智能电网建设与发展趋势

中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP1智能电网建设与发展趋势白晓民中国电力科学研究院2011年10月16日中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP22009年5月国家电网：坚强智能电网2011年9月29-30智能电网国际论坛多元化、清洁化、电气化、智能化智能电网——世界电网的发展趋势，未来的发展方向，能源的清洁高效开发利用能源革命中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP3•有发展前途的新技术：小型燃气轮机和燃气发动机、燃料电池和光电电池。其它——风能、生物能和太阳热能装置适合家庭应用。系统将从远方大型中央发电站发电向在用电地点附近发电发展。优化所涉及的全部技术的性能和效率——发电、网络、终端设备，包括建筑，将很有经济意义和环境意义。•1976年，美国AmoryLovins发表“能源战略：没有走过的路”，文以“路在黄色的树林中分开，伸向两个不同的方向”开始，以“我选择了人迹罕至的那一条，未来的一切都将因此而变得不同”结束。提出能源道路的概念。能源道路分为硬道路和软道路两个分歧的方向。硬道路依赖于化石燃料和核能，集中安装，集中决策，符合传统的观点，得到普遍的接受。软道路依赖于可再生能源，能源效率，分散系统和分散决策。论文是有争议的。但是，在电力系统领域，两条道路的概念后来又被重提，并同样充满了活力。•重要的是20多年前所认定的变化，已从传统转向市场化的革新得到了证实。电力革命(TransformingElectricity-1999):不同的选择中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP4中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP5中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP6中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP7中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP8中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP9中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP10中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP11已有技术如何发展大屏幕特高分辨率全LED超薄技术无线通信技术超高压:ExtraHighVoltage特高压:UltraHighVoltageDC/AC三星LED8000Ultrathindesign2.99cm浅薄如指表1.不同机组特性和电厂效率机组类型蒸汽压力/温度电厂效率%供电煤耗g/kWh1.中压机组3.5MP/435℃27%460g/kWh2.高压机组9MP/510℃33%390g/kWh3.超高压机组13MP/535℃／535℃35%360g/kWh4.亚临界机组17MP/540℃／540℃38%324g/kWh5.超临界机组25.5MP/567℃／567℃41%300g/kWh6.高温超临界机组25MP/600℃／600℃44%278g/kWh7.高温超超临界机组30MP/700℃57%215g/kWh8.超700℃机组/超过700℃60%205g/kWh下一代电网中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP121.智能电网概念和进展概况2.国网公司智能电网发展战略和关键技术3.示范工程与实践4.标准体系5.研究与展望中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP13Source:E-EnergyJahreskongress2009,Prof.GunterDueckWhatisaSmartGrid?Likeblindedmenwithanelephant.1.1名词术语智能电网术语与定义？ASmartGridisanelectricitynetworkthatcanintelligentlyintegratetheactionsofallusersconnectedtoit–generators,consumersandthosethatdoboth–inordertoefficientlydeliversustainable,economicandsecureelectricitysupplies.ASmartGridemploysinnovativeproductsandservicestogetherwithintelligentmonitoring,control,communication,andself-healingtechnologiesto:建议:采用先进的电力技术和设备、信息与通信技术，系统地实现电网的智能型监测、分析和决策控制，支持新型能源发电和灵活优质用电，具有高自动化水平，并有一定自愈、互动功能的安全可靠、高效率电网。含3个层次意思。定义一说明采用的技术设备与常规电网不同，二强调对发电和用户两端的支持，三表明电网本身的特点。•betterfacilitatetheconnectionandoperationofgeneratorsofallsizesandtechnologies;•allowconsumerstoplayapartinoptimizingtheoperationofthesystem;Ed.1.0-2009-1214/136•provideconsumerswithgreaterinformationandchoiceofsupply;•significantlyreducetheenvironmentalimpactofthewholeelectricitysupplysystem;•deliverenhancedlevelsofreliabilityandsecurityofsupply.