智能电网及其国内外发展概述概要
智能电网及其国内外发展概述
高涛 1, 邓玲 2
(1．东风汽车公司 , 湖北十堰 442000; 2．宜昌电力勘测设计院有限公司 , 湖北宜昌 443000
摘要 :智能电网建设是国内外电网发展的必然趋势 , 对智能电网的含义及特性进行了阐述 , 对国内外智能电网的发展及建设情况进行了总结 , 同时对国家电网公司建设智能电网的目标进行了介绍。指出发展中国特色坚强的智能电网是我国应对未来电网发展所面临的新形势构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系的客观需求 , 是适应中国国情满足未来各方面发展需求的战略性选择 , 对保障我国经济社会和谐发展具有重要意义。
关键词 :智能电网 ; 量测 ; 通信 ; 控制
[中图分类号 ]TM727[文献标志码 ]A [文章编号 ]1004－7913(2012 02－0005－06
Survey on Smart Grid and Its Development at Home and Abroad
GAO Tao 1, DENG Ling 2
(1．Dongfeng Motor Corporation , Shiyan , Hubei 442000, China ;
2．Yichang Survey ＆Design Institutes Co．, LTD , Yichang , Hubei 443000, China
Abstract :It is an inevitable trend for power system to develop smart grid．The meanings and characteristics of smart grid are expoun-ded．The present research status of smart grid both at home and abroad is summarized．At the same time , the aim of smart grid con-struction for state grid corporation of China is expatiated．It points out that developing smart grid with Chinese characteristic is an ob-jective demand for
creating a stable , economical , clean and safe modern energy supply system to meet possible future challenge．It is also a strategic choice to meet development demands with all aspects , significant for ensuring a harmonic development for the country．Key words :Smart grid ; Measurement ; Communication ; Control
节约能源、降低损耗和低碳排放 , 建立可持续发展的机制是 21世纪世界各国发展关注重点 , 世界各国兴起了智能研究和建设的热潮。智能电网建设是用以可再生能源和绿色能源逐步替代化石能源和煤炭能源 , 建造新的能源使用体系 , 同时以信息技术改造现有的能源利用体系 , 并采用先进的控制技术 , 从而提高电网的能源效率。
智能电网是技术和经济发展的必然结果 , 更是节约能源要求的必然结果。智能电网概念的提出引起了国际学术界及国际电力工业界的广泛关注 , 目前国内外已建立了相当多的学术研究团队进行智能电网研究 , 不少发达国家已开始进行了智能电网建设 , 并取得了有效的成果。
1智能电网概念
1. 1智能电网含义
目前国内外对智能电网还没有一个明确的概念 , 世界各国对智能电网的理解也不一样。
美国电科院 EPRI 在 2000年前后提出了 Intelli- grid 的电网发展的概念 , 该英文术语译成中文的“ 智能电网” , 而美国能源部 DOE 当时称为 Grid －Wise , 叫法有些不同 , 但含义和目的等大同小异。美国的智能电网侧重的是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。
欧洲则采用 Smart Grid 的称呼 , 在我国也译成“ 智能电网” , 欧洲在 2006年推出了研究报告 , 全面阐述了智能电网的发展理念和思路。欧洲则重点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。目前智能电网(Smart Grid 这个称谓已被全世界普遍采用。
IEEE 认为智能电网具有 6个主要功能 :遭受扰动和故障时能够自愈 ; 激励用户主动参与 ; 确保遭受自然和计算机攻击能够迅速恢复 ; 为数字经济提供要求的电
能质量 ; 能够满足各种发电和储能需要 ; 能够优化物资利用。
IBM 中国公司高级电力专家 Martin Hauske 对智能电网的解释包含有 3个层面的含义 :首先是利 5
2012年第 2期东北电力技术
用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控 ; 然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合 ; 最后通过对数据的分析、挖
掘 , 达到对整个电力系统运行的优化管理。西门子 (SIEMENS 公司认为智能电网
需要涵盖发电、输电、配电、调度、变电、用电等各个环节 , 是一个完整的体系 , 其特性包括 :柔性的 , 满足用户需要 ; 易接入的 , 保证所有用户的连接畅通 , 尤其对于可再生能源和高效、零或低二氧化碳排放的本地发电 ; 可靠的 , 保障和
提高供电的安全性和质量 ; 经济的 , 通过改革及竞争调节实现最有效的能源管
理。
概括起来 , 智能电网是以一个数字化信息网络系统将绿色能源和新能源开
发、输送、存储、转换 (发电、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起 , 通过智能化控制实现电网的安全稳定运行、经济优化运行 , 为用户提供高效可靠的电力供应。
1. 2智能电网目标
a．电网可靠运行。智能电网必须更加可靠 , 除非遇到特别大的灾难 , 智能电网应不管用户在何时何地都能提供可靠的电力供应。
b．电网安全运行。智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不出现大面积
停电或不会付出高昂的恢复费用 , 智能电网更不容易受到自然灾害的影响。
c．电网经济运行。智能电网运行在供求平衡的基本规律下 , 价格公平且供应充足。智能电网必须更加高效地利用投资 , 控制成本 , 减少电力输送和分配的损耗 , 电力生产和资产利用更加高效。通过控制潮流的方法 , 提高电网运行经济性并减少输送功率拥堵。
d．环境友好。智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响。智能电网应进一步扩大可再生能源的接入。国家电网公司在对我国能源资源格局、负荷分布特点以及未来电网新技术发展趋势等开展了大量研究分析的基础上 , 结合世界电网发展新趋势以及我国电网发展改革的实际 , 提出了规划建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础 , 利用先进的通信、信息和控制技术 , 构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网的战略发展目标。
1. 3智能电网主要功能
一般来说 , 智能电网具有以下功能特点 [1－5]。 a．自愈———稳定可靠。自愈是实现电网安全稳定运行及可靠供电的主要功能 , 它指的是无需或仅需少量人为干预 , 实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行 , 最小化或避免用户的供电中断。通过实时的评估自测 , 智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。
b．安全———抵御攻击。无论是电力系统的物理系统还是计算机遭到外部攻击 , 智能电网能保证人身、设备和电网的安全。智能电网的设计和运行都将阻止攻击 , 最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务作为主要功能。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应 , 以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。
