情况，从而为自己的用电进行规划 。互动性再也不用担心停电怎么办了，因为智能电网可以在最短的时间内实现自动恢复，在公用事业人员修理之前，保证供电的连续性。自愈性 用户可以控制调温器的设置，在离开家时命令提高空调的温度，回到家时再恢复到一个比较舒适的低温。 你也可以发电，卖给国家电网。分布式能源 当汽车电池价格低时，可用来存储电能，高时卖回给电网。,电网为什么要智能？,新能源 风能和太阳能为主的清洁能源有其弱点，那就是稳定性差，不如燃煤和燃油机组似的可以保证稳发和饱发。如在夜晚和阴天太阳能就不能保证供发电能，而风能更是转速时有时无，时快时慢。 现在智能电网概念中就提出了解决的办法来，这就意味着太阳能和风能的大发展的时期的到来。,节约 2008年全国社会用电总量近35000亿千瓦时，如果实现智能电网的转型，相当于每年可以节省其中5%10%左右的电力资源。折合2000亿元人民币。 案例：深圳市,电网为什么要智能？,节约案例：深圳市,智能电网，可以节省很多钱,单位：万千瓦,电网发展面临的形势,一、经济社会发展提出新要求：根据全面建设小康社会的奋斗目标，预计到2020年，我国用电需求将达到7.7 万亿千瓦时，发电装机将在2008 年基础上翻一番，达到16 亿千瓦左右。即使如此，我国2020 年人均用电量也仅相当于经济合作组织国家2007 年水平的一半，电力工业发展的任务还相当艰巨。当前，我国电网发展总体滞后，城市和农村供电水平不高，资源优化配置和抵御严重自然灾害的能力不强。为满足未来快速增长的能源电力消费需求，必须加快各级电网建设，构筑结构合理、能力强大、运行灵活的电网系统，实现安全、可靠和经济高效的电力供应，促进电力行业的协调可持续发展。,二、气候变化和低碳经济1、全球气候变化的要求为了共同应对全球气候变化问题，1992 年联合国环境与发展大会通过气候变化框架公约，要求世界各国控制温室气体排放。1997 年通过的京都议定书第一次为发达国家单方面制定了量化减排目标。2009 年底的哥本哈根会议推进全球碳减排。我国是世界温室气体排放大国，我国面临巨大的减排压力。据相关资料表明，目前我国的二氧化碳排放量已高居世界第二位，仅次于美国。作为一个负责任的发展中国家，我国政府对气候变化问题给予了高度重视，2009 年11 月26 日，我国政府在哥本哈根会议前夕正式宣布自主控制温室气体排放的行动目标：到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降4045。,电网发展面临的形势,二、气候变化和低碳经济2、发展低碳经济正在成为世界潮流。发展低碳经济成为实现全球减排目标、促进经济复苏和可持续发展的重要途径，美国、欧盟和日本在其经济刺激计划中，都将低碳领域作为投资的重点。主要发达国家凭借低碳领域的技术和制度创新优势，加紧实施低碳经济发展战略，构筑世界新一轮产业和技术竞争新格局。能源行业是温室气体排放的主要来源。据统计，2007年我国能源行业二氧化碳排放占全国总排放量的比重接近90%。发展低碳经济的核心是要建立高能效、低能耗、低排放的发展模式，提高能源开发、生产、输送、转化和利用过程中的效率并且减少能源消耗，降低单位GDP 的能源消耗，减少二氧化碳排放。,电网发展面临的形势,二、气候变化和低碳经济电力是清洁、使用方便的能源，在能源工业中占有极为重要的地位，是国家进步和繁荣不可缺少的动力。电网作为电力输送和消纳的唯一载体，是现代经济发展和社会进步的重要基础和保障。电网作为能源战略布局的重要内容、能源产业链的重要环节和国家综合运输体系的重要组成部分，是低碳能源开发利用的重要载体，是支撑低碳经济发展的基础设施和重要平台，将在推动低碳经济发展中发挥关键性作用。,电网发展面临的形势,三、能源资源分布与清洁能源发展1、能源资源分布的要求：（1）我国能源资源存在两个先天性的不足。一是“富煤缺油少气”，即优质化石能源（石油、天然气）资源相对不足。在我国矿物能源资源探明储量中，96%是煤炭，油气资源仅占总量的4%左右。二是能源资源分布极不均匀，煤炭主要集中在能源需求量相对较小的西北部地区，而对于占世界技术可开发资源量第一位的水能资源，70%集中在远离负荷中心的西南地区。能源资源的这种分布状况使得我国能源供应的成本较高。,电网发展面临的形势,（2）能源资源与生产力布局呈逆向分布我国能源消费主要集中在东中部经济发达地区。随着未来能源开发重心进一步向西部和北部地区转移，这种逆向分布趋势将更加明显。能源资源的分布特点决定了我国基地式的能源开发格局。总体来看，位于西部和北部的大煤电基地、西南大水电基地与东部负荷中心的距离一般为8003000 公里，基地电力外送规模大、距离远。因此，依托先进的特高压输电技术，建设电力“高速公路”，实现大型能源基地的大规模电力外送，构建我国现代化能源运输体系。,电网发展面临的形势,2、清洁能源发展大规模风电基地主要集中在西北和内蒙古等地区，当地系统规模小、电力需求有限，无法实现就地消纳，必须依托高电压等级输电网，实行大规模远距离输送。我国风电在发展初期就面临大规模、高集中开发与远距离、高电压输送问题，由此带来的电网技术和经济问题尤为突出，更加复杂。我国西南地区水电资源量巨大，四川、云南、西藏三省区的水电技术可开发量约为3.3 亿千瓦，占全国的61.3%，截至2008 年底的开发率仅为11.5%，是未来我国水电开发的重点地区。西南地区电力消费需求有限，大规模水电开发也要求提高电网输电能力，将生产的电能通过电网输送到中东部负荷中心地区进行消纳。,电网发展面临的形势,2、清洁能源发展发展清洁能源，是改善我国生态环境、减少温室气体排放、提高能源效率的必然选择。我国电网与清洁能源特别是风电大规模发展的形势还不相适应，还没有形成坚强的全国互联电网，网际电力交换还存在瓶颈，制约了清洁能源的大规模利用。