智能电网发展模式与关键科学技术.ppt

华中科技大学 林湘宁 2009.11,我国智能电网的发展模式与关键科学技术问题,汇报提纲,汇报提纲,到2008年底，全国发电装机容量已超过8亿kW,已建成六大区域电网建设北、中、南三大西电东送通道推进全国联网、建设坚强国家电网,我国发电总装机容量的发展,2006年中国发电装机和发电量,2020和2030-2050年中国电力发电装机预测,2007 年装机 713 GW 人均0.54kW 预测 2020 年装机 1,500 GW 人均 1kW.预计 2030-2050年,人均1.5kW 时,全国总装机需要 2,400GW（按16亿人口计）设想24亿kW 装机的组成：煤电 960GW，40%水电 360GW,15%总计17亿kW,占70%核电 260GW，10%气电 120GW，5%还有 700GW,30%差距，需要有可再生能源 发电提供。即风力发电、太阳能发电、生物质能发电,我国电网电压等级的发展,3000MW,2500MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,Hydro Power Base,Thermal Base,全国电网的基本格局,西电东送：北、中、南三条输电通 道，联网送电为主 南北互供：水、火调剂，跨流域补偿，联网效益为主 全国联网：东西强联网，南北弱联网的总体格局,P10,3000MW,2500MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,Hydro Power Base,Thermal Base,AC,DC,2005年全国电网互联格局,DC under constructed,P11,姜家营,三峡,高岭,三堡,上海,阳城,政平,辛安,安阳,石北,神木,呼伦贝尔,天津东,宁东,宝鸡,德阳,龙泉,葛洲坝,辽宁,惠州,灵宝,罗敷,苏南,晋东南,山西向江苏直流送电300万千瓦,福建与广东联网工程150万千瓦,葛沪综合改造工程600万千瓦,德阳宝鸡直流输电工程120万千瓦,三沪直流输电工程300万千瓦，2006年投产,银川东山东直流输电工程，400万千瓦，2009年投产,呼盟辽宁直流工程300万千瓦，2010年投产,高岭背靠背工程，150万千瓦，2008年投产,山西向江苏直流送电300万千瓦,福建与广东联网工程150万千瓦,葛沪综合改造工程600万千瓦,灵宝背靠背扩建75万千瓦,“十一五”期间跨区联网规划,P13,上海2300万千伏安,三峡地下电站,陕北煤电,陕北300万千伏安,石家庄300万千伏安,北京300万千伏安,300公里,470公里,340公里,淮南煤电,362公里,130公里,南阳300万千伏安,283公里,329公里,杭北300万千伏安,芜湖300万千伏安,164公里,荆门300万千伏安,武汉300万千伏安,260公里,晋城电厂,晋东南300万千伏安,淮南2300万千伏安,400公里,100公里,豫北300万千伏安,2010年特高压电网规划图,P14,华北,南方,东北,西藏,台湾,西北,陕北煤电,陕北,石家庄,北京东,华中,280,470,340,100,豫北,徐州,淮南煤电,徐州煤电,南京,330,330,160,无锡,南阳,300,170,320,150,上海,华东,杭北,芜湖,160,400,荆门,武汉,晋东南煤电,地下电站,360,宜宾,哈密煤电,2012年特高压电网规划图,溪洛渡向家坝,俄罗斯,蒙古,500千伏交流,1000千伏交流,800千伏直流,750千伏交流,500千伏跨国直流,图例,晋东南,260,哈密煤电,安西,永登,拉西瓦,白银,西宁,官亭,张掖,银川东,平凉,乾县,渭南,宝鸡,兰州东,天水,延安,哈密电厂,哈密变,奇台变,吐鲁番变,乌北变,玛纳斯,奎屯变,皇宫变,库尔勒变,西安南,170,220,140,250,360,200,360,230,100,140,100,180,160,230,278,141,189,170,79,150,257,120,215,416,452,344,中俄背靠背,至冯屯,100,50,呼盟2,伊敏,鄂温克,满洲里,200,呼盟1,海拉尔,蒙西,蒙西煤电,450,200,伊宁变,90,P15,2020年特高压电网规划图,新能源产业发展包括太阳能电池从晶体到薄膜，风机从KW级向MW级发展，动力电池从镍氢到锂电，从煤电到整体煤气化发电，传统电网到智能电网。近年来，我国可再生能源利用以年均超过25%的增速发展，成为增长最快的能源产品。国家在可再生能源发展规划中提出：到2020年，使可再生能源开发利用总量在能源供应结构中的比重由7%提高到15%。