《智能电网关键设备研制规划》0919.doc

智能电网关键设备研制规划（初稿）国网公司智能电网部200909.目 录编 写 说 明1第1章 发电环节21概述22国内外现状及趋势42.1国外电网装备现状42.2国内电网装备现状92.3智能电网装备发展趋势113总体研制思路123.1总体技术路线123.2总体目标133.3技术路线图144研制内容与预期目标144.1常规发电154.1.1基于网厂协调的大型水电站AGC/AVC控制平台154.1.2发电厂快速并入高压网装置154.1.3梯级水电站群经济运行优化调度控制平台164.1.4大机组设备状态监测与故障诊断系统174.1.5火电机组次同步振荡抑制装置174.2 大规模可再生能源184.2.1大规模间歇式电源接入的有功功率控制系统184.2.2大规模间歇式电源接入的无功电压控制系统194.2.3间歇式电源发电功率预测与优化调度系统194.2.4风电场/风电机组低电压穿越控制装置204.2.5风光储联合电站一体化智能协调控制系统214.2.6风电机组控制系统接入导则符合性检测平台214.2.7 MW级光伏并网逆变器224.3 大规模储能234.3.1大型抽水蓄能电站智能调度运行控制平台234.3.2大容量化学电池模块化集成系统234.3.3大容量化学电池储能系统能量转换装置244.3.4大容量化学电池储能装置综合能量管理系统254.3.5大容量高温超导储能装置254.3.6大容量超级电容器储能装置264.3.7大容量飞轮储能装置264.3.8集成储能的间歇式能源功率平滑调节装置275.研制计划进度28第2章 输电环节351概述352国内外现状及趋势372.1国外电网装备现状372.2国内电网装备现状382.3智能电网装备发展趋势403总体研制思路413.1总体技术路线413.2总体目标433.3技术路线图454研制内容与预期目标454.1输电线路状态监测装置464.1.1 输电线路导线运行状态集成监测装置464.1.2输电线路气象在线监测装置464.1.3 输电线路视频/图像监控装置474.1.4 输电线路杆塔集成监测装置474.1.5输电线路电磁环境智能监测系统484.1.6超、特高压油气套管及配套智能监测装置的研制484.2输电线路状态监测中心系统504.3柔性交流输电关键设备524.3.1静止无功补偿器（SVC）524.3.2可控并联电抗器（CSR）534.3.3静止同步补偿器（STATCOM）544.3.4串补/可控串补（FSC/TCSC）554.3.5故障电流限制器（FCL）564.4柔性直流输电关键设备574.4.1柔性直流输电换流阀574.4.2柔性直流输电换流站574.4.3 柔性直流输电用电缆584.5高压直流输电关键设备584.5.1高压直流输电换流阀584.5.2直流场关键设备595.研制计划进度59第3章 变电环节651概述652国内外现状及趋势672.1国外电网装备现状672.2国内电网装备现状692.3智能电网装备发展趋势713总体研制思路733.1总体技术路线733.2总体目标743.3技术路线图744研制内容与预期目标754.1 设备层关键设备764.1.1 综合智能组件（主要包括断路器、变压器、GIS开关三类）76（由输电组提供）764.1.2电子式互感器764.1.3 合并单元774.1.4 测控装置774.1.5 保护测控一体化装置784.1.6数字式保护装置794.1.6.1数字化线路成套保护装置794.1.6.2数字化变压器成套保护装置794.1.6.3数字化母线保护装置804.1.6.4数字化高压并联电抗器保护装置804.1.7 (间隙式能源发电接入电网)保护装置814.1.7工业以太网交换机814.1.8网络安全及网络在线监视设备824.2 系统层关键设备834.2.1 基于统一信息平台的多功能合一的一体化监控系统834.2.2 远动终端844.2.3时间同步系统844.2.4数据和事件记录装置854.2.5基于信息共享的继电保护站域保护装置864.2.6基于信息共享的继电保护广域保护装置864.2.7基于广域信息的电网故障定位系统874.3 建设运行技术支持关键设备874.3.1组态和系统调试工具874.3.2多态遥视、巡检和消防系统884.3.3二次设备在线自动校验和预警系统894.3.4在线监测和状态检修分析决策系统894.3.5变电站数字化装置调试试验设备904.3.6 变电站数字化装置测试检验评估设备905.