加强电网建设，提高消纳能力是促进水电、风电和太阳能发电大发展的重要举措。,电网发展面临的形势,四、多元化服务需求电网未来发展的一个重要特征就是可以通过创新营销策略实现电网与电力用户的双向互动，引导用户主动参与市场竞争，实现有效的“需求侧响应”。用户可以根据自己的用电习惯、电价水平以及用电环境，给各种用电设备设定参数。如空调和照明等智能用电设备可以根据相关参数，自动优化其用电方式，以期达到最佳的用电效果，进而提高设备的电能利用效率，实现节电。相关资料表明，在芬兰，通过实现用户与电网双向互动，用户的能量使用效率提高了7%。在法国，监管机构CRE 预测，通过安装智能表计，居民可以减少5%的电能消耗。,电网发展面临的形势,五、智能电网世界电网发展趋势智能电网建设在欧美国家已逐步上升到国家战略层面，成为国家经济发展和能源政策的重要组成部分。目前，美国、欧洲等国家电网高速发展时期早已过去，电网架构趋于稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力。因此，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，成为欧美等发达国家电网发展的主要关注点。,电网发展面临的形势,坚强智能电网,智能电网是当今世界能源产业发展变革的最新动向，体现了社会的进步，代表着电网未来发展的方向。目前，建设智能电网的必要性已经在世界范围内被广泛接受，但由于各国间国情和发展现状的不同，对智能电网的概念和特征的总结不完全一致。随着智能电网技术研究和实践的推进，世界各国对智能电网的理解也在不断探索、完善的过程中。,一、智能电网概念,1、美国2001 年,美国电力科学研究院（EPRI）提出“Intelligrid”（智能电网）的概念，并于2003年提出智能电网研究框架展开研究；美国能源部（DOE）随即发布Grid2030 计划，通过采用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术，重点研究控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再生能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等，以构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网（分布式电力系统）等多层次的电力网络，争取到2030 年建成完全自动化、高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的输配电系统，以保障大电网的安全性、稳定性，提高供电的可靠性及电能质量。,美国智能电网基本概念美国电力化建设开展较早，但对电网建设投入不足，电力系统从业人员年龄结构逐渐老化，电网设备陈旧，存在稳定性问题，急需提高电网运营的可靠性。因此其智能电网建设关注于加快电力网络基础架构的升级更新，最大限度地利用信息技术，提高系统自动化水平。美国将智能电网的概念描述为：智能电网是一种新的电网发展理念，通过利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率，利用信息技术实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化，对各类资源和服务进行整合重组。,一、智能电网概念,2、欧洲2005 年欧洲提出类似的“smart grid”概念，2006 年，欧盟智能电网技术论坛推出了欧洲智能电网技术框架，认为智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向，主要着重于输配电过程中的自动化技术。,一、智能电网概念,欧盟智能电网基本概念欧洲经济发展水平较高，其网架架构、电源布点、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平缓，电网新增建设规模有限。欧洲智能电网建设更加关注可再生能源和分布式电源的接入，提高供电可靠性和电能质量、完善社会用户的增值服务。欧洲电力工业联盟在2009 年5 月给出了智能电网的概念：智能电网通过采用创新性的产品和服务，使用智能检测、控制、通信和自愈技术，有效整合发电方、用户或者同时具有发电和用电特性成员的行为和行动，以期保证电力供应持续、经济和安全。它能够交互运行，可容纳广大范围的小型分布式发电系统并网。,一、智能电网概念,3、中国我国在智能电网概念的提出方面虽然稍晚，但在1999年就已经提出过“数字电力系统”的概念；2007 年10 月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，计划建成具有自愈能力的智能电网。2008 年11 月11 日到13 日，中美清洁能源合作组织特别会议召开，在会上开始使用“Smart Grid”，中国将之翻译为“智能电网”，并在国内统一推广这一概念，以指导相关研究的开展。在2009 年5 月召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上，中国国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念，并计划于2020 年基本建成中国的坚强智能电网，正式拉开了中国坚强智能电网的研究与建设序幕。,一、智能电网概念,中国坚强智能电网基本概念我国的智能电网必须以特高压骨干输电网为基础，建立坚强的输电系统，以便于实现能源的大范围合理配置，为电力系统更高层次的智能化提供坚实的基础。