2020年力争使可再生能源发电装机占总装机容量的比例达到30%以上，水电总装机容量达到2.9亿千瓦，开发程度达到70%左右，风电达到3000万千瓦，太阳能发电达到200万千瓦。为实现这一目标，未来这一阶段我国全社会大约需要投资1.5万亿。,我国能源产业发展的新动向,发展新能源产业还有系统配套的问题，比如风能、太阳能发展多了，上网就是关键环节，所以还要发展智能电网，要解决相应的、配套的关键技术和系统方面的问题。国家的新能源发展规划也在加强这方面的规划布局和产业政策的制定。另一方面，全球主要经济体正面临着一次使电力体系效益最大化的历史机遇，整合或改造这个传统电力流程,其本质就是更有效地重组人类的能源体系，改造人类基本的生产方式。以信息化电网重塑全球电力体系是危机时代人类提高能源效率的最佳捷径。,我国能源产业发展的新动向,在全球，特别是我国能源发展面临的第一个挑战就是以信息技术彻底改造传统能源体系，将传统电网体系升级为信息社会水平，最大限度地开发电网体系的能源效率，造就一个与传统电网体系规模相当的创新架构。2008年我国社会用电总量近35000亿千瓦时，若实现电网信息化体系创新，每年可节省5%10%左右的电力资源，接近2000亿元人民币的水平，相当于营建一组于2009年开工的投资共计1200亿元的福建福清、浙江方家山、广东阳江三个核电站；如果推行更大规模的信息化电网改造工程，电网体系可以创造更加巨大的市场价值。据此，电网的信息化革命升级将把我国电力生产提升到世界新技术革命的高端水平。,我国能源产业发展的新动向,对我国电网进行信息化升级，使电网进入计算机和即时通讯系统时代，这将是自蒸汽机使用以来最伟大的工业革命成就之一，也是可再生能源替代化石能源作为主力能源的必然选择。国家电网、南方电网两个公司应该是国家控制力最强的资源和企业，也是拥有世界上最沉睡财富的企业。根据中国电力企业联合会的统计：截至2008年年底，全国电网220千伏及以上输电线路回路长度已达36.48万千米，220千伏及以上变电设备容量达到138714万千伏安。这个庞大的输电系统中已利用的输电、变电和供电的功能仅相当于开发了这个网络功能的一半而已。,我国能源产业发展的新动向,面对欧美加快发展智能电网这个残酷的竞争现实，应该集中一切可能的力量，充分利用我国的需求和资源，加快启动国际电网的互动大转型战略。可以将这个计划称为“洲际能源互动网络”。这个计划体系框架包括如下：以一个全球电网互动升级标准为基础，革命性实现我国互动电网大踏步的转型，同时这个体系并蓄洲际互动电网体系的革命，将东亚、东南亚、中亚以及俄罗斯等地的发电、输电、供电、用电的电力产业互联集成起来，重组区域及全球能源体系，进而促进电力能源的全球化互动整合，推动电力体系间的联通和电力国际化交易。,我国能源产业发展的新动向,我国未来的电网发展，必须以科学发展观为指导，借鉴国外发展经验，结合我国的现实情况，走一条适合中国国情的发展道路，以适应现实国情和未来各方面的综合发展需求。主要体现为：满足国民经济快速发展需要，外延发展和内涵提升并重；满足大范围能源资源优化配置需要，供电侧和用电侧并重；满足大规模可再生能源发展需要，集中和分散并重；提高电能在终端能源消费中的比重，推动资源节约型、环境友好型社会建设。,我国电网发展的新需求,现在是节能减排，建设“资源节约型、环境友好型”社会，实现能源与经济社会和谐发展的关键时期。相应地对作为重要基础产业的电力工业发展，尤其是电网发展提出了更高、更多的要求。体现在以下几个方面：我国大范围能源资源配置和可再生能源的大规模集中接入，要求电网结构更加坚强合理，控制管理更加灵活便利；“两型”社会建设要求电网在确保安全可靠的前提下，着重提升其运行效率和灵活管理能力，推动新型电能利用模式，提高电能在终端能源消费中的比重；,我国电网发展的新需求,随着我国经济社会不断发展，需要增强现有电网的输送能力、改善电能质量，提升电网运行的安全可靠性、灵活性与互动能力，和提供优质服务；国际社会对气候变化问题的高度关注，需要使能源结构优化和提高能源效率，减少温室气体排放，作为我国获得国际话语权、彰显国际竞争力和实现可持续发展的重要内容。,我国电网发展的新需求,美国提出2030年智能电网规划后，掀起了智能电网的研究热潮2006年，美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案 2008年，Xcel能源公司开始引进智能电网技术，并使美国科罗拉多州的Boulder市成为第一座智能电网城市 2009年1月25日美国白宫最新发布复苏计划尺度报告2009年2月10日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表（PowerMeter）的用电监测软件,美国主要关注：电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。