智能电网知识讲座

统一坚强智能电网基本知识2009年7月31日说明本讲座材料主要来自国网公司智能电网研究课题组提交给公司党组的《坚强能电网综合研究的汇报》、《智能电网关键技术研究框架》；美国埃森哲公司向国网公司提交的《构建智能电网，成就卓越绩效》；国网电科院研发中心主任姚建国所做的《智能电网-世界电力工业的共同选择》专题报告以及国网公司09年年中会议专题材料及其它资料等。1国际智能电网发展背景及概况2建设统一坚强智能电网的意义3统一坚强智能电网的内涵4统一坚强智能电网的发展思路5建设统一坚强智能电网的近期安排6南京公司近期工作打算要目1.1国际智能电网发展背景----应对未来挑战1.1国际智能电网发展背景----应对未来挑战1.1国际智能电网发展背景----应对未来挑战面对建设“资源节约型、环境友好型”国家的社会要求，电力公司需要承载更多的社会责任；大容量、特高压远距离输电系统以及各种各样新型分布式供能系统的接入对电网的安全性和可靠性提出了更高的要求；不断变化的气候条件和自然灾害增加了电网运行和规划的压力；互联网的高速发展又给电力二次系统带来了巨大的信息安全压力；人民群众对客户满意度和服务水平的要求不断提高，对电力企业管理提出了更高的要求。1.1国际智能电网发展背景----应对未来挑战随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。1.2埃森哲对智能电网的观点埃森哲观点智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈），从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。智能电网的特性9清洁：能够大规模利用可再生能源减少对环境的潜在影响9坚强：有能力抵御恶劣天气和外部攻击并确保信息安全9自愈：有能力实现电网的自我诊断，自我调整，自动隔离故障和自动快速恢复9优化：能够优化资源，提高设备资产的利用率和电网的运行效率9交互：能够与电力市场和用户进行交互和实时响应，提升服务水平9经济：能够以最优成本向社会提供优质电力智能电网的关键特性----智能电网如何实现智能？“智慧的大脑”优化的决策支持工具“强健的肌体”先进、灵活的设备“敏捷的中枢”高级控制系统“通畅的神经”无处不在的集成通讯网络“灵敏的感觉”遍布全网的感应测量设备ƒ分布式微网ƒ高效率的绿色分布式电源ƒ高级储能系统ƒ高级电网控制设备ƒ高级大容量导体ƒ线路在线测温ƒ无线智能电网信息感应器ƒ光纤PT和CTƒ无线智能设备状态感应器ƒ客户门户ƒ第二代互联网ƒ光纤以太网ƒ电力宽带ƒ3G及4G无线通讯技术ƒ新型无线网络技术ƒ准自治软件ƒ高级模式识别ƒ高级可视化方法ƒ数值气象预报ƒ多代理系统ƒ高级变电站自动化ƒ高级配电自动化ƒWeb服务和网格计算设备采集通信决策控制智能电网的实现需要融合先进的设备、采集、通信、决策和控制技术1.2埃森哲对智能电网的观点智能电网的“全景图”----智能配电变电站智能输电变电站智能输电变电站智能配电变电站接入电网的可再生能源电网储能装置核电厂安装CCS的燃煤和燃气电厂天然气传输CO2运输与封存潮汐发电氢能,生物质能,汽油/柴油等配网基础设施H2production–electrolysisDirectH2production–GenIVH2production–electrolysisDirectH2production–GenIV生物燃料发电氢能生产–电解直接氢能发电–GenIV高温超导超级电网连接相邻电网的HVDCCHP/区域供热网络,直流微网嵌入式可再生能源嵌入式储能装置光伏太阳能供热泵智能传感器自动故障隔离智能建筑智能住宅故障定位传感器智能开关高度隔热的住宅结构微型发电光电式屋顶制冷和HVAC的动态控制关于使用和成本的室内数据需求侧管理高能效装置插入式混合燃料汽车风电风电厂故障定位发电输配电售用电1.2埃森哲对智能电网的观点技术转型管理转型•集中发电•单向通信•缺少传感器•人工定值•离线分析•人工恢复•…•分布式发电•双向通信