c．兼容———发电资源。适应各种电源的接入 , 包括各种大电源的集中接入、分布式发电方式的接入以及可再生能源的大规模接入 , 满足电力与自然
环境、社会经济和谐发展的要求。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统 , 简化联网的过程 , 类似于“ 即插即用” 。
d．交互———电力用户。实现与客户的智能互动 , 以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理 , 从而提升电力系统的安全运行水平。在智能电网中 , 用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。
e．高效———资产优化。智能电网应实现优化资源配置 , 提高设备传输容量和利用率 ; 实现电力系统的经济调度和经济运行 , 提高电网的运行经济性。智能电网能有效地管理资产 , 实现每个资产和其他资产的良好整合 , 以最大限度地发挥其功能 , 同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。
f．优质———电能质量。由于用电设备的数字化对电能质量越来越敏感 , 电能质量问题可能导致生产线的停产 , 对社会经济发展具有重大的损失 , 因此提供能满足 21世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。但是电能质量问题又不是电力公司一家的问题 , 因此需要制定新的电能质量
6东北电力技术 2012年第 2期
标准 , 对电能质量进行分级 , 并以不同的价格水平提供不同等级的电能质量 , 以满足用户对不同电能质量水平的需求 , 同时需要将优质优价写入电力服务的合同中。
g．集成———信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS 、实时动态监测系统 (WAMS 、配电管理 (DMS 、市场运营 (MOS 、企业资源规划 (ERP 等和其他各类信息系统之间的综合集成 , 并实现在此基础上的各种业务集成。 h．智能电网将使电力市场蓬勃发展。智能电网通过市场上供给和需求的互动 , 可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量 , 降低潮流阻塞 , 扩大市场 , 汇集更多的买家和卖家。用户通过实时报价来感受到
价格的增长 , 从而将降低电力需求 , 推动成本更低的解决方案 , 并促进新技术的开发 , 新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会。
智能电网是电力工业的一场巨大变革 , 将引起电力工业在各个领域的革新。
1. 4智能电网的关键技术
1. 4. 1通信技术
建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础 , 智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统支持 , 因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。高速双向通信系统将实现各种不同的智能电子设备、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信 , 提高电网运行管理者对电网的驾驭能力和优质服务的水平。
1. 4. 2量测技术
参数量测技术是实现智能电网的重要组成部分 , 通过先进的参数量测技术获得数据并将反映电网运行的实时数据转换成数据信息以供智能电网的各个方面使用。参数量测技术能评估电网设备的健康状况和电网的完整性 , 还能实现表计的读取、消除电费估计、缓解电网阻塞以及与用户的沟通。 1. 4. 3设备技术
智能电网要广泛应用先进的设备技术 , 大幅度提高输配电系统的性能。未来智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果 , 从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。
未来智能电网将主要应用 3个方面的先进技术 :电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备 , 如应用电力电子技术和新型导体技术的设备来提高电网输送容量和可靠性 ; 将超导技术应用于短路电流限
制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中 ; 新型的储能技术将应用于分布式能源或大型的集中式电厂。
1. 4. 4控制技术
先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断、预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和控制技术。先进控制技术主要包括先进数据采集和动态监测技术、数据分析和快速计算技术、快速诊断和辅助决策技术以及闭环自动控制技术等。先进的控制技术是智能电网建设的关键。
a．数据采集和动态监测技术 [6]
先进控制技术将使用同步相量测量装置、智能传感器、智能电子设备以及其他先进的测量系统监测电网元件的状态 , 对整个系统的状态进行评估 , 这些数据都是实时数据 , 能实时反映电网整体的运行状况。
b．数据分析和快速计算技术
实时数据以及强大的计算机处理能力为电网实时分析计算提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和电网稳定计算分析将在秒级水平上完成分析 ; 专家系统将数据转化成信息用于快速决策 ; 负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷 ; 概率风险分析将成为例行工作 , 确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险水平。
c．快速诊断和辅助决策技术 [7]
将高速计算机处理的实时数据提供专家诊断来确定电网现有的、正在发展的和潜在问题的解决方案 , 并提交给电网运行管理人员进行判断。
d．闭环自动控制技术
智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能 , 实现对电网安全经济运行的闭环控制。
2国外发展概况
2. 1美国
智能“ 自愈” 电网的概念发源于美国电力基础设施战略防护系统 , 该系统采用3层 Multi －A-gent 结构 :底层为反应层 (包括发电和保护 ; 中
层为协作层 (包括事件 /警报过滤、模型更新、故障隔离、频率稳定、
命令翻译 ; 高层为认知层 (事件预测、脆弱性评估、隐藏故障监视、网络重构、恢复、规划、通信。
2002年美国电科院 (EPRI 开展能源和通讯系统框架整合项目研究 , 18个月后 , 项目正式命名为智能电网框架 , 这是世界上第一个智能电网框架研究。
2005年美国能源部的电力传输、能源可靠办公室和国家能源技术实验室成立了现代电网项目 (Modern Grid Initiative , MGI 以促进美国输配电网络的现代化。其中对未来电网特征进行了总结 , 包括 :主动智能防御 ; 用户主动参与的需求侧响应 ; 自恢复的抗攻击和自然灾害能力 ; 不同价格水平的供电质量 ; 适应分布式发电、储能的“ 即插即用” 系统接入 , 方便可再生能源的接入 ; 更充分的安全可靠电力市场运行 ; 更广泛的电网运行量测及通过与资产管理更紧密联系的电网技术实现更有效的资产和费用管理 , 方便简单的维护。
2008年美国科罗拉多州的波尔得 (Boulder 已经成为了全美第一个智能电网城市 , 每户家庭都安排了智能电表 , 人们可以很直观地了解当时的电价 , 此外电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源 , 一旦有问题出现 , 可以重新配备电力。
2008年 9月 , 谷歌 (Google 与通用电气对外宣布共同开发清洁能源业务 , 核心是为美国打造国家智能电网。 2009年 2月 10日 , 谷歌已开始测试名为谷歌电表
(PowerMeter 的用电监测软件。谷歌还向美国议会进言 , 要求在建设智能电网时采用非垄断性标准。
2009年 1月 25日 , 美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布 :将铺设或更新 4800km 输电线路 , 并为 4000万美国家庭安装智能电表。美国还将集中对落后的电网系统进行升级换代 , 建立美国横跨 4个时区的统一电网 , 逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理。
