【正文】 ，在智能電網(wǎng)發(fā)展模式、理念和基礎(chǔ)理論、技術(shù)體系以及智能設(shè)備等方面開展了大量卓有成效的研究和探索 。 美國谷歌 2021 年 3 月 3 日向美國議 會進(jìn)言，要求在建設(shè) “ 智能電網(wǎng)（ Smart Grid） ” 時(shí)采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。這套系統(tǒng)首次將以往分散的 能量管理系統(tǒng) 、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換，便可實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。這是一個(gè)測試版在線儀表盤，相當(dāng)于谷歌正在成為信息時(shí)代的公用基礎(chǔ)設(shè)施。 IBM 將會提供搜集分析數(shù)據(jù)的 軟件 ，幫助電廠發(fā)現(xiàn)機(jī)會，降低成本以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。這個(gè)工程價(jià)值高達(dá) 9100 萬美元（合 7000萬歐元），其中包括在 滇 網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。 2021 年 2 月 4 日， 地中海 島國 馬耳他 在周三公布了和 IBM 達(dá)成的協(xié)議，雙方同意建立一個(gè) “ 智能公用系統(tǒng) ” ，實(shí)現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。 2021 年 1 月 25 日 美國 白宮 最新發(fā)布的《復(fù)蘇計(jì)劃尺度報(bào)告》宣布：將鋪設(shè)或更新 3000 英里 輸電線路 ，并為 4000 萬美國家庭安裝智能電表 —— 美國行將推動互動電網(wǎng)的整體革命。一旦有問題出現(xiàn)，可以重新配備電力。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風(fēng)電和太陽能等清潔 能源 。該項(xiàng)目的啟動標(biāo)志著 中國 開始進(jìn)入智能電網(wǎng)領(lǐng)域。這個(gè)可以看作智能電網(wǎng)最完整的一個(gè)解決方案，標(biāo)志著智能電網(wǎng)概念的正式誕生。 2021 年，美國 IBM 公司曾與全球電力專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開發(fā)了 “ 智能電網(wǎng) ” 解決方案。 2021 年中期，一家名叫 “ 網(wǎng)點(diǎn) “(Grid Point) 的公司最近開始出售一種可用于監(jiān)測家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)調(diào)整家用電器的用電量。 2021 年 歐盟 理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》 (A European Strategy forSustainable， Competitive and SecureEnergy)強(qiáng)調(diào) 智能電網(wǎng)技術(shù) 是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。這樣，在不犧牲每個(gè)個(gè)體的前提下，整個(gè)大樓的節(jié)能目標(biāo)便可以實(shí)現(xiàn)?？藏悹柊l(fā)明了一種無線控制器，與大樓的各個(gè)電器相連，并實(shí)現(xiàn)有效控制。 關(guān)鍵詞 ： 電力系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、并網(wǎng)運(yùn)行、可靠性 。 本文設(shè)計(jì)了計(jì)算準(zhǔn)入功率的優(yōu)化算法，并運(yùn)用試探法計(jì)算了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的最大準(zhǔn)入功率。 2021213 至 2021311 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 課題 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與探 討 專 業(yè)： 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 學(xué)員姓名 : 張潔 指導(dǎo)教師： 黃娜 設(shè)計(jì)時(shí)間： 答辯教師： 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 WUHAN ELECTRIC POWER TECHNICAL COLLEGE 封二 摘 要 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電是一類特殊的電力，具有許多不同于常規(guī)能源發(fā)電的特點(diǎn)，由于其并 入電網(wǎng)的電能呈波動性，大規(guī)模的風(fēng)電和光電并網(wǎng)對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定、運(yùn)行調(diào)度等諸多方面都會有一定影響 。 本文設(shè)計(jì)了含風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)發(fā)電容量模型和算法，進(jìn)行了基于蒙特卡羅仿真的風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電容量可信度評估，計(jì)算了接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組后電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)和節(jié)約的燃煤量 。本文還討論了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組 在不同位置接入 智能 電網(wǎng)對電壓水平的影響，重點(diǎn)研究了當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和 光伏發(fā)電機(jī)組位于饋 線 上時(shí)，其對電壓水平的影響 。 目錄 1 緒論： 課題背景 正式提出 智能電網(wǎng)的概念 智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究進(jìn)展 2 并網(wǎng)型風(fēng)力和光伏發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀 并網(wǎng)型光伏發(fā)電 并網(wǎng)型光伏發(fā)電特點(diǎn) 并網(wǎng)型光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)主要問題和研究現(xiàn)狀 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)對電能質(zhì)量影響 孤島效應(yīng)問題 可靠性問題 準(zhǔn)入功率的 計(jì) 算問題 電網(wǎng)效益問題 配電網(wǎng)故障問題 3 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)基本模型和 可靠性技術(shù)研究 概述 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本模型 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電原理 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類 風(fēng)速數(shù)學(xué)模型 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本模型 