智能变电站技术与应用.ppt

书名：智能变电站技术及应用作者：路文梅ISBN：978-7-111-47124-0定价：25.00出版社：机械工业出版社层次：高职高专,国内外智能电网的发展,提纲,1.国外智能电网发展情况2.坚强智能电网发展战略,经济：,金融危机，拉动内需，促进就业，各国政府出台智能电网相关政策，抢占新能源经济制高点,需要智能电网帮助电力行业推动技术创新，实现技术转型确保电力可靠供应保障电网运行安全,传统能源的日益短缺，大力发展可再生能源，保障国家能源安全促进可持续发展,能源：,安全：,1.1 面临的形势,环境：,全球气候变化、灾害频发污染严重、城市面临挑战温室效应、冰川融化,随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。,1.2 智能电网成为积极应对未来挑战的共同选择,第一次工业革命是蒸汽机，替代了手工劳动。,第三次工业革命是计算机和互联网。,普遍认为：第四次工业革命是以清洁能源和智能电网为核心的低碳经济革命，需要防止能源枯竭，抑制气候变化，促进节能减排，发展低碳经济。,第二次工业革命是电力，电力传输使能源生产规模化。,智能电网融合了信息、控制、电力电子等技术，是“效率”的进一步提高，是实施低碳经济的基础。,资料来源：中国科学院相关发言材料,1.3 智能电网与第四次工业革命,1998年，美国电科院（EPRI）开展“复杂交互式网络/系统”(CIN/SI）研究，目的是打造高可靠、完全自动化的美国电网，这是美国智能电网的最初原型。2002年，美国电科院（EPRI）正式提出并推动了“Intelli grid”项目研究，致力于智能电网整体的信息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发。20032005年间，美国智能电网研究开始蓬勃发展，美国能源部（DOE）先后发布了“Grid 2030”、“国家输电技术路线图”，描绘美国未来电网远景和技术战略；发起了“Gird Wise”和“现代电网(MGI）”等项目，使电网现代化愿景和计划在全国达成共识，随后几年，美国电力企业开始在智能电网领域开展一系列实践。,1.4 美国智能电网发展情况-19982005,2007年12月，美国国会颁布了“能源独立与安全法案”，其中的第13号法令为智能电网法令，该法案用法律形式确立了智能电网的国策地位。2009年2月，美国国会颁布了“复苏与再投资法案”，确定投资45亿美元用于智能电网项目资助、标准制定、人员培养、能源资源评估、需求预测与电网分析等，并将智能电网项目配套资金的资助力度由2007年的20%提高到50%。2009年7月，美国能源部向国会递交了第一部“智能电网系统报告”，制定了由20项指标组成的评价指标体系，分析了美国智能电网发展的现状及面临的挑战。2009年9月，美国商务部长骆家辉在GridWeek大会上宣布了NIST标准制定进展情况，明确了需要优先制定14个方面标准。,1.4 美国智能电网发展情况-20062009,2009年10月27日，奥巴马宣布斥资34亿美元改造现有电网系统，使其“更智能、更坚强、更安全”。奥巴马将智能电网同上个世纪初美国建设高速公路网相比，称其为美国建设新能源经济的重大举措。新计划将建设700座智能变电站，替换20万台变压器，将智能电表增加1800万个，使全美总数达到4000万个，足以覆盖1/4到1/3的美国家庭。奥巴马说，这种电表能够帮助消费者监控他们使用多少电，加速节能设备在家庭中的广泛应用。奥巴马27日在参观佛罗里达的一家太阳能发电企业后表示，现有的电网技术用了100年还在用，“它浪费了太多能源，耗费了太多金钱，太容易导致停电了”。奥巴马对媒体说，美国的新能源工业在金融危机后基本上“半死不活”，这项计划能够起到“起死回生”的作用，还将带来数以万计的就业机会。,1.4 美国智能电网发展情况-政府巨资打造智能电网,美国电力科学院（EPRI）2009年6月提供给美国国家标准技术研究院（NIST）的报告给出了基于美国2007年能源独立与安全法案（Energy Independence and Security Act of 2007）的智能电网的描述：智能电网是一个现代化的电力传输系统，它可以对与之相连设备的运行进行监控、保护、自动优化，这些设备包括集中式和分布式的电源、通过高压网络和配电系统与之相连接的工业用户、楼宇自动化系统、储能装置、终端用户和他们的自动调温器、电动汽车、电器以及其它家用设备。,1.4 美国智能电网发展情况-美国对智能电网的定义,（一）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。智能电网的概念描述：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。智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电，还包括输电、运行、调度等方面。