【文章內(nèi)容簡介】 ? 需要先進(jìn)的算法 ? 需求與監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲?。?SCADA）系統(tǒng)接口 先進(jìn)的傳感器和測量設(shè)備 ? 獲得詳細(xì)數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的必要條件 ? 需要多種測量能力 電能儲(chǔ)存 ? 需要平衡從配網(wǎng)來的非預(yù)期的電流 ? 可能包括： – 不同形式的電池 – 超級(jí)電容 – 可轉(zhuǎn)換的能量燃料電池和液流儲(chǔ)能電池 – 超導(dǎo)能源系統(tǒng)（ SMES）和高溫傳導(dǎo) (HTSC) – 飛輪 – 熱能儲(chǔ)存 – 壓縮空氣儲(chǔ)存 自動(dòng)的電力調(diào)動(dòng) ?可根據(jù)配網(wǎng)的重要性，自動(dòng)的電力調(diào)動(dòng) ?電力驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（客戶端設(shè)備），與配網(wǎng)源的接口和電能管理 ?電源和電能流動(dòng)管理 ?新一代的 FACDS ?自動(dòng)電力交換 ?需求和供給自動(dòng)匹配 智能電網(wǎng) 24 A. 清潔能源的快速發(fā)展 B. 智能電網(wǎng)的發(fā)展?jié)摿? ? 什么是智能電網(wǎng) ? 智能電網(wǎng)發(fā)展影響因素 ? 案例研究 C. 新能源汽車的發(fā)展?jié)摿? 目錄 25 未來三個(gè)方面的發(fā)展趨勢將會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)產(chǎn)生顯著影響，即基礎(chǔ)設(shè)施老化、分布式發(fā)電和電動(dòng)汽車 對(duì)智能電網(wǎng)可能的影響 發(fā)展趨勢 ? 基礎(chǔ)設(shè)施替被換后智能電網(wǎng)實(shí)施的追加成本較低 ? 監(jiān)控老化基礎(chǔ)設(shè)施的價(jià)值增加 配電設(shè)施老化 ? 電網(wǎng)內(nèi)更多新增發(fā)電接入需要對(duì)配電影響進(jìn)行更多研究 ? 對(duì)配系統(tǒng)更多的擾動(dòng)因素 可再生能源和分散化發(fā)電的發(fā)展 ? 電動(dòng)車充電會(huì)導(dǎo)致新的更不易預(yù)測的負(fù)荷 ? 通過停泊的電動(dòng)車隊(duì)獲得大型儲(chǔ)電容量 電動(dòng)汽車的發(fā)展 潛在變化 為更加高級(jí)復(fù)雜的配電設(shè)施管理提供了機(jī)會(huì) 建議從單向配電網(wǎng)絡(luò)向平衡網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 B 外部推動(dòng)因素 1 2 3 26 替換配電設(shè)施為智能電網(wǎng)的實(shí)施開辟了道路 設(shè)施老化趨勢和智能電網(wǎng) B 對(duì)智能電網(wǎng)的啟示 ? 在長期不管是否實(shí)施智能電網(wǎng)，都需要替換和更新大部分的配電網(wǎng)絡(luò)。另外，當(dāng)進(jìn)行了設(shè)施替換后實(shí)施智能電網(wǎng)的新增成本將增加有限 ? 在監(jiān)控老化設(shè)施以便在維修和替換之間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)平衡的過程中存在較大的潛在價(jià)值 主要趨勢 ? 對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的布局 在 20世紀(jì)中期開始并且至今只經(jīng)歷了 有限的替換 (逐步增量更新 ) ? 歐盟委員會(huì)估計(jì)歐盟國家未來 30年需要在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上 投資超過 3900億歐元，其中 3000億歐元將用于配電網(wǎng)絡(luò) ? 在當(dāng)前 經(jīng)濟(jì)危機(jī) 的背景下，一些國家公布了 大規(guī)?？焖俜抻?jì)劃 (如法國與 EDF配電子公司一起未來將投資 3億歐元 ) 通過優(yōu)化設(shè)備管理提升智能電網(wǎng)的商業(yè)應(yīng)用 外部推動(dòng)因素 1 27 分布式發(fā)電未來將繁榮發(fā)展，其對(duì)智能電網(wǎng)的影響深遠(yuǎn) 可再生能源和分散發(fā)電 B 可再生能源發(fā)電發(fā)展預(yù)測，大部分為分散發(fā)電 [TWH/Y, EU27] 熱能分散發(fā)電預(yù)測 [GW, EU27] 4364284 1 13855905 1 14308211163422320112111 2025 20 286 1990 9 179 2020 5 72 93 308 2022 8 320 150 205 106 14 218 2030 2022 潮汐和海洋能 太陽能 地?zé)崮? 