2009年美国总统奥巴马上任伊始 , 为了防止大停电 , 针对美国全国范围内存在多个交流输电网、人员年龄老化、投入不足、技术陈旧、事故较为频繁等现实情况 , 提出以智能电网为核心的美国能源战略。奥巴马政府把减少碳排放作为国家战略 , 逐步建立碳排放交易体系 , 实施温室气体总量控制。 2009年 4月 16日美国政府公布智能电网技术投资计划 , 希望推动智能电网的开发。
2009年 2月 , IBM 与地中海岛国马耳他签署协议———双方将建立一个“ 智能公用系统” , 实现该国电网和供水系统数字化。 IBM 及其合作伙伴将会把马耳他 2万个普通电表替换成互动式电表 , 这样马耳他的电厂就能实时监控用电 , 并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。
2. 2欧洲
欧洲各国电网运行模式不同 , 节能减排、环保统筹和低碳经济是欧洲智能电网的主要动因 , 因此欧洲对智能电网的研究重点是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。 2005年智能电网欧洲技术论坛成立。欧盟第 5次框架计划 (1998 2002年中的“ 欧洲电网中的可再生能源和分布式发电整合” 专题下包含了 50多个项目 , 包括分布式发电、输电、储能、高温超导体和其他整合项目 5大类 , 其中绝大多数项目于 2001年开始实施并基本达到了预期目的。
2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确指出 , 智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。目前英、法、意等欧洲国家都在加快推动智能电网的应用和变革。
意大利的部分电网已与 2001年率先实现电网智能化。 2008年 7月 1日启动了由意大利电力公司牵头负责 , 欧盟 11个国家的 25个合作伙伴联合承担的ADRESS 项目 , 该项目总预算 1600万欧元 , 其中欧盟资助 900万欧元 , 项目计划于2012年结束。该项目的目的就是开发互动式配电能源网络 , 实现主动式需求 , 即居民及小商业用户主动参与到电力市场及电力服务中。该项目投入 21亿欧元。安装该系统后 , 每年节约 5亿欧元 , 实际管理线损由 3%降低到 1%。
法国电网公司在智能电网方面也开始了研究及实施工作。法国计划将风电装机容量由目前的 2. 5 GW 提升到 2010年的 5GW , 提高 100%, 到 2020年达到
20GW , 比目前提高 300%。法国电网公司选择和阿海珐 (AREVA 旗下的输配电公司 T＆D合作发展智能型风力发电网络。根据法国能源监管条例要求 , 用户可每周或每月向法国电网公司了解用电数量 , 也可通过远程访问的方式直接读取计量数据。
法国电网输送公司在智能电网方面的工作主要集中在自动抄表管理系统。2008 2017年 , 法国
电网输送公司将逐步把居民目前使用的普通电表全部更换成智能电表 , 这种节能型的智能电表能使用户跟踪自己的用电情况 , 并能远程控制电能消耗量。
西班牙电力公司在智能电网开展的工作包括智能城市和自动抄表工作两个方面 , 主要是为了满足太阳能等分布式能源接入 , 以及适应西班牙政府在 2007年 8月出台的相关法律要求 :到 2014年 , 所有的配网运营商都必须有自动抄表管理系统运行。 2009年 6月 8日 , 荷兰首都阿姆斯特丹宣布选择埃森哲公司帮助其完成第一个欧洲‘ 智能城市(Smart City ” 计划。该项“ 智能城市” 计划包括可再生能源使用、下一代节能设备、消减 CO 2的排放量等内容。与其它城市需要花费数十年来升
级其基础设施不同 , 阿姆斯特丹计划在 2012年即完成第一轮投资 , 使它成为率先且被最广泛接受“ 智能城市” 概念的地区之一。
德国法律规定 , 从 2010年起 , 新建、改建房屋必须加装智能电表 , 到 2010
年 , 可再生能源比例达到 20%。
奥地利、瑞士 AMI 试点刚刚开始 , 由于以水电为主 , 已实现了 20%的减
排指标。瑞典已经
100%完成了智能电表的安装。
2. 3亚洲
日本政府为了实现低碳社会 , 于 2009年 3月公布了包括推动普及可再生资源、次世代汽车等政策在内的政府发展战略原案。该原案主要是由太阳能发电世界第一节能计划、快速普及生态汽车、低碳物流社会、实现资源大国计划等三大部分构成。目前 , 日本东京电力公司的电网被认为是世界上惟一接近于智能电网的系统。日本东京电力公司通过光纤通信网络 , 正在逐步实现对系统范围内6kV 中压馈线的实时量测和自动控制 (采样 1次 / min 。
2009年 3月 27日韩国政府宣布 , 韩国计划在 2011年前建立一个智能电网综合性试点项目。认为这种电网能将普通电线和 IT 技术以及卫星通信系统结合起来 , 可实时监控电力需求和输出。将大力推进利用 IT 技术将电力网智能化的商用化。 3国内发展概况
国内开展智能电网研究虽然稍晚 , 但在智能电网相关技术领域已经开展了大量的研究和实践 , 其中在特高压及输电领域多项研究应用达到国际先进水平 , 在配用电领域智能化应用研究也正在积极探索。结合国际智能电网技术发展方向和我国电网发展特点 , 国家电网公司重点组织开展了新型能源接入、特高压输电、大电网运行控制、智能变电站与数字化电网、灵活交直流输电及储能、电网防灾减灾与城乡电网安全可靠供电、电网环保与节能等方面的研究。其中在特高压输电技术、电网广域测量分析与保护控制技术、电网频率质量控制技术、稳态
/暂态 /动态三位一体安全防御技术和自动电压控制技术等方面的研究及应用已处于国际领先地位。上海市电力公司在 2008年开展了智能配电网研究 , 重点关注智能表计、配电自动化以及用户互动等方面。此外 , 华北电网公司也于 2008年启动了数字电表等用户侧的智能电网相关实践。
2009年 2月 28日 , 华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网实时动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成 , 调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换 , 便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。
在输电网建设方面 , 我国在特高压建设方面取得了重要突破。 2009年 1月 6日 , 1000kV 交流输变电工程 (晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已正式投入运行 , 该项特高压工程投运以来 , 特高压系统和设备运行平稳 , 全面验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性、设计和施工方案的先进性以及环境的友好性 , 实现了我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上的重大突破。
在控制系统新技术方面 , 由中国电力科学研究院等单位承担 , 周孝信院士担任首席科学家的国家 973计划项目“ 提高大型互联电网运行可靠性的基础研究” 研究人员开展了基于智能和专家系统的电力系统故障诊断和恢复控制技术研究 , 为智能型的电力系统动态调度与控制提供了基本的分析工具 , 成功开发了电网在线运行可靠性评估、预警和决策支持系统平台 , 为新的智能化电网运行控制开发提供了系统的研发平台。
在可再生能源发电方面 , 国家也启动了多项 863高技术研究发展计划项目 , 在“ 十一五” 期间 , 将在三大先进能源技术领域设立重大项目和重点项目 , 这些重点项目包括 :以煤气化为基础的多联产示范工程 , MW 级并网光伏电站系统 , 太阳能
10 东北电力技术 2012 年第 2 期热发电技术及系统示范等项目。 2009 年 5 月21 日，国家电网公司刘振亚总经理在 2009 年特高压输电技术国际会议上宣布了
