智能电网技术.ppt

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1、本讲座的内容,智能电网技术概述 智能电网技术发展概况 智能电网的构成概述 相关的关键技术概述 小结,一、 智能电网概述,11 智能电网定义 1说明 “智能电网”一词在国内被广泛的使用。 如：1指的是：在电力线上传输互联网信息的这项技术。 2指的是：根据空气、土壤湿度自动调节电击电压的安 防电栅栏。 3指的是：安装了“四遥”设备的数字变电所（站）。 4指的是：使用了售电管理软件的区域电网。 5指的是：电力调度自动化技术。 6指的是：柔性输电技术。 ,11 智能电网定义 2智能电网定义： 智能电网的英文名字：IntelliGrid Smart Grid 美国电力科学研究院对智能电网的定义被广泛引用

2、： 智能电网： 利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行 全面的实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整 合，最后通过对数据的分析、挖掘，实现对整个电力系统运行的优 化管理。,一、 智能电网概述,12 智能电网的关键特征 1自愈性 对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并 采取预防性的控制手段，及时发现、快速诊断和 消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工 干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大 面积停电的发生。,一、 智能电网概述,12 智能电网的关键特征 2互动性 系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接， 支持电力交易的有效开展，实现资源优化配置； 同

3、时通过市场交易更好地激励电力市场主体 （用电客户）参与电网安全管理，从而提升电 力系统的安全运行水平。,一、 智能电网概述,12 智能电网的关键特征 3优化性 实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周 期环节的优化，合理地安排设备的运行与检 修，提高资产的利用效率，有效地降低运行 维护成本和投资成本，减少电网损耗。,一、 智能电网概述,12 智能电网的关键特征 4兼容性 电网能够同时适应集中发电与分散发电模式，实现 与负荷侧（用户）的交互，支持风电、光伏电池等 可再生能源实现“无缝隙”式的接入，扩大系统运 行调节的可选资源范围。,一、 智能电网概述,12 智能电网的关键特征 5集成性 通过不断的

4、流程优化，信息整合，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，形成全面的辅助决策支持体系，支撑企业管理 的规范化和精细化，不断提升电力企业的管理效率。,一、 智能电网概述,1.3 智能电网的特点 1安全 更好地对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应。在遭 遇自然灾害、人为破坏等不同情况下保证人身、设备和 电网的安全。 2经济 支持电力市场竞争的要求，优化资源配置；提高设备传 输容量和利用率，有效控制成本，实现电网经济运行。,一、 智能电网概述,1.3 智能电网的特点 3清洁 既能适应大电源的集中接入，也能对分布式发电方式友 好接入，做到“即插即用”。支持风电、太阳能等可再

5、生能源的大规模应用。 4优质 实现与客户的智能互动，以友好的方式、最佳的电能质 量和供电可靠性满足客户的需求，向客户提供优质服务。,一、 智能电网概述,2.1国际研究进展情况 1起步阶段（2003-2004） 美国 美加两国2003年814北美大停电。 1美国国防部牵头出资。 找到EPRI（美国电力研究院）、华盛顿大学。 要求研发：具有“自愈”功能的电网结构。,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展情况 1起步阶段（2003-2004） 美国 美加两国2003年814北美大停电。 2美国能源部分析事故原因： 找出了：部分设备落后、陈旧； 与信息技术、自动化技术脱节等因素。 由美国能源部

6、牵头，组织EPRI和SISCO、Hypertek等电 力公司研究建立未来的美国国家电力系统体系结构。 EPRI提出了“智能电网”的概念。,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展情况 1起步阶段（2003-2004） 欧盟 2002年5月31日欧盟批准了京都议定书，根据该议定书 到2020年，欧洲必须减少CO2排放量20%（以2000年排放 量为基准）。因此必须进一步采取节能措施。 包括：在用电、配电领域大量的采用智能技术。 2004年欧洲启动了自己的智能电网研究工作。 其它国家 如日本、新西兰： 存在可再生能源如何方便的接入电网这一问题。,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展

7、情况 2发展阶段（2005-现在） 12006年 美国PJM（宾夕法尼亚新泽西马里兰互联电网公司） 在2006年底完成了一个智能电网的战略发展研究项目。 该项目内容包括： 电力企业经营的信息化 电网自动化运行 能源价值链各环节业务的综合集成 建设新的控制中心,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展情况 2发展阶段（2005-现在） 22006年-2007年 美国能源部西北太平洋国家实验室完成了一项智能电网 试验。 结论：建设现代化的智能电网将使美国每年能耗降低 10%，温室气体排放量减少25%，并节省800亿美元新建 电厂的费用。,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展情况 2