主要实施项目有美国能源部和电网智能化联盟主导的GridWise项目和EPRI发起的Intelligrid项目。,三,本领域的研究现状与经验做法,欧洲2006年欧盟理事会发表能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略法国电力公司同意与瑞士ABB公司之间的交易，使用ABB公司SVC Light的“聪明电网”技术2001年，意大利电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络 欧盟第5次框架计划中的“欧洲电网中的可再生能源和分布式发电整合”专题下包含了50多个项目，被认为是发展智能电网第一代构成元件和新结构的起点，主要项目有Dispower、CRISP和Microgrids,欧洲则重点关注：可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变。,三,本领域的研究现状与经验做法,日本：日本政府计划于2010年开始在孤岛进行大规模的智能电网试验东京工业大学于3月初成立“综合研究院”，其中，可再生能源与“智能电网项目”备受瞩目 东芝、日立等8家电力相关企业计划用3年时间开发出高可靠性系统技术,日本将根据自身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定，构建智能电网。,三,本领域的研究现状与经验做法,中国：华东电网公司2007年在国内率先开展智能电网可行性研究，设计2008-2030年“三步走”的行动计划 2009年2月28日，作为华北公司智能化电网建设的一部分华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组验收 2006年底交流特高压示范工程奠基，2008年8月正式建成投运多项973计划项目、SG186一体化平台建设、863计划项目等,中国未来智能电网的发展趋势：以坚强网架为基础、以信息平台为支撑，构建高度一体化的智能电网结构体系。2009年5月21日，国家电网公司公布了“智能电网”的发展计划，智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进，到2020年可全面建成统一的“坚强智能电网”。,三,本领域的研究现状与经验做法,总体目标,四,我国智能电网建设发展的模式与实施方案,以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网。通过电力流、信息流、业务流的一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其它产业的技术升级，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化,明确内涵，确定目标，完成整体规划，开展 关键技术研究，加强 实体电网建设，统一 信息模型，整合信 息平台，开展标准制 订，进行相关试点，积累总结经验。基本达到国际先进水平。,总结技术试点和设备 研发经验，优化业务 流，规范建设要求，完善整体架构，滚动 修订发展战略规划，全面推广建设。基 本建成智能电网，达到国际领先水平。,在全面建设基础上，评估建设绩效，结合 应用需求及技术发展，进一步提升技术、管 理和装备水平，引领 世界智能电网技术发 展。全面建成世界领 先、自主创新、中国特色的坚强智能电网。,整体规划、统一部署、试点先行、稳步推广,先进的特高压交直流输电技术全维度智能化高级电网调度技术 电网节点支撑技术实时安全监测及辅助决策系统优化运行、预防控制、紧急控制、校正控制、恢复控制的智能决策应用可预测、可调节、平滑转移的潮流控制技术建立电网智能决策平台 