中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP141.2美能源独立与安全法案（EISA或H.R.6）智能电网条款2007年智能电网这个词指这样一种配电系统，允许用户电表的信息流双向流动：既可以流向屋内的空调、家用电器以及其他装置，也可以回流到供电公司。允许家用电器在用电高峰和电价较高时暂时关闭，并为客户提供电价变化的实时信息。总统签署的2007年能源独立与安全法案鼓励研究、发展和部署智能电网技术。法案包括：要求NIST作为牵头机构制定标准和协议；在能源部建立一个智能电网技术的研究，开发和示范计划；并为部分通过审批的智能电网投资提供配套的联邦基金。中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP151.3南加州爱迪生公司计划智能电表应为加州总体能源政策的一部分。2007年7月，SCE申请AMI，成本约17亿美元。2009始，所有200kW以下家庭和企业（约530万只电表）。通过需求响应，可为SCE节省1，000兆瓦额外容量。动态变化价格，分时和峰值定价激励用户调整用电系统将包括：用户户内网络（HAN），电表与用户的智能家电、显示器和空调之间的非专有开放式标准双向窄带射频网网络接口；局域网（LAN），由专有双向窄带射频网络组成，连接电表和集中器；广域网（WAN），使用非专有开放式标准的双向宽带网络安装，将用做集中器和电力公司内部办公系统通信。电表为计费测量、电压测量以及间歇测量服务。支持用户太阳能和其他分布式发电测量。此外，电表加密与信息安全。消费者减少负荷和节约能源，较低的电费。停电信息自动发送。SCE获得更多的系统信息，可靠性更高。淘汰人工抄表。EdisonSmartConnect™包括计量和指示功能：测量间歇用电量和电压；支持非专有，开放的，具有通讯可编程功能的空调和设备开关技术的标准通信接口；通过用户端远程故障检测提高可靠性；通过远程活化服务改进服务并降低成本；能够可远程升级;可在第三方所使用的电力线上兼容宽带；支持显示合同燃气表及水表读数;包含业界领先的安全能力。居民用电的价格协调中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP161.4西北太平洋GridWise™示范项目西北太平洋国家实验室（PNNL）与华盛顿和俄勒冈供电公司合作检验新能源技术，新技术提高能效和可靠性同时，增强消费者选择和控制。两个示范项目涉及300个家庭以及一些市政和商业用户。第一个项目位于奥林匹克半岛（OlympicPeninsula），涉及200个家庭，互联网接收实时电价信号，并配有可进行需求响应的空调和可编程以自动回应的热水器。目的是缓解用电高峰时输配电网络的拥塞。200个家庭将进行一项“家庭信息网关”（“homeinformationgateway”）测试，允许智能家电，如可通讯空调，智能热水器和智能干衣机在输电拥塞或高电价时做出响应。消费者将能够看到实际的发电和供电成本，而“金钱激励”将用于鼓励用户减少高峰时的电力需求。部分示范项目将研究如何利用现有的后备发电机转移电力需求。第二个示范项目包括华盛顿州奥林匹克半岛（theOlympicPeninsula）的５０个家庭，华盛顿州亚基码（Yakima）的５０个家庭，以及俄勒冈州格雷沙姆的五十个家庭（Gresham）。其中１５０家安装干衣机，５０家安装热水器，测试PNNL开发的家电控制器检测频率波动的能力。波动频率可以表明电网的负荷情况，而在负荷过重时家电控制器能够迅速响应，减少电能需求。家电控制器会将一些家电自动关闭数秒或数分钟，使电网运行恢复平衡。电网与居民商业用电协调控制中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP171.5TXU输电公司（TXU输电公司Company）在2006年10月，TXU输电公司签订了一份合同，购买400000块高级电表。TXU输电公司计划到2011年，初步在Dallas-FortWorth区域安装三百万块自动化电表。截至2006年12月31日，TXU输电公司已安装了285,000块高级电表，其中10,000块拥有电力线宽带（BPL）功能。该系统结合了Landis+Gyr制造的高级电表与CURRENTTechnologies所提供的、具有BPL功能的通信技术。在短期内，TXU输电公司将主要用高级电表来提高网络的可靠性和电能质量，以及更有效地预防，检测，并恢复用户的供电中断。预计TXU输电公司对其用户的服务最终将包括选择分时电价和使用新的结算方式。关于2007年5月10号，PublicUtilityCommissionofTexas发布了一项命令，允许对高级电表的成本补偿。电力线载波分时电价中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP181.6智能电网应用领域？FERC确定了四个初步的项目领域作为智能电网应用重点1.广域态势感知（WASA）2.需求响应（DemandResponse）3.电能存储（Electricitystorage）4.电动车辆（ElectricVehicle）此外，智能电网也可有另外两种应用：1.配电网管理措施（DistributionGridManagementInitiatives）2.高级计量体系（AMI）中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP191.7智能电网例TorontoHydro：战略部署AMI,到2008年7月安装超过500，000块智能电表，对IEDs评估进行，带动停电和资产管理、数据存储管理评估意大利：2001年始，已安装3000多万智能电表英国：8.6GW潮汐发电；丹麦：电动汽车；苏格兰：风