范文一:智能电网的认识
浅谈对我国国家智能电网的认识
电网作为国民经济的基础设施,承担着优化资源、保障能源安全和满足国民经济发展的
重要作用。而随着电力市场化进程的不断推进、数字经济的发展和用户对电能可靠性的需求
和对电能质量的水平要求逐步提高、可再生能源等分布式发电资源数量不断增加,传统网络
已经难以支撑。为了更加高效的利用能源人们提出了智能电网的概念。2002年美国电科院
开始致力于智能电网的研究,由此拉开了智能电网研究的序幕。
一、 我国智能电网建设的必要性 电网的安全、稳定和高效运行对于任何一个国家的可
持续发展都具有重要意义。一个现代化的电网必须从根本上保证国家能源安全、优化资源配
置、带动上下游产业链发展、体现电网企业社会责任、提高电网企业资源利用率和投资效益、
适应能源结构变化和体制改革要求。因此,在电网发展和建设过程中,有必要提高科技投入,
早日实现电网的智能化。
二、 我国智能电网的定义及其基本特征
(一)、我国对智能电网的定义 以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干
网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技
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。它以充分满
足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保
约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动
的电力供应和增值服务。 (二)、智能电网的基本特征 智能电网包括以下几个方面的主要
特征,这些特征从功能上描述了电网的特性。
① 智能电网是自愈电网。“自愈”是指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并
且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态,从而几乎不中断对
用户的供电服务。从本质上讲,自愈就是智能电网的“免疫系统”。这是智能电网最重要的
特征。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。自愈电网减少了供电服务
中断、充分应用数据获取技术,执行决策支持算法,避免或限制电力供应中断,迅速恢复供
电服务
② 智能电网是互动性电网。智能电网激励和包括用户。在智能电网中,用户是电力系统
不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一个重要特
征。在智能电网中,用户将根据其电力需求和电力系统满足其需求的能力的平衡来调整其消
费。和用户建立双向实时通信系统是实现鼓励与促进用户积极参与电力系统运行和管理的基
础。
③ 智能电网是可靠性电网。智能电网可以有效抵御自然灾害、外力波坏和网络攻击,保
证人身、设备和电网的安全。智能电网的设计和运行都将阻止攻击,最大限度的降低其后果
和快速恢复供电。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应。
④ 智能电网是兼容性电网。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系
统接入系统,简化联网的过程,类似于“即插即用”。改进的互联网标准将使各种各样的发
电和储能系统容易接入,从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互
联,包括分布式电源,如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电
池。
三、 我国智能电网的发展及其前景的思考 近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛
应用,智能化已经成为电网发展的必然趋势,发展智能电网已在世
界范围内形成共识。我国智能电网的起步落后于欧美,而且在技术储备和整个网络成熟程度
上还具有很大差距,但是我国由于国家从上至下的重视以及近些年电网建设和信息技术的进
步,因此在建设适合自身的智能电网方面还是具有非常光明的前景,要想实现我国智能电网
赶超欧美的目标,我国的电力建设部门还需要从发展电能储备技术,加快陈旧电网的更新换
代,开发和完善电网的管理软件系统这几个方面进行入手。
四、 结语 智能电网是经济和技术发展的必然结果,不是可选择或不可选择的。其预期
效益也相当可观。开展智能电网的研究对我国社会发展具有重大意义。在全球资源逐渐稀缺
的今天,下一代智能电网的出现可能会带来一场令人欣喜的革命,它也是信息化与传统工业
融合的崭新产物电气化技术被认为是人类在20世纪取得的最伟大的科技成就之一,它推进
了人类社会的文明发展史。随着以数字化和网络化为特征的信息时代的来临,电力工业的发
展正面临着新的挑战。智能电网是现代电网的发展方向和目标。它将成为可充分利用广泛分
布的可再生能源的基础设施,可实现节能减排、减缓(或维持)气候变暖的有希望的一种途
径。智能电网将能满足信息时代高电能质量、高供电安全和可靠性的迫切要求;与用户互动,
提高电力部门与用户双方的电能和资产利用率。因此,智能电网以超越传统模拟式电网的发
展概念,愈来愈成为政府、政治家、企业家、金融家以及电力行业关注的热点和焦点。能源
压力和生态文明意识提升所带来的压力,以及未来数字化社会对电能质量和高安全可靠性的
供电要求,已成为智能电网发展的原动力。就经济而言,驱使人们研究发展智能电网的原动
力,不是电的成本,而是由于缺乏合格电力所造成损失的成本。当前,北美已经形成了众多
有实力的研究智能电网的群体,它们在联邦能量管制委员会(FERC)、北美可靠性委员会(NERC)
和美国能源部(DOE)等组织的指导下协同开展研究工作。因而近年来智能电网技术已得到极
大的关注,并取得了长足的进展。美国奥巴马政府已把建设智能电网作为美国的国家发展战
略,意在掀起以智能电网促进可再生能源发展及利用和节能减排的热潮,进一步引领新兴产
业经济的发展和电网技术的进步。我国也已经制定了相应的远景目标,明确了2020年及2050
年节能减排和利用可再生能源的总量目标。
我国电网已得到长足发展,数字化、自动化的实践成功,为发展智能电网奠定了一定的基础,
国家电网公司已提出了建设坚强智能电网的目标。
学院:XXXXX
班级:XXX
姓名:XXX
范文二:对智能电网的认识
中北大学朔州校区
课程名称: 智能电网
论文名称: 我对智能电网的认识
姓 名:
学 号: 1227034141
班 级: 12270341
2015 年12月13日
《智能电网》课程论文要求
一、写作要求:
(1)字数要求至少1500字,内容要求语言精练、通顺,内容新颖,层次清楚,
格式正确,结构完整。
(2)避免抄袭现象:?整段抄、整篇抄 ?移花接木 ?冒名顶替 ?直接从网
上下载?雷同现象。
(3)如果发现抄袭或雷同,成绩不及格。
四、论文撰写的步骤:
1、查阅有关资料:查过刊、查现刊 或者网上查阅
2、写作:课程论文包含 (1 )封面(3)题目+学号姓名(4)摘要(5)关键词(6)正文(7)参考文献
正文包括:1 引言 2 论文正文主要内容 3 结论或问题分析、展望等
文章摘要:
全球能源与环境问题的日益突出,低碳、经济能源的开发利用,以及电网的协调发展面临新的挑战。依靠日新月异的计算机技术、通信信息技术、电力电子技术和现代控制技术来提高电网的智能化水平、建设智能电网是世界各国的共同选择。
我国智能电网的建设取得了初步的成果,病症在扎实有序地逐步前进中。智能电网的建设涉及国民经济的方方面面,影响整个社会的进步和科学发展,甚至有人认为智能电网的发展将带来一次新的工业革命。
1.智能电网的概念
智能配电网就是以配电网高级自动化技术为基础, 通过应用和融合 先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信 等技术,利用智能化的开关设备、配电终端设备,在坚强电网架构和 双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件 支持下,允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行, 鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动, 以实现配电网在正常运行 状态下完善的监测、保护、控制、优化和非正常运行状态下的自愈控 制,最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应 和其它附加服务
智能配电网主要由主站系统、子站系统、通信系统、配电远方终端 组成,通过对配电网各个环节、模块和设备的智能化,同时结合地理 信息系统应用, 实现正常情况下配电网与电力系统各个环节的协调和 优化运行以及故障情况下的快速定位、 隔离、 恢复、 负荷转移等功能, 从而为用户提供优质可靠的电能,为电力企业提供便捷、高效的管理 平台和途径,进而实现电力企业管理者、电力用户、系统运行操作的协调和统一。
