【正文】 大型能源基地 為依托，建設(shè)由1000千伏交流 和 177。 二、智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 （ 2） 自愈性 （ SelfHealing） 具有實(shí)時(shí) 、 在線連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力 具有強(qiáng)大的預(yù)警控制系統(tǒng)和預(yù)防控制能力 具有自動(dòng)故障診斷 、 故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力 。它是將 廣域電力輸送網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)結(jié)合起來的廣域智能網(wǎng)絡(luò) ，可能的適用范圍設(shè)計(jì)到 歐盟、北非、中東等國家和地區(qū) 。 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 美國 :Xcel Energy 公司在 Boulder建設(shè)全美第一個(gè)“智能電網(wǎng)”城市 AC2 Boulder（伯德市） to bee first Smart Grid City 定義（ definition) ? 美國 美國 的智能電網(wǎng)計(jì)劃叫 Unified National Smart Grid ,譯為統(tǒng)一智能電網(wǎng)，是指 將基于分散的智能電網(wǎng)結(jié)合成全國性的網(wǎng)絡(luò)體系 。 PJM公司認(rèn)為：廣域測量技術(shù)是保證大電網(wǎng)安全的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)智能輸電網(wǎng)的基礎(chǔ)，因此 PJM目前主要從同步相量技術(shù)和高級(jí)控制中心的研究建設(shè)著手開展智能輸電網(wǎng)的工作。 ? 2023年歐洲委員會(huì)正式成立“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇” 。 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 歐洲 2023年及后續(xù)的電力發(fā)展目標(biāo) ? 靈活性 (Flexible)，在適應(yīng)未來電網(wǎng)變化與挑戰(zhàn)的同時(shí)，滿足用戶多樣化的電力需求； ? 可接入性 (Accessible)，使所有用戶都可接入電網(wǎng)，尤其是推廣用戶對(duì)可再生、高效、清潔能源的利用； ? 可靠性 (Reliable)，提高電力供應(yīng)的可靠性與安全性以滿足數(shù)字化時(shí)代的電力需求； ? 經(jīng)濟(jì)性 (Economic)，通過技術(shù)創(chuàng)新、能源有效管理、有序市場競爭及相關(guān)政策等提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。供配電安全技術(shù) 第六講 :智能電網(wǎng)的發(fā)展 中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 電氣安全與智能電器研究所 劉建華 目錄 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 二、智能電網(wǎng)概念、定義和特征 三、中國智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)條件和進(jìn)展 四、對(duì)智能電網(wǎng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的一些看法和建 議 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 美國智能電網(wǎng)發(fā)展里程碑 ?布什總統(tǒng)要求美國能源部（ DOE）致力于電網(wǎng)現(xiàn)代化， DOE發(fā)布 “ Grid 2030” ?DOE啟動(dòng) 電網(wǎng)智能化 (GridWise）項(xiàng)目 ?DOE與 NETL合作發(fā)起了“ 現(xiàn)代電網(wǎng) (MGI)” 研究 ,The Modern Grid Initiative : a Vision for the modern grid. Mar. 2023. NETL。 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能電網(wǎng)研究機(jī)構(gòu) ? 美國能源部 (DOE)是電網(wǎng)智能化研究的發(fā)起者和重要的投資者。歐洲還將成立“智能電網(wǎng)協(xié)會(huì)” 。 一、國外智能電網(wǎng)研究和發(fā)展概況 智能化實(shí)踐最新成果 在配電和用電側(cè) :目前建設(shè)的智能電網(wǎng)主要有兩個(gè)方面 智能電表和智能家電： ? 美國 :Xcel Energy 公司在 Boulder建設(shè)全美第一個(gè)“智能電網(wǎng)”城市。 從其技術(shù)定義為：綜合應(yīng)用 現(xiàn)代通訊、計(jì)算、控制等技術(shù)的電網(wǎng)能夠持續(xù)不斷地適應(yīng)各種正常操作、運(yùn)行方式調(diào)整的優(yōu)化運(yùn)行，并能主動(dòng)預(yù)測和應(yīng)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)。 歐盟委員會(huì)將智能電網(wǎng)概括定義為： ? 以客戶為中心 ? 支持分布式和可再生能源的接入 ? 負(fù)載和電源的本地交互 ? 高級(jí)自動(dòng)化和分布式智能 ? 靈活的電網(wǎng)運(yùn)營 ? 面向服務(wù)的架構(gòu) ? 更可靠、安全的電力供應(yīng) ? 低能耗，特別是低線路損耗 二、智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 ? 中國 中國電力科學(xué)院把智能電網(wǎng)定義為，以 物理電網(wǎng)為基礎(chǔ) (中國的智能電網(wǎng)是以 特高壓電網(wǎng) 為骨干網(wǎng)架、各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的 堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng) 為基礎(chǔ) )，將現(xiàn)代先進(jìn)的 傳感測量技術(shù) 、 通訊技術(shù) 、 信息技術(shù) 、 計(jì)算機(jī)技術(shù) 和 控制技術(shù) 與 物理電網(wǎng) 高度集成而形成的新型電網(wǎng)。 