,二、智能电网内涵及特征,（一）美国智能电网基本概念 智能电网要具备七大特征：自愈：通过安装的自动化监测装置可以及时发现电网运行的异常情况，及时预见可能发生的故障；在故障发生时也可以在没有或少量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，从而避免大面积停电的发生，减少停电时间和经济损失互动：消费者可以在知情的情况下与电力系统互动，有能力选择最合适自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务要求，以满足特殊需求；兼容：可接入各种分布式电源，如太阳能、风能等可再生能源和电能储存设备；,二、智能电网内涵及特征,创新：鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展；优质：即电压、频率波动符合供电质量要求，谐波污染可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、电子和自动化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要，保障用户电能质量，并实现电能质量差别定价；安全：通过坚强的电网网架，可以提高电网应对物理攻击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障。,美国能源部给出的智能电网的主要技术可概括为：CE（Consumer Enablement）、ADO（Advanced Distribution Operations）、ATO（Advanced Transmission Operations）、AAM（Advanced Asset Management）。（1）CE（消费者体验）为用户提供信息，并帮助他们接受和有效地利用智能电网提供给用户的新的选择，实现“即插即用”。（2）ADO（高级配电运行）重点在于提升电力系统的可靠性赋予其自愈能力。（3）ATO（高级输电运行）将配电系统和区域性输电网以及电力市场相联系，其目的在于改善整个电力系统的运行状况，减少输电拥塞。（4）AAM（高级资产管理）更好地利用各类电力资源，保证电力系统经济、高效的运行。,1.4 美国智能电网发展情况-美国智能电网的主要技术内涵,1.4 美国智能电网发展情况-美国智能电网的主要技术内涵,2005年，欧洲委员会首次在欧洲提出“智能电网(SmartGrids)”概念，成立“智能电网欧洲技术论坛”，目标是把电网转换成用户和运营者互动的服务网，提高欧洲输配电系统的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模整合扫除障碍。2006年，论坛提出了欧洲未来电网的远景和策略，制定了战略研究议程(SRA)，欧洲未来电网发展策略，指导欧盟及其各国开展相关项目，促成智能电网的实现。,1.5 欧洲智能电网发展情况-20052006年,2009年9月16日，欧盟在能源技术发展战略中提出：将选择30座城市作为智能电网城市的试点，来争当全球绿色科技竞赛中的领跑者。英国政府宣布将在5年内投资5亿英镑建设4个“智能城市”，依次发布了“英国可再生能源发展战略”和“英国低碳转型计划”两份战略性文件。德国政府启动了“E-Energy”示范工程计划，目前已确定6个示范项目，分别由6个技术联盟负责实施，政府投入6千万欧元，另外8千万欧元由技术联盟自筹。丹麦启动了EDISON示范项目，主要研究集成大规模分布式风电和电动汽车的智能电网，丹麦电网公司Energinet对项目进行了资助，IBM与西门子公司也参与了项目建设。,1.5 欧洲智能电网发展情况-2009年,欧盟所描述的未来智能电网：具有高可靠性的网架结构、与电网相联接的各类分布式电源、热电联产等多种产能形式、能够与电力公司进行双向交互的用户等。,1.5 欧洲智能电网发展情况-欧洲智能电网主要框架,1）初始阶段实现分布式发电和可再生能源监视和远程控制，实现更大范围的电网互联；部分联系依赖于与分布式发电的所有者之间的双边合同的辅助服务。2）中间阶段实现大量分布式发电和可再生能源的可靠并网，实施具有保障本体和全局服务，具有自适应能力避免信息超载的管理体系；3）最终阶段实现完全的有功功率管理；满足大部分网络服务需求的实时通信和远程控制；具有协调的实时交互控制功能和潮流的自主优化；,1.5 欧洲智能电网发展情况-欧洲智能电网的主要目标,美国,欧洲,1.6 美国与欧洲智能电网发展比对,美国,欧洲,动因：在全国范围内存在多个交流电网，人员年龄老化，投入不足，技术陈旧，事故频繁，需防止大停电。改造基础电网设施，提升电网智能化水平，提高电网的安全可靠性、降低电网损耗是建设智能电网的最初动因。关注：在智能电网建设中更关注电网基础架构的升级更新，以提高电网运行水平和供电可靠性，有效接入可再生能源。