8、发展阶段（2005-现在） 32008年 在美国西部一个小城市，科罗拉多州的波尔得 (Boulder)，这个拥有九万四千多人口的小城市， 建成了全美乃至全世界第一个智能电网城市。,二、 智能电网技术发展概况,2.1国际研究进展情况 3国外IT行业动态 1西门子公司：新型计量仪表研发。 2国际电工协会（IEC）： 新仪表协议标准（特点：双向、实时、多功能） 3飞思卡尔公司：专用传感器及支持芯片研发 4IBM公司：电气设备智能化 5微软公司：成立新的公共事业部、开发新的软件平台 6通用电气+Google公司：宣布联手进入智能电网领域,二、 智能电网技术发展概况,2.2 国内研究进展情况 1跟踪新闻

9、报道：2005年初开始 2学术研究 2006年： 1北京电力科学院：王明俊研究员 做关于“智能电网”的专家讲坛 2天津大学电气与自动化工程学院：余贻鑫教授 发表“智能配电网”的学术论文,二、 智能电网技术发展概况,2.2 国内研究进展情况 3企业动态 反对派：（电力技术论坛信息） 国情说：员工素质、资金、必要性 支持派： 1华东电网公司总经理帅军庆 2008-2010：研究、规划阶段 2011-2020：全面建设、转型阶段 2IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske发布了 建设智能电网 创新运营管理-中国电力发展的新思路白皮书,二、 智能电网技术发展概况,2.2 国内研究进展情况

10、4其他信息 1南方电网重建与改造：需要投入资金近5，000亿 在重建和改造时可以同时考虑提高电网的自愈能力。 - 电力科学院 王巍新研究员 2中国电力系统面临大幅度亏损、节能减排的双重压力 要尽快采用新技术，首先要大力推广分时计价、智能电表技术 - IBM全球企业咨询服务部电力行业高级咨询顾问 孙福杰 3美国华盛顿州民主党参议员玛丽亚肯特威尔宣称： 中国官员迫切希望能获得美国的可再生能源技术和智能电网技 术，她将敦促美国政府在上述领域加大与中方的合作力度。,二、 智能电网技术发展概况,3.1 用电系统（用户终端） 1计量表具（电力表） 1数据从单向传输变为双向传输 传统方案：用电数据信息传递示

11、意图,三、 智能电网的构成,3.1 用电系统（用户终端） 1计量表具（电力表） 1数据从单向传输变为双向传输 智能电网方案：用电数据信息传递示意（服务总线）,三、 智能电网的构成,实时电价,3.1 用电系统（用户终端） 1计量表具（电力表） 2安全监测功能 电表将识别用户所有电器的型号、序列号。从而对其进行安全监测,三、 智能电网的构成,3.1 用电系统（用户终端） 2家电技术更新 除了原有的智能功能以外，还需要增加： 1家用服务总线接口 家庭服务总线可以选择： PLC（电力线载波） 蓝牙 WSN WLAN。 2统一的、固化的电子标识码 3与节能功能配套的硬件资源和软件程序,三、 智能电网的构

12、成,3.2 配电系统 1拓扑结构 1当前电力系统配电系统（网络）拓扑结构变化原因： （1）发生事故：因自然灾害、人为破坏导致线路、杆塔损坏。 （2）处理事故：因主线路过负荷需要临时停掉某条支线路 （3）预防事故：春检、秋检。,三、 智能电网的构成,某主线路,变电所,支路A,支路B,3.2 配电系统 1拓扑结构 2当前电力系统配电系统（网络）拓扑结构变化特点： （1）被动性（不期望性）： （2）实时性差：调度命令、操作票、手工操作 （3）很少考虑节能、降低线路损耗这样的因素：,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 1拓扑结构 3”智能电网”对配电系统（网络）的要求： （1）安全、可靠：初始拓扑

13、结构的设计、冗余结构的配置 （2）灵活： 不同类型、不同地点的分布式能源 各类用户的不同需求 （3）高效： 提高电网的利用率。 降低损耗。 4”智能电网”配电系统（网络）的特点： 动态性： （1）平时：为提高效率经常的、主动的改变配电网络的拓扑结构。 （2）发生故障（事故）时：自动生成、重组应急拓扑结构（自愈）,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 2“智能电网”配电系统的构成 1IECAS：能量与通讯集成系统 开放式的、基于标准的架构。支持未来的电力系统。 2DERS：分布式能源系统 接纳当地可再生能源进入，并对其实施管理。,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 2“智能电网”配电系统的

14、构成 3CP：（Customer Portal）用户入口 配电网络与用户交换的大门。 功能包括： 1为用户提供选择、服务和增值。 2通过自动读表、远程检测辅助电力部门实施管理 3提供在高级服务、新型智能设备之间实行数据共享。,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 2“智能电网”配电系统的构成 3CP：（Customer Portal）用户入口 CP的具体功能包括： （1）高级的自动读表功能（AMR）： （2）需求响应/实时定价/负荷控制功能： （3）窃电检测功能： （4）远方关断功能： （5）全系统性能监测/状态评估功能： （6）电能质量管理功能（电压/功率因数）： （7）辅助信息功能：如发