風(fēng)能 生物質(zhì)能 水力 傳統(tǒng)能源 5,8 ,5 2022 38,7 20,5 16,0 2022 65,8 34,4 25,0 2022 79,0 40,0 30,0 2020 最好情況 基準(zhǔn)情況 最差情況 燃料電池 微型燃?xì)廨啓C(jī) 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 資料來源： Enel 預(yù)測，羅蘭 ?貝格分析 對(duì)智能電網(wǎng)的啟示 ? 電網(wǎng)內(nèi)更多新增發(fā)電接入意味著對(duì)配電站影響分析的需求將大大增加，而智能電網(wǎng)可以為這種分析提供便利 ? 更多的間歇式發(fā)電單位，尤其是可再生單位，將會(huì)產(chǎn)生更加不易預(yù)測的發(fā)電負(fù)荷，從而增加擾動(dòng)因素 (同步過程中諧波的產(chǎn)生 …), 而是否增加人力遙控的必要性尚不確定 1) 分散發(fā)電是否會(huì)真正有利于智能電網(wǎng)的發(fā)展并且 /或者推廣智能電網(wǎng)技術(shù)？ 外部推動(dòng)因素 1) 專家尚未對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的必要性給出積極結(jié)論 (見下文分析 ) 2 28 電力的傳輸和配送方式將經(jīng)歷重大的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 電力配送的變革 來源：歐洲分散式發(fā)電研究委員會(huì) ? 將基于新的可再生能源發(fā)電技術(shù)的中小型的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力整合到電網(wǎng)中 ? 使用者將擁有他們自己的發(fā)電機(jī)，同時(shí)成為發(fā)電者和消費(fèi)者。這是由于日益增長的電力需求和環(huán)境保護(hù)及財(cái)政原因的考慮。 ? 這些發(fā)電機(jī)將會(huì)通過一個(gè)完整的交互式智能電網(wǎng)（ the smart grid）被連接在一起 ? 電可雙方向流動(dòng)：從分散式發(fā)電到配網(wǎng)及，再到輸電網(wǎng)絡(luò)，和從輸電網(wǎng)再到配電網(wǎng) 分散式發(fā)電 (DG) 注意 CHP: 熱電聯(lián)產(chǎn)工廠 不斷增加的對(duì)新技術(shù)的需求 集中發(fā)電方式 在集成的網(wǎng)絡(luò)管理的前提下，分散 /現(xiàn)場發(fā)電方式 當(dāng)前情況 可能的變革 住房 工廠 商用建筑 輸電網(wǎng)路 配電網(wǎng)絡(luò) 智能電網(wǎng)解決方案創(chuàng)新 5 擁有家庭 CHP的房子 風(fēng)能發(fā)電廠 光電發(fā)電廠 本地 CHP工廠 存儲(chǔ) 存儲(chǔ) 存儲(chǔ) 存儲(chǔ) 流量控制 發(fā)電質(zhì)量設(shè)備 發(fā)電質(zhì)量設(shè)備 29 電動(dòng)汽車的出現(xiàn)會(huì)帶來擴(kuò)大儲(chǔ)電容量 電動(dòng)汽車問題和案例分析 B 資料來源：羅蘭 ?貝格分析 案例 :將電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)向融合 – 丹麥的嘗試 1) Bornholm 是微電網(wǎng)、島上網(wǎng)絡(luò)和高比例風(fēng)電電網(wǎng)管理的案例研究 2) 專家尚未對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的必要性給出積極結(jié)論 (下文分析 ) 對(duì)智能電網(wǎng)的啟示 ? 由于需要實(shí)時(shí)配電網(wǎng)絡(luò)管理以應(yīng)對(duì)由電動(dòng)汽車所帶來的大量不斷變化的充電負(fù)荷的不可預(yù)測性問題，智能電網(wǎng)可能會(huì)成為發(fā)展電動(dòng)汽車的必要條件 2） ? 智能電網(wǎng)通過估測高峰時(shí)段的閑置儲(chǔ)電能力而可能為電動(dòng)汽車帶來更多附加價(jià)值 2) ? 丹麥 Bornholm島 ? ? 3000 kms 60kV/10kV電網(wǎng) ? 30 MW風(fēng)電和 60 MW CHP + 石油 峰化電路 1) EDISON工程 (在一個(gè)即分散又整合的市場上，使用可再生能源和開放式網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)汽車 ) ? 新的 智能電網(wǎng) 技術(shù)與 間歇式風(fēng)電 相配合為車輛提供插入式 充電 ? 主要合作伙伴： IBM, Dong Energy, Siemens ? 在 Bornholm進(jìn)行試點(diǎn)，由丹麥政府提供部分資金 電動(dòng)汽車的發(fā)展以及與電網(wǎng)的聯(lián)系 Aalb Arhus Bornholm ? 