建设中国坚强智能电网的发展战略，明确提出：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网；通过电力流、信息流、业务流的高度一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其它产业的技术升级，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。发展中国特色坚强的智能电网是我国应对未来电网发展所面临的新形势构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系的客观需求，是适应中国国情满足未来各方面发展需求的战略性选择，对保障我国经济社会和谐发展具有重要意义。主要表现在以下几个方面。 a．经济社会持续健康发展，迫切需要加快电网建设，提升电网的资源配置能力和运行效率。b．我国能源资源分布特点及大规模可再生能源发展，迫切需要提升电网的资源优化配置能力，构建坚强的实体电网，支撑国家能源战略实施。推动节能减排、服务“两型” 社会，迫切需要推动新型电能利用模式，提高电能在终端能 c．源消费中的比重。 d．满足未来经济社会发展对电能质量和多元化服务的要求，提升电网运行的安全可靠性、灵活性和互动能力。巩固和提升我国电网的技术领先水平和国际竞争力。建设坚强的智能电网，将对我国乃至世 e．界的电力工业发展带来革命性的变革。通过引领和参与这场变革，极大推进电力及相关产业的技术革新和推广应用，促进电力工业管理和服务升级，有力巩固我国在输变电等领域的技术领先地位，增强我国在电网技术领域参与国际竞争的能力。围绕具有“坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动” 内涵的中国特色智能电网战略，国家电网公司还制定了建设坚强的智能电网的总体发展目标和分阶段实施目标，并提出了“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进” 的［8 ］实施原则。 4 结束语本文对国内外智能电网的定义及发展概况进行了描述。发展智能电网是一项长期的系统性工程，需要国家相关法律及政策的配合，同时还需要与国家电力工业发展的现状相结合。智能电网的研究和发展还需要在电网运行与实践中进一步探索，同时智能电网建设也是随着新技术的开发与应用而逐步发展的。参考文献：［ 1］［ 2］［ 3］［ 4］［ 5］［ 6］［ 7］［ 8］．余贻
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智能电网文献综述
智能电网综述 摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。目前，以美国、英国、法国、德国为代表的欧美国家，己经纷纷加入到研究和发展智能电网的行列中来，将智能电网(Smart Grid )作为末来电网发展的远景目标之一，建立一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。具有对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务的智能电网是未来电网的发展方向。本文阐述了智能电网的内涵和特点，分析了国内外智能电网的研究进展和我国发展智能电网的条件，对一些现有的研究行进了分析和讨论。 关键词：智能电网；智能化；信息化；节能减排； 1 智能电网的概念 随着一些国家对电网的环境影响、可靠性和服务质量的关注，电网朝着更经济、稳定、安全和灵活的方向发展，因此提出了“智能电网”的概念。智能电网是以通信网络为基础，通过传感和测量技术、电力电子技术、控制方法以及决策支持系统技术，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和高服务质量的目标，其主要特征包括自愈、引导用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、电力市场以及资产的优化高效运行。 目前，全世界智能电网的发展还处在起步阶段，没有一个共同的精确定义。对于智能电网，各个国家的定义有所不同。美国能源部在《Grid 2030》中将智能电网定义为:一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户和电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。中国物联网校企联盟将智能电网更具体的定义为:智能电网由:智能配电网、智能电能表、智能发电系统、新型储能等系统组成。欧洲技术论坛把智能电网定义为:一个可整合所有连接到电网用户所有行为的电力传输网络，以有效提供持续、经济和安全的电力。而国家电网中国电力科学研究院将智能电网定义为:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充
浅谈在智能电网中智能电表的应用及发展
浅谈在智能电网中智能电表的应用及发展 发表时间：2018-06-11T16:25:11.753Z 来源：《河南电力》2018年2期作者：蔡皓晴 [导读] 随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。 （国网天津城南公司天津市 300201） 摘要：随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。传统电表在用户缴费后，将完成充值的电卡装入电表，电表根据卡中的额度进行供电，额度用尽之后就会停止供电，直到用户再次进行充值。这一过程不仅程序繁琐，也对客户的用电带来非常不好的影响。智能电表的出现，可以很地解决这一问题。智能电表在具备传统电表计费供电功能的同时，还具备更多先进的功能，不仅适应建设智能电网的需要，也符合我国可持续发展战略，智能电表在智能电网建设中的应用意义重大。 关键词：智能电网；智能电表；传统电表；应用；发展 1智能电表的功能 1.1双向通信功能 现代化的智能电表，里面设置了具有通信功能的模块，使其具有了双向通信的功能。供电企业可以通过智能电表与用户进行互动，一方面将停电通知、实时电费使用情况等用户感兴趣的信息告知用户；另一方面，用户也可以将平时遇到的用电方面的疑惑传达给供电企业。特别是在用电高峰的时候，供电企业可以通过智能电表向用户发布实时信息，引导用户合理安排用电计划，为用户节省电费的同时，降低了电网高峰负荷的压力。 1.2实现智能的用电控制 智能电表最为用户青睐的功能是它具有帮助用户实现用电控制的功能，对用户来说可以减少用电的消耗。智能电表可以与现代智能家电密切配合，根据实时电价，合理地控制智能家电的启动停止，通过调整大功率用电设备的开关时间，为用户节约用电。目前全国都已实行了分时电价，智能电表能够自动调配电气设备在峰谷用电时的负荷，在用电高峰时削减负荷，在用电低谷时的提高负荷，很好地降低了用户的用电成本，提高了经济效益，最重要的是为电网的“避高峰”做出了贡献，大大改善了大伏天、大冷天等气候造成的用电紧张的情况。 1.3双向计量 智能电表对于有储能设备，发电设备等分布式的用电大户，可以依据实时的电价引导这类用户合理经济的购买电量和使用电量，减少他们的电费支出。尽量鼓励每个家庭都安装风能，太阳能等低碳高效的储电设备。鼓励人们投资那些低碳节约的，如储冷，储热和储电的经济类设备，减轻电网电量的压力。实践证明，通过智能电表的双向计量功能，向用户即时的反馈用电情况，可以有效减少一个家庭每年13%～15%的用电量，减少3%～15%能源消耗，大大提升了环境效益和社会效益。 2在智能电网中智能电表的应用 2.1结算和配网状态估计 通过使用智能电表可以实时，准确的提供结算费用的信息，改变了过去用电账户上的复杂处理过程。在结账信息化的电力市场下，调度的人员可以方便，及时的更换能源的零售商，在未来还可以实现全自动的切换功能，而且用户也可以及时准确的得到用电账务信息。当前，配网的分布信息不是很准确，这主要因为这个用电信息是根据负载估计值，网络模型和变电站的高压测量得到的，有一定的不确定性。若在用户附近增加智能电表，就可以获得更加及时准确的负载量信息，避免由于电能质量下滑和电力设备负载过大导致的不良后果。通过大量数据的整合，将逐步实现未知状态的测量和估计数据的准确校核。 2.2电能管理与节能 智能电表可以将及时、有效的信息提供给客户，建立相适应的管理系统，为客户带来更优质、更便捷的供电服务。除了满足客户的各种用电需求，还有助于减少客户对电力的浪费，有利于企业的经济效益和社会效益一同实现。通过把客户的实际用电状况反馈给客户，有利于客户改进不良的用电习惯。除此之外，还能帮助客户及时发现设备的故障以及其他异常的耗能情况，促使客户养成节约用电的习惯。电力企业也可以通过引进、开发新技术和新产品，提升用电的管理水平，最终实现用电过程中供求双方的互利共赢。 2.3远程监控及非法用电检测 通过智能电表的功能不仅可以实现远程服务和随时断开过载，而且还对部分电力用户进行强制监督，电力公司通过使用控制开关按钮，远程控制一个特定的过载，智能电表能随时检测打开电表箱，使电表的软件更新升级，如果出现私自改线等现象，可以及时发现该情况，通过获取大量的仪表数据进行比较分析，是能够准确地检测私自篡改线路的情况，此功能为各个用电用户和电力公司挽回了大量的经济损失。 3智能电网中智能电表的应用发展 3.1接口一体化 在未来的一段时间内，电能表的测试工作是一个非常复杂和耗时的工作，需要很大的人力和物力资源来协调工作，广泛地推广应用智能电表势在必行，必要对目前的安装检测模式进行变革，最终实现智能化和自动化的监管。由于智能电表各种接口连接薄弱，在实际的检测过程中是频繁快速地切换工作，大大增加了测试的时间，而且占用太多的资源和管理成本，从而影响运营效率，导致过多的接口设置复杂，不能确保电气设备的安全性和稳定性。因此，要加强智能电表接口一体是非常重要和有发展空间的，这也将成为后期发展研究和开发的一个重要课题。 3.2网络化、系统化和模块化 智能电表未来的发展必然是向着网络化，模块化，系统化的方向发展。其中智能电表的网络化可以帮助电网在各种不同的场合采集，储存电能的信息，通过无线网络将信息传输到信息管理库里，方便整理和分析。智能电表的模块化可以避免对整个电能表进行更换的操作，只要改变部分的模块就可以了。而且由于模块化与结构的标准化，用电管理部门不用过于依赖某一家电能表的厂商，为规范电能表的开发与研究提供支持。模块化还可以通过远程或现场升级来更换故障的模块，节约维护费用。智能电表的系统化则利用了电力系统自动化