主要功能:
(1)鼓励电力用户参与电力生产和进行选择性消费。提供充分的实 时电价信息和洞中用电方案,促使用户主动选择与调整电能消费方 式。
(2)最大限度兼容各类分布式发电和储能。使分布式电源和集中式 大型电源相互补充。
(3)支持电力市场化。允许灵活进行定时间范围的预定电力交易、 实时电力交易等。
(4)满足电能质量需要,提供多种的质量-价格方案。
(5)实现电网运营优化。以电网的智能化和资产管理软件深度集成 为基础,使电力资源和设备得到最有效的利用;
(6)抵御外界攻击。具有快速恢复能力,能够识别外界恶意攻击并 加以抵御,确保供电安全。
2.智能电网的关键特征
一般认为,智能电网的特征主要包括坚强性、自愈性、兼容性、经济性、集成性和高效性等。
(1)坚强性。在电网发生大扰动和故障时,仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害、极端天气条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保电力信息安全的能力。
(2)自愈性。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力,强大的预警和预
防控制能力、以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。 (3)兼容性。支持可再生能源的有序、合理接入。适应分布式电源和微电网的接入,能够实现与用户交互和高效互动,满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。
(4)经济性。支持电力市场运营和电力交易的有效开展,事先资源的优化配置,降低电网损耗,提高能源的利用效率。
(5)集成性。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精益化管理。
(6)高效性。优化资产的利用,降低投资成本和运行维护成本呢。
3.智能电网的技术体系以及愿景
智能电网的技术体系包括电网基础体系,技术支撑体系、智能应用体系和标准规范体系。
电网基础体系是电网的物质载体,是实现其的重要基础;技术支撑体系是指先进的通信、信息、控制等应用技术,是实现“智能”的基础;智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行,最大效率地利用能源和社会,为用户提供增值服务的具体体现;标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范、以及试验、认证、评估体系,是建设坚强智能电网的制度保障。
智能电网以实体电网为基础、以信息化平台为支撑、以智能化控制为实现手段形成的统一整体,涵盖电力能源生产、输送直至消费的全部环节。其业务范围全方位覆盖电网建设、生产调度、电能交易和技术管理等各个方面,管理控制贯穿电网规划设计、建设、运行维护以及设备更新的全过程。智能电网的信息流,应包括信息采集、信息传输、信息集成、信息展现以及决策应用等各个层面,通过纵向贯穿、横向贯通的网络共享平台,实现电网实时信息的交互和共享,最终形成电力流、信息流和业务流的盖度融合。
4.智能电网的发展潜力
智能电网是经济和技术发展的必然结果,具体是指利用先进的技术提高电力系统在能源转换效率、电能利用率、供电质量和可靠性等方面的性能。智能电网的基础是分布式数据传输、计算和控制技术,以及多个供电单元之间数据和控制命令的有效传输技术。针对智能电网技术,美国和欧洲已经形成强大的研究群体,研究内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节,许多电力企业也在如火如荼地开展智能电网建设实践,通过技术与具体业务的有效结合,使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用,最终达到提高运营。
随着我国特高压电网的建设和电力体制改革的不断深化,智能电网也将成为我国电网发展的一个新方向。在宏观政策层面,电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求;在市场化改革层面,电能交易手段与定价方式正在改变,市场供需双方的互动将越来越频繁,电网必须能够灵活地支持各种电能交易。天津大学余贻鑫院士给出如下定义:智能电网是指一个完全自动化的供电网络,其中的每一个用户和节点都得到实时监控,并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。 通过广泛应用的分布式智能和宽带通信,以及自动控制系统的集成,能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。“互动电网”的概念,指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,以智能电网技术为基础,通过电子终端将用户之间、用户
和电网公司之间形成网络互动和即时连接,实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果,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。互动电网可以整合系统中的数据, 优化电网的管理,将电网提升为互动运转的全新模式,形成电网全新的服务功能,提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。智能电网的特点如下:1)自愈和自适应。实时掌控电网运行状态,及时发现、快速诊断和消除故障隐患。2)安全可靠。更好地对人为或自然发生的扰动做出辨识与反应。3)经济高效。优化资源配置,提高利用率;支持电力市场竞争的要求,实行动态的浮动电价制度,实现整个电力系统优化运行。4)兼容。既能适应大电源的集中接入,也支持分布式发电方式友好接入以及可再生能源的大规模应用。5)与用户友好互动。实现与客户的智能互动,以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接,同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理,从而提升电力系统的安全运行水平。
5.总论
智能电网是经济和技术发展的必然结果,不是可选择或不可选择的。开展智能电网的研究对我国社会发展具有重大的意义。在全球资源稀缺的今天,下一代智能电网的出现可能带来一场令人欣喜的革命,它也是信息化与传统工业化融合的产物。
参考文献:
[1]杨利水 王宇.《智能电网基本知识》.中国电力.2014.8 [2]网络文献.
范文三:智能电网是什么.智能电网的基本认识
智能电网是什么.智能电网的基本认识
1.智能电网研究的原动力及目标
电气化技术被认为是人类在20世纪取得的最伟大的科技成就之-,它推进了人类社会的文明发展史。随着以数字化和网络化为特征的信息时代的来临,电力工业的发展正面临着新的挑战。智能电网是现代电网的发展方向和目标。它将成为可充分利用广泛分布的可再生能源的基础设施,可实现节能减排、减缓(或维持)气候变暖的有希望的一种途径。智能电网将能满足信息时代高电能质量、高供电安全和可靠性的迫切要求;与用户互动,提高电力部门与用户双方的电能和资产利用率。因此,智能电网以超越传统模拟式电网的发展概念,愈来愈成为政府、政治家、企业家、金融家以及电力行业关注的热点和焦点。
(1)能耗和CO2排放导致全球变暖,已是一个不争的事实,而且在一段时期内还将变得更加严峻。中国已进入以重化工为主要特征的工业化时代,经济发展迅速。但是高能耗、高污染排放所带来的负面影响也越来越严重。中国已成为世界CO2排放第二大国,不久即将成为第一排放大国。CO2的排放是使地球气候变暖的主要原因之-,因而正在引起各国政府的严重关注。我国传统的以75%煤电为主要特征的电力工业发展模式已不被全社会所认可,因此如何在我国满足持续快速增长的能源需求和清洁高效利用能源,对能源科技发展提出
了重大挑战。基于环境保护、节能减排和可持续发展的要求,越来越多的分布式电源将渗透进配电网基础设施。传统的只适合于单向潮流的配电网,由于有数以万计的分布式电源并网运行而面临双向潮流、难于预测和控制等问题。
(2)进入21世纪以来,以美加"8.14大停电"为代表的大规模停电事故频频发生,中、小电网事故引起用户停电更是屡见不鲜,造成的社会影响和巨大的经济损失已难以计算。由于目前电网用于紧急控制的保护和自动装置不具备对事态发展的实时监视、评估和控制能力,并且还可能发生因保护动作过慢或误动而导致电网震荡或不必要的解列等问题,发生电网的停电事故已难以避免。因此必须提高正常状态下的可观察性、动态安全评估和预防性控制能力,以实现电网的安全稳定运行,降低大规模停电的风险。
