智能电网研究发展PPT课件.ppt

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1、3/10/2021,智能电网技术及发展,查晓明 教授 武汉大学电气工程学院,3/10/2021,提 纲,国外智能电网研究概况 智能电网的内涵 国内智能电网的建设及发展 智能电网的技术内容 我们的工作,3/10/2021,国外智能电网研究概况,驱动因素,美国:年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.,欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。,3/10/2021

2、,可再生能源和微电网的接入 1、包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃料电池、小型燃汽轮机等； 2、剩余能量回收及回馈； 3、即插即用（Plug and Play)。 信息技术的渗透 在发电、输电、配电各个环节中大大增强了系统的可观性和应用数字控制的条件。,智能电网技术的三个驱动因素：,国外智能电网研究概况,3/10/2021,新应用的开发 用户能源管理的开发 支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点； 支持用户自备分布式发电、储能装置并网； 支持电动车的接入 选择低电价时段充电 可在电价高时向电网送电,驱动智能电网技术的三要素：,国外智能电网研究

3、概况,3/10/2021,（1）美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。 （2）“电网智能化联盟” 成员包括: 跨国技术公司：AREVA、GE、IBM；电力公司和电网运营商：AEP、Bonneville电力管理局、PJM及法国EDF；研究机构：美国电科院EPRI、Battelle、RDS和SAIC。 （3）电网智能化架构委员会（GWAC）由一系列的专家组成，受美国能源部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。 （4）2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛” 。欧洲还将成立“智能电网协会” 。 （5）IEC去年底筹建SG3“智能电网”战略组。 根据目前掌握的情

4、况，还没有智能电网 的国际标准或国家标准。,国外智能电网研究概况,智能电网研究机构,3/10/2021,在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。 PJM公司认为广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建设着手开展智能输电网的工作。 在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面：智能电表和智能家电。 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的

5、2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。,国外智能电网研究概况,智能化实践最新成果,3/10/2021,国外智能电网研究概况,3/10/2021,国外智能电网研究概况,3/10/2021,美国智能化实践最新成果,AC2,Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,智能电网主要具有坚强、自愈、兼容、经济、集

6、成、优化等特征：,3/10/2021,坚强的智能电网 4个特征：,（1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设备 （2）信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通信形成的信息平台 （3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度），变电站自动化与用户用电系统智能控制 （4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动,3/10/2021,3/10/2021,智能电网技术应包括以下一些主要内容：,先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS）； 先进的三维、动态、可视化调度技术； 高级计量- 无线、自动计量读数（Advanced metering infrastructureAMI）(A

7、utomatic meter reading-AMR)； 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) 先进的配电自动化 高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing) 成为可能； 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources-DG or DER) 电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车-1kWh=56公里）等,3/10/2021,总体情况: 国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研究等相关

8、研究实践及“SG186”工程、电力通信建设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能电网奠定了坚实的基础。,3/10/2021,3,1,4,2,高级调度中心建设,规划技术体系完善研究,统一数据平台建设,华东电网智能电网研究初见成效,数字化变电站研究建设,徐行站数字化改造,新建数字化海宁站,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,1,2,3,2006年4月，国家电网公司提出了在全系统实施“SG186工程”的规划。华东、华北、上海、浙江、江苏等多家电力企业已顺利通过国网公司建设示范单位验收。,广域量测技术已大范围应用, 状态监测技术正大力推进。,电力通信基本实现主干通道光纤化、数

9、据传输网络化.,信息化水平已初步达到建设智能电网的要求,3/10/2021,1,2,3,华东电网WAMAP系统，充分利用PMU的动态数据，面向调度运行，重点解决电网安全稳定性的在线监视、实时预警和在线辅助优化决策，率先在电网动态监视和控制领域取得了重大突破。,江苏大电网安全稳定实时预警及协调防御技术（EACCS）,实现了电网精细化调度和智能化控制,华北电网有限公司5E工程，在可视化和运营管理辅助决策方面，对智能电网进行了有益的探索。,自动化控制领域的技术研究走在世界的前列,3/10/2021,数字化变电站研究成果已应用于工程实际,华东、上海、山东、浙江、江苏以及南方电网等企业也先后开展了数字化