国内外智能电网的发展现状与分析
国内外智能电网的发展现状与分析 发表时间：2016-01-11T16:36:35.487Z 来源：《电力设备》2015年6期供稿作者：邓宏赵武 [导读] 国网山西省电力公司武乡县供电公司客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。 （国网山西省电力公司武乡县供电公司 046300） 摘要：随着经济发展和市场化改革的推进，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。因此，发展智能电网就显得尤为重要，本文中笔者详细叙述了国内外智能电网的发展现状与形势，希望以此有所贡献。 关键词：国内外；智能电网；发展现状；分析 一、国内智能电网的发展现状与分析 1、国家电网公司智能电网发展现状 2009 年 5 月，在北京召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。2009 年 8 月，国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。“坚强”与“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础，“智能”是关键。强调坚强网架与电网智能化的高度融合是以整体性、系统性的方法来客观描述现代电网发展的基本特征。 电网的“坚强”与“智能”本身也相互交叉，不可拆分。坚强智能电网是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网。坚强可靠，指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；经济高效，指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；清洁环保，指促进清洁能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；透明开放，指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；友好互动，指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和用户接入，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。坚强智能电网的总体发展目标是：建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的现代电网。 2、南方电网公司智能电网发展现状 近年来南方电网公司高度重视智能电网的发展，根据国家转变经济增长方式的要求以及公司的中长期的战略发展规划，思考智能电网的发展规模以及建设的方案，研究提出了围绕南方电网核心技术，运用信现代信息技术加快传统电网的升级改造，要建设智能高效可靠的电网发展定位，明确了四个提高以及一个促进。四个提高是提高电力系统的安全稳定运行的水平；提高系统和资产的利用率；提高用户能效管理以及优质服务水平；提高资源优化配置和高效利用的能力；同时促进资源节约型环境友好型企业的发展。 四个提高是提高电力系统的安全稳定运行的水平；提高系统和资产的利用率；提高用户能效管理以及优质服务水平；提高资源优化配置和高效利用的能力；同时促进资源节约型环境友好型企业的发展。南方电网公司认为在推进智能电网建设过程汇总应注意以下几个方面： 第一，研究推进智能电网建设应符合我国国情。由于我国的能源资源分配以及南方电网公司负荷区域分配是很不合理，往往能源资源很高的地方负荷能源很高，但是低的地方负荷能源很低。为了配合电网大范围的配置实现远距离、大能源交直流混合的智能电网特征，智能电网要解决由此带来的规划以及调动包括安全运营的问题。 第二，发展智能电网是社会的共同愿望，同时也是电网发展到目前程度的必然需求。特别是南方电网的水电比例是 38%，水火对智能电网的要求是很有效的，也很高的。南方电网公司比较重视智能电网建设顶层设计，组织开展了南方电网智能电网的战略规划以及研究，同时系统描绘了推进南方电网以及智能电网研究技术、发展目标，系统建立了智能电网的标准体系，编制完成了企业智能电网技术的标准体系总的构架，要关注了新能源的接入、设备状态检测以及评估，配电网自动化，以及智能电网技术的标准，同时承担了特高压直流输电以及电动汽车充电，包括电池储能等多项国家行业标准的编制工作。 二、国外智能电网发展的形势 1、美国进行智能电网改造 2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能，防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。008年4月，美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。2009年1月，美国政府发布了《经济复兴计划进度报告》，宣布将铺设或更新约4 800 km输电线路，并在未来三年内为美国家庭安装4万多个智能电表。2009年4月，美国政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后，美国能源部长表示，政府向美国企业提供24亿美元，用于制造混合动力车和车用电池，美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具，电池可以更大地创造智能电网的应用运转空间。这意味着美国政府能源计划的下一步战略将发展智能电网产业。 2、欧洲电力企业的智能电网建设实践 目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的局部电网已经率先实现了智能化。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。欧盟为应对气候变化、对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，正在着手制定一整套能源政策。这些政策将覆盖资源侧、输送侧以及需求侧等方面，从而推动整个产业电工电气（2010 No.3）领域深刻变革，为客户提供可持续发展的能源，形成低能耗的经济发展模式。在欧洲已经有大量的电力企业在如火如荼地开展智能电网建设实践，内容覆盖发电、输电、配电和售电
我国与美国智能电网技术模式的差距
我国与美国智能电网技术模式的差距 1)美国发展智能电网重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升。中国的智能电网将包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的“智能”技术特征。 2)美国智能电网的四个孪生兄弟分别是：高温超导电网、电力储能技术、可再生能源与分布式系统集成(RDSI)和实现传输可靠性及安全控制系统，这个电网发展战略的本质是开发并转型进入“下一代”的电网体系，其战略的核心是先期突破智能电网，之后营建可再生能源和分布式系统集成(RDSI)与电力储能技术，最终集成发展高温超导电网。 3)我国情况是，国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略，即以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。这个战略的核心仍然是依托中央集权制的国家体制营建特高压电网基础上的电网现代化，其电力中枢系统仍然没有摆脱大煤电、大水电，而以实现电网骨架更大体系的统一目标。 4)尽管均为智能电网概念，但我国和美国在发展信息化智能电网的远景目标和现实技术手段上仍有明显的差异，鉴于我国大电网体系构建的原则上，智能电网将成为优化能源结构(良好的可再生能源吸纳能力)、充分释放高效低耗电力输送能力和提升用户端电力需求互动的综合系统工程。
