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1、智能电网 四川大学 刘俊勇,SmartGrid,1 智能电网产生的背景：电网新概念、新视 角、新理论、新工具介绍 2 国外智能电网的目标、方法及进程，其技 术新概念、新理论对我国的启示 3 我国智能电网发展思路及目标 4 国内其它省、市电力公司开展情况简介 5 智能电网四川省重点实验室的研究方向及 项目建议 6 可视化调度系统展示,内 容,今年达沃斯主题 “构建危机后的世界” “复杂性”讨论涉及四个方面： 理解复杂系统 （对自然界系统的研究对我们理解组织，社会和市场什么启发） 管制复杂系统 （从食品安全到金融衍生品，管制者和消费者在跟高度工业化的复杂性做斗争） 复杂性的视觉性 （如何让复杂的数
2、据变得容易理解，让决策更加全面） 管理复杂性 （不同的进程, 从复杂性到可能性）,复 杂 系 统,新概念电网 新特点电网 新算法电网 新视角电网 新装备电网,电 网 新 观 察: 复杂系统,特高压，远距离，大容量，交直流混合 清洁能源 灵活输电系统 节能调度 大用户直接交易 厂网分离 自然灾害影响,技术背景-电网发展,技术背景-电网发展,电力系统,电力市场,电力系统,通信.自动化,50年,30年,10年,电路 电磁场,计算机 控制论,技术 经济 管理 互联网,能量流 数据流 资金流,技术背景-电网发展,巨型网络,非线性特征,混沌特征,微网,系统的现象:非线性发展规律,系统的结构向两极发展规律,
3、技术背景-电网发展,静态,单点,断面,系统的规划 运行和控制,动态,连续,电磁暂态,经济,极端情况,优化,风险,新概念电网,特高压 微网 数字化 智能化 自愈式 蚯吲 动态 客户 完美,S - specific, significant, stretching M - measurable, meaningful, motivational A - agreed upon, attainable, achievable, acceptable, action-oriented R - realistic, relevant, reasonable, rewarding, results-ori
4、ented T - time-based, timely, tangible, trackable,新概念电网smart grid,新概念电网,案例推理,多分辨率检索,知识提取,统计方法,知识提取,进化计算,专家系统,超平面法,神经网络计算,Baycsian 网络,模糊逻辑,自顶向下,自底向上,智能自适应系统的方法,新概念电网,专家系统 +提炼后的专家知识 -复杂性 -不确定性处理 -测试,模糊集系统 +不确定性处理 +自然妥协 +容易建立（小系统） -调整（复杂系统） -（双倍稳定性问题）,语言方程 +非常紧凑 +连接知识 +归纳 +自适应调整 +更容易测试 -结构约束,基因算法 +大的搜索
5、空间 +全局/局域 优化 +设计 -计算更加耗时 -不能进行控制(离线),神经网络 +“自动”建模 +黑箱建模 +精确 -只能用于断面分析 -解释 -安全 -精确(复杂系统),数据,专家,混沌理论 风险分析 经济因素,规则,类神经模糊,神经网络结构,基于知识的选择,新概念电网,混合系统 - 认识 - 结构 - 调谐,预测 - 需求 - 质量， - 运行条件,控制设计 - 性能评价 - 振荡 - 运行条件,现象 模型 - 物理，化学， - 数学,数据驱动模型 - 识别 - 参数估计 - 数据,计算 智能化 - 专业技术和数据 - 适应性,现代社会，人人都离不开网络。有数十亿个文档和许多交织的链接
6、组成了我们今天一直使用的万维网(WorldWideWeb)。一批计算机科学家和一支不断壮大的计算机公司队伍，准备开发一个项目来进一步挖掘人类的智慧。他们的目的是要在原有的网络上，再增加一个意义层面，不是作为目录册而是作为一个指南，甚至提供这个体系基础，可以推论出人类时尚。人工智能的等级已经达到了让机器进行思考，而不是像以往那样执行简单的指令。在因特网上，对无缝连接软件(类似于地理制图)和服务项目(比如图片分享)的能力进行细致描述的web2.0系统，在最近几个月中成为了硅谷中网络广告的热点。但对Web3.0的商业兴趣或者说“语意网”，到现在才凸现出来。 作为web2.0的升级版，如果说web2.