(3)作为城市电力基础设施的配电网建设耗资巨大,其资产需占整个电网总资产的40%"50%,甚至更大。然而城市电力设施的利用率却很低。据美国统计,其配电基础设施的平均载荷系数约为55%。这意味着电网的资源近一半未被利用。与之相比,我国城市电力设施和用户电力设施的利用率就更低。因此,需要开发高级的配电市场,通过电力公司与终端用户的互动,使负荷需求特性更具弹性,削峰填谷,优化资产管理,提高利用率。
(4)近20年来,通信和信息技术得到了长足发展,数字化技术及其应用在各行各业日益普及,对配电网的供电可靠性和电能质量提出
了很高的要求。然而,目前的电网是按照模拟技术时代的要求设计的,适应不了数字化社会的需要;同时,数字化技术在电网中的应用也相对较落后,特别是配电网。
综上所述,能源压力和生态文明意识提升所带来的压力,以及未来数字化社会对电能质量和高安全可靠性的供电要求,已成为智能电网发展的原动力。就经济而言,驱使人们研究发展智能电网的原动力,不是电的成本,而是由于缺乏合格电力所造成损失的成本。
由上可见,智能电网研究的目标应该是:
(1)实现大电网(以抵御事故扰动为目的)的安全稳定运行,降低大规模停电的风险,提高电网自愈能力,为高新技术、敏感用户提供高级电能质量和供电可靠性;
(2)扩展兼容功能,使分布式电源得到有效的利用。该电源包括分布式可再生能源发电装置、分布式储能装置,以及电力用户(包括电动车)用电需求的响应等;
(3)提高经营管理能力和电网资产的利用率;
(4)提高用户电能利用效率,降低峰荷需求、总能量消耗和网损。 当前,北美已经形成了众多有实力的研究智能电网的群体,它们在联邦能量管制委员会(FERC)、北美可靠性委员会(NERC)和美国能源部(DOE)等组织的指导下协同开展研究工作。因而近年来智能电网技术已得到极大的关注,并取得了长足的进展。美国奥巴马政府已把建设智能电网作为美国的国家发展战略,意在掀起以智能电网促进可
再生能源发展及利用和节能减排的热潮,进一步引领新兴产业经济的发展和电网技术的进步。我国也已经制定了相应的远景目标,明确了2020年及2050年节能减排和利用可再生能源的总量自标。我国电网已得到长足发展,数字化、自动化的实践成功,为发展智能电网奠定了一定的基础,国家电网公司已提出了建设坚强智能电网的目标。
2.智能电网的技术内涵
智能电网是一个技术装备现代化且具有智能化功能的电力网络。它应用双向通信、高级传感器、自动化和分布式计算机来提高电力网运行的灵活性、安全性、可靠性和效率,并保障人身和设备的安全;可以向用户提供便利的控制手段,以满足其用电选择性的要求(如省钱、舒适、方便),使用户能够根据电价的变化主动调整电能消费方式,以提高电能利用效率和电网负荷率;可以兼容多样性和分散性的电源,能向用户提供多种服务,包括为电动车辆提供方便的充电和付费服务。
未来的智能电网具有的鲜明的功能特征应该是:
(1)激励/包容电力用户。提供充分的实时电价信息和多种用电方案,促使用户主动选择与调整电能消费方式;
(2)集成分布式发电/储能。汇集大量"即插即用"的分布式电源,补充和平衡集中式的统一发电;
(3)促进电力市场化。发展成熟、健壮、易于集成的电力趸售市场;
(4)满足电能质量需要,提供多种的质量-价格方案;
(5)实现电网优化。电网的智能化同资产管理软件深度集成,使资源和设备得到最有效的利用;
(6)自愈能力。自动监测评估、确保电网的完整性、安全性和功能性,遏制停电事故的扩大;
(7)抵御外界攻击。具有快速恢复能力,能够识别外界恶意攻击并加以抵御,保障供电安全。
未来的智能电网在技术层面与目前电网明显的不同之处有:
(1)通信:采用双向通信;
(2)与用户交互:提供很多用户侧的交互控制手段;
(3)仪表型式:采用具有记存功能的数字式仪表;
(4)运行与管理:采用远方监视、分析;
(5)电力的提供与支持:集中发电和分布式发电并存;
(6)潮流控制:拥有灵活的潮流控制能力;
(7)可靠性:可以施行自适应保护和孤岛化控制;
(8)供电恢复:通过自愈方式恢复供电;
(9)网络拓扑:具有网状可灵活重构的供电网络。
总之,智能电网将使电网产业链中的各个环节(包括发电、传输和消费)之间靠得更近,从而改善了电网整体的运行效率,最终使终端用户和社会环境都受益。
3.智能电网的研究内容
目前,智能电网的相关研究主要体现在以下4个方面:
(1)高级计量体系(AMI,Advanced Metering Infrastructure)。主要功能是授权用户,使系统同负荷建立起联系,使用户能够支持电网的运行。
(2)高级配电运行(ADO,Advanced Distribution Operations)。主要作用是使电网实现自愈功能。
(3)高级输电运行(ATO,Advanced Transmission Operations)。强调阻塞管理和降低大规模停运的风险。
(4)高级资产管理(AAM,Advanced Asset Management)。其同AMI、ADO和ATO的集成将大大改进电网的运行和效率。
其中,AMI、ADO与智能配电网的运行密切相关,ATO用于智能输电网的研究和实现,而AAM则涵盖与智能输电网/智能配电网资产管理相关的规划、设计及资产利用。
智能电网的实现要求和相关研究内容可表述如下:
(1)灵活的网络拓扑。灵活的可重构的配电网络拓扑,是未来智能电网的基础。它使得电网在发生故障时,能把故障影响限制到最小范围内,并可迅速通过其它连接恢复对其它部分的供电。关于配电网络拓扑的新概念有:
1)环形的低压配电--新的重构选择;
2)DC(直流)环形母线--新的用户服务;
3)分布式能源集成--定制的安全岛和灵活的微网;
4)双向潮流--电路间的功率交换等。
(2)集成能源与通信体系(IECSA)。智能电网需要具有实时监视和分析
电网目前状态的能力,包括识别故障早期征兆的预测能力和对已经发生的扰动响应的能力。该集成能源与通信体系(包括分布式计算环境),需覆盖从发电机到末端电力负荷的全部范围,并要满足:
1)其数据通信和分布式计算设施是开放式的和基于标准的;
2)能兼容各种各样的物理媒介的通信和嵌入的计算技术;
3)把数据通信网络和智能设备集成一体。
(3)快速仿真与模拟(FSM)。FSM是含风险评估、自愈控制和优化的高级软件系统(包含广义的EMS/DMS等功能)。它为智能电网提供数学支持和预测能力(不仅是对紧急情况做出反应的能力),以期达到提高电网的稳定性、安全性、可靠性和运行效率的目的。FSM的基本功能如下:
1)提供实时的状态估计,以供安全监视、评估和优化使用;
2)提供电网性能的连续优化(能量、需求功率、效率、可靠性、电能质量等);
3)提供比实时还要快的预测仿真,以期能够通过自愈功能避免一旦发生可能对电网造成较大影响的预想事故时的扰动;
4)从运行和规划的观点对电网进行"what-if"分析,并为运行人员提供推荐方案;
5)把市场、政策和风险分析汇集于电网模型,同时把它们对电网安全性和可靠性的影响量化。
(4)灵活的分布式电源(DER)。大量的分布式电源(如大规模风电场等)
并于中压或低压配电网上运行时,彻底改变了传统的配电网单向潮流的特点,因而要求电网采用新颖的保护方案、电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。通过高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中来并协调运行,则可带来巨大的效益。这除了节省对输电网的投资外,还可提高全电网的可靠性和利用效率,为电网提供紧急功率和峰荷电力支持,以及提供其它辅助服务功能,如无功支持、改善电能质量等;同时为电网运行提供巨大的灵活性。与DER相关的工作包括:
1)提供安全的通信、监视和控制设施,以及实施电网范围内DER的协同控制策略,以便于集成和实现实时调度DER(包括分布式发电和分布式储能装置);
2)改进模拟方法和实现实时量测用户需求,以便评估DER对电网稳定性和控制的影响;
3)确保DER装置同电力交换系统集成时的兼容性;
4)考虑对安全和环境的影响。
(5)高级配电自动化(ADA)。ADA是智能电网实现自愈的基础。它包含电网的监视与控制、配电网管理和与用户的交互(如负荷管理、量测和实时定价)。通过与智能配电网的其他组成部分的协同运行,ADA既可改善电网监视、无功与电压管理、降低网损和提高资产利用率,也可辅助优化调度和安排维修作业等。为此,ADA需要具有更为复杂的控制功能,如:
1)全部元件必须处在一个开放式的通信体系结构内,并具有协同工作能力;
2)使用经由分布式计算的局部分布式控制;
3)使用传感器、通信系统和分布式的计算主体,对电力交换系统的扰动做出快速反应,使其影响最小化。
(6)电力电子技术。电力电子技术及其产品是未来智能电网的主要组成部分,包括多功能固态开关、智能电子装置和配网使用的柔性输电系统装置(如SVC和D-STATCOM)等。目前,基于晶闸管开关装置的多种控制器在市场上已可以买到,但它们都是独立控制的。未来的智能电网将采用新的系统控制逻辑,使它们协同运行,从而实现多重电力电子装置的集成控制,以便利用电网最大的可用传输能力。