智能电网中微电网优化调度综述剖析
智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。
作业。智能电网概述-
智能电网概述 摘要：在过去的20年里，虽然信息、通讯技术都发生了翻天覆地的变化，但是日渐老化的传统电网结构并没有跟上技术变革的步伐，用户对电力供应提出了越来越高的要求，国家安全、环保等各个方面的政策都对电网的建设和管理提出了更高的要求。 智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网，能够实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能电网的主要特征包括自愈、激励、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、允许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 本文首先介绍了不同国家对于智能电网概念的不同理解，然后介绍了智能电网的主要应用和特征，最后着重介绍了智能电网在国内外发展现状、实践4和自己的思考，在这个科技引领社会变革的时代，智能电网必将展现出其特有的强劲的生命力。 关键词智能电网发展现状发展方向 前言 近年来，世界政治经济形势和能源发展格局发生了深刻变化，以电力为中心的新一轮能源革命的序幕已经拉开。人们开始重新审视电网的功能定位，除电力输送等传统功能之外，电网更是资源优化配置的载体，是现代综合运输体系和网络经济的重要组成部分，电网的发展也因此面临前所未有的机遇和挑战。 我国电力行业紧密跟踪欧美发达国家电网智能化的发展趋势，着力技术创新，研究与实践并举，在智能电网发展模式、理念和基础理论、技术体系以及智能设备等方面开展了大量卓有成效的研究和探索。2009年5月，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。2009年8月，国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。在2010年3月召开的全国“两会”上，温家宝总理在《政府工作报告》中强调：“大力发展低碳经济，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已经成为国家的基本发展战略。 第一章不同国家对智能电网的定义 不同的国家对智能电网的理解不同，定义不同，具体如下： 美国电科院（EPRI）：智能电网是由多个自动化的输电和配电系统构成以协调、有效和可靠的方式运作。快速响应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速诊断、消除故障的自愈功能。 欧洲技术论坛：智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体，利用高级感应、通信和控制技术，为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务，它实现了与客户的双向交换，从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需求参与率及能源效率。 日本电力中央研究所：智能电网是实现低碳社会必须的，能够确保安全可靠供电、使可再生能源发电能够顺利接入和得到有效利用、统筹电力用户需求实现节能和提高能效的综合系统。 国家电网公司：智能电网是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的“统一坚强智能电网”。 南方电网公司：智能电网建设的指导思想是实事求是地推进智能电网的建设，以需求引导、整体规划、有序推进、重点突破为原则，做好顶层设计，构筑一个合理的智能电网发展
美欧智能电网建设动机分析
美欧智能电网建设动机分析 王喜文 各国政府为应对气候变化纷纷致力于改善能源结构、优化电网配置，智能电网就是电力系统的一大创新。虽然建设智能电网的主要目的是实现智能化的能源供需平衡，但除此以外的动机，各国还是存在较大差异。本文将详细分析美国、欧洲智能电网建设的动机，看看二者究竟有何不同。 一、美国志在产业主导权 (一)以IT与高科技企业为主力军 提及智能电网，最令人关注的是美国。美国IBM制订了“智慧地球”这一全球战略，其代表内容之一即是智能电网的建设，并且，IBM不断地参与了世界各地的智能电网建设试点项目；美国Google免费提供了名为“PowerMeter”的用电量监测软件，用户在家里可以通过电脑查看电力消费情况；美国英特尔和美国TI(得克萨斯仪器)加大了智能电表等设备中所使用的半导体的研发与销售；美国埃森哲公司计划通过规划信息系统参与到电力行业。 其实，美国大型IT企业，可以说没有一家会对智能电网发展不感兴趣，其原因在于智能电网被视为“电网的IT化”。 美国智能电网领域的另一大特征是，短时间内汇聚大量风投资金与新兴企业快速蓬勃发展。在AMI(高级电表架构)服务领域，创办于2002年的美国SSN(Silver Spring Networks)成为Google风险投资基金Google Ventures的第一个投资项目；2003年创办的美国GridPoint 公司也已成功融资2亿多美元。为此，也有人质疑，智能电网热潮会不会出现类似于IT革命时所产生的泡沫。 这些高科技企业的经营人员大多是IT领域的佼佼者，他们的经营方式、思路与IT高增长时代基本类似。例如，SSN与GridPoint公司注重发挥其在软件服务领域的优势，而智能电表等核心设备企业与“合作企业”进行水平分工，在生产中使用其他公司的产品。SSN公司 1
中国智能电网发展概况
辽宁工业大学《智能电网》结课作业题目：中国智能电网发展概况 专业班级：电气121班 学号：120303007 学生姓名：邢煜奇
中国智能电网发展概况 近年来．我国经济发展迅速，电力需求同益增强，在电网建设与改造上投入了大量资金，电网的覆盖面、供电能力以及设备的数字化程度都有了大幅度的提高。根据我国能源资源的分布特点和国家发展战略部署，我们必须建设中国特色的坚强智能电网。 2010年3 月，“加强智能电网建设”被写入2010 年《政府工作报告》，这标志着中国智能电网进入快速发展阶段。国家电网和南方电网主要负责我国智能电网的建设。其中国家电网将在智能电网调度技术支持系统、智能变电站、电动汽车充电设施、用电信息采集系统、“多网融合”等五项试点工程建设上实现突破。近年来，随着国民经济的持续健康发展，社会生产生活方面对用电数量需求和质量需求都提出了更高的要求。因此，电网建设投资连年维持在一个较高的水平。根据国家电网和南方电网公布的“十二五”规划，“十二五”期间我国电网建设投资总额将达到约4 万亿元，其中国家电网投入约3.45万亿元，南方电网投入约4,000 亿元。 与欧美国家相比，中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统的构建是重中之重。欧洲则主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统的使用，电力电子技术的发展是关键。 ①国家电网 2010 年5 月，国家电网首次向社会公布了我国智能电网的发展计划，并初步披露了建设时间表。根据这项计划，智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进 2009-2010 年是规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点；2011-2015 年是全面建设阶段，将加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016-2020 年是引领提升阶段，将全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备达到国际先进水平。届时，电网优化配置资源能力将大幅提升，清洁能源装机比例达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电能表普及应用。到2020 年，可全面建成统一的“坚强智能电网”根据国家电网的智能电网规划，在智能电网各环节投资分布方面，用电环节占智能化投资比重最高，达到30.8%，主要是用电信息采集等项目的建设规模较大。其次是配电环节，占23.2%，变电环节占19.5%，主要由于配电自动化、智能变电站新建和改造等项目的建设规模较大。 国家电网“十二五”智能电网投资总额约2,860 亿元，投资范围包括了发电、输电、变电、配电、用电、调度和通信信息等7 个环节。相比“十一五”示范阶段的年均投资，“十二五”期间年均投资同比增长294%。其中，用电环节投资比重较高。