建立电网综合信息管理平台大规模可再生能源接入与控制技术分布式能源系统接入技术先进的供电安全快速预警及控制技术电网智能自愈技术,先进的双向用电信息管理体系双向互动的智能表计智能家居与高效能设备用户电源与储能设备智能接入用户通信与能源一体化等增值服务技术用户电压自动调节技术充电站技术,2030年,2020年,2012年,实现发电侧与电网之间的协调发展,电源规划与电网规划有效衔接，能够满足电网稳定运行的要求机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网稳定运行的要求实现机组重要运行参数在线监测，包括实时煤耗、实时排放等环保指标,实现电力统一规划机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网自动控制运行的要求实现机组主要设备工况和缺陷的在线监测，为电网提供事故预警信息,实现电网对机组运行参数的在线人工控制可再生能源大规模并网运行试点,实现电网对机组运行参数的在线自动控制可再生能源大规模并网运行,电源规划与电网规划融合发展，能够满足电网智能运行的要求机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网智能运行的要求实现机网信息的双向交换和数据传送,机网信息交互与控制技术实现可再生能源并网的“即插即用”,发 电,建设坚强的输电网络，构建灵活、合理的配电网架结构，为能源在更大范围内的优化配置奠定坚实的基础,建成特高压两纵两横骨干网架；推进广域测量技术的普及，实现全网实时可观测；初步建立安全监测及辅助决策系统；完成智能调度系统主要功能模块构建标准智能支持原型平台；开展电网快速仿真及建模研究 形成智能控制终端的标准体系；完成电能质量监测与控制系统标准化平台研发,电网更安全可靠，输电更经济环保，能源更清洁多样,建立完善的在线监测、事故预警、故障识别、安全评估、辅助决策、自动控制系统，部分实现自愈功能构建动态多维虚拟化地理信息平台，实现智能电网在地理信息范畴的智能化实现分布式发电的有序接入和退出实现智能控制终端的自适应、自组织,750kV及以上电压等级灵活输电设备关键技术电力市场交易运营系统研发状态检修系统、资产全寿命管理系统研发；数字化变电站关键技术智能电网标准模型及交换服务,特高压骨干网架完全建成，各级电网协调发展。实现资源优化配置,形成以特高压交直流电网为核心的坚强电网实现从系统监测到与控制措施实施的完全闭环强大的电网自愈能力智能调度系统全面推广,坚 强 电 网,为双向互动营销奠定基础，初步建立营销管理现代化体系,建成电力用户用电信息采集系统建立公司总部营销实时信息平台建设双向互动营销试点实施更具竞争力的市场营销策略优化完善营销业务,满足用户多样化需求推广双向营销体系建立增值服务体系推动智能楼宇、智能家庭、智能交通等领域的科技创新和技术发展大幅度提高电能在终端消费中的比重,用电信息集中采集主站、通信、终端相关技术智能表计技术智能用户交互终端用户门户技术,实现用户用电优化建议智能家居与高效能设备用户通信能源一体化技术,提升电网综合服务水平，带动社会协调发展,满足用户个性化需求，提供定制服务允许用户向电网提供多余的电力建成汽车电网,用户电压自动调节技术用户电源与储能设备接入技术充电站技术,用 电,高级潮流控制技术多级电力市场协同运营核心技术状态检修、资产全寿命管理的智能分析决策智能变电站分布分析决策技术快速预警及控制技术在线风险评估，自动识别电网薄弱环节发输配用各环节的协调优化调度,中国坚强智能电网分阶段发展目标和技术路线,高级人工智能技术智能决策技术复杂大系统优化控制技术,一是提供更加安全、高效、经济、清洁的电力供应，切实履行电网企业的社会责任。二是以效率和效益为中心，优化资源配置，构建柔性架构，实现最优化经济运营。三是与电源方合作共赢，形成电力产业可持续发展和良性循环。四是提高可靠性和服务质量，为用户提供高效增值服务。五是坚持自主科技创新，推动电力行业及其它产业技术提升。,智能电网的功能,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,根据经济社会发展对未来电网的要求，中国智能电网应具备以下五个方面的基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动。坚强可靠的实体电网架构是中国智能电网发展的物理基础，是实施国家宏观能源战略、实现大范围资源优化配置、保证国家能源安全的基石，同时也是抵御多重故障、外力破坏、信息攻击、防灾抗灾的基础。经济高效是对中国智能电网发展的基本要求。一是通过信息整合及共享，可以支撑管理精益化，提高管理效益；二是实现对系统运营的控制优化，提高运行和输送效率，降低运营成本；三是实现全网资源优化和全寿命优化，提高资产及投资利用率；四是推动发电侧挖潜改造、均衡发展，提升能源投资效益；五是引导电力用户科学用电、节约用电。,智能电网的功能,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,清洁环保是经济社会对中国坚强智能电网的基本诉求。