,动因：欧洲各国电网运行模式不同，电力需求趋于饱和，其能源政策强调对环境的保护和可再生能源发电的发展。发展可再生能源、打造低碳经济是欧洲智能电网的主要发展动因。关注：在迅速增长的能源成本压力下，欧洲智能电网建设更关注可再生能源和分布式电源的接入，并带动整个行业发展模式的转变。,1.6 美国与欧洲智能电网发展比对,日本,韩国,日本于2009年4月公布了“日本发展战略与经济增长计划”，其中包括了太阳能发电并网、未来日本智能电网实证试验、电动汽车快速充电装置等内容。日本电气事业联合会在2009年7月表示，将全面建设“日本智能电网”。经济产业省启动了智能电网工程，由九州和冲绳电力公司在十个独立的岛屿上实施示范项目，整体预算为90亿日元，政府将资助60亿日元。,韩国在2008年发布了“绿色能源工业策略”，提出了“韩国智能电网”设想。知识经济部决定在20092012年间，投入2547亿韩元开发推进电网智能化的商用化技术。韩国电力公司拟投资6500万美元在2011年完成济州岛智能电网示范项目。,1.7 日本和韩国智能电网相关情况,1.8 国外企业对智能电网的理解-西门子,1,西门子介绍了他们对智能电网的理解。西门子认为智能电网不应局限在清洁能源接入和用电等局部领域。智能电网需要涵盖发电、输电、配电、调度、变电、用电等各个环节，是一个完整的体系。,2,国家电网智能电网欧洲考察团，考察西门子的几点深刻印象：,3,丹麦的风电接入可以被有效控制，参与电网的调频，对电网的影响从负面转向正面。风电是可控的，可以调节的，不是发多少就接入多少，需要按照电网运行的要求来进行发电，不能仅考虑风机的最大效益，需要实现机网的最大程度协调。,西门子智能电网构想的特性：一是柔性的，满足用户需要；二是易接入的，保证所有用户的连接通畅，尤其对于可再生能源和高效、零或低CO2排放的本地发电；三是可靠的，保障和提高供电的安全性和质量；四是经济的。,（资料来源：考察资料及考察报告）,IBM观点：智能电网的构成包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方面。如右图所示：资料来源：IBM中国智能电网白皮书,1.8 国外企业对智能电网的理解-IBM,第一特征,第二特征,第三特征,一是数字化程度更高，内含各种智能的传感器、电力设备、控制系统、应用系统等；实现全面实时的监视和全系统可观测。,IBM“智能电网”的三大特征。,二是基于一个统一的信息平台，能够自动完成数据和应用的整合；提供先进的IT技术手段，实现了对电力企业信息的传输和集成。,三是在信息集成的基础上，进行高级分析，具有辅助决策支持的数据分析能力，实现提高可靠性、降低成本、提高收益和效率目标。,1.8 国外企业对智能电网的理解-IBM,智能电网通过实现整个电力供应体系的自动化来提高电网的可靠性及效率，对于从发电厂到最终用户的每一个系统接入者，电网结构将是开放式的，满足即插即用技术标准。简而言之，智能电网就是要实现在适当的时间，把适当的信息交给适当的人。,定义,PJM先进控制中心AC2,PJM认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和先进控制中心（AC2）的研究建设着手开展智能输电网的工作，主要内容包括SOA/CIM/可视化。,-负责美国13个州以及哥伦比亚特区电力系统的运行与管理，世界上最大的区域电网。,摘自：PJM智能电网和先进控制中心资料,总结：PJM更多的是从输电网调度运行的角度着手建设,1.8 国外企业对智能电网的理解-PJM,作为咨询商，埃森哲对智能电网的看法是：智能电网应该涵盖电网各个环节，不仅侧重于可再生能源接入、配电和用电领域。,埃森哲观点智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈），从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。,清洁：能够大规模利用可再生能源减少对环境的潜在影响坚强：有能力抵御恶劣天气和外部攻击并确保信息安全自愈：有能力实现电网的自我诊断，自我调整，自动隔离故障和自动快 速恢复优化：能够优化资源，提高设备资产的利用率和电网的运行效率交互：能够与电力市场和用户进行交互和实时响应，提升服务水平经济：能够以最优成本向社会提供优质电力,智能电网的特性,1.8 国外企业对智能电网的理解埃森哲,国外智能电网各领域效益分析,智能发电推动可再生能源的利用，减少对化石燃料的依赖减少发电环节的碳排放，降低对气候变化的影响提高发电利用效率,智能输配电提高系统的安全性，加强对电网的实时监测和控制提高系统可靠性，降低故障频率提高输配电资产的利用效率,智能售电/用电加强电力公司、用户、电网、电力市场之间的协调和互动减少能源消耗，提高能源使用效率,智能城市可持续的生活可持续的工作可持续的市政可持续的交通,1.9 国外智能电网效益分析,2020年美国智能电网带来的节能和减排效果,资料来源：Climate Group Report(2008),美国能源部2010年研究报告智能电网：节能与碳减排收益表明：2030年智能电网将实现节能和替代化石能源消费约1.07万亿千瓦时，直接减排二氧化碳约3.59亿吨，电力行业二氧化碳排放量将减少约达12%。