可靠性評估指標(biāo) 評估指標(biāo)計(jì)算 負(fù)荷建模 發(fā)電機(jī)組建模 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電模型的修正 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)節(jié)約的燃煤量 本章總結(jié) 4 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電壓分布的技術(shù)研究 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電組位置在饋線以外對電壓水平影響 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電 放置在配電所 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組接入饋線末端 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組接入線路調(diào)壓器的副端 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電接入用戶側(cè) 機(jī)組位于饋線上對電壓水平的影響 基本試驗(yàn) 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組位置變化試驗(yàn) 本章小結(jié) 5 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電準(zhǔn)入功率計(jì)算技術(shù)研究 準(zhǔn)入功率的計(jì)算方法 試探法 解析計(jì)算法 求解考慮電壓調(diào)整約束的準(zhǔn)入功率 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電不主動調(diào)壓時(shí)準(zhǔn)入功率計(jì)算 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電 主動調(diào)壓時(shí)準(zhǔn)入功率計(jì)算 本章小結(jié) 6 智能電網(wǎng)的發(fā)展前景 7 智能電網(wǎng)技術(shù)優(yōu)劣勢分析 8 結(jié)束語 9 參考文獻(xiàn) 1. 緒論 2021 年， 坎貝爾 發(fā)明了一種技術(shù)，利用的是（ Swarm)群體行為原理，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量。比如，一臺空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn) 15 分鐘，以把室內(nèi)溫度維持在 24℃ ；而另外兩臺空調(diào)可能會在保證室內(nèi)溫度的前提下，停運(yùn) 15 分鐘。這個(gè)技術(shù) 賦予電器于智能，提高能源的利用效率。這時(shí)候的智能電網(wǎng)應(yīng)該是指輸配電過程中的自動化技術(shù)。這個(gè)電子產(chǎn)品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網(wǎng)中的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。這一方案被形象比喻為電力系統(tǒng)的 “ 中樞神經(jīng)系統(tǒng) ” ，電力公司可以通過使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對電力使用的管理也可細(xì)化到每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的裝置。 2021 年 10 月，華東電網(wǎng)正式啟動了智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，并規(guī)劃了從 2021 年至 2030 年的 “ 三步走 ” 戰(zhàn)略，即：在 2021 年初步建成電網(wǎng)高級調(diào)度中 心， 2020 年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)， 2030 年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。 2021 年美國科羅拉多州的 波爾 得 (Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市，每戶家庭都安裝了智 能電表，人們可以很直觀地了解當(dāng)時(shí)的電價(jià)，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價(jià)低的時(shí)間段。同時(shí)，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。 2021 年 9 月 Google 與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明對外宣布，他們正在共同開發(fā)清潔能源業(yè)務(wù)，核心是為美國打造國家智能電網(wǎng)。 2 月 2 日能源問題專家武建東在《全面推動互動電網(wǎng)革命拉動經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型》的文章中，明確提出中國電網(wǎng)亟須實(shí) 施 “ 互動電網(wǎng) ” 革命性改造。 IBM 及其合作伙伴將會把馬耳他 2 萬個(gè)普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實(shí) 時(shí)監(jiān)控用電，并制定不同的電價(jià)來獎勵節(jié)約用電的用戶。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線、各發(fā)電站以及其他的基礎(chǔ)設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進(jìn)行電力分配并檢測到潛在問題。 2021 年 2 月 10 日， 谷歌 表示已開始測試名為谷歌電表﹙ PowerMeter﹚的用電監(jiān)測軟件。 2021 年 2 月 28 日，作為華北公司 智能化電網(wǎng) 建設(shè)的一部分 ——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā) 電控制系統(tǒng)在京通過專家組的驗(yàn)收。此外，該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場品質(zhì)分析平臺，能有效提升調(diào)度部門對并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。 2021年 1月 12日， 國家電網(wǎng)公司 制定了《關(guān)于加快推進(jìn) 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng) 建設(shè) 的 意見》，確定了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。 2021 年 5 月，在北京召開的 “2021 特高壓輸電技術(shù)國際會議 ”上，國家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了 “ 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng) ” 發(fā)展戰(zhàn)略。 在 2021年 3月召開的全國 “ 兩會 ” 上，溫家寶總理在《政府工作報(bào)告》中強(qiáng)調(diào)： “ 大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)， 推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè) ” 。 