一是坚强坚强智能电网在业务重组、信息重构、技术提升、架构优化的基础上，能够极大地提高资源综合利用效率，直接或间接地服务于清洁环保；二是积极鼓励和因应清洁能源的发展，促进传统电源节能减排，减少化石能源消耗；三是通过推动友好互动的用户服务、推广低耗节能设备、电动汽车和智能家电等智能设备大规模应用，改变终端用户用能方式，提高清洁的电能在终端能源消费中的比重，降低能耗并减少排放；四是提高社会综合环保能力，建立与自然和谐共融的社会公共基础产业。,智能电网的功能,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,透明开放是中国坚强智能电网的发展理念。一是能够为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台，实现各类电源和用户的无歧视接入；二是以公开、透明的市场规则对电源与用户进行管理、提供服务，并满足源端及用户的多元化、差异化需求，为其提供高品质的服务；三是以开放的形态，充分利用电网资源向社会提供附加增值服务，充分利用社会公共资源提高综合资源利用率，提升电力行业和其它产业的核心竞争力，适应技术进步和需求变化。友好互动是中国坚强智能电网的主要运行特征。一是坚强智能电网能够依据实时运行状态和多维约束条件，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；二是在保证电网安全的条件下，最大限度地满足电源侧和用户侧的多元需求；三是通过双向互动，激励电源侧、用户侧主动参与电网安全运行，实现发电及用电资源优化配置。,智能电网的功能,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,坚强智能电网规划方法研究及支撑系统研发 围绕2030年电网规划和特高压电网滚动规划，加强规划数据整合，建立电网规划所需的模型、基本信息和设计数据平台。研究适合于大规模可再生能源接入的配电网规划技术原则、评价方法，开发相应的数据系统和软件系统，满足未来坚强智能电网对配电可靠、灵活、经济和高效的要求。坚强智能电网设计方法研究及设计工具开发 结合典型地区的风灾、冰灾等严重自然灾害概率分布数据，通过技术经济综合评价，提出适合坚强智能电网要求的大电网设计方法和技术标准，提出电网规划的可靠性分析方法和原则。开发计算分析平台，为特高压及各级电网科学设计提供技术支撑。风电等间歇性可再生能源消纳能力分析评估 通过对间歇性能源并网调峰调频特性、并网无功电压特性的分析，提出适合我国特点的大规模间歇性能源消纳能力的评估原则和评估方法，为我国大规模可再生能源开发提供参考。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,建立坚强实体电网,坚强智能电网支撑站点广域同步实时全景信息采集技术；坚强智能电网实时综合监测技术；自适应、自优化继电保护技术；自协调区域继电保护技术；对能量采集及电力市场交易平台的支撑技术；坚强智能电网支撑站点自感知、自诊断、自决策、自管理技术；坚强智能电网支撑站点柔性集群技术；区域输配电网自动优化、调整、重组支撑技术；区域电网自适应平衡支撑技术；源端智能化匹配技术；坚强智能电网支撑站点广域关联、配合、交互技术；坚强智能电网支撑站点运维试验技术；坚强智能电网支撑站点全景规划设计及仿真培训技术。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,建立电网支撑站点,灵活交流输电关键技术。包括灵活交流输电设备关键技术、完善装备制造技术、灵活交流输电设备在坚强智能电网中的调节控制策略、根据不同的控制目的确定不同的协调控制方案。直流输电控制技术。包括直流输电系统对电力系统安全稳定性的影响、交直流并联输电系统功率调制策略、直流输电系统紧急功率控制技术、交直流系统协调控制技术等相关控制技术。智能配电、用电设备研制与应用。包括智能测量、智能开关、高级储能装置等智能配电、用电设备研制，优化智能设备的使用方法，推广采用智能配电、用电设备以满足用户多样化的电力需求。新型智能装备研制。包括研制性能更好，使用更灵活方便的新型智能装备，推动相关产业发展，引导相关技术的研究方向。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,实现电网智能装备,特种光缆及其监测技术智能光传输技术数据通信技术电力通信接入技术多媒体通信技术通信管理信息化技术广域时间同步技术应急通信及管理应用技术安全防护技术,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,建立通信支撑平台,发电侧技术，包括提高机组可靠性、可用性和可调性技术；火电机组节能减排技术；机网协调技术，包括机网信息双向交换技术；发电调度策略优化技术；可再生能源及其它分布式能源系统有序并网、智能自适应控制技术；提高可再生能源消纳能力技术；提高可再生能源出力预测准确性技术。