,美国圣地亚哥智能电网研究报告研究表明：圣地亚哥地区13项智能电网技术，可每年增加就业机会和地区生产总值约0.283亿美元，减少强制停电损失约0.386亿美元，减少电力系统运行和维护费用约0.113亿美元等。,1.9 国外智能电网效益分析,目前发达国家的政府部门、企业、研究和咨询机构正在积极开展智能电网方面的工作。,总的来看，不同国家的国情不同、电网发展阶段、资源分布不同，因此，发展智能电网的方向和重点也不同。,在发展目的方面，保障国家能源安全，积极应对气候变化，促进可再生能源发展，提高资源利用效率，增加劳动就业，完善用户的增值服务；,在发展重点方面，重点研发可再生能源和分布式电源并网技术，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；,在工作进展方面，主要处于研究和实践的起始阶段，概念和内涵还不统一，技术路线也不相同。,1.10 国外智能电网发展总结,美国高尔文电力行动计划有关研究成果指出，推广智能电网技术能够创造新的经济增长点，如大规模部署应用分布式发电和储能技术将在2020年之前为美国带来100亿美元/年的经济增长。荷兰KEMA预测，20092012年智能电网项目将在美国国内直接创造约28万个工作岗位。英国政府报告指出，绿色工业有望在2015年前为英国提供100万个工作岗位。,1.11 国外对智能电网的新认识,（一）国外大量研究表明智能电网对于创造新的经济增长点、促进就业等具有重要作用。,日本电力系统的自动化水平较高，其体现出的高可靠性和高效率从一定程度上说明了电网智能化的潜在效益。这点已经引起欧美等国的重视，美国能源部在第一部智能电网系统报告中对美日的电力系统整体效率进行了对比分析，指出日本在过去二十年对自动化和智能电网技术的大力投资是日本电力系统运行效率超过美国的根本原因。,1.11 国外对智能电网的新认识,（二）电力系统自动化水平在提高供电可靠性和整体效率方面的作用进一步得到重视。,美欧日单位用户年平均停电时间比较,2009年10月，奥巴马政府发布了由9个政府部门联合签署的备忘录，旨在简化和加速建设新输电线路的审批过程，破除建设坚强网络的体制壁垒。德国政府为解决当前电网制约可再生能源发展和电网可靠性下降的问题，制定了电网扩张法案，于2009年8月正式生效。英国政府在2009年7月发布了“英国低碳转型计划”，指出要建设一个更强大、更智能的电网。,（三）电网坚强作为智能电网的基本内涵得到广泛认可。,1.11 国外对智能电网的最新认识,2008年11月，美国前副总统戈尔提出“统一国家智能电网”提案，指出该方案对于优化配置能源资源、提振经济、拉动就业的巨大效益。美国启动了北美同步相量计划（NASPI），在全国统一部署同步相量测量装置，期望以此打破州际壁垒，推动和建立跨区域的数据集成和共享机制。欧盟正在支持“超级智能电网”相关项目，就泛欧洲大联网有关问题开展研究。在吸取电力市场改革经验的基础上，各国开始推动不同电网运营商和管理机构之间的信息集成和共享，甚至涉及一些兼并重组的商业行为。德国提出要在2020年之前把现在的四家电网运营商重组为一个全国性的电网运营商，以提高电网整体运行效率。,（四）电网的统一性和集成性对于优化资源配置、提高运行效率和可靠性的作用日益受到重视。,1.11 国外对智能电网的最新认识,提纲,1.国外智能电网发展情况2.坚强智能电网发展战略,2.1 坚强智能电网发展历程,2009年1月，特高压试验示范工程投运后，公司领导指示要抓住机遇，加快开展智能电网研究，更系统、更全面、更长远地考虑电网发展问题。,2009年3月18日，公司成立了由总经理任组长的智能电网建设领导小组。坚强智能电网体系研究报告和智能电网关键技术研究框架编写全面推进。,2009年2月23日，公司党组会决定成立工作组，启动坚强智能电网综合研究报告的编制工作。,2009年1月,自公司成立以来，公司党组一直高度关注国际电网技术发展方向，重视各种新技术的研究创新和集成应用，电网信息化、自动化水平大幅提升。2008年，公司领导次指示有关部门加强对世界电网智能化发展趋势的关注和跟踪。,2009年2月,2009年3月,2008年以前,5月21日，2009特高压输电技术国际会议，公司发布坚强智能电网前期研究成果。发展特高压技术、建设坚强智能电网在会上达成广泛共识，在世界范围内引起高度关注和广泛赞誉。,2009年5月,2.1 坚强智能电网发展历程,6月15日，公司在世界各大电网企业中率先组建了智能电网部，统一组织、协调智能电网工作，标志着智能电网建设进入实质性阶段。,8月21日，公司召开智能电网工作座谈会，布置了第一阶段智能电网建设重点工作，包括一个规划、九大试点、两项基础建设、十大专题研究，标志着坚强智能电网第一阶段建设全面启动。