(7)高级计量体系(AMI)和需求侧管理。AMI由安装在用户端的智能电表、位于电力公司内的计量数据管理系统(MDMS)和通信系统组成。根据实际需要,智能电表能同时实现多种计量方式(如KWH/KVARH/KW/V/…)和多种计量时间间隔(5min/15min/1h/…),并具有双向通信功能,可支持远程设置、接通或断开、双向计量、定时或随机计量读取。由于每一个智能电表都是智能电网的一个量测点和传感器,因此AMI可以连接用户并为其提供电网范围的能观性。此外,智能电表还可以作为通向用户室内网络用作关口的网关,为用户提供实时电价和用电信息,并可控制用户室内用电装置的负荷,实现需求侧管理。
(8)广域测量系统(WAMS)。基于相量测量单元(PMU)的输电WAMS是随着全球定位系统(GPS)技术民用化而迅速发展起来的一项新技术。同步对时体系是WAMS最为显著的特征之-,这使得在WAMS主站对广域电力系统进行同步观测成为可能。WAMS在电力系统中的应用可以分为两类:
1)取代常规SCADA/EMS,建立新的电力系统数据测量平台;
2)以基于WAMS的数据测量平台为前提,开发在常规SCADA/EMS平台上难以进行的应用功能,如电力系统状态估计、电力系统暂态过程跟踪与暂态稳定性预测、电力系统区间低频振荡模式在线辨识、电力系统降阶模型辨识、电力系统潮流计算和电力系统广域阻尼控制等等。
4.中国实观智能电网之路线
智能电网在传统电网基础上,将电力技术与信息、通信、传感、计算机网络技术高度融合,集数字化、自动化、信息化于一体,并且实现与用户的互动。因而要实现智能电网包括智能输电网、智能配电网,必然面临很多挑战,带有极强的探索性。作为电力行业发展的产业革命,智能电网不是一个部门或少数人所能完成的事情,它是电力部门和全社会各相关行业的融合,是传统电网和现代技术的融合,是多种目标的优化综合,是需要以电力部门为首的全社会的参与才能完成的事业。
智能电网的建设和发展也可应用木桶原理,从电力产业的最薄弱环节
入手,细微的改变往往会大大提高电网的可靠性和用电质量等。从我国可再生能源的资源分布特点和电网建设运行的实际情况看,智能输电网、智能配电网的建设、发展都有关键技术要面对,目前在发、输、配、用电这一产业链中,同发电和输电环节相比,配电、用电以及电力公司和终端用户的合作等环节较为薄弱,影响了电网的整体性能和效率。可见为实现智能电网的目标,在建设统一、坚强电网的同时,研究重点宜主要围绕双向通信、高级传感器、电力电子技术和分布式计算机技术等展开。为此,实现智能电网的路线应该是:
(1)优先开展AMI的研究。智能电表实际上是一种分布于网络上的传感器和量测点。AMI不仅能为电力公司提供遍及电网的通信网络和设施,同时也能提供电网范围的量测和可观性,因而它被视为是实现智能电网的第一步。它不仅可使用户直接参与实时电力市场,而且可为电网的运行和资产管理带来巨大效益。
(2)尽早制定信息交换标准。标准和准则向来是实现现代化、高效率的基础。信息与通信技术的发展是电网实现智能化的前提。数据采集是信息交换最为重要的基础。这就需要解决接口的标准化问题,包括通信标准、分布式电源并网标准、智能计量标准等等。信息交换的标准化可以提供开放式的接口,使终端设备得以方便地实现即插即用。
(3)创新中长期配电网规划与设计。灵活的、可重构的配电网络拓扑和集成能源与通信体系是未来智能电网的基础,因而在配电网中长期发展规划(滚动规划)中应尽早考虑,以适应分布式电源的接入和未来
的数字化社会对供电可靠性及电能质量的严格要求。因此我国应该改进城市电网发展的思维理念,创新中长期配电网规划与设计理念。
(4)加快储能元件/储能技术及其产业化的研究。对于智能电网而言,储能技术也是一种具有多种功能的技术。其在提高可再生能源利用效率和降低环境保护压力方面可以发挥重要的作用。这方面的研究应当得到充分的关注。大功率的分布式储能装置和设施的开发,对于像大功率风电这样的间歇性电源的发电并网应用是具有决定性意义的,并加大投入和试点力度,培育适应我国国情的具有自主知识产权的储能产业。
近30年来,尤其进入21世纪以来,我国在电力体制改革和国家政策推动下,发电与电网发展快速,坚强电网的建设得力,输电网与配电网的结构得到加强,自动化、数字信息技术的应用发展显著,标志着我国电网的基础建设与运行管理正在赶上国际先进水平。我国电网将在"十二·五"继续以万亿元以上资金投入输、配电网建设,数千亿元投入计量系统以及信息化、自动化的建设和改造,这无疑将进一步夯实发展智能电网的基础。智能电网是电网技术发展的历史必然。因此,我们应当追踪当代电网的发展潮流,积极开展智能电网的研究、实践与交流,推动我国智能电网技术的发展与应用。
--摘自第一届智能电网学术论坛纪要
范文四:谈谈对智能电网的认识
谈谈对智能电网的认识
引言
智能电网(smart power grids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
1 智能电网的概念及其发展
智能电网的核心内涵是, 在电力系统各业务环节, 实现新型信息与通信技术的集成, 促进智能水平的提高, 其覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统和所有相关环节。
2006年,美国IBM公司提出了“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性,从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理,中国电力发展的新思路》白皮书可以看出,解决方案主要包括以下几个方面:一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度;二是数据的整合体系和数据的收集体系;三是进行分析的能力,即依据已经掌握的数据进行相关分析,以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架,通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理,为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。
而后,中国能源专家武建东提出了“互动电网。互动电网,英文为Interactive Smart Grid,它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为:在开放和互联的信息模式基础上,通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统,实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理,是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路,构建用户新型的反馈方式,推动电网整体转型为节能基础设施,提高能源效率,降低客户成本,减少温室气体排放,创造电网价值的最大化。
2发展智能电网的必要性及智能电网的性能要求
1.1概述
电网的安全、稳定和高效运行对于任何一个国家的可持续发展都具有重要意义。一个现代化的电网必须从根本上保证国家能源安全、优化资源配置、带动上下游产业链发展、体现电网企业社会责任、提高电网企业资产利用率和投资效益、适应能源结构变化和体制改革要求。因此,在电网发展和建设过程中,有必要提高科技投入,早日实现电网的智能化。
智能电网的性能特征体现了它与传统电网的区别,可以总结为以下6个方面:自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。
1.2自治和自愈能力
自治和自愈能力是指电网维持自身稳定运行、评估薄弱环节和应对紧急状态的能力[25-27]。目前电网的安全稳定计算和紧急预案制定仍以离线分析为主,其分析结果往往偏于保守,且无法在任何时刻都符合电网的实际运行情况。在智能电网中,电网将具备更强的自我管理和自我恢复能力,主要体现在以下几点:1)电网能够自动合理安排运行方式,协调国家、大区、省级、地县各级电网,根据潮流、负荷、气象条件等情况确定运行参数;2)电网具有在线安全稳定分析能力,能快速对自身状态进行评估,明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案;3)有快速的反应能力,力保电力系统三道防线;4)能针对实际情况修改或制定黑启动方案。
3 智能电网的关键特征及实现技术
智能电网的性能特征是区分它与其他形式电网建设方案的关键点,埃森哲公司通过分析比较欧美关于智能电网的定义,总结了智能电网所具有的5 个关键特征:
1)自愈: 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。
2)互动: 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, 实现资源的优化配置; 同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理, 从而提升电力系统的安全运行水平。