電動(dòng)汽車在未來幾年將飛速發(fā)展 (2020年市場占有率將達(dá) 25%) : – 對(duì)汽車制造商二氧化碳排放的嚴(yán)格限制 (歐洲 :嚴(yán)格的汽車制造商二氧化碳整體排放目標(biāo)，美國 : 零排放汽車是市場進(jìn)入的條件之一，中國 : 交通污染問題嚴(yán)重 n) – 鋰電池技術(shù)已經(jīng)適于大規(guī)模 – 化石燃料成本將快速攀升 ? 電動(dòng)汽車的發(fā)展將對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷容量提出較高要求同時(shí)可預(yù)測性較低 ? 并且，電池的儲(chǔ)電能力可以通過靈活的充電和臨時(shí)將電力送回電網(wǎng)來平滑用電負(fù)荷 Copenhagen 智能電網(wǎng)能否既為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供便利，又從電動(dòng)汽車的發(fā)展中收益 ? 外部推動(dòng)因素 3 30 PAR9000018XXX 分布式發(fā)電和儲(chǔ)電的實(shí)際影響仍須進(jìn)一步明確，歐洲正提供補(bǔ)貼以支持對(duì)這一問題的研究 B 外部推動(dòng)因素 歐洲關(guān)于分散發(fā)電對(duì)智能電網(wǎng)影響的研究項(xiàng)目 ? 項(xiàng)目名稱 : 帶有高比例可再生能源的分布式發(fā)電 ? 要點(diǎn) – 首批 多合作者和大預(yù)算綜合項(xiàng)目 之一 . – 研究范圍廣泛： 從單純的技術(shù)，如電力電子或電力信息技術(shù)、通訊技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用、模擬和電力生產(chǎn)預(yù)測、社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查到應(yīng)用了大部分研究結(jié)果且顯示了其正常運(yùn)行功能的試點(diǎn)裝機(jī) . – 定期公布主要研究進(jìn)展 ? 需要解決的問題 : – 測試方法和預(yù)先標(biāo)準(zhǔn)化 – 進(jìn)一步研發(fā)的需求 – 安全和保護(hù) – 電網(wǎng)操作監(jiān)控 – 發(fā)電、負(fù)荷和儲(chǔ)電管理 – 接口、協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目內(nèi)容舉例 : DISPOWER 對(duì)可再生能源和分布式發(fā)電整合的研究 超過 100位合作者 – 3400萬歐元 – 歐盟提供 1900萬歐元 SUSTELMENT 10 partners mio EUR DG 38 partners mio EUR INVESTIRE 35 partners mio EUR DISPOWER 38 partners mio EUR MICROGRIDS 15 partners mio EUR CRISP 10 partners mio EUR DG FACTS 12 partners mio EUR 31 A. 清潔能源的快速發(fā)展 B. 智能電網(wǎng)的發(fā)展?jié)摿? ? 什么是智能電網(wǎng) ? 智能電網(wǎng)發(fā)展影響因素 ? 案例研究 C. 新能源汽車的發(fā)展?jié)摿? 目錄 32 智能電網(wǎng)項(xiàng)目經(jīng)常與智能測量項(xiàng)目結(jié)合在一起，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到實(shí)施 部分正在進(jìn)行的智能電網(wǎng)項(xiàng)目和參與公司 D 資料來源：”智能電網(wǎng)介紹“，美國能源部，行業(yè)網(wǎng)站，羅蘭 ?貝格分析 Beach Cities, CA, USA Isolate and reconnect seamlessly 50 MW microgrid from the rest of the distribution grid Fort Collins, CO, USA Transform distribution system to acmodate high peration of distributed and renewable generation [35 MW] Ergon Energy, Autralia Temporary intelligent sensor to diagnose distribution work problems TEPCO, Japan Deplyment of pilot smart grid project Enemalta, Malta Smart metering bined with sensors along the infrastructure Allegheny Energy, WV, USA Smart metering and fault detection and healing through WiFi munication Austin Energy, TX, USA Full smart meter and smart