智能电网用户端技术发展前景展望.ppt

1,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,2,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,3,智能电网的国内外发展历程,2003年，美国电科院首先提出了智能电网研究框架，能源部（DOE）随即发布了Grid2030计划-Itelligrid2006年，欧盟智能电网论坛推出了欧洲智能电网技术框架-Smartgrid2008年，中国华东电网公司和华北电网公司分别提出了建设智能电网的远景和实施方案2009年1月，奥巴马宣布全面启动新能源与智能电网项目，全世界随之掀起了一股智能电网热潮 2009年3月初，国家电网公司提出了“建设坚强智能电网”，拉开了中国建设智能电网的序幕,4,智能电网的国内外发展历程,2009年7月下旬国家电网正式确认在上海世博园区建立智能电网综合示范工程2009年8月上海市政府制定上海市智能电网发展规划，并把其列入九大重点支柱产业领域之首至2010年3月，美国NIST陆续颁布了75个智能电网相关标准从智能电网的整个发展历程来看，进入2009年其发展脚步正不断加快,5,各国实施差异化智能电网战略,建设以特高压为骨干网架，各级电网协调发展的、统一坚强智能电网（国网）,灵活接入分布式光伏系统等可再生能源；建设城市智能电网,提高供电安全；推进可再生能源利用，实现节能减排；建立国际电力市场，提高能效,智能终端应用；传统电网改造和技术升级；实现超导电网,6,中美智能电网发展战略规划比较,美国智能电网的核心思想是先期突破智能电网用户端和低压配网智能化之后推行可再生能源和分布式电源系统集成技术与电力储能技术最终发展高温超导电网,中国（国家电网公司）针对中国地域广阔，能源中心和负荷中心分布严重不均，为保证中国经济的高速发展，国家电网在欧美提出的智能电网特征上增加了坚强这一元素其战略规划是以特高压骨干电网为核心，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网，在此基础上，兼顾各级电网的协调发展通过试点和示范逐步向低压配电网与用户端展开，促进电网的安全、高效与开放,7,美国智能电网发展步骤,美国,第一阶段（2010年）为关键技术研发和试点阶段,第二阶段（2020年）为技术改进与市场推广阶段,第三阶段（2030年）全面建成 智能电网,8,中国智能电网发展步骤,中国（国网）,第一阶段(2011年)为技术研究、标准制定与试点阶段，重点在于建设特高压网络架构，开展智能变电站试点工程以及智能配电网等示范性工程,第三阶段（2020年）为完善提升阶段，其目标基本与欧美的最终目标相近,第二阶段（2015年）为全面建设阶段，主要完成特高压网架建设，枢纽变电站实现智能化并初步建成智能调度中心，开展双向互动和分布式能源试点,9,欧洲发展智能电网的特点,欧洲,提高供电安全性,推进可再生能源利用,建立国际电力市场提高能效,10,欧洲发展智能电网的特点,供电的安全性问题一次能源的缺乏供电可靠性和电能质量供电能力环境问题京都协议,哥本哈根协议?气候变化保护自然国际电力市场提供低廉电价和提高能效进行创新和提高竞争能力有关垄断的规程修订,11,接入大量光伏发电系统的输电网,光伏发电输出功率预测系统,高性能蓄电池系统,日本发展智能电网的特点,火力发电与蓄电池组合供需控制系统,12,日本发展智能电网的特点,政府主导,行业协会组织敦促,研究机构积极投入,电力企业主推设备企业联手参与,日本政府主导日美间合作开展“智能电网”试验；经济产业省设立“智能电网国际标准学习会”谋取国际标准”话语权；经济产业省促成孤岛“智能电网”建设计划，调查分析新能源并网后对输电系统负荷的影响和最适合的输电方法。