•远程传感监控•自适应保护和控制•在线分析•半自动恢复或自愈•…•经验型、粗放型调度模式•基于时间周期的预防检修•提供单一的供电服务•…•基于辅助决策支持的精益化智能调度•基于状态监测的状态检修•提供创新型高价值能源管理服务•…现在未来1.2埃森哲对智能电网的观点智能电网的重要变革举例：智能发电•推动可再生能源的利用，减少对化石燃料的依赖•减少发电环节的碳排放，降低对气候变化的影响•提高发电利用效率智能输配电•提高系统的安全性，加强对电网的实时监测和控制•提高系统可靠性，降低故障频率，改进系统SAIFI和SAIDI•提高输配电资产的利用效率智能售电/用电•加强电力公司、用户、电网、电力市场之间的协调和互动•减少能源消耗，提高能源使用效率智能城市•可持续的生活•可持续的工作•可持续的市政•可持续的交通1.2埃森哲对智能电网的观点1.2埃森哲对智能电网的观点1.3西门子对智能电网的观点1.3西门子对智能电网的观点1.3西门子对智能电网的观点1.3西门子对智能电网的观点1.3西门子对智能电网的观点1.3PJM对智能电网的观点1.4GE能源的智能配电网解决方案-PowerOn先进计量系统需求响应，电能量管理，自动计费，客户信息，负荷预测等分布式发电风电，太阳能发电，储能，汽车充电等配电管理系统停电管理，无功电压综合管理，电能质量管理，操作管理，配电自动化等地理信息系统资产管理，系统设计，规划，移动工作优化等配网智能电子产品设备在线监测系统地理信息服务热线智能电能表1.4GE能源的智能配电网解决方案-SmallWorld1.4GE能源的智能配电网解决方案-ENMAC“TIMS”交互式语音处理用户调度当地工作人员，外线操作队控制中心“ENMACNMS”故障统计管理系统“ENMAC故障报修电话”“ENMACCallTaking”用户联系中心“ENMAC故障报修电话”1.5国际智能电网发展概况09年2月，IBM与马耳他签署协议—双方将建立一个“智能公用系统”，以实现该国电网和供水系统的数字化。08年9月谷歌与GE宣布共同开发清洁能源业务；09年2月开始测试电表的用电监测软件。09年1月白宫报告宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表。加州已完成200万户小区的电表安装，初步分析显示节省电力可达16%-30%。日本计划于明年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验，验证在大规模利用太阳能发电的情况下，如何统一控制剩余电力和频率波动，以及蓄电池等课题。该项目计划用3年时间开发出高可靠性系统技术，使可再生能源与现有电力系统有机融合的智能电网模式得以实现。欧洲国家把可再生能源、分布式电源的接入及碳的零排放等环保问题作为侧重点。目前英、法、意等都在加快推动智能电网的应用和变革。EDF在美国诺福克试验一种特动态能源储能系统，有助于电网协调来自北海的风电。EDF还使用ABB公司SVCLIGHT的“聪明电网”技术。1.5国际智能电网发展概况动因关注点™电网基础架构：技术陈旧，存在稳定性问题™电力市场：电网瓶颈影响市场效率™电网安全：防止大停电和恐怖袭击™人员：电力行业年龄结构老化™电网基础架构：国家间电网互联存在问题™电网安全：不同国家运行模式不同™环保：满足京都议定书的环保目标关注电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代关注可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变美国欧洲1.5国际智能电网发展概况美国能源部（DOE）“电网2030计划”：一个完全自动化的电力输送网络图景，可以监测控制每一个用户及节点，并保证信息及电能在发电厂、设备及其间任意点之间的双向流动GridWise组织：将横跨集中式发电到用户设备的电网现代化；将传统的高效的电网基础架构与新的，无缝的即插即用技术相结合，利用先进的通信、信息和控制方法，构建集成的、交互的电网欧洲