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,实现智能发电及并网,大电网安全稳定控制关键技术 包括坚强智能电网安全稳定控制理论、电力系统跨大区安全稳定控制模式方法和防御体系、大电网广域监测分析保护技术、电网事故的智能故障诊断及扰动在线识别技术、电力系统灾变预防和紧急运行关键技术、大型互联电网自愈恢复理论与分析方法；交直流混合电网协调运行策略、多级控制中心之间的协调配合策略、多直流输电在线运行分析与集中协调策略；人工智能、数据挖掘等技术在电网状态评估、安全分析、故障诊断、故障恢复、经济运行等方面的应用。在海量历史数据的基础上选择合适的挖掘算法进行负荷特性和区域频率特性等方面的挖掘、输电网降损的数据挖掘技术、优化网络结构和运行方式。电网建立在静态安全预警、保护智能预警、暂态稳定安全预警、电压稳定安全预警等分层面上的综合预警技术；研究构建全维度智能化高级电网调度系统平台、在线安全稳定动态评估及智能分析决策支持系统、新一代大型电网电压无功智能决策系统。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,实现智能运行与控制,大电网经济高效运行关键技术 包括满足电网安全约束前提下的、基于电力市场竞价规则的、水火电机组发电计划优化和水火电联合优化的实时经济调度技术、满足电网安全和可靠供电的节能发电调度技术；智能配电网运行控制关键技术 包括智能化配电网风险评估及供电安全预警模型、智能化配电网降低风险策略的自动配置与计算等供电安全预警技术、配电网快速仿真和分析、故障快速定位及处理等配电网自愈自优化技术、在配电网分散无功动态补偿基础上，通过通信进行全局无功优化补偿的技术、研究智能配电网节能降耗技术。研究动态电压恢复技术、无功补偿技术、固态转换开关技术、有源滤波技术等电能质量控制技术；研究集地理信息集成、分析与可视化功能于一体，能够将坚强智能电网在虚拟地球系统中进行动态多维虚拟化的综合性地理信息平台技术，实现坚强智能电网在地理信息范畴的智能化。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,实现智能运行与控制,智能用户用电信息采集与交互系统 包括智能双向电表及智能用户交互终端的功能和实现技术、研究智能用户用电信息采集与交互系统的功能和实现技术、基于供求信息双向互动的用户需求侧分析技术、用户门户技术。用户用电智能调度决策支持系统 包括系统的功能、电力用户用电节能经济的智能算法及关键技术等，通过系统给用户提供节能建议，并可根据用户需要实现对用户的自动调度。新型双向互动营销模式 包括增强客户体验与服务的新型双向互动营销机制、更具竞争力的市场营销策略、基于用户主动性的激励性环保节能互动策略、机制和支撑技术、基于双向互动的双赢增值服务业务策略、机制和支撑技术。,技术研发重点,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,实现智能用电与交易,分布式能源接入及双向供电技术 用户侧分布式能源（光伏发电、储能装备等）“即插即用”和用户向电网反向供电技术。电力市场运营技术支持系统 开放有序的坚强智能电网电力市场体系方案及措施，为清洁能源、分布式发电参与市场交易进行需求侧竞价提供技术支持手段。研究电力市场指标体系、效益与效率及市场力分析；研究计及电网安全与经济约束的电力系统优化算法及阻塞管理；研究大规模电力系统竞价交易优化算法；研究促进资源优化的信息发布机制；研究适合我国国情的交易和结算机制。,技术研发重点,实现智能用电与交易,五,智能电网应具备的功能及技术研发重点,社会效益综合评估节能效益,六,社会效益综合评估减排效益,六,社会效益综合评估减排效益,六,世界能源短缺危机日益严重，有鉴于电力基础设施是全球具有最大价值的物质设施，也是可以最大限度实现能源效率提高的平台，发展智能电网将是关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。,智能电网研究领域的战略地位,七,在发电领域，接入更多分布式新能源发电和远距离大规模可再生能源发电在输配电领域，新型输配电设备的使用将降低输电损耗，提升跨大区经济调度和资源优化配置能力以及增强电网的抗攻击、快速反应和自愈能力在用电领域，动态电价和智能用电设备将使用户更充分地利用新能源，提高资源利用效率并实现引导负荷跟随发电能力波动的功能，增强电网运行的安全性。