3)优化: 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。 4)兼容: 电网能够同时适应集中发电与分散发电模式, 实现与负荷侧的交互, 支持风电等可再生能源的接入, 扩大系统运行调节的可选资源范围, 满足电网与自然环境的和谐发展。 5)集成: 通过不断的流程优化, 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。
4 智能电网的功能实现
各种先进的技术最终需要与具体的业务环节结合才能发挥作用, 为了充分发挥此类技术的作用, 还需要对业务相关的其他要素, 如组织、流程、人员等,进行调整或提升。智能电网涉及到的业务非常多, 为了帮助理解, 可以从不同的角度对其进行分类, 然后分析不同划分之间的关系, 以及它们与智能电网技术之间的关联。4.1 业务功能分类
与智能电网相关的业务功能分类有业务流、信息流。业务流是电力企业常见的业务组成模块, 主要有交易、调度、生产和管理等4 种。按照业务信息的流转过程,可以将一项业务的实现过程分为数据采集、数据传输、信息集成、分析仿真、信息展现、决策应用等6 个阶段。其中, 业务培训也可以视为决策应用的一种方式。
4.2 业务功能与智能电网技术关联
4.2.1智能电网的基础构件。
如新型发电、分布式能源和电网类技术等一次电力设备, 电力系统相关的规则模式设计等, 它们决定了业务的实施对象和基本原则, 因此是开展各项运营工作的基础。 4.2.2 智能电网运营业务的功能实现。
以智能电网中的调度业务为例, 在数据采集环节, 可能需要用到数字传感器等先进的量测设备; 在进行数据传输时, 发达的通信设备和通信标准非常重要; 建立强大的分析能力更是调度业务的核心方面, 而这离不开快速仿真建模( FSM) 之类分析方法的支持, 更需要功能庞大的应用系统为工具。
可见, 智能电网技术可以与电力业务实现良好匹配, 并在实际运行中体现智能电网的优越性, 促进其绩效目标的实现。
5 智能电网的实施收益
智能电网并不是一种时尚, 它可以给电力公用事业带来实实在在的好处,这正是其受到普遍重视的主要原因。国外的电网企业通过实施智能电网, 已经为企业带来了显著的价值回报。具体来说, 智能电网的收益可以分为安全可靠、经济高效与节能环保三类。按照电力企业类型与所在区域不同, 实施智能电网的详细收益计算方式可能存在一些差异。 我国电力工业也面临着类似于欧美国家的情况: 在宏观政策层面, 电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求, 适应气候变化; 在市场化改革层面, 交易手段与定价方式正在发展, 市场供需双方的互动将会越来越频繁。这说明智能电网建设也将成为我国电网
发展的一个新方向。另外, 我国电网企业已树立了追求卓越的发展战略, 电网规模正在快速扩张, 用户的用电行为也在发生变化。以建设智能电网为抓手, 借助电网扩张的机遇, 能够比较方便地建成满足未来需要的下一代电力网络, 直接占领电网技术的最高点。我国电网企业还面临着一些特殊问题, 如国家电网尚未建成坚强骨干网架, 电网抵御多重故障的能力较弱; 各区域电网主干网架较为薄弱, 电网稳定水平偏低, 电网运行灵活性不强; 现有高压、超高压输电线路输送能力偏低,线路走廊利用率不高; 企业信息化建设相对滞后, 还没有形成一体化的
生产经营管理系统, 信息孤岛普遍存在, 信息技术在重大决策和现代化管理中的作用还没有得到充分发挥等。对于上述问题, 建设智能电网无疑是一个理想的解决方案。 5 结语
智能电网是经济和技术发展的必然结果,不是可选择或可不选择的。其预期效益也相当可观。在全球资源逐渐稀缺的今天,下一代智能电网的出现可能带来一场令人欣喜的革命,它也是信息化与传统工业化融合的崭新产物。
参考文献:
[1]丁民丞 王靖 朱治中.方兴未艾的智能电网[J].视野,2008,5. [2]谢开 刘永奇 朱治中 于尔铿.面向未来的智能电网[J].中国电力,2008,41(6). [3]帅军庆.瞄准世界前沿 建设智能电网[J].视点,2009,2.
范文五:对建设坚强智能电网的认识
第1期(总第158期) 2010年2月
山 西 电 力
SHANXI ELECTRIC POWER
No.1(Ser.158) Feb.2010
对建设坚强智能电网的认识
张来福1,马丽英2,翟晓慧1
(1.山西电力科学研究院,山西太原030001;2.太原电力高等专科学校,山西太原030013)
摘要:介绍了关欧电网智能化技术的发展状况、对智能电网概念及内涵的各种解释、美欧国家对 智能电网的认识及建设思路和我国国家电网公司对建设坚强智能电网的认识及初步规划,对关于 智能电网的各种认识和观点进行了讨论,认为智能电网是输配电技术领域的必然发展方向,各个 国家可以根据自己的资源分布情况、电网结构、用户需要对智能电网的建设做出科学合理的规 划,同时认为智能电网的内涵是随着经济发展和科学技术进步在不断发展的。
关键词:坚强智能电网;特高压输电;可再生能源;分布式发电
中图分类号:TM7文献标识码:A 文章编号:1671—0320(2010)01—0001—06
O 引言
早在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,可以实现峰谷平电量计量功能。2006年欧盟 理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安 全的电能策略》,强调智能电网技术是保证欧盟电 网电能质量的一个关键技术和发展方向。2006年 中期,“网点”(Grid Point)公司开始出售一种可 用于监测家用电路耗电量的电子产品,可通过互联 网通信技术调整家用电器的用电量,该产品具有了 一部分交互功能。同样是这一年,IBM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年美国科罗拉多州的波尔得 (Boulder)成为了全美第一个智能电网城市,每户 家庭都安装了智能电表,人们可以直观地了解当时 的电价,安排用电时段;同时,电表还帮助人们优 先使用风电和太阳能等清洁能源。此外,变电站可 收集到每家用电情况,一旦有问题,可以重新配备
收稿日期:2009-10-18,修回日期:2009—12-11
作者简介:张来福(1967一),男,山西昔阳人,2003年毕业于中 国科学院电工研究所电工理论与新技术专业,高级工程 师,主要研究方向为高电压技术及设备l
马丽英(1964一),女,山西大同人,1986年毕业于太 原理工大学电力系统及自动化专业,副教授,主要研究 方向为电力系统自动化技术}
翟晓慧(1983一),女,山西‘太原人.2006年毕业于重 庆大学英语专业,助理工程师,从事电力科技期刊编辑 工作。 电力。我国的华东电网有限公司和华北电网有限公 司以及一些科研机构在几年前开始了智能电网的研 究工作[1。3],国家电网公司建设坚强智能电网的工 作也已全面启动。智能电网将是未来输配电技术领 域研究和建设的重要方向。
1美欧国家对智能电网的认识
关于智能电网,到目前为止还没有一个大家都 比较认可的清晰定义。美国能源部联邦智能电网特 别工作组组长埃瑞克?奈特那(Eric Lightner)认 为,智能电网应包括以下七个功能:鼓励消费者在 知情情况下的参与;适应所有的电源种类和电能储 存方式;鼓励新产品、新服务和新市场的开发;提 供适应21世纪需求的电能质量;优化电力资源的 调配,提高运作效率;通过自动检测、控制和修复 来预防系统故障;在自然事故和人为事故下保持平 稳运行。美欧关于智能电网的定义具有五个关键 特征。
a)自愈。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。
b)互动。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 的优化配置;同时通过市场交易更好地激励电力市 场主体参与电网安全管理,从而提升电力系统的安 全运行水平。
? 】 。
智能电网 山 西 电力 2010年第1期
c)优化。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。
d)兼容。电网能够同时适应集中发电与分布 发电模式,实现与负荷侧的交互,支持风电等可再 生能源的接入,扩大系统运行调节的可选资源范 围,满足电网与自然环境的和谐发展。
e)集成。通过不断地流程优化,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,形成伞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。
美国能源部国家能源技术实验室认为,智能电 网需要如下一些关键性支持技术。
a)参数量测。各种先进的传感器、表计与监 视系统,用以监视设备健康状态与网络状态,支持 继电保护、计量电能。
b)集成通信。能实现即插即用的开放式架构, 全面集成的高速双向通信技术。
c)电力设备。基于最新的材料、超导、储能、 电力电子与微电子学科研究成果而制造出的各种新 型电力系统设施。