10、变电站和数字化电网的建设工作，取得了一系列研究及应用成果。,数字化变电站 初步统计公司系统已有200多座数字化变电站投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了一定建设智能电网的条件，对智能电网的发展将起到重大推动作用。,3/10/2021,用户侧管理、负荷管理控制系统等一系列应用在我国已取得一定成果，在江苏、上海等部分地区具有相当成熟的应用系统。无论从技术层面还是管理层面都积累了相当多的经验，但还未达到智能电网对用户大量参与电网互动的要求。,双向信息交互与互动上积累了相当多的经验,3/10/2021,配电领域智能化研究有待突破 （1）分布式

11、发电及新能源接入技术 （2）储能技术 储能技术对智能电网改善电能质量、提高风电接入效率起着重要作用。 （3）定制电力技术 定制电力技术是提高用户供电可靠性和供电质量的重要技术手段，也是“智能电网”的重要支撑技术之一。公司研究开发并具有成功应用经验的有：动态电压恢复器技术（DVR）、固态切换开关技术（SSTS）；已经开展研究但还没有应用经验的DFACTS技术主要包括：配电系统静止无功补偿器技术（DSTATCOM）、有源电力滤波器（APF）技术。 （4）AMR的工作正在开展,3/10/2021,战略框架体系构架,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/1

12、0/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,3/10/2021,智能电网贯穿发、输、配、用全过程，通过智能电网的建设，电力系统各领域都将产生质的飞跃,3/10/2021,智能电网标准体系研究,智能电网评价体系研究,3/10/2021,3/10/2021,智能输电技术,智能电网下大型可再生能源的接入技术,大电网安全稳定运行控制技术,高级调度控制中心建设技术,具备分布决策功能的智能变电站技术,输变电设备智能管理技术,智能电网下的电力市场技术,智能电网下的现代企业管理技术,智能电网下的电网规

13、划技术,3/10/2021,3/10/2021,智能用电技术,用户门户技术,智能表计技术,用户电压调节技术,用户电源和储能设备接入技术,用户通信能源一体化技术,电动汽车,3/10/2021,发电侧智能技术 大规模可再生能源发电的随机波动性 火电机组深度调节技术，与风电和光伏发电互补 水电远距离输送与大规模风电和光伏发电互补 与风电和光伏发电中心建设抽水蓄能电站 新能源发电比例增加，系统总惯性减少，常规发电机稳定调节难度增大 常规电厂功率快速调节和高精度调节,3/10/2021,发电侧智能技术 新能源发电与常规发电构成的电力市场 新能源发电电价 从劣质电力降低入网的电价 从减排的角度提升新能源电

14、力的价格 常规发电电价 从优质电力价格确定入网电价 从减排的角度减低常规电力的价格,3/10/2021,发电侧智能技术 发电侧调度 新能源电力加入后的AGC准则 一次调频的幅度放宽 二次调频精度提高 新能源电力加入后的AVC准则 发电机无功调节范围更宽 电压调节精度提高,3/10/2021,输电侧智能技术 电气设备智能化运行技术 健康诊断与故障预警技术（温度、雷击、覆冰、污秽、气体、震动、噪声等） 运行状态监测技术（电压、电流、有功、无功、谐波等） 全寿命周期资产评估技术 设备保护与控制智能自适应整定技术（电网结构的变化、运行方式的变化）,3/10/2021,输电侧智能技术 输电线路的智能化运

15、行技术 线路自检测技术（雷击、覆冰、风摆、污秽、温度等） 线路运行状态监测技术（电压、电流、有功、无功、电晕等） 线路保护自适应整定技术（后备保护智能化整定技术） 线路自动控制技术（ 自动清洗、自动除冰）,3/10/2021,输电侧智能技术 开关站和换流站智能化技术 数字化和通信与信息技术 无功调压智能化技术 安全运行的智能化监测与评估技术 自适应的保护和控制技术 故障预警技术 可视化技术,3/10/2021,配用电侧智能化技术 变电站智能化技术 数字化变电站通信与信息技术 具有分布决策功能的智能变电站运行技术 变电站无功调压智能化技术 变电站安全运行的智能化监测与评估技术 自适应的保护与控制

16、技术 变电站可视化技术 物联网技术,3/10/2021,配用电侧智能技术 用电侧智能化技术 具有双向或通信功能的智能电表 家庭用电智能化 电力电子变压器 电动汽车与能量转换 用户侧储能技术 智能节能技术 物联网技术,3/10/2021,大电网智能化技术 智能调度中心 大电网安全智能防御技术（分析、预警、决策） 大电网智能控制技术（系统级控制、解裂等） 大电网清洁运行优化技术（减排、谐波、电磁污染） 智能多级协调调度机制（国调、大区调、省调、地调） 大区电网智能协调调度机制（大区电网之间） 智能电网信息保障技术 物联网技术和传感网技术,3/10/2021,基于电力电子控制的智能配电系统结构：,发