7、0解决了一个个性解放的问题，那么web3.0就是解决信息社会机制的问题，也就是最优化自动整合的问题。3.0的模型应该是基于搜索+开放式TAG(关键词标签)+智能匹配的新门户。所谓智能，就是说这些不是通过人工编辑的，而是基于搜索技术和统计技术的。它是全面展现信息真实面貌的一个载体。,人工智能,安全性特/超高压电网的分类和综合安全裕度 脆弱性定位引起电网不正常运营的潜在因素 充裕度保障电网安全运行的动态响应能力 转移性不确定因素引起的连锁因果效应和关联关系 可靠性判断电网正常运行的期望值和风险控制 经济性电网每个环节的经济分析 可控性将电网置于安全，经济运营中的能力 后效性总结评估发生的运营演化过
8、程,新特点电网,新算法电网,不确定，优化，预测，动态匹配 数据融合，能量，小世界, 沙堆理论，蝴蝶效应，量子纠缠,新视角电网,大趋势，剖析动作，周遭环境， 数据解释，知识发现， 增强现实，虚拟，三维 , Google Earth,新装备电网,直流输电，FACTS，储能装置， 清洁能源，embedded system, 竞价及客户服务系统，Second life 雷电监视 水库水情监视 气象数据,结 论,电网面临理论，方法及实践上的重大挑战。 观其态，避其害，顺其道，趋其利,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思
9、路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,我国发展思路,四川电网特点： 水电丰富，低碳电力是主要电源特点； 川电外送，交直流混合大容量、远距离电力外送是电网特点； 不同地区负荷结构、水平差异大，与输电网的联络关系较复杂，配电网受超、特高压输电系统影响； 气候与环境条件复杂，影响因素的不确定性强，输配电网发展既面临机遇又面临严峻挑战。,四川省智能电网 重点实验室,现有基础： 开展了大功率外送线路安装串补、SVC等FACTS技术，在控制策略研究、测试技术、数字物理实验等方面积累了经验； 500kV变电站和主要电厂安装了相量测量装置，在调度中心建立了动态监测系统； 开展了数字化变电
10、站的研究与实践工作； 开展了电网可视化、AVC等研究与实践；,四川省智能电网 重点实验室,现有基础： 以二滩送出和川电东送为基础形成了较完善的安控系统，在冰灾、地震中发挥了巨大作用； 在川电外送线路上采用了宏微观观测、合理规划通道、科学划定冰区、差异化线路设计、长短脚铁塔等一系列防冰抗震措施，在2008年罕见冰灾和地震等中显示了其前瞻性和先进性；,四川省智能电网 重点实验室,主要从以下四方面加强智能电网建设： 1）电网层面 拥有强大自愈和抗外界干扰能力的电网是智能电网发展的基础。对全网运行状态的实时监测，利用监测数据进行连续的自分析、自诊断，及时发现电网故障隐患，并用自动控制手段将故障消灭在萌
11、芽状态；电网能及时监测到温度变化、电源接入等外界因素，并采取智能手段积极应对；电网面对冰雪、地震等极端自然灾害，具有较高的抗攻击能力；在系统发生停电后，能够快速反应，迅速、有序地恢复供电，最大程度降低停电影响。,四川省智能电网 重点实验室,2）环保层面 清洁、环保的能源结构是智能电网发展的内在要求。电网能够兼容集中式发电和分布式发电模式，支持风能、太阳能等清洁能源发电以及电网储能设备的接入，并通过合理完备的体制进行管理，实现微电网与特高压电网之间的相互补充和支援。,四川省智能电网 重点实验室,3）管理层面 集团化、高效的管理是智能电网发展的保障。通过统一的规范和平台实现电网信息的整合，电力生产
12、和企业管理具备更加细致、高效的标准和流程，以及完善的考核评估体系，不断提高企业的管理和运营水平；合理把握工程项目建设规模和建设时序，提高电网建设的投资效益，实现电网的科学发展；合理地安排设备的运行与检修，贯彻资产全寿命管理理念，充分提高存量资产的利用效率，有效地降低运维成本。,四川省智能电网 重点实验室,4）市场层面 灵活、互动的电力市场是智能电网发展的最终体现。为电力市场的实施提供开放的平台，支持电力交易的开展，提供优质的服务，实现资源的优化配置和合理利用，促进电力工业与社会、经济、环境的协调发展；在开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读
13、取的实时、高速、双向的总体效果，用户根据需要自主选择最优的供电方案，电力企业并通过电价等方式，鼓励用户参与电网调节；实现电力、电信、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。,四川省智能电网 重点实验室,电网层面 1）广域测量系统及其高层应用；（） 2）智能调度技术：大电网监控、安全预警和智能决策技术；（） 3）数字化变电站及智能设备；（） 4）构建就地、区域、广域综合测控保护体系； 5）大电网运行特种机理研究和智能分析； 6）安全控制系统研究和优化；（） 7）FACTS技术及其协调控制研究；（） 8）电网对外界因素变化的监测和应对；（） 9）增强线路抗冰防震等抵御自然灾害能力设计和应用