日本电气事业联合会发表了“日本版智能电网开发计划”。日本电力中央研究所在2009年7月设立“智能电网研究会”。东京电力公司宣称，从2010年开始，东京电力、东京工业大学、东芝公司、日立制铁所等主体将在东京工业大学校园内联合开展“日本版智能电网”示范工程的试验，试验期为三年。日立制铁所与东芝公司等日本大型企业进军美国“智能电网市场”，在美国南部研究开发太阳能发电的高效控制系统。,13,国内部分省市智能电网建设规划,上海：制定战略规划；列入九大支柱产业之一；松江、奉贤等地规划产业园；组织建设世博园、浦东、崇明等示范工程,江苏：扬州投资25亿在建我国首个智能电网产业园；南京建立千亩智能电网与低碳经济产业示范园；与国网合作建立国家智能电网科研产业（南京）基地；光伏发电形成千亿级产业,河北：规划在唐山建设我国首个城市智能能源网；建设以天威保变为龙头的千亿级新能源及智能输变电系统产业,北京：规划建设国内规模最大的智能城网；中关村成立智能电网联盟；试点建立智能电网充电站,宁夏：已形成我国最大规模的光伏发电基地,深圳：率先发布电动汽车充电设施技术标准；建成国内最大电动汽车充电站并投入运营,14,发展智能电网的影响与作用,智能电网是先进信息技术与物理（传统）电网相结合的产物，其目标在于使电网更加安全、高效与环保其尤其适应新能源的快速发展，最终达到刺激经济复苏、节能减排缓解气候变暖、推动绿色高效经济模式和生活方式的目标智能电网时代将如互联网时代一样重演企业进化论，推动技术进步，引领产业发展，成为重塑世界经济与能源格局的重要动力,15,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,16,智能电网基本概念,智能电网的研究还处于起始阶段，至今没有一个统一的定义目前大家初步形成的智能电网基本概念：以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网，其目标在于使电网更加安全、高效与环保,17,集成,文字,自愈,兼容,优化,全面的安全保护与可靠系统，防范极端气候,抵御人为外力破坏，防护信息安全,坚强,互动,实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，形成全面辅助决策支持体系,传感器对电网实时监控和在线评估，预防、发现、快速诊断和消除故障隐患,支持分布式发电和插电式电动汽车即插即用，容纳风电等新能源大规模接入,实现双向互动智能传输数据和动态浮动电价制度，有效减少家庭、办公室和工厂电力消耗,对资产进行持续监控，延长资产使用寿命，避免中断事件,智能电网的总体特征,18,智能电网与用户端系统与设备,输 电,变 电,配 电,用 电,发 电,价值体现,80%以上的电能是通过用户端配电网络传输到用户并在终端用电设备上消耗的,19,用户端设备的特点与作用,量大面广,全面承担系统的控制与保护,处于电网能量链的最底层，用户需求丰富,20,我国用户端设备的现状及问题,我国终端设备行业经过50多年的发展取得了骄人的成绩,目前已经形成比较完整的体系基本上满足我国国民经济发展需要,本世纪初基本实现低压配电网的智能控制和网络控制,21,我国用户端设备的现状及问题,我国第三代低压电器推广应用不理想,需求分散、各成系统,电网间信息不通、数据上传不通、下达不畅，无法根本上实现电力自动化目标,22,智能电网用户端概念,智能电网用户端包括了从电力变压器到用电设备之间，对电能进行传输、分配、控制、保护和能源管理的所有设备及系统主要包括用户端智能电器与系统、用户端能源管理系统与智能电表和智能楼宇系统，是构建坚强智能电网的重要组成部分,23,智能电网用户端概念,用户端智能电器与系统指具有双向通信、故障预判和预警、负载监控、全电流范围选择性保护、电能质量监控，能实