d)先进应用。基于各种先进理论和算法的电 力系统分布式智能、高级应用软件,用以监视关键 设备、支持各类事件的快速诊断与及时响应,促进 资产管理、系统与市场运行效率的提高。
e)决策支持。先进的可视化展示、电力系统 仿真与培训工具,增强各级运行人员的决策能力。 在2006年4月“中国电力行业信息化建设高 层论坛”上,IBM亚太区电力专家马丁?豪斯克 (Martin Hauske)对“智能电网”的概念作了阐 述。马丁?豪斯克认为,智能电网有三个特征:首 先它是数字化程度高的网络,内含各种设备、控制 系统、应用系统等;其次,它基于统一的信息平 台,能够自动整合和收集数据;第三,它基于商业 智能分析系统之上,具有数据分析能力,可优化系 统的运行和数据的管理。通俗地说,智能电网可以 让管理者非常清楚地了解网络运行状况,智能管理 电力网络。马丁?豪斯克以加利福尼亚解决停电故 障为例说明智能电网的智能化。加利福尼亚电网智 能化后实现了双向电表读取功能,一改过去仅在电 力公司才可看到用电量走势的模式,让消费者在家 就能查看到电量走势。而电力公司的智能电网系统 会根据用电鼍走势,实时调节用电价格。当电力供 应处于高峰期(需求大于供给)时,电价将上扬, ? 2。 上扬幅度完全由系统智能地决定。这样,一些不急 于用电的用户可灵活调节自己的使用时间,将电让 给急需者。
2006年12月15日,IBM在北京发布了《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,针对当时中国电网行业的实际情况, 倡导通过智能电网的建设,创新运营管理,提高电 力投资和建设效率,确保电网运行可靠性,提高电 网运营维护水平、服务水平和电力企业的管理水 平。“IBM智能电网解决方案”的提出主要基于:电网企业普遍存在的数据收集体系残缺、通信体系 兼容性差、应用系统相互割裂、数据缺乏深度利用 等问题。通过建设智能电网,建立电网运行管理的 “中枢神经系统”。
IBM智能电网解决方案包括:数据采集、数 据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方 面。高级分析和优化是智能电网应用的核心。高级 分析和优化主要关注资产寿命、电网规划设计和电 网运行三个方面。
智能电网不是一个单纯的技术问题,涉及到电 网企业的业务流程和管理模式。要建设智能电网, 首先需要对电网企业的业务流程进行梳理,业务变 革和管理变革要先行。IBM建议,在智能电网规 划和设计上,要自上而下,制定完整的建设思路和 实施步骤;在智能电网的建设上,要自下而上,根 据电网仓业的实际情况,选择适宜的范围和试点, 推动智能电网的实施。
2009年“IBM论坛和中国策略发布会”上, IBM大中华区首席执行总裁钱大群这样描述智能 电网:智能电网是指在物理电网的基础上,建立基 础信息沟通平台,将相关设备、装置、系统、用 户、员工和用电量等瓦动起来,通过对需求侧的访 问和智能分析,实现更科学、更优化的电网运营管 理,进而实现更高的安全保障、可控的节能减排和 可持续发展的目标。
2国家电网公司对智能电网的认识
在2009年5月21日的“特高压输电技术国际 会议”上,国家电网公司总经理刘振亚表示,积极 发展智能电网已成为世界电力发展的新趋势。到 2020年,中国将全面建成统一的坚强智能电网 (Strong Smart Grid),使电网的资源配置能力、安 全稳定水平、电网与电源和用户之间的互动性得到 显著提高。坚强智能电网在服务经济社会发展中将 发挥更加重要的作用。
国家电网结合基本国情和特高压实践,确立了
2010年2月 张来福,等:对建设坚强智能电网的认识 智能电网
加快建设坚强智能电网的发展目标,即加快建设以 特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有 信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚 强智能电网。为实现这一目标,国家电网公司将按 照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原 则,在加快建设由1000kV交流和±800kV、士1 000kV直流构成的特高压骨干网架,实现各级电 网协调发展的同时,围绕发电、输电、变电、配 电、用电、调度等主要环节和信息化建设等方面, 分阶段推进坚强智能电网发展。规划提出,将分三 个阶段推进“坚强智能电网”的建设:2009年一 2010年为规划试点阶段,重点开展规划、制定技 术和管理标准、开展关键技术研发和设备研制及各 环节试点工作;2011年一2015年为全面建设阶 段,加快特高压电网和城乡配电网建设;2016年 一2020年建成统一的“坚强智能电网”。
国家电网公司剧总经理舒印彪在会议上介绍, 由于国情、发展阶段及资源分布的不同,中国的智 能电网和美国的智能电网在内涵及发展的方向、重 点等诸多方面有着显而易见的“区别”。美国发展 智能电网的重点在配电和用电侧,目标是推动分布 式能源系统和可再生能源的大规模利用,注重商业 模式的创新和用户服务的提升,而中国的智能电网 首先是一个“坚强的电网”,具有长距离、大容量 输电特征的特高压电网将成为核心环节。这是由中 国经济发展阶段、能源集中分布特点所决定的。中 国要打造的坚强智能电网是以特高压电网为骨干网 架,通过先进的设备技术和控制方法,实现安全、 高效运行的电网。它既可以减少长距离输电的损 耗,也有利于风电、太阳能发电等间歇性能源的并 网利用。
中国是坚强智能电网建设的先行者。为了解决 中国能源主要分布地与主要消费地不一致和可再生 能源发展的问题,近年来,国家电网公司一直在努 力打造具有信息化、自动化、互动化特征的统一的 坚强智能电网。
3美欧国家智能电网的建设思路
在美国,2009年奥巴马总统上任之后即提出 要建设智能电网。其重点是研发可再生能源和分布 式电源并网技术;同时,发展智能电表,使消费者 可以根据自身需要在不同价格时段使用电力。2009年1月,奥巴马宣布.将铺设或更新约4500km 输电线路,并在未来3a内为美国家庭安装4000万块智能电表。2009年4月16日,奥巴马政府又 宣布投资约40亿美元,用于开发新的电力传输技 术。2009年5月18日,美国商务部长骆家辉与能 源部长朱棣文联合宣布了美国智能电网建设的第一 批标准。
牵头美国智能电网规划制定的是美国能源部国 家能源技术实验室。该实验室的现代电网项目组负 责人乔?米勒(Joe Miller)表示,与传统电网相 比,美国智能电网将更多采用分布式布局,将根据 发电地点和用电负荷的分布进行优化配置,电力的 流动在配电网中将是双向的,先进的传感器、通信 和控制设备将帮助电网运行者更好地管理,从而减 少大面积停电的可能性。
与智能电网相对应的,是可以依据电网的运行 状态决定自身耗电量的智能电器。最近,美国GE 公司展示了即将在年底推出的配合智能电网的电器 产品,包括干衣机、烧水壶、烤炉等,它们都可以 在3种耗电模式下工作,即当整个电网用电量处在 高峰的时候,会自动选择低耗电模式工作;洗碗机 的显示面板上,更会显示当前电费价格,让用户选 择便宜的时候洗碗。
在欧洲,超级智能电网(Super Smart Grid) 计划也已经出炉,其可能的使用范围甚至扩展到了 北非、中东等地区。2009年初,欧盟进一步明确, 将依靠智能电网技术,将北海和大西洋的海上风 电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网,以实 现可再生能源大规模利用。
在西方国家,智能电网主要基于分布式能源系 统和可再生能源的集成大规模利用。与之相对应, 欧洲~些国家已经开始建设分布式电网。
2009年7月中旬,国家电网公司来了两位美 国客人——美国商务部长骆家辉和曾获诺贝尔物理 学奖的美国能源部长朱棣文。吸引两位美国部长前 来的是中国在坚强智能电网和特高压输电技术方面 的发展。在访问国家电网公司以后,骆家辉表示, 美方非常认同中国国家电网公司发展智能电网过程 中提出的统一标准、加强规划、以信息技术作基 础、注重互动的目标和原则。随后,在8月5日的 讲话中,奥巴马明确提出,要在距离约4500km 的东西两岸建设传输电力的智能电网,并强调“更 坚强、更智能”。这说明美国在智能电网建设方面 的宏观理念已与中国相似,美国要建设的将是一个 类似于中国的大范围的坚强智能电网。
美国计划使用超导输电技术,将全国主要电网 跨越4个时区连接起来,以提高电网的安全性和电 力调配能力。由于超导输电无需高电压,可将输电 损耗、电磁污染、占用走廊宽度降至最低,代表了 世界最先进的技术方向。美国纽约长岛电力局与美 ? 3‘
智能电网 山 西 电力 2010年第1期
国超导公司联合建设的世界上第一条高温超导电缆 已于2008年4月22日投入商业运行。使用超导电 缆的另一个优点是能够防止由于电网短路造成的故 障电流。超导体有一种天生的电流限制能力,一旦 电流增强到一定程度,就会失去超导性而变得像普 通导体一样有电阻,从而使电流衰减[4]。
4中国建设智能电网的思路