“智能电网项目报告”：2020年后，欧洲的输电网络将变得：灵活、易接入、可靠、经济初始阶段：扩展分布式能源和可再生能源的监控和远程控制，实现更大的连接灵活性中间阶段：制定能处理合理数量的分布式能源和可再生能源的管理制度最后阶段：实现全主动的电力管理，运用实时通信和远程控制的分布式的电网管理美国欧洲1.5国际智能电网发展概况Amsterdam智能表计利用先进传感器、表计和自动化装置，实现供电企业与电力用户之间的双向信息交互，提高能源效率，提升用户体验，提高运行监控能力智能电网通过输配电网基础设施的升级，实现电力企业系统运行能力的优化提升以及对电网运行管理和企业经营管理的进一步集成，帮助电力企业不断提升运营绩效智能城市通过智能电网建设，带动包括智能楼宇、智能家庭、智能交通等一系列建设内容，实现绿色城市、节能城市的建设目标1.5国际智能电网发展概况美国科罗拉多州的博尔德(Boulder)在2008年成为了全球第一个智能电网城市。该市的每个家庭都安装了智能电表，人们可以直观地了解即时电价，从而把洗衣服、烫衣服等事情安排在电价低的时间段。在博尔德，电表不仅可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源，而安装的变电站又可以收集到每家每户的用电情况，一旦有问题出现，便可以重新配备电力。案例分享：智能电网城市（SmartGridCity）1.5国际智能电网发展概况案例分享：智能城市阿姆斯特丹(SmartCityAmsterdam)•CO2中性城市：2015年•20%可再生能源：2025年•减少40%的CO2排放：2025(1990年水平)目标：通过引入智能电网技术，减少CO2排放，实现应对气候变化目标，持续可持续发展应用技术：•智能表计•能量利用可视化•能量利用指导•智能(LED)照明•电动汽车•充电站•新的物流解决方案•…SmartCityAmsterdam根据欧盟提出的20/20/20政策要求，阿姆斯特丹制定了更严格的发展目标以使它成为可持续发展的城市。阿姆斯特丹启动了智能城市规划和建设项目可持续的生活可持续的工作可持续的市政可持续的交通智能电网进展状态：2009年一季度开始试点目前有16个合作伙伴z在国家战略方面，智能电网建设已成为国家经济和能源政策的重要组成部分，加大基础产业投资，拉动国内需求，推动劳动就业，积极应对国际金融危机。z在电网发展基础方面，发达国家的电力需求趋于饱和，电网经过多年的快速发展，网架结构稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力，电网建设规模有限。z在研究驱动力方面，美国主要是对陈旧老化的电力设施进行更新改造或依靠技术手段提高利用效率，欧洲国家主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要。1.6国际智能电网发展小结z在功能目标方面，是利用先进的信息化、数字化技术提升电力工业技术装备水平，提高资源利用效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善社会用户的增值服务。z在研究重点方面，主要关注可再生能源、分布式电源发展和用户服务，提升用户服务水平和节约用电。1.6国际智能电网发展小结不同国家的技术侧重点不同，国外智能电网构想很大，但实际进展主要体现在以下几个方面：1、可再生能源发电和接入控制技术在欧洲得到广泛应用，较好的解决了风电接入控制问题；2、分布式发电技术得到广泛应用，欧美国家的天然气管道非常完善；3、动态储能技术得到一定应用，电动汽车充电站开始试点；4、灵活交流输电技术得到广泛应用；5、智能电表在欧洲一些国家得到一定程度应用；6、配电网自愈取得一定进展，输电网自愈处于研究阶段。1国际智能电网发展背景及概况2建设统一坚强智能电网的意义3统一坚强智能电网的内涵4统一坚强智能电网的发展思路5建设统一坚强智能电网的近期安排6南京公司近期工作打算要目2.1智能电网建设意义之一顺应了能源政策、企业管理和技术创新