现区域联锁并可快速安全恢复等功能的高度智能化的电器设备及系统，是构成用户端智能配电网络乃至整个低压配电网的基础性电器设备及系统,24,智能电网用户端概念,用户端能源管理系统指可根据用户的不同用电需求，采用制定个性化用电方案、优化负载、经济运行等管理方式对用户端电能消纳管理的系统，具有双向通信、负荷调节、能源系统分析、分布式可再生能源接入、分布式用户端储能充电、双向电量计费、节能管理等功能,25,智能电网用户端概念,智能楼宇系统指具有建筑照明自动控制、家电控制、远程监控、安全防范、情景控制等功能，可实现楼宇或家居智能化和高效能源管理的系统主要包括节能型照明、空调管理系统、火灾预警与报警系统、防入侵和防盗等系统,26,智能电网用户端系统基本架构,27,智能电网用户端系统,智能配电系统,智能楼宇系统,能源管理系统,居民家庭,商用楼宇,工矿企业,智能配电系统,智能楼宇系统,能源管理系统,智能配电系统,智能家居系统,能源管理系统,28,工矿企业用户典型架构图,SAP/ERP,企业管理,分布式可再生能 源发电系统,储能系统,通信系统,智能楼宇,智能配电系统,智能变电站,高压配电系统,车间2,车间1（配电系统）,生产设备,能源管理系统,OA,Internet,路由器,办公自动化,火灾预警与报警系统,防入侵和防盗系统,空调管理系统,节能型照明系统,邮件系统,电力公司,29,智能楼宇系统典型架构图,Internet,电力公司,远程监控,物业管理,能源管理,火灾预警与报警监控,防入侵和防盗监控,电梯监控,储能系统,分布式发电,车库管理,区域1,区域N,遥控器,子控制器,智能配电箱,空调,照明,智能插座,智能用电设备,智能电表,电力,通信,无线通信,30,储能电池,智能社区或家居典型架构图,电动窗帘,光伏电池组件,充放电控制器,1,2,3,4,5,6,7,8,9,智能空调,智能电表,光伏并网逆变器,智能配电箱,智能家居主控制器,10,防入侵感应网,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,能源管理系统,11,电力,通信,31,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,32,智能电网用户端的总体目标,实现智能智能电网用户端系统的网络化和高可靠性，极大地满足智能电网对用户端电器设备的要求，从而构成统一、互动、协调的智能用户端系统，为智能电网的建设奠定坚实的基础,33,智能电网用户端系统总体特征,能提供系统整体解决方案,能满足智能电网多重需求,兼容、互动和环境友好,安全、节能、智能,智能电网用户端系统,34,智能电网用户端系统的总体特征,能满足智能电网多重需求安全高效环保能提供系统整体解决方案智能电器与系统整体解决方案用户端能源管理系统整体解决方案智能楼宇系统整体解决方案企业用户、楼宇用户、家庭用户个性化整体解决方案,35,安全、节能、智能主要设备具有高性能及高可靠性（提高电网坚强度）完善的智能保护与控制故障快速定位与诊断、系统快速安全恢复区域联锁与级联配合（配电系统全电流范围选择性保护）能源综合管理与多重节能分布式可再生能源发电与预测分布式储能负载管理,智能电网用户端系统的总体特征,36,智能电网用户端系统的总体特征,兼容、互动和环境友好多系统兼容和集成双向高速通信技术支持兼容与互动开放支持多总线与以太网、有线与无线节能与环保系统与设备节能选用绿色可回收材料,37,智能电网用户端系统核心技术,用户端系统共性技术 