投资15000亿元到18000亿元,在沿海营建 3000~5000个近海人工岛,上面建12000~ 15000部超导风力发电机,这样就可形成4亿kW 以上的风电装机容量,相当于中国现有装机容量的 一半。这是中国科学院科学时报首席经济学家武建 东对于发展海上风电的构想。除了海上风电,武教 授还提出开发青藏高原和沙漠地区的太阳能,通过 大规模开发这些可再生能源,就可以从容应对矿物 能源终将耗竭所带来的危机。设想要变成现实,有 一个必要的前提:风电和太阳能发电要能上网利 用。然而,以目前的技术条件,风电、太阳能发电 等间歇性能源的大规模利用,会对电网造成严重冲 击,影响电网的安全性。出路只有一条:建设强 大、坚固、有力、互动、高效、灵便的智能电网。 只有建设坚强智能电网,才能实现可再生能源的集 约化开发、远距离输送和高效利用,实现各类分布 式电源、储能装置和用电设施并网接人标准化和电 网运行控制智能化。
4.1我国电网企业面临的一些问题
国家电网尚未建成坚强骨干网架,电网抵御多 重故障的能力较弱;各区域电网主干网架较为薄 弱,电网稳定水平偏低,电网运行灵活性不强;现 有高压、超高压输电线路输送能力偏低,线路走廊 利用率不高;企业信息化建设相对滞后,还没有形 成一体化的生产经营管理系统,信息孤岛普遍存 在,信息技术在重大决策和现代化管理中的作用还 没有得到充分发挥。对于上述问题,建设坚强智能 电网无疑是一个理想的解决方案。
4.2国家电网公司提出建设“智能电网”的背景 中国能源消费是以煤为主,煤炭消费占一次性 能源的70%左右,清洁能源的比重相对较低,面 临着环保问题的严峻挑战。中国政府高度重视清洁 能源发展。根据规划,我国将在甘肃酒泉、江苏沿 海和内蒙古等地建设若干个千万kW级的风电基 地,打造“风电三峡工程”;在西北部地区发展大 规模太阳能光伏发电;继续加快中东部地区核电开 发和西部大型水电开发。中国的水能、风能、太阳 能等可再生能源资源具有规模大、分布集中的特 ?4’ 点,需要走集中开发、规模外送、大范围消纳的发 展道路。同时,风电、太阳能发电具有随机性和间 歇性的特征,水电具有明显的季节性特征,客观上 要求电网大幅提高安全稳定水平,适应各类电源接 入和送出的需要。发展核电也需要坚强电网的有力 支撑。要满足以上需求,传统电网将面临极大挑 战,技术升级势在必行。另一方面,2009年1月, 国家电网自主创新投产的特高压线路已经试运行成 功,这为下一步发展智能电网提供了坚实的基础。 因此,国家电网公司结合基本国情和特高压实践, 提出了建设坚强智能电网的发展目标。
4.3国家电网公司“坚强智能电网”的内涵
“坚强智能电网”以坚强网架为基础,以通信 信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系 统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环 节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、 业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高 效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。 因此,“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本 内涵。只有形成坚强网架结构,构建“坚强”的基 础,实现信息化、数字化、自动化、互动化的“智 能”技术特征,才能充分发挥坚强智能电网的功能 和作用。特高压电网建设就为发展智能电网提供了 坚实的基础。
4.4国家电网公司“坚强智能电网”的发展目标 加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网 协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化 特征的统一坚强智能电网。国家电网公司将要建设 的坚强智能电网,是一个坚强可靠、经济高效、清 洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。在这个 目标的指导下,国家电网公司将按照统筹规划、统 一标准、试点先行、整体推进的原则,加快建设由 1000kV交流和士800kV、±1000kV直流构成 的特高压骨干网架,在实现各级电网协调发展的同 时,围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等 主要环节和信息化建设等方面,分阶段推进坚强智 能电网发展。到2020年,将全面建成统一的坚强 智能电网,使电网的资源配置能力、安全稳定水 平、以及电网与电源和用户之间的互动性得到显著 提高,使坚强智能电网在服务经济社会发展中发挥 更加重要的作用。
4.5国家电网公司“坚强智能电网”的主要作用 首先,能满足经济社会发展对电力的需求。通 过建设“坚强智能电网”,提高电网大范围优化配 置资源能力,实现电力远距离、大规模输送,满足 经济快速发展对电力的需求。其次,可以应对资源
2010年2月 张来福,等:对建设坚强智能电网的认识 智能电网
环境问题带来的挑战。通过建设坚强智能电网,实 现可再生能源集约化开发、大规模远距离输送和高 效利用,改善能源结构,促进资源节约型、环境友 好型社会建设。第三,适应发用电多样化的发展要 求。通过建设坚强智能电网,实现各类集中/分布 式电源、储能装置及用电设施并网接入标准化和电 网运行控制智能化,提高电力系统资产的运营效益 和全社会的能源效率,促进经济社会的可持续发 展。另外,满足多元化用电服务需求。通过建设坚 强智能电网,提高电能质量和供电可靠性,创新商 业服务模式,提升电网与用户双向互动能力和用电 增值服务水平。
4.6国家电网公司对智能电网的研究及应用 2007年10月,华东电网公司正式启动智能电 网可行性研究项目,规划了2008年一2030年的 “三步走”战略,即在2010年初步建成电网高级调 度中心,2020年全面建成具有初步智能特性的数 字化电网,2030年真正建成具有自愈能力的智能 电网。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网 领域。
2009年2月28日,作为华北电网公司智能化 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。这套系统首次高度集成了以往分散 的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳 定分析预警系统,调度人员无需在不同系统和平台 间频繁切换,便可实现对电网综合运行情况的全景 监视,并获取辅助决策支持∞]。
5关于智能电网的讨论
智能电网并没有一个确定的概念,需要根据实 际情况赋予新的含义。笼统地说,智能电网就是把 最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的 输、配电基础设施高度结合,形成一个新型电网, 实现电力系统的智能化。智能电网与传统电网的不 同之处在于智能电网强调电网与用户的互动,电网 公司可以及时知道用户的需求,用户也可以及时了 解电网的动态,从而提高电网运营的安全性、可靠 性和经济性,降低用户的电费支出,并提高能源利 用效率,实现节能减排,优化电力结构。
智能电网并非只是为了展示先进技术,或仅是 着眼于某种局部问题的解决方案,它实质上是以先 进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础,通 过引入新的通信、自动控制和其他信息技术,从而 实现对整个电力网络的升级改造,最终达到电力网 络运行更加可靠、经济、环保这一根本目标[2]。
电网输配能力的建设可以说是电网的“硬件” 建设,而智能电网建设则是电网的“大脑”建设, 但“智能”的侧重点根据不同的国情有所不同。国 外智能电网更多地关注配电领域。目前,国内更多 地关注智能输电网领域,把特高压电网的发展融入 其中,保证电网的安全可靠和稳定,提升驾驭大电 网安全运行的能力。
智能电网的利益相关者主要是国家、电网公司 和用户三部分,还有设备制造商、电建公司等,但 主要还是前三类。国家对能源、对电网的期望是什 么?从国家的政策可以看出,是调整结构、节能减 排、提高能源利用效率。电网公司主要关注哪些方 面?是电网运营的安全性、可靠性和经济性。用户 关注什么?主要是电费支出和用电可靠性。智能电 网将使这三方获益。
要实现电网智能化目标,有许多技术需要进行 研究。其中输电网中基于相量测量单元的广域测量 系统、柔性交流输电和配电网中分布式发电、自动 抄表、需求侧管理等很多技术,在智能电网概念提 出前就已经在研究,并且取得了不错的成绩。智能 电网的发展,会让这些技术提高到新的层次。此 外,还要开发诸如储能技术、先进的双向式自动计 量表计设施、风能和太阳能等可再生能源的接入技 术、微电网等一系列新的技术。