国家电网公司提出的坚强智能电网概念：坚强智能电网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，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，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。,一、智能电网概念,二、智能电网特征,（一）美国智能电网的主要特征,（二）欧洲智能电网发展的主要特征灵活：满足社会用户的多样性增值服务；易接入：保证所有用户的连接通畅，尤其对于可再生能源和高效、无二氧化碳排放或很少的发电资源要能方便接入；可靠：保证供电可靠性，减少停电故障；保证供电质量，满足用户供电要求；经济：实现有效的资产管理，提高设备利用率。研究重点在于研发可再生能源和分布式电源并网技术、储能技术、电动汽车与电网协调运行技术以及电网与用户的双向互动技术，以便带动欧洲整个电力行业发展模式的转变。,二、智能电网特征,（三）中国坚强智能电网的基本特征：信息化：能采用数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输，从而实现电网信息的高度集成、分析和利用；自动化：提高电网自动运行控制与管理水平提升互动化：通过信息的实时沟通及分析，使整个系统可以良性互动与高效协调。,二、智能电网特征,坚强可靠：是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，从而实现资源的优化调配、减小大范围停电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短停电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础；经济高效：是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源的高效利用，是对中国坚强智能电网发展的基本要求；,三、中国智能电网内涵,清洁环保：在于促进可再生能源发展与利用，提高清洁电能在终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放；是对中国坚强智能电网的基本诉求；透明开放：意指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台，提供高品质的附加增值服务，是中国坚强智能电网的基本理念；友好互动：即灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节，是中国坚强智能电网的主要运行特性。,三、中国智能电网内涵,（1）需要具有自愈能力。可以在故障发生后的短时间内及时发现并自动隔离故障，防止电网大规模崩溃，这是智能电网最重要的特征。自愈电网不断对电网设备运行状态进行监控，及时发现运行中的异常信号并进行纠正和控制，以减少因设备故障导致供电中断的现象。当然，智能电网不能完全取代调度员的作用，在电网执行元件设备自动做出处理动作后，会及时向调度员告警，以便于调度员确认动作效果，并判断是否需要做出进一步处理，随后根据事故追忆系统分析故障原因以进行完善；（2）具有高可靠性。这是电网建设持之以恒追求的目标之一，这一方面需要提高电网内关键设备的制造水平和工艺，提高设备质量，延长使用寿命；另一方面，随着通信、计算机技术的发展，对设备的实时状态监测成为可能，便于及早发现事故隐患；,四、坚强智能电网的实质,（3）资产优化管理。电力系统是一个高科技、资产密集型的庞大系统，电网运行设备种类繁多，数量巨大。智能电网采用数字化处理手段达到对设备的信息化管理，从而延长设备正常运行时间，提高设备资源利用效率；（4）经济高效。智能电网可以提高电力设备利用效率，使电网运行更加经济和高效。（5）与用户友好互动。目前用户获得用电消费信息的手段单一，信息量有限，借助于通信技术的发展，用户可以实时了解电价状况和计划停电信息，以合理安排电器使用；电力公司可以获取用户的详细用电信息，以提供更多的增值服务供用户选择。（6）兼容大量分布式电源的接入。储能设备、太阳能电池板等小型发电设备广泛分布于用户侧，储能设备可以在用电低谷时接纳电网富余电能，并可以与小型发电装置一起在用电高峰时向电网输送电能，以达到削峰填谷，减小发电装机的效果。这要求电网必须具备双向测量和能量管理系统，以便于电能计量计费及可靠接入；,四、坚强智能电网的实质,五、中国智能电网的建设,国家电网公司提出了立足自主创新，加快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发展目标，力争使电网具备坚强的网架结构，能支持各类电源的友好接入及使用，能提供大范围资源优化配置能力，给用户提供全面的服务，以实现安全、可靠、优质、清洁、高效、互动的电力供应，推动电力行业及相关产业的技术升级，满足经济社会全面、协调、可持续发展要求。,1、2009 年至2010 年为规划试点阶段：重点开展电网智能化发展规划工作，制订技术标准和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作；2、2011 年至2015 年为全面建设阶段：加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；3、2016 年至2020 年为引领提升阶段：基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。,五、中国智能电网的建设,不久的将来,2030年的电力网,