智能电网技术在国内外的研究现状与发展状况
智能电网技术在国内外的研究现状与发展状况 摘要：为了迎接电力行业由工业化向信息化转变的新挑战，国家电网公司提出 建设统一坚强智能电网。本文首先介绍了智能电网的概念．阐述了智能电网的内 涵和特点，总结了智能电网技术在国内外的研究现状与发展状况，并对实现智能 电网在网络拓扑、通信系统、计量体系、需求侧管理、智能调度、电力电子设备、配电自动化、分布武电源接入等领域需要解决的关键技术问题进行了较为详尽的 讨论。 关键词：智能电网；关键技术；通信系统；计量体系；需求侧管理；智能调 度 1 智能电网的特点 1.1 自愈 自愈是智能电网的一个突出特征，也是电网安全可靠运行的重要保证。它是 指对于无论来自外部还是来自内部的对电网的损害。无需或仅需少量人为干预， 实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行。尽可能小地对系统 正常运行产生影响。通过进行连续的评估自测，智能电网可以检测、分析、响应 甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。 1.2 兼容 支持风电和太阳能发电等可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电 和微电网的并网运行。做到“即插即用”，可以容纳包含集中式发电在内的多种不 同类型电源甚至是储能装置，满足用户多样化的电力需求。 1.3 交互 电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部 分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的 收益，使需求侧管理的功能更加完善，实现与用户的交互和高效互动。 1.4 协调 与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接。有效的市场设计可以提 高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平，电力系统管理能力的提升促进电力 市场竞争效率的提高。 1.5 高效 引人最先进的信息和监控技术，优化设备和资源的使用效益，可以提高单个 资产的利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化。降低其运行维护成本和 投资。 1.6 优质 在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效 保障，实现电能质量的差别定价。 1.7 集成 实现电网信息的高度集成和共享。采用统一的平台和模型，实现标准化、规 范化和精细化管理。 2 智能电网的关键技术 2.1 坚强、灵活的网络拓扑 坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局 很不平衡，为了缓解此现状所带来的不利影响，我国制定了“西电东送”的政策， 并开展了特高压联网工程、直流联网工程、点 45 对点或点对网送电等工程的实
美国的智能电网
美国的智能电网 智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、 高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 智能电网概念的发展有 3 个里程碑： 第一个就是2006 年，美国IBM 公司提出的“智能电网”解决方案。IBM 的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM 一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200 亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在 开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临
智能电网综述性论
智能电网技术综述 摘要：日前全球资源环境压力的不断增大，随着电力市场化进程的不断加快以及用户对电力供出的越来越高的要求，国家安全、环保等各方面都对电网的建设和管理提出了更高的标准。智能电网是国际公认的解决21世纪能源问题的一个重大解决方案。电力与通讯是的双向化是智能电网的一大特色，灵活、清洁、安全、经济、友好等性能都是智能电网是未来电网的发展方向。欧美等发达国家纷纷投入大量的精力，力求在智能电网研究邻域有所斩获。而在中国，在政府及国家电网公司的政策引领推动下，智能电网研究正不断向着建设中国特色智能电网的目标稳步前进。 关键词：智能电网，能源问题，传统电网，智能电网技术 一、论文研究的背景及意义 坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段，没有一个共同的精确定义，其技术大致可分为四个领域：高级智能电网智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用。 二、智能电网的内涵和特征 目前对于智能电网尚未有统一的定义，但一致认为智能电网是一个中长期的目标和愿景（vision）。 智能电网应以现代输配电网为物理基础，建立在集成和高速双向的通信网络平台上，综合应用先进的传感和测量、计算机、微电子、电力电子、控制以及智能决策等技术，利用电网实时全景信息，进行实时监控、灾变防护和用户互动，以实现可靠、安全、经济、优质、高效的电网运行和可持续发展。最终实现的智能电网应具有以下关键特征
智能电网的愿景概述
智能电网的愿景概述 佘曦超陈晨李阳罗俊鹏 （东南大学江苏省南京市） Development Trend of Smart Grid SHE xi-chao CHEN chen LI yang LUO jun-peng （Southeast university Nanjing Jiangsu province） ABSTRACT: Smart Grid has become a hot topic in recent years when it comes to the development trend of grid at home and abroad. However, there is not a unified definition of the smart grid up to now. It is considered in this paper that smart grid includes features such as flexible, clean, secure, economic, friendly and so on, combining the energy technology and information technology, highlighting the interaction and response between the user side and the grid side. And we predict five trends of the development of smart grid in this paper. It is no doubt that smart grid will lead a new industrial revolution, and China should seize the opportunity to play a lead role in this field. KEY WORDS: smart grid; interaction; response; development trend; industrial revolution 摘要：智能电网已经成为近年来国内外有关电网发展趋势的热门话题，关于未来智能电网的形态，世界上尚未有统一定论。本文认为智能电网是能源技术和信息技术的高度结合，具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能，突出了用户侧和电网侧的互动和响应，并提出了对未来智能电网的五点的愿景。智能电网必将引领新的一场产业变革，中国应该抓住后发国家优势，成为未来智能电网的引领者。 关键词：智能电网；互动；响应；愿景；产业变革 引言 随着全球资源环境压力的不断增大，社会对环境保护、节能减排和可持续性发展的要求日益提高。同时，电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力供应，能够适应多种能源类型发电方式的需要，能够更加适应高度市场化的电力交易的需要，能够更加适应客户的自主选择需要，进一步提高庞大的电网资产利用效率和效益，提供更加优质的服务。为此，以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而同地提出要建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网，将智能电网视为未来电网的发展方向。 而在当前的国内外经济社会形势下，建设中国智能电网对于促进节能减排，发展低碳经济，拉动内需，带动相关产业发展，改善民生，保障经济社会和谐发展具有重要意义，成为国家能源战略的必然选择。 目前中国正在建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的坚强智能电网。预计到2020年后，智能电网将逐步进入成熟模式，