14、；（） 10）研究电源的运行和控制技术，提升电源的信息化、数字化、自动化和互动化水平； 11）超实时仿真； 12）基于云计算的配网自动化系统； 13）实时参数辨识。,四川省智能电网 重点实验室,环保层面 1）分布式发电（特别是太阳能）技术及其接入系统的研究，包括分布式发电技术本身、接入后对系统的影响等方面；（） 2）储能技术研究；（） 3）电动汽车及其充电站研究； 4）分布式发电接入后的管理模式和交易体制研究（以小水电为范例）；（） 5) 节能环保优化调度理论研究及实践。,四川省智能电网 重点实验室,管理层面 1）坚强灵活的通信网络建设； 2）“SG-186”工程和“SG-ERP”系统推广；（
15、） 3）线路、变电站等设备的自诊断和状态检修；（） 4）资产全寿命周期管理工作开展； 5）电网发展效益评价体系的研究与实践。,四川省智能电网 重点实验室,市场层面 1）智能电表及其规范体系；（） 2）基于智能电表的高级计量管理体系；（） 3）动态电价研究；（） 4）用户管理与服务技术支持平台和双向互动平台；（） 5）智能电网示范小区； 6）逐步开展基于智能电网等附加服务研究； 7）用户友好理论体系；（） 8）智能营销高层软件。（）,四川省智能电网 重点实验室,四川省智能电网 重点实验室,一体化电网特点： 1.广域，交直流，跨区，全国，输配电一体化; 2.能量，数据，资金“三流”合一； 3.电网
16、与环境的自然相处之道。 内容： 1.深入系统研究一体化电网的安全理论和分析方法，着重在实时系统中的应用; 2.构建电网输电配电的智能调度平台; 3.构思电网一体化的虚拟运营平台。,四川省智能电网 重点实验室,数字，虚拟及智能化变电站特点： 1.能量与数据的汇集之地，安全枢纽; 2.资产密集型，设备多样化； 3.无人化，可移动，封闭及集约化。 内容： 1.数字化变电站的数字模型，通信模式，智能设备理论； 2.构造虚拟的变电站平台； 3.自组织变电站的理论与技术。,四川省智能电网 重点实验室,用户友好型电网特点： 1 各种清洁能源的有效利用； 2.防灾，害灾； 3.用户参与互动的“人，器，网”。
17、内容： 1.虚拟电交易平台，小水电，清洁能源，大用户直接交易，碳交易； 2.蚯蚓电网的理论及其规划，调度及战略物资贮备调配应用； 3.用户参与互动的技术平台及对电网影响。,四川省智能电网 重点实验室,蚯蚓电网：地区电网防灾变的理论探索及其应用 一。蚯蚓电网 二。自愈，自动，容灾，互连，互动 三。分区设计的建设方案-可靠性，资源重构 四。战略物资的最优储备 五。调配一体化 六。用户互动的AMI，动态电价 七。清洁能源的接入 八。配电网资产评估（Asset Management）,基于云计算的电网管控 故障定位和恢复供电分析 最小配电区域及其分解 配网反事故预案的图形化展示和反事故预案的自动生成,
18、四川省智能电网 重点实验室,故障时,故障后100ms,注意:这种方法要求电站之间要有持续的通信链接,配电自动化,变电站自动化,馈线自动化,自动化解决方案结构图,四川省智能电网 重点实验室,最基本的智能代理能够收发信号(通过要选择的媒介)并且实现嵌入的功能,整个分布式口袋的智能代理,配电运行中心,传输中控室,智能调度: 技术及理论难点,多源数据的组织 -调度员想要知道什么？ 可视化 -调度员想看什么？ 直觉 -调度员在想什么？ 预案及他人的思维-调度员想要什么帮助？,智能调度: 技术及理论难点,外部世界的影响 电网经济性 安控与保护对电网实时系统的影响 数据冗余，海量与数据缺乏并存,智能调度:
19、缺少工具,可视化工具 搜索及检索系统 推理诊断系统 海量数据挖掘，信息抽取，知识发现工具,调度现状 智能调度 自动化系统 SCADA孤岛自动化 WAMS，SCADA，二次，三次 信息维数 外网和外部信息少 足够的外部外网信息 分析方法 静态分析 动态，静态，混成 建模方式 建模 建模和数据挖掘 决策方式 预案 智能，虚拟营运技术 人机界面 二维单线图 时空多维虚拟可视化 评估机制 事故追忆 后评估指标体系 信息组织方式 预警和计算结果 专家系统及智能搜索 调度流程 四个状态转换 调度员思维模式,智能电网：智能调度,电力系统的四种运行状态,调度流程：状态转换,直觉和逻辑及态势迁移统一,分析方法：
20、 状态估计，符合预测， 调度员潮流，静态安全分析 智能调度分析方法：融合动态，静态及交易新方法 安全性，脆弱性，充裕度，转换性 可靠性，经济性，可控性，后效性,分 析 方 法,决策方式： 辅助决策方式，灵敏度，优化计算，预案 智能决策： 调度员思维，搜索优化排序及 调度决策判断,决 策 方 式,人 机 界 面,人机界面：二维单一，声光提示：所见即所得 智能调度：示我所想看： 数据多维，时空展示，虚拟现实，自由搜索， 海量数据展示，Google earth计算搜索显示数据 与空间（位置层）有关 与历史，未来（虚拟现实）有关 与搜索，键连有关 与智能，直觉反应有关,可视化对比,可视化展示接线图,SCADA/EMS接线图,电压等高线,线路等高线,发电机备用,动态安全监视,安全脆弱性指标,态势分析评估,WEB,虚拟现实 (Virtual Reality),虚拟现实 (Virtual Reality),Google earth,海 量 数 据,Europe, September 28. 2003,57 mill. Italians without power for several hours,结 论,智能电网是一个崭新的课题，中国电网，四川电网的数字化,智能化之路怎么走？,博观而约取 LESS IS MORE,SmartGrid,谢谢,各位专家的大力支持！,