智能電網(wǎng)的概念 智能電網(wǎng)（ smart power grids）， 智能電網(wǎng)（ SmartGrid）是指運(yùn)用 IT 技術(shù)自動控制電力供求平衡的第二代供電網(wǎng)。電力公司也可以通過智能電表控制空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)等實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 賽迪顧問認(rèn)為智能電網(wǎng)是以先 進(jìn)的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)為基礎(chǔ)、以電網(wǎng)設(shè)備間的信息交互為手段、以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能為目的的先進(jìn)的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。 智能電網(wǎng)是新技術(shù)在電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)物，涉及到通信、傳感器、信息等技術(shù)，這些技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，也是智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)新應(yīng)用的保證。 設(shè)備間的信息交互是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要手段 。 利用智能電網(wǎng)的互動性，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)行動態(tài)的浮動電價(jià)制度，可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，遇到電力供應(yīng)的高峰期之時(shí)，能夠在不同 區(qū)域間進(jìn)行及時(shí)調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口，從而達(dá)到對整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。同時(shí)，電網(wǎng)也在不斷吸納工業(yè)化、信息化成果，使各種先進(jìn)技術(shù)在電網(wǎng)中得到集成應(yīng)用，極大提升了電網(wǎng)系統(tǒng)功能。近年來，通信、計(jì)算機(jī)、自動化等技術(shù)在電網(wǎng)中得到廣泛深入的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)電力技術(shù)有機(jī)融合，極大地提升了電網(wǎng)的智能化水平。調(diào)度技術(shù)、自動化技術(shù)和柔性輸電技術(shù)的成熟發(fā)展，為可再生能源和分布式電源的開發(fā)利用提供了基本保障。隨著各種新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、應(yīng)用并與物理電網(wǎng)高度集成，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。為實(shí)現(xiàn)清潔能源的開發(fā)、輸送和消納，電網(wǎng)必須提高其靈活性和兼容性。為降低運(yùn)營成本，促進(jìn)節(jié)能減排，電網(wǎng)運(yùn)行必須更為經(jīng)濟(jì)高效，同時(shí) 須對用電設(shè)備進(jìn)行智能控制，盡可能減少用電消耗。 電力技術(shù)的發(fā)展，使電網(wǎng)逐漸呈現(xiàn)出諸多新特征，如自愈、兼容、集成、優(yōu)化，而電力市場的變革，又對電網(wǎng)的自動化、信息化水平提出了更高要求，從而使智能電網(wǎng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。美國奧巴馬政府作為一項(xiàng)公共投資投入約 40 億美元，歐洲主要國家及韓國紛紛著手強(qiáng)化智能電 網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。為此，對企業(yè)及地方團(tuán)體實(shí)施的 100 個(gè)項(xiàng)目給予財(cái)政援助，計(jì)劃 2021 年前在 2600 萬個(gè)家庭安裝智能電表，相當(dāng)于 09 年 3 倍。新能源產(chǎn)業(yè)有望創(chuàng)造 43000 個(gè)就業(yè)崗位，環(huán)保產(chǎn)業(yè)將成為拉動未來美國經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一。 2020 年前相關(guān)電力設(shè)施投資預(yù)計(jì)超過 1 萬億日元。東京電力 2021 年起主要面向家庭安裝 2 千萬部。預(yù)計(jì) 2020 年前日本智能電表需求量約5 千萬部，每部成本近 2 萬日元，共計(jì)約 1 萬億日元。 太陽能發(fā)電長期目標(biāo)是 2020 年發(fā)電 2800 萬千瓦，相當(dāng)于現(xiàn)在 20 倍； 2030 年發(fā)電 5300 萬千瓦，相當(dāng)于現(xiàn)在 30 倍。 ㈢歐洲 英國目標(biāo)是 2020 年在全國所有 2600 萬個(gè)家庭安裝智能電表，此項(xiàng)工作主要通過電力公司完成。 法國 09 年秋天也發(fā)布了將再生能源納入智能電網(wǎng)的計(jì)劃，并開始征集相關(guān)企業(yè)參與。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電力的需求日益增強(qiáng)，而國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)不合理、能源分布不均衡嚴(yán)重制約電力行業(yè)的發(fā)展。為了解決這些問題，國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)也開始尋求利用信息技術(shù)提高電網(wǎng)運(yùn)營能力，而智能電網(wǎng)則是一個(gè)重要的研究方向。 2021 年 4 月，在前期智能電網(wǎng)研究成果的基礎(chǔ)上，華東電網(wǎng)啟動高級調(diào)度中心項(xiàng)目群建設(shè)，該項(xiàng)目是智能電網(wǎng)建設(shè)藍(lán)圖 “ 三步走 ” 的第一階段 “ 鞏固提升 ”的重點(diǎn)內(nèi)容。2021 年華北電網(wǎng)將在前期工作的基礎(chǔ)上，深度體會國網(wǎng)公司建設(shè)中國特色智能電網(wǎng)的概念、理論，結(jié)合華北特 色大力建設(shè)智能電網(wǎng)，制定智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施方案，繼續(xù)推進(jìn)智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)。通過積極探索國內(nèi)外智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)，分析中國堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)需求，調(diào)研中國智能電網(wǎng)建設(shè)已有技術(shù)基礎(chǔ)，揭示堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵與特征，制定了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)總目標(biāo)、技術(shù)框架體系與實(shí)施計(jì)劃等。隨后國家電網(wǎng)公司將智能電網(wǎng)技術(shù)作為 2021 年科技重點(diǎn)工作領(lǐng)域之一，研究方向的確定和研究框架項(xiàng)目的實(shí)施，將會使智能電網(wǎng)脫離概念炒作階段，正式進(jìn)入規(guī)劃建設(shè)階段。離網(wǎng)型的風(fēng)力發(fā)電規(guī)模