研制计划进度91第4章 调度环节971概述972国内外现状及趋势972.1国外电网调度系统现状982.2国内电网调度系统现状992.3智能电网调度系统发展趋势1013总体研制思路1023.1总体技术路线1033.2总体目标1033.3技术路线图1044研制内容与预期目标1054.1智能电网调度技术支持系统1054.1.1基础平台1054.1.2实时监控与预警1094.1.3调度计划与安全校核1174.1.4调度管理1225.研制计划进度123第5章 配电环节1341概述1342国内外现状及趋势1352.1国外电网装备现状1352.1.1智能配电设备1352.1.2配网自动化与运行优化技术1362.1.3分布式电源和微网控制、保护及接入技术1372.2国内电网装备现状1382.2.1智能配电设备1382.2.2配电自动化与运行优化技术1392.2.3分布式电源和微网控制、保护及接入技术1402.3智能电网装备发展趋势1412.3.1智能配电设备1412.3.2配电自动化与运行优化技术1422.3.3分布式电源和微网控制、保护及接入技术1433总体研制思路1433.1总体技术路线1433.2总体目标1443.3技术路线图1454研制内容与预期目标1464.1智能配电设备1464.1.1少维护金属封闭开关设备1464.1.2环保型环网柜1464.1.3环保智能化柱上开关1474.1.4智能配电网保护测控一体化装置1484.1.5配电台区智能监测终端1494.1.6复合电能质量控制器1494.1.7高效节能配电变压器1504.1.8集成智能一体化配电站1514.2配电自动化与运行优化技术1524.2.1配电自动化系统1524.2.2配电网调控一体智能技术支持系统1534.2.3智能配电网规划计算机辅助决策平台1544.3分布式电源和微网控制、保护及接入技术1554.3.1分布式供电系统标准化换流装置及电能控制装置1554.3.2分布式供电系统及微电网电能质量治理装备1554.3.3分布式供电系统微机保护装置1564.3.4大容量、高可靠快速切换固态开关1565.研制计划进度157第6章 用电环节1641、概述1642、国内外现状及趋势1662.1现状1662.1.1用电信息采集1662.1.2电动汽车充放电1702.1.3智能用电小区1732.1.4智能需求侧管理1782.2发展趋势1792.2.1用电信息采集1792.2.2电动汽车充电1812.2.3智能用电小区1812.2.4智能需求侧管理1833、总体研制思路1833.1总体技术路线1833.2总体目标1843.3技术路线图1864、研制内容与预期目标1864.1用电信息采集1864.1.1智能电表1864.1.2电力用户用电信息采集设备1874.1.3电力用户用电信息采集系统主站平台1884.2电动汽车充放电1904.2.1非车载电动汽车充放电机1904.2.2带有车载充电机的电动汽车地面充放电设施1914.2.3电动汽车充放电管理系统1914.3智能用电小区1914.3.1智能插座1914.3.2居民用电智能交互终端1924.3.3智能用电小区管理系统1944.4智能需求侧管理1954.4.1大用户智能用电交互终端1954.4.2智能能效监测与控制系统1955、研制计划进度1965.1用电信息采集1965.2电动汽车充电1975.3智能用电小区1985.4智能需求侧管理198第7章 