17、电系统,配电网络,用电,传感器及现场测量层,电力电子控制及开关控制,数字电路、计算机及网络技术支撑的信息收集及处理,全局控制,过程控制,被控对象,3/10/2021,时间尺度上的能控性： （响应时间的要求）,电压闪变改善与无功补偿的动态特性,3/10/2021,时间尺度上的能控性： （响应时间的要求）,拟开展的研究： 各种动态无功补偿设备（TSC、SVC、MCR、STATCOM）的性能比较分析与混合应用的协调控制 2. 动态无功补偿与储能装置的结合及其在电能质量控制中的应用 3. 各种动态无功补偿设备在电能质量控制中的存在问题的分析与对策 4. 各种动态无功补偿设备在新能源发电中的应用 5.

18、储能技术的开发及应用 6. 各种动态无功补偿技术在电网次同步振荡或低频振荡控制中应用问题分析及对策 7. 各种电力系统的电能质量分析及控制（有源电力滤波技术的应用开发） 8. 新能源发电系统、微电网及复杂电力电子系统建模与动态等值,3/10/2021,拟开展的研究： 各种电力网络建模分析及动态无功补偿设备（TSC、SVC、MCR、STATCOM）控制的灵敏性分析与最佳安装位置的确定 2. 电气化铁路等冲击负荷对电网影响的评估及动态无功支撑需求 3. 新能源发电系统的低电压穿越特性及动态无功支撑 4. 并网电力电子装置及高压直流输电系统的容错技术研究,空间尺度上的能控性： 被控状态变量的灵敏度分

19、析 寻求控制设备的最佳安装位置,3/10/2021,系统状态变量的能控性： （维持拓扑结构不变的控制方式） 确保电力系统安全可靠性指标（机电暂态稳定、电磁暂态稳定） 确保电力系统的电能质量指标,拟开展的研究： 各种动态无功补偿设备（TSC、SVC、MCR、STATCOM）控制策略的研究 电压、无功、电能质量、节能等综合控制。,3/10/2021,系统拓扑结构的能控性： （系统结构及参数变化的控制方式） 提高电网自愈能力 提高电网的交互性能，适应用户能量管理的需求,拟开展的研究： 基于磁控电抗技术和电力电子技术的故障限流控制 工业电力系统冲击电流的限流控制和冲击功率的转移控制 电动车充电站对电网

20、的影响分析与评估。,3/10/2021,风、光、储一体化系统： （未来电力系统组成的基本智能化单元） 风、光天然的互补 储能技术的应用更加适合接入电网运行,拟开展的研究： 基于多端轻型直流输电系统连接的风、光、储一体化系统 风、光、储一体化系统的调度特性研究 储能装置内部模型建立及其变流器的研究 最大功率跟踪技术,3/10/2021,光、储、充一体化系统： （未来电力系统组成的基本智能化单元） 充分利用清洁便利太阳能，便于充电站应用 电动汽车充电负荷的特殊性,拟开展的研究： 基于多端轻型直流输电系统连接的风、光、储一体化系统 风、光、储一体化系统的调度特性研究 储能装置内部模型建立及其变流器的

21、研究 最大功率跟踪技术,3/10/2021,电子电力供电变压器： （未来电力系统组成的基本智能化单元） 变压、隔离、功率传递 电能质量与节能综合控制,拟开展的研究： 电子电力供电变压器拓扑结构研究及能量回馈功能实现 具有新能源利用的负荷特性研究及其节能控制策略 电子电力变压器控制策略：给定电压控制方式及给定功率控制方式； 能量的回收。,3/10/2021,基于轻型直流输电连接的新能源发电并网系统（985）：,3/10/2021,静止同步补偿器（STATCOM）：,链式STATCOM在配电网中的应用，改善功率因数，维持供电电压水平。,3/10/2021,有源电力滤波器（APF）-滤波效果：,3/10/2021,需求侧管理中的电力电子技术：,基于电力电子的节能技术-高压变频调速器,3/10/2021,需求侧管理中的电力电子技术：,基于电力电子的供电变压技术 拓扑结构特点: 1、功率单元级联拓扑结构实现高电压或者降压功能； 2、部分单元具有能量回馈通道，满足部分负荷无功功率需求； 3、适合残余能量回收发电的接入。,3/10/2021,Questions, Comments, Discussion,Thanks for your attention！,Together.Shaping the Future of Electricity,