二、智能電網(wǎng)的概念、定義和特征 （ 3） 兼容性 （ Compatible） 能支持可再生能源的正確 、 合理地接入 適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入 能使需求側(cè)管理的功能更加完善 實(shí)現(xiàn)與用戶的交互和高效互動(dòng) 。 800千伏直流 構(gòu)成的 特高壓電網(wǎng) ，形成電力 “ 高速公路 ” ，促進(jìn) 大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地 的集約化開發(fā)，在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。中美兩過專家針對(duì)美國、 IEC和中國智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和應(yīng)用等問題展開研討 n 5月 21日， 2023特高壓輸電技術(shù)國際會(huì)議在北京隆重召開，會(huì)議向全世界展示了中國在特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域的輝煌成就中國國家電網(wǎng)公司發(fā)布了建設(shè)以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的研究成果 n6月 3日，中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)智能電網(wǎng)研討會(huì) n6月 10日，中國分布式能源國際研討會(huì) n7月 11日，國家電網(wǎng)年中會(huì)議召開，智能電網(wǎng)的詳細(xì)部署首次披露 三、 中國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 智能電網(wǎng)建設(shè)分三個(gè)階段 ? 第一階段 ： 2023～ 2023年，為規(guī)劃試點(diǎn)階段 。 ? 第三階段 ： 2023～ 2023年，為引領(lǐng)提升階段 。在新能源發(fā)電運(yùn)行控制、功率預(yù)測等方面取得突破。 ? 2023～ 2023年：加快建設(shè)交流特高壓工程；建成177。 三、 中國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 ?（ 3）變電環(huán)節(jié) ? 制定智能變電站和智能裝備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；建設(shè)廣域同步信息采集系統(tǒng)；構(gòu)建綜合測控保護(hù)體系；研究各類電源規(guī)范接納技術(shù)；開展智能設(shè)備及設(shè)備智能化改造技術(shù)研究；轉(zhuǎn)變檢修模式，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)全壽命綜合優(yōu)化管理。 三、 中國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 ?（ 4）配電環(huán)節(jié) ? 建成高效、靈活、合理的配電網(wǎng)絡(luò)，具備靈活重構(gòu)、潮流優(yōu)化能力和可再生能源接納能力，在發(fā)生緊急狀況時(shí)支撐主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)集中／分散儲(chǔ)能裝置及分布式電源的兼容接入與統(tǒng)一控制；完成實(shí)用性配電自動(dòng)化系統(tǒng)的全面建設(shè)；全面推廣智能配電網(wǎng)示范工程應(yīng)用成果，配電網(wǎng)主要技術(shù)裝備達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 ? 2023～ 2023年：完成雙向互動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)研究；開發(fā)智能電表等計(jì)量裝置；智能電表覆蓋率達(dá) 30％，用戶超過 5000萬戶；電能占終端能源消費(fèi)比重提高到約 2l％ 三、 中國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 ? （ 5）用電環(huán)節(jié) ? 2023～ 2023年：智能用戶管理與服務(wù)體系基本建成；全面建成用電信息采集系統(tǒng)；智能電表覆蓋率超過 80％，用戶超過 1． 4億戶；電能占終端能源消費(fèi)比重提高到約 23％。 三、 中國智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 ?(6)信息平臺(tái)環(huán)節(jié) ? 2023～ 2023年：完善智能電網(wǎng)信息通信架構(gòu)體系建設(shè)和一體化統(tǒng)一信息模型；基本建成國家電網(wǎng)資源計(jì)劃系統(tǒng) (SGERP)；全面建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)骨干通信網(wǎng)；基本建成適應(yīng)于配電、用電及分布式能源接入的負(fù)荷通信網(wǎng)絡(luò)。 用戶側(cè)管理、負(fù)荷管理控制系統(tǒng)等一系列應(yīng)用在我國已取得一定成果，無論從技術(shù)層面還是管理層面都積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn) ， 但還未達(dá)到智能電網(wǎng)對(duì)用戶大量參與電網(wǎng)互勱的要求 。目前在電力負(fù)荷控制系統(tǒng)、電力需求側(cè)管理的技術(shù)方面具有一定的研究基礎(chǔ)。 互動(dòng)電網(wǎng)定義為： 在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級(jí)化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。 三、互動(dòng)電網(wǎng)能夠?qū)⑿滦涂商娲茉唇尤腚娋W(wǎng)，比如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，?shí)現(xiàn)分布式能源管理。傳感與量測技術(shù)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)檢測、分析、控制中起著基礎(chǔ)性作用，提高了智能電網(wǎng)的可觀測性。 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 傳感與量測技術(shù) ? 