信息环节2061概述2062国内外现状及趋势2082.1国外电网装备现状2082.2国内电网装备现状2102.3智能电网装备发展趋势2123总体研制思路2163.1总体技术路线2163.2总体目标2173.3技术路线图2184研制内容与预期目标2194.1信息化基础设施2194.1.1智能电网信息采集与数据交换平台2194.1.2智能电网信息应用集成平台2204.1.3智能电网基础应用开发平台2214.1.4实时数据库管理系统及套件2224.1.5“绿色电力IT”信息体系2244.2信息安全与运维2254.2.1信息安全接入平台2254.2.2安全移动作业终端2264.2.3智能电网网络信任平台2284.2.4新一代信息网络隔离装置2294.2.5信息安全等级保护合规性管理平台2304.2.6一体化信息系统监管运维平台2324.2.7大型关键智能应用系统灾备系统2334.3信息系统与高级应用2344.3.1电网生产管理系统2344.3.2资产全寿命周期管理应用系统2354.3.3电网信息一体化综合展现平台2374.3.4综合辅助决策分析模型及分析系统2385.研制计划进度239第8章 通信环节2471概述2472国内外现状及趋势2482.1国外电网装备现状2482.2国内电网装备现状2502.3智能电网装备发展趋势2513总体研制思路2543.1总体技术路线2543.2总体目标2553.3技术路线图2574研制内容与预期目标2574.1骨干传输网建设和完善2574.1.1下一代电力专用的智能化光传输系统2574.1.2电力专用无线宽带通信系统2584.1.3电力通信通道加密装置2594.1.4面向智能变电站应用的系列化工业以太网交换机2594.2 配电和用电环节通信网建设2604.2.1智能配用电一体化通信系统及无源光网络等核心通信设备2604.2.3电力专用通信控制芯片2614.2.4智能家庭网络(HAN) 通信设备2624.2.5输配电线载波通信设备2624.2.7 低压电力线载波通信设备2634.2.8 配电工频通信设备2634.2.9 智能用电交互终端和智能插座2644.3 通信支撑网建设和优化2654.3.1 “天地互补”的全网时间统一系统2654.3.2 电力通信网络智能化管理系统2655.研制计划进度266编 写 说 明根据国网公司智能电网部智能电网关键设备研制规划编制工作部署，中国电科院、国网电科院积极响应，迅速组成专家团队，于2009年9月3日由国网电科院组织在南京召开了智能电网关键设备研制规划编写启动会。会议期间，与会专家就编写模版、编写思路、关键设备范围、编写分工方式等展开了讨论。会议确定了该规划的编写模版，按发电、输电、变电、配电、用电、调度、信息、通讯等环节进行编写，明确了各编写组负责人、成员及编写内容界面。会议同时明确了关键设备研制计划进度应结合统一坚强智能电网三个阶段总体目标需求，关键设备应覆盖已完成、正进行、将开展的设备并构思至2016年，以及今后采用采取滚动修订方式进行修正等编写原则。各编写组及时研讨并提出了初步编写框架，经智能电网部组织本部各部门数次交换意见后，在修改意见基础上，各编写组抢抓时间、积极工作，在较短的时间内形成了本文件。鉴于时间紧、任务重、涉及面广、瞻前性强，本稿难免有不当或遗漏之处，敬请各位领导、专家指正。 国网公司智能电网关键设备研制规划 编写组第1章 发电环节1概述随着我国电力工业的发展和科学技术水平的进步，电源形式向多元化方向发展，火电、水电、核电等常规电源是我国的主要电源，风力发电、太阳能发电等可再生能源逐渐成为重要的电源。但是，电源结构发展不平衡，截止到2008年底，国家电网公司系统统调装机容量5.75亿千瓦，其中火电4.6亿千瓦，水电1亿千瓦，核电507万千瓦，风电878万千瓦，生物质能发电、太阳能发电等装机容量较小。国家电网公司统调的火电、水电、核电、风电分别占统调总装机的80.4%、17.4%、0.8%和1.4%。为了改变不满足现代社会发展要求的现状，建设智能电网是必由之路。研制智能电网关键设备，是实现智能电网的手段。研制智能电网关键设备，可以把先进的技术转化为产品，为电力生产和运行服务；建设坚强的网架结构，提高各类电源接入、送出的适应能力，优化大范围资源配置能力，为用户提供多样化服务，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，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展的要求。