,7月11日，在公司年中工作会议的报告中深刻阐述了建设坚强智能电网的科学发展理念：“建设坚强智能电网，是特高压取得重大突破后，我们在新的起点上推动国家电网科学发展上水平的必然选择。”,2009年6月,2009年7月,2009年8月,2010年1月,1月15日，公司召开一届五次职代会暨2010年工作会议，发布了关于加快推进坚强智能电网建设的意见（国家电网办20101号文）行政1号文。,2010年2月,2月2日，公司召开智能电网工作会，总结了2009年智能电网建设情况，布置了2010年重点工作，发布了智能电网第二批试点工程，印发了国家电网智能化规划（征求意见稿）。,国家电网公司高度重视智能电网技术研究和工程实践，在大电网安全稳定控制、广域相量测量、灵活交流输电、数字化变电站、配电自动化、智能电表应用、可再生能源的接入与送出、大容量储能、电动汽车等领域开展了大量工作，取得了一批拥有自主知识产权的重要成果，在技术理论、装备制造和工程实施方面为发展智能电网打下了坚实的基础。,2.2 坚强智能电网的发展基础,国家电网公司认真分析国际智能电网发展新趋势，在2009年34月组织3个考察团赴北美和欧洲考察，覆盖了主要智能电网建设国家，考察对象包括政府机构、输电网运营商、配电网运营商、装备制造商等，全面了解国际智能电网发展情况。,美国,加拿大,英荷德考察团访问时间：4月16日25日,美加考察团访问时间：4月18日28日,英国,德国,法国,意大利,西班牙,北京,法意西考察团访问时间：3月24日4月2日,荷兰,2.2 坚强智能电网的发展基础,（1）提高电网资源优化配置能力和电网运行效率,我国能源资源与需求呈逆向分布，需要在更大范围内实现能源资源的优化配置。加快建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网，能够有效解决能源资源的大规模、远距离、低损耗传输问题，最大限度发挥电网优化配置资源作用；显著提高发电设备的综合利用效率、电网的传输效率和用户的电能使用效率，充分发挥电网的节能增效作用。,2.3 建设坚强智能电网的意义,我国能源资源总量匮乏、结构不均衡，煤炭丰富，而石油、天然气相对匮乏，以煤炭为主的能源消费带来严重的污染和气候问题，发展坚强智能电网有助于推动清洁能源发展。到2009年初，我国装机容量已达到8 亿千瓦，预计2020年将达到16亿千瓦，用什么方式来满足第二个8亿千瓦的装机要求，是需要我们共同面临的严峻问题。目前我国清洁能源占能源消费的比重只有8%左右。距离中央提出2020年非化石能源比重15%的目标还有很大差距，未来发展任务十分繁重。,（2）提高电网接纳清洁能源能力，推动清洁能源发展,2.3 建设坚强智能电网的意义,我国电工行业核心竞争力不强，发展智能电网将在电力电子、信息、通信、传感器和储能等高新技术领域带来大量的技术研发需求，为加速技术创新、推动产业结构调整和装备升级带来重大机遇。加快发展智能电网还将为我国打破欧美国家能源技术垄断、占领智能电网技术标准等领域的战略制高点提供历史机遇，也为我国电工设备、电动汽车、智能家电和化学储能等相关产业走向世界提供了机遇。,（3）带动技术创新，为相关产业发展提供重大机遇,2.3 建设坚强智能电网的意义,2.3 建设坚强智能电网的意义,我国能源供给和电力安全面临严峻形势。石油资源储量有限，无法满足经济快速增长的需求，2008年对外依存度高达49.8%；汽车是除工业外最主要的用油行业，目前新增石油需求的2/3来自于交通运输业。频繁发生的严重自然灾害，以及风电等间歇性清洁能源大规模快速发展，使电网安全面临越来越多的挑战。建设坚强智能电网有利于提高电网的安全稳定运行水平和供电可靠性，通过推动电动汽车充放电技术的研究，促进电动汽车的规模化快速发展，实现对石油的大规模替代，降低石油对外依存度，保障国家能源安全。,（4）满足经济发展对能源的需求，保障国家能源安全,2.3 建设坚强智能电网的意义,中国政府提出了在2020年实现单位GDP碳减排40%-45%的目标，各省区也承担着相应的碳减排重任。智能电网可以通过各种方式大幅削减电能消耗和碳排放，例如：更多清洁能源的接入、电网损耗的降低、用电效率的提高、电动汽车的推广等。目前，国家电网公司正在开展智能电网与低碳经济、环境发展研究，通过逐项分析智能电网相关业务对二氧化碳减排的作用，分析智能电网对2020年单位GDP减排的直接和间接效果，梳理减排途径，为政府部门提供决策支撑。,（5）为实现国家碳减排目标提供支撑,2.3 建设坚强智能电网的意义,2010年1月，美国国家能源部（DOE）下属西北太平洋国家实验室（PNNL）发布智能电网：能源与二氧化碳收益评估报告（The Smart Grid:An Estimation of the Energy and CO2 Benefits），研究报告称，截至2030年，智能电网对美国电能消耗和二氧化碳排放削减的直接贡献将达到12%，间接贡献将达到6%，而美国政府此前承诺的2020年温室气体减排量为17%。