,智能电网的实施将优化能源结构、转变能源供给方式、提高能源利用效率、并为国家能源安全提供保障智能电网的建设和运行，将带来大量新的工业、商业增长点发展智能电网将在多个相关领域推动科技创新，提高我国科技实力以智能电网为平台所组成的分散决策机制将为电力市场的良性运作提供保证,智能电网研究领域的战略地位,七,根据美国能源部国家能源技术实验室的A vision for the modern grid，智能电网应该具备以下功能：1）自愈（Self-heals）；2）互动（Motivates&includes the consumer）；3）安全（Resists attack）；4）高质量（Provides power quality for 21st century needs）；5）容纳所有的电源种类和储能方式（Accommodates all generation and storage options）；6）市场化（Enables markets）；7）资产优化和高效运行（Optimizes assets and operates efficiently）。,美国的智能电网将以超导输电和新能源分散发电为主要技术突破口，而欧洲的智能电网则将以多点落地的特高压直流输电和大规模可再生能源为主要技术突破口。,本领域的发展规律与研究特点,八,智能电网涉及到能源、环境、社会和经济等多个方面，智能电网是一个广泛联系的、开放的有机系统，其发展需要多学科、多领域的共同支持。发展规律：智能电网中电力系统与信息系统的耦合性增强；复杂大系统的理论框架和理论（控制学科）与电力系统运行控制的结合空间增大；输配电领域与发电、用电侧的互动性增强。,本领域的发展规律与研究特点,八,研究特点：在信息的捕捉和应用上，要体现信息感知的敏锐化、信息筛选的精细化、信息记忆的仿生化、信息预测的精确化。在智能理论和方法与电力系统技术的结合上，要体现决策模型建模的高效化、优化计算的并行、记忆、模式辨识的拟人化、优化决策的全局化、全景化、控制决策的过程化、闭环化、计算过程的可视化、结果展示的可知化，以及自动、科学的后评估和自学习能力。我国智能电网的研究应以国内科研创新为主，并开展广泛的国际合作与交流，拓展科研思路和空间，加快科技进步的步伐。,本领域的发展规律与研究特点,八,指导思想：智能电网或多或少有可能涉及多学科的融合，需要多学科、多领域的协同研究。不但要融合旧3论（系统论、信息论和控制论）的确定性、最优化和唯一性思想，而且要吸收新三论（即耗散结构论、协同论、突变论）的思想，关注不确定性，强调差异化和多元化。,发展布局、优先领域及学科交叉方向,九,智能电网发展布局,智能电网规划智能电网运行智能电网保护与控制智能电网信息技术智能终端与智能用户智能输配电技术智能电网资产管理智能电网评估智能电网中的储能技术智能电网中的电力市场,智能电网规划,智能电网发展布局,适应特高压直流大功率馈入的受端电网规划考虑可再生能源的电力系统规划考虑不确定因素的电网灵活规划,智能电网规划,智能电网发展布局,适应特高压直流大功率馈入的受端电网规划,对智能电网的安全性、经济性和可靠性进行统一评价的规划理论和规划模型和设计数据平台大规模直流注入的落点位置、注入功率大小等因素对受端电网安全的影响为特高压、超高压电网规划和各级电网协调发展提供指导性技术准则和评价方法的大电网规划技术原则,智能电网规划,智能电网发展布局,考虑可再生能源的电力系统规划,有助于可再生能源接入的配电系统结构设计方法含可再生能源配电系统的综合性能评价指标体系新型配电系统优化规划理论和方法具有空间负荷预测、分布式电源（微网）容量与位置优化、配电网络优化、分布式能源结构优化等功能、适用于微网发展的电网规划决策支持系统分布式电源及分布式储能装置以及微网的优化配置适合于大规模可再生能源接入的配电网规划技术原则、评价方法风电等间歇性可再生能源消纳能力分析评估,智能电网规划,智能电网发展布局,考虑典型地区的风灾、冰灾等严重自然灾害概率分布数据的坚强智能电网设计方法和技术标准规划成本最小化条件下未来电力需求增长、元件故障等不确定因素对电网运行造成的负面影响分析提高转移能力的配电网架优化考虑资产全生命周期的电网运行与规划,考虑不确定因素的电网灵活规划,智能电网运行,智能电网发展布局,智能电网调度配电网自动化技术面向智能电网的状态估计技术智能预警技术新能源的接入问题智能电网决策支持系统,智能电网运行,智能电网发展布局,智能变电站的高级应用基础理论和方法,互联电网分层分区实时建模理论和方法智能大电网的调度机制，智能化决策技术，调度运行模拟系统，考虑安全裕度的输电网与配电网协同调度，考虑孤岛电气特性的发电优化调度，提高配电网供蓄能力的统一调度大电网运行知识的智能发现，配电网智能能量管理系统，智能电网综合负荷整体等值建模及其在线辨识理论与方法考虑大容量储能的电网安全裕度计算，在线电压稳定裕度监测方法可实现提供系统（能量、需求功率、效率、可靠性、电能质量）连续优化的最优化技术，智能电网超实时仿真技术，大风电基地接入电网后的在线调度的时空协调机理与优化模型 