研制发电环节关键设备，是为了提升发电站的安全稳定经济运行水平、机组的可测可控可调性，实现并网接入快速化、安全化、标准化和智能化。强化发电厂对电网的支撑能力，提升网厂智能协调水平。满足经济和社会发展对电能质量和可靠性的更高要求。研制大规模可再生能源关键设备，是为了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。研制大规模储能设备，是为了提高我国电网负荷调节能力，有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，补偿负荷波动，从而为解决电力系统的供电压力、提高电力系统的稳定性、改善供电质量提供有效的技术手段。特别是随着能源、环境问题日益凸现，我国大规模利用太阳能、风能等可再生能源将进入一个新的发展时期，智能电网要提高接纳清洁可再生能源的能力，要实现双向供电，提高电网兼容性和互动性，对储能技术的需求更加迫在眉睫。研制发电环节关键设备，完成技术的升级，是提高电网的智能水平、建立坚强的电网、实现电网的经济性和可持续性发展重要组成部分。根据智能电网建设和发展需要，研制发电环节关键设备，主要研制大型能源基地机组群接入电网的协调控制系统及设备，水电、火电、核电机组优化控制系统，机组和设备状态监测与故障诊断系统；研制大规模可再生能源接入电网安全稳定控制系统，可再生能源发电站综合控制及可靠性评估系统，可再生能源功率预测系统，风/光/储互补发电及接入系统；结合各种储能技术的特点，重点研制抽水储能电站的智能调度运行控制平台、钠硫电池、液流电池、锂离子电池等化学电池储能装置和超导储能、超级电容器储能、飞轮储能装置等，全面、协调、可持续地支撑智能电网的发展。总体目标是：研制智能电网发电环节关键设备，提升能源基地安全稳定经济运行水平，推进能源的可预测、可控制、可调度，实现电源发展方式集约化、结构布局科学化、并网接入标准化、运行控制智能化；强化电源支撑能力，提升机网协调水平，保障系统安全稳定，实现资源优化配置；促进大规模可再生能源和储能的发展，实现发电运行、生产、管理的一体化和信息化，建立自动化水平国际领先的智能电站。2国内外现状及趋势2.1国外电网装备现状常规电源20世纪70年代后，电力系统稳定器（PSS）就成为国外电力系统提高系统阻尼、解决低频振荡问题的主要措施；对于发电厂快速并入高压网装置与调速器、励磁控制系统相互协调控制技术的研究已经成熟，具备可靠、抗干扰能力强、精度高、自诊断技术先进等特点。近几年来国际上几次重大的电网事故都是由于无功电压问题造成电压崩溃，致使电网瘫痪。无功电压自动控制AVC技术越来越引起重视，在过去几年中，基于分层分区控制技术的二/三次电压控制技术在法国和意大利等欧洲电网得到应用，并取得明显的控制效果。国外开展火电机组次同步振荡抑制装置SSO研究比较早， 1973年，IEEE成立了SSO工作组。美国电科院也赞助了不少SSO方面的研究。工程应用方面，20世纪70年代中后期在Navajo、Jim Bridger电厂等实施了附加励磁阻尼控制（SEDC）、静止阻塞滤波器（BF）、扭应力继电器（TSR）、TEX电枢电流继电器等措施，并提出了HVDC次同步阻尼控制（SSDC）措施。国外先进国家的水电厂自动化系统可靠、稳定，智能化程度很高，基本实现无人值班。国外自动化设备发展缓慢，目前在我国国际招标项目中不再有竞争优势。ABB、西门子、维奥是水电厂自动化系统的主要供货商，由于与中国控制策略和通信规约不同，涉及AGC、AVC、EDC、与调度通信等问题，都是请国内第三方协助完成。这些公司的监控软件专用性不强，在高级功能数据分析、辅助决策方面不如国内监控软件。在梯级水电站群经济运行领域中，国外经过多年研究和发展，不仅理论严谨，算法成熟，而且软件实用性强，商品化程度高，经济运行软件广泛地应用于多个梯级水电站群中，如智利喀邦-马奇库梯级水电站群等，取得了明显的经济效益。大规模可再生能源国外风电发达国家大多在电网运行导则中对风电参与调频和调压进行了规定。已将风电纳入电网调度系统。