15、送停电通知。,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 2“智能电网”配电系统的构成 4高级量测、监控系统： 变电站及电力设备监测 包括： 电能计量 负荷调查（损耗、非法进入。） 实时电价指示 电能质量监控 自诊断与报警,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 3“智能电网”配电系统应用的新设备、新器件 1多功能、大功率固态电力电子开关 代替（刀闸 + 电力开关） 2基于大功率电力电子器件的静态、动态无功补偿装置 3电力电子变压器 以电力电子系统代替传统的变压器。 额定功率：20KVA 输入电压：2.4KV 输出电压：220V/110V,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 4“智能电网”配电

16、系统研发领域 1系统拓扑结构研究 涉及：动态拓扑学、动态规划 2集成化的通讯体系结构研究 涉及：相关的协议、规约、接口及相互转换 3大功率电力电子器件、设备研发 4新型传感器及监控系统研发 5高级配电控制系统、算法及软件研发,三、 智能电网的构成,3.2 配电系统 4“智能电网”配电系统研发领域 动态拓扑学概述 V1 V2,三、 智能电网的构成,R3,1求V1、V2两点电位 2当R3断开时，V1、V2如何变化？,3.2 配电系统 4“智能电网”配电系统研发领域 动态拓扑学概述,三、 智能电网的构成,长春路,西安路,西安路开通规定： 策略1：每天8：00-16：00开通。其余时间关闭 策略2：当

17、长春路车流量达到满负荷90%以上开通，否则关闭,长春,临江,3.2 配电系统 4“智能电网”配电系统研发领域 线性规划概述,三、 智能电网的构成,供货商,客户,C1(单位成本),供货商,客户,A1,A2,A3,B1,Ai 供货量,Bi 需求量,Ci 单位成本,3.2 配电系统 4“智能电网”配电系统研发领域 动态线性规划概述,三、 智能电网的构成,供货商,客户,C1(t),供货商,客户,A1(t),B1(t),Ai(t) 供货量,Bi(t) 需求量,Ci(t) 单位成本,A2(t),A3(t),3.3 输电系统 1“智能电网”输电系统研发动态 1具有”自愈”能力的输电网络研究 规划、建造时考虑

18、：基本的拓扑结构、冗余结构 2故障诊断理论、算法及专用设备研究 例如：重合闸操作 小电流接地检测 3相关的理论研究 网络控制技术理论研究,三、 智能电网的构成,3.3 输电系统 2“智能电网”输电系统相关理论与技术 网络控制技术（核心思想：以网络控制网络） 举例：,三、 智能电网的构成,凤滩水电站,拓溪水电站,湘西电网,3.3 输电系统 2“智能电网”输电系统相关理论与技术 网络控制技术（举例：城市交通管理）,三、 智能电网的构成,3.4 发电系统 再生能源发电设备更新、标准化、智能化 1风力发电设备 2太阳能电池（光伏发电设备） 3其他能源,三、 智能电网的构成,3.5 售电及管理系统 1数

19、据采集与监测子系统 2信息传输与集成子系统 3用户服务子系统 4数据高级分析子系统,三、 智能电网的构成,4.1 参数量测技术 支持技术：嵌入式系统技术 无线传感器网络技术 4.2 集成通信技术 4.3 电力电子技术 4.4 决策支持技术 支持技术：专家系统、数据挖掘 4.5 相关理论知识 1动态拓扑 2动态规划 3网络控制,四、 相关的关键技术概述,5.1 智能电网的创新点 1用电层面：双向互动 2配电层面：动态拓扑 3输电发电层面：自愈与网络控制 4售电管理层面：系统集成,五、 小结,5.2 从事学习、研究智能电网的建议 1定位： 智能电网是一个非常庞大的系统工程。 -从用电、配电、输电直

20、到发电、售电管理。 每一个公司、学校、科研部门 每一个研究人员、教师、学生要根据自己的具体情况定位 比如： 曼博公司：侧重研发智能电网专用电表（符合IEC协议） 天津大学、长春工业大学（吉林工学院）： 侧重研究配电网络的智能化,五、 小结,5.2 从事学习、研究智能电网的建议 2时机： 当今世界，新技术发展的非常快。举例： 2003级研究生：RFID课题 开题（2004年） 答辩（2006年） 硕博论文 24 88 2005级研究生：无线传感器网络课题 开题（2006年） 答辩（2008年） 硕博论文 400 2008年：“智能电网”的硕博论文：2篇,五、 小结,说 明 本讲座所有信息、资料（包括论文）都来自互联 网，本人只是对搜集到的信息做了一些归纳、整理 工作。如有不妥之处欢迎批评指正。 谢谢！ 2008/10/04,五、 小结,