结合美国电科院和相关组织的分析结果，智能电网将承担美国2020年碳减排目标约一半的重任。,2.3 建设坚强智能电网的意义,2009年5月21日，特高压输电技术国际会议在北京隆重开幕。国家电网公司发布坚强智能电网前期研究成果。大会倡议，各国同行进一步加强在特高压输电技术和智能电网建设方面的交流与合作，促进经济、社会、环境的和谐发展。,2.4 坚强智能电网的发布,2009年9月21日，在美国智能电网联盟2009年年会上，刘振亚总经理发表的主旨演讲得到与会代表的热烈响应和广泛认同，标志着公司坚强智能电网的研究与实践走在了世界的前沿，公司的国际影响力显著提升。,2.4 坚强智能电网的发布,2.5 中国坚强智能电网基本概念及内涵特征（一）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。,（二）智能电网内涵,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；,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。,经济高效,坚强可靠,清洁环保,友好互动,透明开放,坚强智能电网,1、坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；,2、经济高效是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；,3、清洁环保是指促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；,4、透明开放是指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；,5、友好互动是指灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用户接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节。,坚强智能电网的五大内涵,（三）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。,（四）坚强智能电网实质,各国对智能电网的根本要求是一致的，即电网应该“更坚强、更智能”。坚强是智能电网的基础，智能是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成、协调统一。,电网应该具备以下几个方面的特性：（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；,（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；,2.6 坚强智能电网发展战略框架,电网基础体系 技术支撑体系智能应用体系 标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,坚强智能电网,技术主线管理主线,2009-2010年：规划试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：引领提升阶段,坚强可靠 经济高效清洁环保 透明开放 友好互动,六个环节,发电 输电 变电 配电 用电 调度,2.6 坚强智能电网概念归纳,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、用电和调度六大环节，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，具有坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动内涵的现代电网。“坚强”与“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础，“智能”是关键。强调坚强网架与电网智能化的高度融合，是以整体性、系统性的方法来客观描述现代电网发展的基本特征。,技术上体现信息化、自动化、互动化。管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。,2.7 坚强智能电网发展的两条主线,信息化是坚强智能电网的实施基础，实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用。,互动化是坚强智能电网的内在要求，实现电源、电网和用户资源的友好互动和相互协调。,自动化是坚强智能电网的重要实现手段，依靠先进的自动控制策略，全面提高电网运行控制自动化水平。,2016年2020年引领提升阶段，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。