国外企业经过多年发展，依靠风电技术领域的垄断地位和完善的试验手段，已将风机整机控制系统，包括大功率变流器、主控系统、变桨系统作为标准产品为大型风电系统配套，基本占据了国内的市场。国外在风电场接入电网的相关标准、测试方法以及测试设备方面已经开展了较长时间的研究，并完成了测试条件的建设。国外在风电机组低电压穿越的实现技术方面进行了大量的研究，目前主流的双馈、直驱风电机组大多具备了低电压穿越能力。在光伏发电的预测方面，国内外的研究都处于起步阶段，但尚未有成熟的实践应用。目前在风光储联合发电站方面，国内外均缺乏相关的研究成果和实践经验。大规模储能世界发达国家电网调峰能力强，快速调节电源比例很高（德国为26.1，西班牙为48等）。抽水储能最早于19世纪90年代在意大利和瑞士得到应用，全世界目前共有超过90GW 的抽水储能机组投入运行。日、美、西欧等国家和地区在20世纪60-70年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期。到目前为止，美国和西欧经济发达国家抽水蓄能机组容量占世界抽水蓄能总装机容量的55%以上。日本是世界上机组水平最高的国家。从20世纪70年代以来，日本在最大容量、最高水头等方面一直居世界最高水平，在技术方面引领世界潮流。抽水蓄能电站控制系统在控制对象、控制方式等与常规水电站基本相同，从目前情况看，国外的抽水蓄能电站控制及保护基本都是使用常规水/火电机组的设备和系统。为了适应抽水蓄能电站的特点，只是在常规水/火电监控系统上增加一些功能模块、软件控制流程、配置个别特殊的保护装置，并非为抽水蓄能电站专门设计。进口系统技术上单纯考虑机组的安全，有些方面处理简单，不利于电网的安全运行。在抽水蓄能电站监控技术方面，国外后期没有太多的发展。目前全国已建在建的大型抽水蓄能电站中，主机及相关配套设备绝大部分都是引进国外设备的，主要有法国ALSTOM公司、奥地利维奥公司、法国CEGELEC公司等。当前抽水蓄能机组调速器一般具有事故备用、黑启动等辅助服务功能，可以在出现突发状况时进行快速响应。但国内外对抽水蓄能机组这些辅助功能的可靠性、智能性研究较少，因此需要在这方面做深入研究，以确保抽水蓄能机组的快速响应能力。现在大型静止变频启动装置的核心技术掌握在ABB、CONVERTEAM、西门子等少数几个跨国公司的手中，技术垄断比较严重，导致国内电站的投资加大、技术维护更新困难。目前，已经开发出大功率飞轮储能系统，并应用于航空以及UPS领域。采用飞轮组可以实现输出功率为兆瓦级、持续时间为数分钟或者数小时的储能装置。德国在1978年建成了世界上第一个压缩空气储能电站，压缩时输入功率约60MW，发电时的输出功率为290MW，可连续发电2小时，燃料采用天然气。尽管压缩空气储能的储存效率略高于抽水蓄能，但它需要相当巨大的地下储气洞（3万50万立方米），受到地质条件的限制，还需要配以天然气或油等非可再生一次能源，技术上比较复杂，目前只有德国、美国、日本和以色列建成过示范性压缩空气储能电站。近年来，日本在钠硫电池的研究和开发中处于领先地位，并已有较成熟的商业化产品，早在90年代末期，日本已经有数个钠硫电池系统安装在风电系统中，用于平稳风电输出。截止2008年底，采用NGK公司钠硫电池作为储能系统的示范项目共有200个，总容量达到270MW。1984年，澳大利亚西南威尔士大学（UNSW）率先开展全钒液流电池的研制，并在电池结构、电解液制备和电极材料等关键技术获得专利权。自1985年以来，日本的住友电工(SEI)与关西电力公司(Kansai Electric Power Co.)合作进行VRB的开发工作，陆续推出5kW、20kW、50kW和60kW电堆系列。截止2008年，住友一共在日本本土开展了16个全钒液流电池储能示范项目或商业运行项目，分别用于调峰、电源应急以及平稳风电的示范应用。美国电科院（EPRI）在2008年已经进行了锂离子电池系统的相关测试工作，在2009年的储能项目研究规划中，将开展锂离子电池用于分布式储能的研究和开发，包括2kW/4kWh，50kW/200kWh，100kW/400kWh的锂离子电池储能系统；同时，美国电科院在2009年还将开展兆瓦级（1MW）锂离子电池储能系统的示范应用，主要用于电力系统的频率和电压控制以及平滑风电功率波动等。