智能电网的发展现状以及相关控制技术的应用
智能电网的发展现状以及相关控制技术的应用 发表时间：2019-12-23T13:27:11.317Z 来源：《电力设备》2019年第18期作者：王岳珩韩超 [导读] 摘要：21世纪，智能电网已成为全球电力工业发展领域的核心内容，引领电网发展方向。 (国网延边供电公司吉林延边 133000) 摘要：21世纪，智能电网已成为全球电力工业发展领域的核心内容，引领电网发展方向。它促进可再生能源发展、实现节能减排，属于新型电力技术，具有经济性、可靠性等特点，被广泛应用到全球先进国家电网建设中。随着电力电子、计算机、电子通信等技术不断发展，智能电网将成为电力工业重要发展方向。文章主要阐述智能电网的概念，介绍智能电网所包含的组成机构，分析智能电网关键技术，勾勒未来智能电网的技术框架。 关键词：智能电网；组成结构；技术；现状；发展 0 引言 智能电网是以物理电网为基础(我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与电网高度集成而形成的新型电网,开启电网行业发展的新时代[1]。它具有安全可靠，经济稳定的特性，同时减少对环境的污染，提升供电安全与可靠性，减少电能损耗等。为此，需要全面而客观地分析我国智能电网技术现状，采取可行的措施加以优化完善，促使智能电网不断向前发展，成为世界电网发展的新趋势。 1 智能电网的含义 智能电网是一个全新的、智能的电力生产传输管理系统。智能电网可以在最短的时间内监控和协调电力的工作，通过数据的实时上传了解和计算电力的供给，优化电力负荷的分配，使各个方面的电力设备高效协同运行。 2 智能电网的组成结构 智能电网主要由4部分组成:1)高级测控体系;2)高级配电运行(Advanced Distribution Operation，ADO);3)高级输电运行(Advanced Transmission Operation，ATO);4)高级资产管理(Advanced Asset Manage-ment，AAM)[2]。 高级测控体系(AMI)主要功能是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行。AMI是许多技术和应用集成的解决方案，主要包括:智能电表、通信网络、计量数据管理系统(MDMS)、用户室内网(HAN)。 高级配电运行(ADO)的技术组成和主要功能有:1)高级配电自动化;2)高级保护与控制;3)配电网快速仿真与模拟;4)新型电力电子装置;5)DER运行;6)AC/DC微网运行;7)带有高级传感器的运行管理系统。 高级输电运行(ATO)强调阻塞管理和降低大规模停运的风险，其技术组成和功能如下:1)变电站自动化;2)输电的地理信息系统;3)广域测控系统;4)高速信息处理;5)高级保护与控制;6)模拟、仿真和可视化工具;7)高级的输电网络元件;8)先进的区域电网运行。 高级资产管理(AAM)需要在系统中装设大量可以提供系统参数和设备(即资产)运行状况的高级传感器，通过优化资产使用的运行、规划输配电网、基于条件的维修、工程设计与建造、顾客服务、工作与资源管理、模拟与仿真等七个流程实现。 3 智能电网关键技术的应用现状 3.1 测控 测控设备和通信设备相辅相成，前者侧重于实时、准确地测量和就地处理各种电气量和非电气量，后者侧重于实现高速、大容量的实时动态信息交互[3]。 3.2 通讯系统 智能电网系统必须要实时监测分析当前系统状态，识别故障早期征兆并做出准确的预测，及时作出相应处置，整合集成资产管理以及电网生产运行平台，为电网的建设、运维、规划提供信息服务。 3.3 智能调度及防护系统 在智能电网必须以调度技术为核心，提升中心控制系统对全部电网的有效控制能力，整合、分配电网资源，为实现高效、规范的管理、调度电网系统奠定了坚实的基础。实现调度智能化要对新能源、分布式能源、微网、储能等并网运行控制技术和需求侧响应模型深入研究，建立起先进、安全、可靠的智能调度体系，协同电力系统保护和控制、紧急控制系统、解列控制系统、区域稳定控制系统、恢复控制系统等的综合防御体系，实现预防大面积连锁性的故障。 3.4 特高压输电与智能线路 1000千伏及以上交流或±800千伏直流输电称为特高压输电，我国目前已建成“三横三纵”特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程，初步建成世界一流的坚强电网。到2020年，国家电网将完成“五纵五横一环网”特高压交流，以及27回特高压直流的建设。在智能线路的基础设施方面，HVDC、特高压、高温超导以及FACTS等技术将会投入使用，从而能让电路获取较高的输电电容，提升电能质量。 3.5 电能储存 电能的生产离不开各种能源的开采和生产，在能源转换的过程中具备广泛的节能空间，这也是智能电网在电力行业应用的重要原因。在电力的分布中包含发电和能量储存两大内容，目前应用最为广泛的就是分布型电源，有效的利用能源来保障供电的安全性，在某种程度上更有利于大气环境的保护。智能电网的建设也面临着恶劣的地质环境和长距离的制约，这也是目前智能电网普及工作中的难点。 3.6 智能电网需求侧管理 需求侧管理是指通过采取有效措施,引导电力用户优化用电方式,提高终端用电效率,优化资源配置,改善和保护环境,实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动的总称。需求侧管理的2个基本目标是:①通过推行高效设备改造或节能建筑减少总能源的使用;②通过改变用电方式进行负荷整型,移峰填谷。 3.6.1 能效项目 能效项目是指电力公司采取经济、政策手段,鼓励用户采用先进技术、先进工艺、先进设备提高用电效率,减少电力电量消耗而进行的活动。中国目前各地区开展的能效电厂项目就是典型的能效项目。 3.6.2 节省能源 节省能源是指通过行政措施或媒体宣传,使用户改变传统的工作、生活习惯模式,以达到降低能耗的目的。相比较于能效项目,它的典型
智能电网技术及其发展前景
南京师范大学 中北学院 题目：智能电网技术及其应用 班级：881350 学号：15 姓名：梁津铖 专业：电气工程及自动化 专业方向： 指导教师：包宇庆 设计时间：2016.12
智能电网技术及发展前景 摘要：日前全球资源环境压力的不断增大，随着电力市场化进程的不断加快以及用户对电力供出的越来越高的要求，国家安全、环保等各方面都对电网的建设和管理提出了更高的标准。智能电网是国际公认的解决21世纪能源问题的一个重大解决方案。电力与通讯是的双向化是智能电网的一大特色，灵活、清洁、安全、经济、友好等性能都是智能电网是未来电网的发展方向。欧美等发达国家纷纷投入大量的精力，力求在智能电网研究邻域有所斩获。而在中国，在政府及国家电网公司的政策引领推动下，智能电网研究正不断向着建设中国特色智能电网的目标稳步前进。 关键词：智能电网，能源问题，传统电网，国家战略 一、研究的背景及意义 坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段，没有一个共同的精确定义，其技术大致可分为四个领域：高级智能电网智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用。 二、智能电网的概述 2.1 智能电网概念 智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、决策分析技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。 2.2 智能电网的特征 1）稳定可靠：智能电网抗干扰性强，由于自身结构的稳定性，可以很好的