傳統(tǒng)傳感器 ：電流 /電壓傳感器、氣體傳感器、超高頻傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、噪聲傳感器、風(fēng)速和風(fēng)向傳感器等。智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 廣域測量系統(tǒng) ? 基于 PMU的廣域測量系統(tǒng)能 實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的監(jiān)測 ，其測量的數(shù)據(jù)能反映系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)行為特征 。 2023年以前，我國主要進(jìn)行向量測量技術(shù)的研究和PMU實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)； 2023年以后，我國研制出滿足工業(yè)環(huán)境要求的 PMU和數(shù)據(jù)集中系統(tǒng)（主站），多個(gè)網(wǎng)調(diào)和省調(diào)紛紛建成了 WAMS。這些都是“智能電網(wǎng)”運(yùn)行的潛在隱患。時(shí)間組網(wǎng)于是擱淺；另從政治角度上講， GPS屬于美國政府擁有和控制，以美國 GPS衛(wèi)星為時(shí)鐘源，對(duì)于我國以電力基礎(chǔ)為核心的民生產(chǎn)業(yè)存在政治隱患。有效的實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的自動(dòng)化時(shí)間同步系統(tǒng)組網(wǎng)。事實(shí)上，普通百姓第一次聽說“北斗”，大多是在2023年 汶川抗震救災(zāi)期間 。在軍事領(lǐng)域，聯(lián)合攻擊之所以能夠精確打擊目標(biāo)，是因?yàn)橥ㄟ^衛(wèi)星定位和高精度授時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行了多維鎖定。 ? 風(fēng)力發(fā)電 把風(fēng)的 動(dòng)能 轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。地?zé)岚l(fā)電實(shí)際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地?zé)岚l(fā)電。 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 柔性輸電技術(shù) ? 柔性交流輸電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： ? 能在較大范圍有效地控制潮流； ? 線路的輸送能力可增大至接近導(dǎo)線的熱極限，例如：一條 500kV線路的安全送電極限為 1000~2023kW，線路的熱極限為 3000kW，采用 FACTS技術(shù)后，可使輸送能力提高 50%~100%； ? 備用發(fā)電機(jī)組容量可從典型的 18%減少到 15%，甚至更少 ? 電網(wǎng)和設(shè)備故障的危害可得到限制，防止線路串級(jí)跳閘，以避免事故擴(kuò)大； ? 易阻尼消除電力系統(tǒng)振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 這就好比給變電站裝上了一個(gè)“蓄電池”，使人們能更自如地控制輸電線路的電流大小和輸送狀態(tài)。該換流站的啟動(dòng)，意味著我國柔性直流輸電技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，標(biāo)志著我國清潔能源的接入技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) 智能變電站 統(tǒng)一支持平臺(tái) 統(tǒng)一信息建模 智能高級(jí)應(yīng)用 調(diào)度中心 設(shè)備與資產(chǎn)管理 輸變電維護(hù) 新能源 大用戶 相鄰變電站 智能變電站概念示意圖 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 智能變電站 ? 智能變電站分為 過程層、間隔層、站控層 。 數(shù)據(jù)庫 同步時(shí)鐘源 人機(jī)會(huì)話 保護(hù)及故障信息管理 調(diào)度中心 運(yùn)動(dòng)通信 網(wǎng)絡(luò)通信記錄分析系統(tǒng) 大用戶、電源 外部通信 相鄰變電站 測控單元 保護(hù)單元 狀態(tài)檢測單元 計(jì)量單元 同步相量測量裝置 合并單元 電子式互感器 智能組件 高壓設(shè)備 站級(jí)總線 過程總線 站控層 間隔層 過程層 智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 ?智能變電站 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 智能配電網(wǎng) ? 智能配電網(wǎng)（ Smart Distribution Grid, SDG）是智能電網(wǎng)的重要組成部分。在架空線路中，還不可避免地導(dǎo)致故障區(qū)段上的用戶較長時(shí)間停電 下一步進(jìn)一步研究采用廣域 IP通信技術(shù)，饋線終端之間能夠?qū)崟r(shí)交換故障檢測數(shù)據(jù)與控制命令，不依賴主站實(shí)現(xiàn)線路故障的就地隔離與恢復(fù)供電，預(yù)計(jì)可將自愈的時(shí)間降低至“秒級(jí)”。 閉環(huán)運(yùn)行的方式在新加坡普遍采用，而國內(nèi)配電網(wǎng)均采用開環(huán)運(yùn)行，因此，該項(xiàng)技術(shù)目前得不到應(yīng)用。 ? 柔性配電技術(shù)（ DFACTS） DFACFS在提高配電網(wǎng)自愈能力方面具有重要的作用。 四、智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn) ? 高級(jí)量測體系 AMI ? 高級(jí)量測體系（ AMI）是用來測量、收集、儲(chǔ)存、分析和運(yùn)用用戶用電信息的完整的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，主要包括智能電能表、通信網(wǎng)絡(luò)、測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等 ? AMI有智能裝置、通信網(wǎng)絡(luò)和書籍管理應(yīng)用軟件及相關(guān)系統(tǒng)組成，在智能電網(wǎng)和電力用戶見建立通信網(wǎng)絡(luò)，集成電網(wǎng)企業(yè)和第三方的 各種業(yè)務(wù)應(yīng)用。 ? 通信網(wǎng)絡(luò) ：采取固定的雙向通信網(wǎng)絡(luò)，能夠把采集的數(shù)據(jù)信息