上世纪90年代以来，低温超导储能在提高电能质量方面的功能被高度重视并得到积极开发，美国、德国、意大利、韩国等也都开展了MJ级的SMES的研发工作，有装置投入了实际电力系统试运行。但低温超导储能装置的低温系统技术难度大、冷却成本高，不利于SMES在电力系统的广泛应用。高温超导材料技术近年来取得了很大的进展。目前，Bi系高温超导带材（也称第I代带材）已实现商品化，其性能已基本达到了电力应用的要求，为高温超导电力技术应用研究奠定了基础。超级电容器的电介质耐压很低，制成的电容器一般仅有几伏耐压，由于它的工作电压低，所以在实际使用中必须将多个电容器串联使用。这就要求增加充放电的控制回路，使每个电容器能工作在最佳条件下。目前正在研究。2.2国内电网装备现状国家电网公司坚决贯彻国家能源政策，落实节能减排、环保、可持续的发展战略，引导发电企业走节能减排，开发新能源的发展道路。积极开展网厂协调技术、可再生能源发电技术、储能技术等方面的研究和应用工作，取得了显著成果或明显进步。常规电源网厂协调工作稳步推进、风电接入及运行技术取得成效、光伏发电接入研究取得初步成果、多种储能技术开始研究应用。常规电源实现了发电机励磁、调速系统、分散控制系统（DCS）等装备的信息化、自动化；控制参数基本满足可观测和在线可调的要求，但国产化水平有待提高。风电机组制造水平取得了较大进步，但运行特性尚不满足大规模风电接入电网的要求；大部分风电场不可观、不可控；研究开发了风电功率预测示范系统；光伏发电并网技术处于起步阶段。250MW以下的抽蓄机组监控、励磁、调速、保护及自动化系统国产化达到一定水平，抽水蓄能抽水与发电联合经济运行控制技术研究尚处在起步阶段；250MW及以上设备国产化在国内尚属空白，不能适应电网快速发展的需要。储能技术的研究还处于起步阶段，国内还没有大容量储能装置的示范工程。大容量化学电池储能方面，在原理样机、关键材料等方面取得了一定的突破。目前已经成功研制出650AH钠硫电池单体，连续工作时间近8个月，达到230次循环，表现出较良好的循环稳定性。中国电力科学研究院与中科院大连化学物理所合作已建成国内最大的100kW/200kWh的全钒液流电池系统。比亚迪公司新近研制出了200kW/800kWh的储能系统样机，目前正在着手开展1MW/4MWh储能系统样机的研制。超导储能方面，中科院电工所于1999年研制成功我国第一台微型SMES样机。清华大学已研制了两台用于改善电能质量的低温超导储能装置。华中科技大学联合西北有色金属研究院、等离子体物理研究所、浙江大学等单位于2005年研制成功了我国第一套直接冷却高温超导储能装置，全部采用国产高温超导带材。公司在常规能源、可再生能源及储能技术方面开展了大量的研究工作，在科研开发和推广应用方面积累了一定的经验，为今后进一步广泛深入的研究奠定了基础。2.3智能电网装备发展趋势为了提升发电厂的安全稳定经济运行水平、机组的可测可控可调性，并最终实现并网接入快速化、安全化、标准化和智能化，研制发电厂快速并入高压网装置、远动通信机、基于网厂协调的大型水电站AGC/AVC控制平台成为新的发展趋势；随着流域开发的迅速发展，为了节能发电，优化调度，梯级水电站群经济运行优化调度控制平台成为新的发展趋势；为了降低常规电源的运营成本，研制大机组设备状态监测与故障诊断系统成为新的发展趋势；随着我国串补输电工程、高压直流输电工程不断增多，FACTS设备、风力发电等的不断发展，次同步振荡抑制问题更加突出，迫切需要进行次同步振荡抑制装置研制。近年来，中国在新能源领域尤其是风电领域加速发展。为了解决风电、太阳能等新能源发电标准化接入，功率预测以及运行控制技术等问题，实现大规模风电、光伏等新能源的科学合理利用，全面实行节能发电调度，促进电力工业的节能、环保、和谐和可持续发展，大规模间歇式电源接入的有功功率控制系统、大规模间歇式电源接入的无功电压控制系统、间歇式电源发电功率预测与优化调度系统、风电场低电压穿越控制装置、风电机组控制系统接入导则符合性检测平台等成为研究重点。