系统安全技术双向高速通信技术广域与局域测控技术电力电子技术多系统兼容与集成技术系统分析与辅助决策技术可视化展现与操作技术环保技术,38,智能电网用户端核心技术,智能配网核心技术复杂智能配电系统体系及建模技术智能配电系统海量数据融合及并行计算处理技术智能配电网的自愈功能实现技术研究复杂配电网的快速故障定位与诊断技术快速隔离以及自愈恢复技术分布式电动汽车充电站系统技术,39,智能电网用户端核心技术,能源管理系统核心技术系统节能技术分布式可再生能源发电、并网与预测技术分布式储能或充电技术负载智能控制与管理技术智能双向计量技术（智能电表）双向计量、实时电价、双向信息交互自动负荷控制技术,40,智能电网用户端核心技术,智能电器及系统核心技术预警技术寿命显示技术故障快速定位与诊断技术区域联锁与全电流范围选择性保护技术电能质量监控技术快速安全恢复技术,41,智能电网用户端核心技术,智能楼宇系统核心技术多系统兼容与集成技术节能管理技术照明、空调、负荷实时控制楼宇或家电设备远程监控技术安全防范技术火灾预警与报警系统、防入侵和防盗等系统人性化舒适性技术情景控制、智能自动控制、无线控制,42,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,43,智能电网发展带来的机遇,通过能源利用方式的变革，实现节能减排、缓解气候极端化趋势，已经成为全球共识。包括中国在内的世界各国都把智能电网建设作为赢得未来国际产业竞争的抓手，希望借新一轮能源革命契机，占领低碳经济时代的技术、产业制高点粗放式增长带来的高能耗、高污染、高排放一直是我国实现可持续发展的主要制约因素。智能电网集成了当今能源利用领域的一系列先进技术，符合低碳经济高效率、低排放、无污染的要求。推动智能电网建设，既能够促进我国节能减排，有效保护地球环境，又能够实现绿色高效的经济运行模式和生活方式；大力发展与智能电网相关的产业，更是我国实现产业转型升级的重大机遇因此智能电网的建设，一方面将推动技术进步，引领产业发展；另一方面能够重塑世界能源格局和刺激经济的持续增长,44,智能电网用户端发展机遇与前景,智能电网采用统一平台与标准，便于新一代智能用户端设备与系统的开发与应用 智能电网坚强、自愈、互动、优化等要求将极大地促进具有早期预警与快速安全恢复和自愈等功能的新一代智能电器与系统的开发与应用 智能电网在可再生能源发电、提高电能效率和质量、储能等方面对用户端设备提出新的要求，这又将是用户端设备新的发展机遇 为了实现节约资源和保护环境的目标，智能电网建设将大力推动可再生能源的利用和电能供求的管理，这也将促进用户端系统向网络化方向发展,45,智能电网用户端发展机遇与前景,用户端能源管理、负载控制与管理系统都通过数字化技术的运用，实现有效、可靠的运行，将促进集成数字式互感器等各类传感器研究与应用全面综合服务能力的提升，最大限度满足用户多元化需求；借助双向供电技术，实现双向互动营销；智能楼宇、智能家电、智能交通等建设的推动；大幅提高电能在终端消费中的比重等也都将促进智能电网用户端的发展,46,分布式光伏发电系统发展机遇与前景,面对全球性能源短缺，全球气候变暖、环境、可持续发展等问题，分布式光伏发电系统因资源丰富、空间巨大将成为中国发展最快的新能源产业之一分布式光伏发电系统根据建筑物结构和用户用电需求，分散地并入电网，特别适合在城市中应用，有利于城市节能减排、绿色低碳、提升景观效果，使城市生活更美好智能电网用户端系统将解决分布式光伏发电的间歇性和随机性（可预测）、大规模分布式光伏发电系统组群并网的协调和控制、电能质量问题和用户端用电调度等许多问题智能电网的生产者与消费者的双向互动服务体系和灵活的电力交易机制，将推动分布式光伏发电市场的发展,47,分布式储能系统发展机遇与前景,智能电网中大量的分布式可再生能源发电系统要求先进的分布式储能技术作为支撑智能电网的坚强、安全等要求将推动电池储能、抽水储能、飞轮储能、超导储能等技术的开发与应用 