基于概率风险，整合政策、市场、气象、环境、灾害因素的动态、暂态、静态安全评估技术,智能电网调度,智能电网运行,智能电网发展布局,基于测量不确定度理论的配网状态估计理论和方法配网母线负荷预测;含分布式电源的配网潮流模型和算法不同事件尺度下的智能配网设备模型兼容不同分布式电网的智能配网数学模型适应性好、收敛快的智能配网动态仿真算法智能配网的快速网络重构方法含分布式电源和微网的馈线自动化,配电网自动化技术,智能电网运行,智能电网发展布局,分层协调的实时状态估计与建模技术测点未知情况下状态估计结果合理性评价标准可使状态估计结果合理性达到最高的状态估计理论和方法计及PMU量测数据的混合状态估计方法和全PMU的状态估计方法以测点合格率最大为目标的状态估计求解算法供安全监视、评估与优化使用的实时配网状态估计技术智能电网关键节点（机组）在线识别及其群类划分智能电网在线整体建模和在线降阶等值与模型参数在线快速辨识的系统的理论方法体系智能电网模型性能的在线评价与选择的系统方法智能电网节点群类广义综合负荷模型类和降阶等值模型类智能电网模型适应性评价的定量指标，在线整体建模平台,面向智能电网的状态估计技术,智能电网运行,智能电网发展布局,包括基于风险识别、评估和管理新理论的数据挖掘、事故预想、安全评估、预警指标的智能预警理论与方法基于数据挖掘技术电网隐患和风险辨识；智能化的事故预想集生成方法全面评价气象灾害、可再生能源发电的不确定性、负荷预测的偏差、系统故障等对电网安全稳定的影响安全评估方法智能电网新型预警指标,智能预警技术,智能电网运行,智能电网发展布局,运用随机数学的理论模拟新能源的随机特性新能源发电接入对电能质量的影响新能源接入对系统的发电计划、调频、调峰、备用的影响有功调度、调频、备用、安全校核一体优化和考虑新能源随机波动和负荷需求弹性化的模型和相应的计算方法新能源接入对电网电压的影响新能源接入对系统稳定性的影响考虑新能源的电网稳定计算模型考虑风电、太阳能并网发电模型的电网暂态模拟仿真平台从系统安全方面测试和评估新的分布式发电技术的软件平台,新能源的接入问题,智能电网运行,智能电网发展布局,智能电网决策支持系统,包括各种决策方法（个体决策方法和群体决策方法）影响决策结果稳定性的参数灵敏度分析决策结果的可靠性分析决策的一致性分析,智能电网保护与控制,智能电网发展布局,智能电网保护技术智能电网控制技术智能电网自愈技术特高压特大规模电网的运行和控制智能导线的相关基础理论和方法,智能电网保护与控制,智能电网发展布局,广域继电保护自适应保护基于本地信息的系统保护继电保护智能再整定技术故障定位间歇式能源接入的并网控制和保护系统,智能电网保护技术,智能电网运保护与控制,智能电网发展布局,基于WAMS的电网稳定紧急控制，基于复杂随机电力网络的能量系统延迟智能控制，电网实时动态监控系统新架构极端条件下地区电网的特性与控制方法，考虑分散性参数的地区电网状态特征识别与控制方法大规模间歇电源接入系统有功/频率协同控制理论，大型电网电压无功智能控制系统，微网内的自动切负荷和恢复方案，基于智能化方法的分层控制与协调的理论与方法实现电力系统运行在线快速协调控制的智能电网的协调控制理论，发电机励磁调节器、发电机调速器、FACTS装置、直流系统等传统元件分散协调控制，分布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车、燃料电池、智能电表、智能家电等新兴元件分散协调控制替代传统的发电机旋转备用的负荷控制技术，替代低频减载和低压减载功能的负荷控制技术，解决新能源的并网问题的负荷控制技术,智能电网控制技术,智能电网运保护与控制,智能电网发展布局,SCADA、PMU、TGIS、DGIS、智能电表的信息整合在线监测技术基于预想事故、预设专家系统的快速分析诊断技术网络最优重构，电压与无功控制策略调整，隔离与恢复供电技术电网故障在线智能诊断的电网故障快速辨识理论和算法不同时间尺度下的智能配网自愈技术快速自愈对负荷影响的敏感性分析，快速自愈条件下系统恢复的机理，快速自愈条件下系统稳定性分析，快速自愈条件下系统电能质