针对我国电网调峰能力不够，大型抽水蓄能电站监控、调速、励磁、SFC控制技术不成熟的实际情况，迫切需要实现大型抽水蓄能运行控制技术，研制大型抽水蓄能电站智能调度运行控制平台，充分提高我国电网负荷调节能力和经济运行能力，保障我国电网安全稳定优质经济运行。大规模化学电池储能、超导储能等虽然在关键材料和原理样机等方面虽然取得了一定的突破，但总体来说还处于起步阶段，特别是普遍欠缺大规模储能装置工程应用的经验。在储能元件制造技术方面，虽然有一定的基础，但研究的规模、深度和实用化程度方面距国外先进水平差距不小。在能量转换系统方面虽然没有技术障碍，但是大容量换流器的模块化、级联及控制保护等技术还不是十分成熟，而且其中的关键器件仍然依赖进口。3总体研制思路3.1总体技术路线以建设智能电网的发展战略为导向，自主创新与引进吸收相结合，深入研究火电、水电、核电、燃气机组等各类电源的运行控制特性和网厂协调设备；依托国家风电研究检测中心、国家太阳能发电研究检测中心建设等重点工程，加快新能源发电及其并网运行控制设备研究，重点开展风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制、常规机组快速调节等设备或系统研究；适应间歇式电源快速发展需要，推动大容量储能设备研究；加快抽水蓄能电站建设，以300MW抽水蓄能机组成套控制设备国产化为契机，进一步提升蓄能电站调节速度和能力。3.2总体目标研制智能电网发电环节关键设备，提升能源基地安全稳定经济运行水平，推进能源的可预测、可控制、可调度，实现电源发展方式集约化、结构布局科学化、并网接入标准化、运行控制智能化；强化电源支撑能力，提升机网协调水平，保障系统安全稳定，实现资源优化配置；促进大规模可再生能源和储能的发展，实现发电运行、生产、管理的一体化和信息化，建立自动化水平国际领先的智能电站。3.3技术路线图4研制内容与预期目标4.1常规发电4.1.1基于网厂协调的大型水电站AGC/AVC控制平台研制内容：实现考虑电网、电站和机组安全约束下的水电站AGC数学模型和求解算法；实现水电站AGC与电网调度AGC协调控制技术；实现水电站AGC与机组一次调频协调控制技术；实现电网事故时水电站AGC协助电网调度智能应急事故处理技术。实现考虑电网、电站和机组安全约束的水电站AVC优化控制目标、数学模型和求解算法；实现水电站AVC与励磁系统协调控制技术；分析水电站AVC对电压稳定的影响；实现“集中决策、分级协调、分区控制”的电网无功电压优化控制摸式；实现电网事故时水电站AVC协助电网调度智能应急事故处理技术。预期目标：实现适用于网厂协调的水电站AGC/AVC数学模型和求解算法，研制安全性高、实时性强、经济性优、厂网协调好的水电站AGC/AVC控制平台，并在试点工程中成功应用。全面提升水电站自动发电的综合控制能力，推动厂网协调控制技术发展，显著改善电能质量，为电网安全运行提供强有力的技术保证。实施时间：2009年1月2010年12月4.1.2发电厂快速并入高压网装置研制内容：实现快速并网过程中设备的安全性、容错性、可靠性技术；研究发电机组并入高压网前的运行规律，实现发电机组在相角差和电压在合格区时准确、快速地并入高压网；实现与调速器、励磁控制系统、电力系统稳定器、继电保护系统的相互协调配合技术；实现录波功能、调试校验功能、通讯功能、相位表功能以及断路器合闸导前时间测量等功能。预期目标：研制装置一套，并试点运行。实现并网接入快速化、安全化、标准化和智能化，提高装置的故障自诊断能力、辅助决策能力。实施时间：2010年1月2011年12月4.1.3梯级水电站群经济运行优化调度控制平台研制内容：分析智能电网条件下梯级水电站群优化调度的新要求，实现梯级水电站群智能优化调度工程实用化的数学模型及求解算法；考虑水库蓄水效益和防灾弃水风险之间的关系以及当前时段决策对未来时段余留效益的影响；考虑梯级水电站群经济运行与梯级水电站群水库中长期优化调度、梯级水电站群竞价上网决策系统以及未来可能推出的电力期货市场之间的关系；实现电网事故时梯级水电站群优化调度协助电网调度智能应急事故处理技术；实现梯级水电站群综合调峰能力提高技术；实现梯级水电站群优化调度和电网联合智能控制技术。