2008年中国全社会用电量34268亿kW?h., 输电、配电和用户端损耗约9%,即每年线路损耗 约3000亿kW?h,折合1.5亿t原煤,相当于 7000万kW装机容量——3000亿元人民币的电 源投资和3000亿元人民币的电网投资。由于需求 侧变化难测、管理手段不足造成电网调度难以实现 优化、节能、安全,导致大量发电机组发电煤耗损 失巨大。如浙江玉环超超临界机组理论热效率高达 45%,供电煤耗为288.5g/(kW?h),但由于需 求变换和调度无法优化,导致这些机组经常处于亚 临界状态运行卧]。
欧美的发展思路是遵循了“以清洁、高效、分 布式为核心”,而与之相对应的中国是以“特高压 为核心”。这并不矛盾,也无优劣之分。这是个因 地制宜的问题,中国的新能源大多分布在西部地 区,人口稀少,难以就地使用,发电后如何传输? 这必须由强大的特高压电网来传输。
华东电网有限公司战略研究与法律事务部主任 李瑞庆认为,华东电网是全国最大的区域电网,最 高负荷达1.3亿kW,传统电网接人3%的风电, 就很难控制正常的电网频率质量,按此测算,只能 支持350万kW的风电波动,如果有400万kW接 ? 5‘
智能电网 山 西 电力 2010年第1期
人就会出问题。江苏近几年就要有1000万kW风 电接入,上海还有近百万kW。这是一个很大的现 实问题。因为新能源发电大多数没有持续稳定性, 间歇性较强,如果不稳定的电源接在传统电网上, 电网将不能够直接承受某一时刻突如其来的“洪 峰”或“低谷”。这也是目前传统电网对于新能源 上网问题无法令人满意解决的重要原因。如果再看 远一些,50
中投顾问新能源分析师姜谦认为,我国的经济 发展目前仍处于工业开始阶段,能源需求方面仍然 主要集中在第二产业,这并不像美国和欧洲那样集 中在个人用户。以特高压为发展摹础,既基于原来 中国电网发展的基础,同时也符合我国工业主体 需求。
ABB公司认为,智能电网并非一场变革,而 是现有电力系统逐步变得更加智能、高效和环境友 好,更好地满足人类未来需要的过程。不同国家的 电力需求和电网发展水平不一样,因此建设智能电 网的要求和重点也有所不同。智能电网是人类面对 电力供需平衡、新能源的接入、电网可靠性以及信 息安全挑战的一种必然选择。它代表了电网将来进 化的一种愿景:结合先进的自动化技术、信息技术 以及可控电力设备,支持从发电到用电的整个电力 供应环节的优化管理,尤其是新能源的接入以及电 网的安全运行。
西门子公司认为,智能电网代表了输配电行业 最重要的市场与技术趋势之一。现有电网需要应对 未来新的挑战。西门子对智能电网的愿景是打造一 个全新构想和管理下的供电网络。过去的静态电网 运营模式将转变为一个“动态”的结构,在电力的 生产者和消费者间实现灵活、透明、快捷的通信。 智能电网解决方案的关键驱动力量在于可整合分散 的电力资源(如可再生能源发电);促进电力市场 的建立,加强电能交易;通过优化使用现有容量和 资源减少电网运营成本;为电力消费者提供透明的 能源使用信息。
6结束语
智能电网是输配电技术领域的发展方向,各个 国家可以根据自己的资源分布情况、电网结构、用 户需要对智能电网的建没做出科学合理的规划。智 能电网的内涵也是在不断发展的,随着社会经济的 发展和科学技术的进步,对智能电网的认识和理解 将不断深入,电网的智能化水平将不断提高。未来 的坚强智能电网将为我国的经济建设提供更稳定可 靠的保障,为人民生活提供更优质、灵便和人性化 的服务,同时为保护环境、节约能源做出更大的 贡献。
参考文献:
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I-4]韩晓平.智能电嘲——信息革命和新能源革命的整合I-J]. 电力需求侧管理.2009,ll(2):5-7.
[53陈树勇,宋书芳,李兰欣,等.智能电嘲技术综述口].电 网技术,2009,33(8):1—6.
Understanding of Strong Smart Grid
ZHANG Lai-fnl,MA Li—yin矛,ZHAI Xiao-huil
(1.Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030001,China;
2.Taiyuan Electric Power College,Taiyuan,Shanxi 030013,China)
Abstract:It is introduced of the progress on electric grid intelligentized technology in American—European countries,and is explained fully of the concept and connotation On smart grid,as well as the understanding tO build smart grid both abroad
and at home is analyzed.The preliminary planning shall be carried out by the state grid corporation of China tO build a
strong
smart grid.It is indicated that the smart grid shall be the
necessary way in
the future for power transmitting&distributing due tO discussion of various understandings and viewpoints. Countries may program and build smart grid scientifically based on natural energy resources distribution,electric grid structure and the needs of consumers.The smart grid connotation shall be increased with the development of social economy and progress of science technology.
Key words:strong smart grid;ultra high voltage transmission;renewable energy resources;distributed power generation ? 6?
对建设坚强智能电网的认识
作者:张来福 , 马丽英 , 翟晓慧 , ZHANG Lai-fu, MA Li-yin, ZHAI Xiao-hui
作者单位:张来福,翟晓慧,ZHANG Lai-fu,ZHAI Xiao-hui(山西电力科学研究院,山西,太原,030001) , 马丽英,MA Li-yin(太原电力高等专科学校,山西,太原,030013)
刊名:
山西电力
英文刊名:SHANXI ELECTRIC POWER
年,卷(期):2010,
被引用次数:0次
参考文献(5条)
1. 帅军庆 瞄准世界前沿建设智能电网 2008(2)
2. 谢开 . 刘永奇 . 朱治中 . 于尔铿 面向未来的智能电网 [期刊论文]-中国电力 2008(6)
3. 余贻鑫 . 栾文鹏 智能电网 2009(1)
4. 韩晓平 智能电网——信息革命和新能源革命的整合 [期刊论文]-电力需求侧管理 2009(2)
5. 陈树勇 . 宋书芳 . 李兰欣 . 沈杰 智能电网技术综述 [期刊论文]-电网技术 2009(8)
相似文献(4条)
1.期刊论文 马年骏 智能电网渐行渐近 -电工文摘 2010,
智能电网是信息技术与新能源变革整合的产物,是21世纪电力行业的重大科技创新和发展趋势.根据智能电网的最新研究进展,简要介绍了智能电网的 基本涵义、主要优点,并结合智能电网在中国的发展,详细论述了具有中国特色的坚强智能电网,以及相应的关键技术.最后,憧憬了拥有智能电网的美好将 来.
2.期刊论文 浙江正泰电器股份有限公司 低压电器行业怎样更好地参与智能电网建设 -电气技术 2010,
2009年5月21日,国家电网公司在
3.期刊论文 解怀颖 智能电网:风生水起 -高科技与产业化 2010,
事件回顾
1.智能电网首次正式提出
5月21日,在2009年特高压输电技术国际会议上,国家电网公司总经理刘振亚第一次正式对外界公布了国网公司的
4.会议论文 杨德志 建设坚强智能的兰州超高压电网 2009
近年来,“智能电网”和“智能能源”成为全球能源界热议的焦点。5月21日,国家电网公司刘振亚总经理在“2009年特高压输电技术国际会议”上 表示,国家电网公司将“加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网 ”。兰州超高压输变电公司作为甘肃中部电网的建设、运行和维护企业,应深入学习实践科学发展观,紧跟国家电网公司建设坚强智能电网的战略决策 ,按照省电力公司的统一部署,努力建设坚强智能的甘肃中部超高压电网。
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