智能电网用户端双向通信、双向信息交互等要求推动分布式储能系统的接入技术和保护技术的智能化、网络化智能电网灵活的服务体系和电力交易机制，将推动分布式储能系统市场的发展,48,电动汽车充放电站发展机遇与前景,智能电网中可再生能源的接入和电动汽车的推广，推动了位于智能电网用户端的充放电技术，尤其是快速充电技术的开发与应用智能电网信息化、数字化、自动化、网络化的特征将促进智能化充放电技术及相配套的多媒体软件的开发与应用，促进新型充放电服务体系的建立智能电网标准体系的建立，有利于充放电技术标准的统一，推动电动汽车充放电技术的发展,49,智能电网用户端发展机遇与前景,综观智能电网的发展，在今后一个时期用户端系统将依附其快速发展，并将显现出越来越大的作用和影响 展望未来，我们将紧紧抓住历史赋与我们的机遇，深化用户端系统关键技术攻关，掌握核心专利技术，形成技术制高点，加速用户端设备的研制与产业化，构建完整、统一、坚强的智能用户端网络，用户端系统也必将成为我国建设智能电网的重要支柱,50,概 要,智能电网国内外发展概述智能电网用户端系统概念与架构智能电网用户端系统总体特征与核心技术智能电网用户端系统的发展机遇与前景 我们在智能电网方面的实施与进展,51,目前我们在智能电网用户端研究实施与进展,智能电网用户端领域的技术研究 智能电网用户端领域的标准与规划研究 智能电网用户端的平台建设 智能电网用户端的应用示范,52,研究智能电网系统和整体架构中的共性技术通信技术、广域和局域测控技术电力储能与充电技术可再生能源发电与预测技术设备全寿命管理技术智能计量技术等 设计并搭建智能电网用户端架构与整体解决方案智能电器与系统能源管理系统智能家居系统研究智能电网用户端关键技术,智能电网用户端领域的技术研究,53,智能电网用户端领域的标准与规划研究,全面、深入分析美国NIST发布的75个标准NIST智能电网概念参考模型确定了七个领域，包括：集中发电、输电、配电、市场、运行、服务提供者和消费者,54,智能电网用户端领域的标准与规划研究,2010年1月19日正式公布了美国智能电网的标准化框架。其中包括智能电网的目的、设想、标准和规范制定期限等内容。今后，在美国的智能电网相关设备及装置必须符合该框架中的标准。框架中明确了75个规范、标准和指导文件（IEC/IEEE/ISO/NEMA等多个组织的标准）。其中25个规范和标准已确定，其余50项具体内容将于今后商定，框架中给出了日程包括10个方面：数字控制应用；动态优化；分布式资源集成；需求响应；智能电表；智能设备；储能和削峰；用户控制；通信；消除市场壁垒25项规范和标准中,16项为标准(涉及领域包括输配电、智能建筑、智能工业、家庭区域网等领域）,2项应用指南,7项网络安全规范,55,智能电网用户端领域的标准与规划研究,研究国网等近期发布的一系列标准 研究设计智能电网用户端标准体系架构，并准备着手制订智能电网用户端共性技术标准通信（方式、协议）互动（交互）机制部份智能功能（寿命显示、区域联锁、预警技术等）,56,初步拟定的智能电网用户端标准体系架构,57,智能电网用户端领域的标准与规划研究,参与上海市智能电网发展规划的制定参与国家智能能源网发展模式及实施方案的研究制定,58,智能电网用户端的平台建设,上海智能电网用户端设备与系统工程技术研究中心上海智能电网终端用户设备产业技术创新战略联盟智能电网用户端智能开关电器关键技术研究和应用申请国家智能电网用户端检测中心,59,智能电网用户端的应用示范,上海世博新能源馆“智能电网用户端”系统展示生态崇明岛陈家镇低碳国际生态社区示范工程（低碳社区管理中心能源管理关键技术研究与示范应用）虹桥商务区区域微网能源管理系统规划（关键技术研究和低碳微电网规划研究）,60,上海世博新能源馆“智能电网用户端”系统展示,智能电网用户端系统,61,上海世博新能源馆“智能电网用户端”系统展示,62,上海世博新能源馆“智能电网用户端”系统展示,63,欢迎批评指正！,谢 谢！,