预期目标：实现实用的梯级水电站群智能优化调度数学模型和求解算法，研制安全性高、实时性强、经济性好的具有自主知识产权的梯级水电站群智能优化调度控制平台，并在一些示范工程中成功应用。编制梯级水电站群智能优化调度控制技术规范与试验、验收标准。实施时间：2010年1月2012年12月4.1.4大机组设备状态监测与故障诊断系统研制内容：分析大型水电机组、抽水蓄能机组和火电机组与电厂关键设备运行特点，及其在导致设备进入非稳定状态或故障状态前可能出现的预兆；研制模块化的电厂主设备状态监测装置；建立简洁安全的系统结构，实现合理的功能分配；实现信号提取、识别及预测技术；实现数据智能存储策略；实现故障诊断的机理与策略。预期目标：研制一套大机组状态监测与故障诊断系统，并在电厂示范应用；建立相关规范和标准；建立电站群资料分析中心。实施时间：2010年1月2013年12月4.1.5火电机组次同步振荡抑制装置研制内容：实现次同步振荡抑制装置测量技术；实现次同步振荡抑制装置的参数整定，使得在系统多种工况下能收到综合最佳阻尼控制效果；实现次同步振荡抑制装置的保护策略、安全策略、多机之间协调策略；实现次同步振荡建模、仿真、测试技术。预期目标：研制一套火电机组次同步振荡抑制装置，并在火电厂示范应用。实施时间：2010年1月2011年12月4.2 大规模可再生能源4.2.1大规模间歇式电源接入的有功功率控制系统研制内容： 研制出符合电网调频需求的风电场有功功率控制系统，需要开展以下工作有：1）建立风电接入的电网模拟环境；2）建立电网EMS模拟系统；3）建立电网EMS模拟系统和风电场综合协调控制系统的接口；4）基于1）3）建立风电场有功功率控制综合测试环境；5）开发风电场有功功率综合协调控制系统；7）开展试验，在测试环境中验证风电场有功功率控制的效果。预期目标：建立满足电网侧支撑调度系统需要的AGC系统，开发风电场电源侧响应AGC要求的有功功率调节的控制装置。为实现电网对风电进行AGC提供技术、装备支撑。实施时间：2010年1月2012年12月4.2.2大规模间歇式电源接入的无功电压控制系统研制内容：研制出适合智能电网需求的风电场电压/无功控制系统，需要开展以下几方面的工作： 1）建立风电场接入的模拟电网试验环境，用于模拟电网电压跌落、功率因数波动等；2）建立不同类型的多台风电机组的模拟测试环境，用于模拟不同类型机组的无功调节；3）建立风电场接入电网的综合电压/无功测试环境；4）在测试环境中研究符合智能电网要求的风电场电压/无功控制策略以及与电网的接口；5）开发具有统一、标准接口的风电场电压/无功控制系统；6）开展试验，在风电场电压/无功综合测试环境中验证风电场电压/无功控制系统的控制效果。预期目标：建立满足电网侧支撑调度系统需要的AVC系统，开发风电场电源侧响应AVC要求的无功功率调节的控制装置。为实现电网对风电进行AVC提供技术、装备支撑。实施时间：2010年1月2012年12月4.2.3间歇式电源发电功率预测与优化调度系统研制内容：建立统一的风电场发电功率预测与优化调度系统，主要任务有：1）实现风电场与调度系统的接口；2）实现包含风电的电力系统优化调度方法；3）实现风电场功率预测方法；4）开发具有统一接口的包含风电场的电力系统优化调度系统。预期目标：开发集成风电预报、调度、AVC、AGC为一体的应用系统。满足电网对间歇式电源接入调峰和自动发电要求。实施时间：2010年1月2012年12月4.2.4风电场/风电机组低电压穿越控制装置研制内容：研制风电场低电压穿越控制装置的主要任务有：1）建立各种电网故障条件下产生的低电压对风电场影响以及风电场的低电压响应特性对电网安全稳定影响的分析模型；2）构建风电场/风电机组低电压穿越性能与机组低电压穿越指标及低电压穿越装置的硬件拓扑结构；3）建立低电压穿越的试验测试环境，研制大型双馈风电机组的低电压穿越装置；4）研制大型直驱风电机组结合变桨控制低电压穿越装置；5）制订风电场和风电机组低