智能电网的研究与探讨_New

智能电网的研究与探讨

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毕业设计(论文)

题目：智能电网的研究与探讨

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智能电网的研究与探讨

摘要

随着科技的日新月异，人们的生活发生了翻天覆地的变化，进入21世纪，电力供应面临环境压力、购电能力、安全可靠和高效利用等重大挑战。以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而地提出要建设灵活、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。智能电网已成为近年来国内外有关未来电网发展趋势的热门话题。

文章简要分析了智能电网研究背景情况，智能电网的概念、特性以及国内外发展现状。电网智能化是促进可再生能源发展、实现节能减排的重要手段。随着电力电子、IT、通信等技术的不断发展，智能电网将成为电力工业的重要发展方向。本文首先论证发展智能电网的必要性，介绍智能电网的性能要求，智能电网的基础知识：智能变电站、智能线路、智能保护系统等，最后从电网性能、经济效益、社会效益等方面对智能电网前景进行了展望，并总结了其技术优势和存在的问题。

关键词：智能电网，电力需求侧管理，信息监控，系统设计，发展前景

Smart grid research and discussion

Abstract

With the rapid development of science and technology, people's life has undergone earth-shaking changes.In the 21th century electricity supply is facing with great challenges such as environmental pressures, the capacity of electricity purchase ,safety ,reliability and efficient use.Different countries and organizations such as US and UE put forward to built a flexible clean safe economical power grid and make smart grid the future power grid’s direction. Smart grid has become a hot topic of the development trend of power grid at home and abroad .

The paper briefly analyze the research background of smart grid its concept features and current development status. Power grid intellectualization is an important methord to promote the development of renewable energy source and implement energy conservation and emission reduction. Along with the increasing development of power electronics, IT and communication technologies, the construction of smart guid is becoming an impant development direction of electric power industry. At first the necessity of developing smart grid is demonstrated ,then the required performance of smart grid are introduced. The basic knowledge of intelligent power grid including Intelligent substation, intelligent lines, intelligent protection system, etc. Finally from the power grid performance, economic benefit and social benefit of the prospects of intelligent power grid, and sums up the technical advantages and the existing problems.

Key words: Intelligent power network, intelligent substation, intelligent lines, the electric grid performance, prospects for development

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

1.1智能电网介绍 (2)

1.1.1 智能电网的发展历程 (2)

1.1.2 智能电网的定义 (2)

1.1.3 智能电网的特征 (3)

1.2 智能电网的发展及现状 (4)

1.2.1 国内外发展现状 (4)

1.2.2 美国研究现状 (6)

1.2.3 欧洲研究现状 (7)

1.3 中国智能电网的发展及现状 (8)

第2章智能变电站 (12)

2.1 智能变电站介绍 (12)

2.1.1 传统变电站定义及介绍 (12)

2.1.2 智能变电站定义及介绍 (13)

2.1.3 智能变电站的主要技术特征 (14)

第3章分布式能源的接入 (17)

3.1 分布式能源的系统集成 (17)

3.1.1 分布式发电 (17)

3.1.2 储能技术 (18)

3.2 可再生能源和分布式能源并网 (21)

3.2.1 并网定义和并网意义 (21)

3.2.2 并网带来的问题 (22)

3.3 微网 (22)

3.3.1 微网概述 (23)

3.3.2 微网的运行与控制 (24)

3.3.3 分布式能源的发展方向 (25)

第4章智能电网的前景展望 (27)

第5章智能电网技术前景分析 (29)

结论 (31)

谢辞 (32)

参考文献 (33)

前言

电能已在人类能源利用方式中占有很高的比例，随着电力交通技术、可再生能源利用技术的发展，这一比例还将大幅提高。全球范围内的能源、环境问题的突出，迫使人们对电网这个大规模、高密度、强动态的能源手机、传输与分配系统，提出更可靠、更高效、更可控的要求，智能电网的概念应运而生。具体来讲，智能电网发展的驱动力与与以下因素密不可分：①整合可再生能源、分布式能源、实现新能源发电的“友好”并网；②提高大电网安全性、可靠性、供电质量；③提高发电和用电效率；④满足电力负荷变化；⑤提高电网的经济型，降低电网建设和运行成本；⑥实现信息互动，提高服务水平。

总之，满足电能需求，保证供电的安全性、可靠性、经济性、电能质量、环保约束，实现与用户的互动和增值服务与成为对电网发展的基本要求。智能电网正是通过不同层面、不同时间尺度对电能的控制满足上述要求的。智能电网通过信息感知、信息分析、预测推演、指令执行形成完整的信息流与能量流的协调控制。电能的高效、精确转换与控制构成智能电网实现其功能的基本环节。本文主要通过对电网的探讨和分析最新的发展动态，论述智能电网控制技术的实现及其发展。简要介绍智能电网的内涵与中国智能电网的理念，分析智能电网的控制体系，并针对未来智能电网建设、运行过程中能够发挥重要作用的控制技术进行探讨，以及从信息、控制、前景等方面对智能电网的前景及挑战进行论述。

第1章绪论

1.1智能电网介绍

1.1.1 智能电网的发展历程

在20世纪，大电网作为工程领域的最大成就之一，体现了能源工业的战略布局，是实现各种一次能源转换成电力能源之后进行相互调剂、互为补充的迅速、灵活、高效和能源流通渠道。然而，世界能源体系正面临着抉择，目前全球能源供应和消费的发展趋势从环境、经济、社会等方面来看具有很明显的不可持续性。在当前世界能源短缺危机日益严重、电力系统规模的持续增长、气候环境变化加剧等因素的影响下，21世纪电力供应面临一系列新的挑战。因此，在欧盟、美国和中国，政府、高校研究机构和企业共同参与，针对保证21世纪能源供应面临的技术问题、技术难点和技术路线开展了深入的研究，提出了智能电网的概念。目前，这些国家和地区将智能电网提高到国家战略的高度，将发展智能电网视为关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。智能电网是解决2l世纪电力供应面临问题的有效途径。

我国随着江苏沿海大开发的迅猛推进，盐城地区的风力发电、光伏发电等新能源产业发展迅速，其接入以及正常运行对电网的影响日益显现，电网面临着巨大挑战和机遇。一方面，电网需要应对日益严峻的资源和环境压力，实现大范围的资源优化配置，提高全天候运行能力，满足能源结构调整的需要，适应电力体制改革；另一方面，输配电、发电、信息化、数字化等技术的进步也为解决这一系列问题提供了坚实的技术支持。由此智能电网成为现代电力工业发展的方向。2009年举行的特高压输电技术国际会议上提出，到2020年，我国将全面建成统一的坚强智能电网。

1.1.2 智能电网的定义

在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能

化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。由于智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同，国际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

1.1.3 智能电网的特征

（1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。

（2）自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。

（4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。

（5）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、规范化和精益化管理。

（6）优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

(7)自愈。能够自动检测、分析故障，实现故障隔离和系统自我恢复。

(8)坚强。能够有效抵御自然灾害或人为的外力破坏，保证电网安全可靠运行。

(9)互动。用户将和电网进行自适应交互，成为电力系统的完整组成部分之一。

(10)优质。提供2l世纪所需要的优质电能，用户的电能质量将得到有效保证。