,2011年2015年全面建设阶段，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。,2009年2010年规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。,第一阶段,第二阶段,第三阶段,国家电网公司将分三个阶段推进坚强智能电网的建设：,2.8 坚强智能电网发展的三个阶段,2.9 坚强智能电网的四个体系,电网基础体系是坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强”的重要基础；技术支撑体系是先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的技术保障；智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服务的具体体现；标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度依据。,1、体系更完整：坚强智能电网包括四大体系，涵盖六大环节和一个平台，战略框架完整清晰。国外对智能电网的理解由各自立足点决定，理解不统一，一些较为片面。,2、内涵更深刻：坚强智能电网是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开发、友好互动的电网，五大内涵寓意深刻。国外智能电网在不同地区仅侧重于其中部分内涵。,2.10 坚强智能电网与国外智能电网发展的区别,3、推进更迅速：坚强智能电网第一阶段实施方案及时出台，内容完整、步骤清晰，各项工作正以稳健的步伐全面推进。虽同处于起步阶段，国外智能电网实际进展较慢。,4、成果更丰富：坚强智能电网建设将取得全方位的成果，试点工程建设已取得重要进展，标准化工作取得突破，研究检测中心建设进展顺利，各环节关键技术研究和关键设备研制成果丰富。,2.10 坚强智能电网与国外智能电网发展的区别,与Intelligrid、Grid-Wise相比，“Smart Grid”更被电力业界和学术流派所认同。Smart最传神的内涵是“巧”。“巧”具有聪明（Intelligence）和灵活(Flexible)两方面含义。这里的灵活是指具有坚强可靠特质的灵活性，富有可持续性和应变能力。坚强平台和先进技术的有机协调才能充分提升“巧”能力。灵活性贯穿于电力系统全过程（电源、电网、用户），如灵活接入可再生能源（包括大规模和分布式）、灵活安排运行方式、灵活让用户安排用电。同样，坚强可靠网架是电网安全灵活运行的保障。,2.11 对智能电网的理解和认识,如果一味强调“智能”（Intelligence）而忽视对物理基础的夯实，智能电网建设将会走向误区，“Intelligence”也只能是一种空中楼阁式的梦想而缺乏现实可行性。建设智能电网，并不是说现在的电网就不具备智能性，事实上，作为电力工作者而言，我们一直在为电力的智能化而努力。坚强是智能电网的基础，没有坚强就根本谈不上智能。智能是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成、协调统一、不可分割。,2.11 对智能电网的理解和认识,目前，国际范围内智能电网的研究和探索都处于起步阶段。由于能源特点、电网特质以及社会需求的差异，各国对智能电网的理解不尽相同。如何正确认识智能电网，制定符合本国能源经济需要的电网发展路线，并明确具体的技术需求和突破点，是建设智能电网的关键。智能化是电网发展的一个丰富且长远的愿景，是电网发展的目标，是一个过程。因此智能电网建设是一项长期的系统工程，它不仅仅涉及技术问题，还需要全社会的参与。基于这一理解，不难发现，智能电网是适应未来发展并寄托了人们的美好愿望，它不仅涉及电网，也涉及电源和用户，将引领整个电工行业的技术变革。,2.11 对智能电网的理解和认识,建设坚强智能电网，是我国国情使然：,我国幅员辽阔，能源资源蕴藏不均衡，需要服务于国家能源战略、实现更大范围的资源优化配置，构建坚强智能电网。大力建设坚强的实体电网是智能电网的重要基础。应构建以特高压交直流电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强实体电网，促进国家能源资源的集约化开发，进一步提高电网的资源优化配置能力，为国家电力能源需求提供可靠的供应保证。,欧洲各国独立电网运营企业较多，网架不大，网架相当坚固。而且，输电网已完成发展阶段，早已具备相应的供应能力，继而智能电网的侧重点转向了更加高效、灵活、环保的建设方向。,2.11 对智能电网的理解和认识,2010年3月5日，“两会”政府工作报告中指出：“积极应对气候变化。大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。”“努力建设以低碳排放为特征的产业体