智能电网研究与发展-湖北(武汉大学)
智能电网技术的研究与发展趋势
智能电网技术的研究与发展趋势随着人类对能源的需求增大和环境保护的要求日益严格，智能电网作为一种高效、可靠和环保的能源管理手段受到越来越多的关注和研究。
智能电网通过数据传输技术、信息处理技术和先进的电力设备将电力系统与通信、计算机和控制技术相结合，形成了一种更加智能化、高效化、安全化的电力系统。
本篇文章将从技术应用、市场发展、政策引领等方面，探讨智能电网技术的研究与发展趋势。
一、技术应用方面随着科技不断发展，智能电网技术在应用层面实现了突破性进展。
据不完全统计，智能电网技术主要应用于以下几个方面：1、实现能源可持续发展。
智能电网技术具有能源的优化配置、节能降耗、大规模利用可再生能源等特点，可以有效地推进能源的可持续发展，从而实现对环境的保护。
2、提高供电可靠性。
智能电网技术可以通过自动化调节和监控，迅速响应变化的的负荷需求，做到可靠、快速的能源拓展，从而提高电网运行的可靠性和稳定性。
3、提升能源利用效率。
利用智能电网技术可以实现能源的优化调度和负荷预测，从而提高电力系统的利用效率，避免能源的浪费。
4、促进灵活市场机制的建设。
智能电网技术具有提高电力市场竞争能力、形成弹性电价等特点，从而促进灵活市场机制的建设，进一步增强市场经济的活力。
综上所述，在技术应用方面，智能电网技术的研究与发展呈现出多元化的趋势，不断地向更加智能、高效、可靠的方向发展。
二、市场发展方面智能电网技术的市场发展趋势也非常值得关注。
目前，智能电网技术的市场发展主要有以下几个方面：1、从单纯的技术成果向商业应用转变。
智能电网技术的研究与开发需要大量资金投入，需要得到商业市场的认可和承认，才能更好地发挥其经济和社会效益。
2、从殿堂式的技术应用向普及型市场拓展。
智能电网技术的消费领域将从机房大型运算器向家庭、楼宇等民用领域拓展。
3、从本地化的应用向全球化的合作拓展。
随着全球化程度的提高，各国之间的交流与合作必将越来越密切，这也将推动智能电网技术的应用与发展。
智能电网技术研究与应用发展
智能电网技术研究与应用发展第一章智能电网技术概述随着世界能源危机的加深和环境保护意识的深化，智能电网技术作为新一代能源转型的重要手段，日益受到人们的关注。
智能电网技术是集新型能源技术、大数据、物联网和人工智能等新兴技术为一体的电网技术，具有实时监测、优化调度、安全稳定、节约用电等众多优势。
第二章智能电网技术研究进展2.1 智能电网技术架构研究智能电网技术的架构为智能感知、智能传输、智能控制、智能决策和智能应用，这五个层面的研究是智能电网技术的关键。
如在智能感知层，需要采用传感器和物联网等技术，实时感知电网的负荷、电压、电流等信息。
在智能传输层，采用高效稳定的通信协议，实现电网数据信息的传输。
在智能控制层，采用虚拟化和分布式控制技术，实现电网的高效调度和控制。
在智能决策层，采用人工智能和大数据技术，对电网的数据进行分析和预测，实现电网的智能决策。
在智能应用层，通过应用领域，如交通、能源等特化实现对智能电网技术的应用。
2.2 智能电网关键技术研究智能电网关键技术主要包括高效通信技术、高效调度技术、可靠安全技术、高度集成化技术和能源储存技术等。
高效通信技术是实现电网间实时通信的必要条件，只有高效通信技术才能为电网提供顺畅和及时的信息传输服务。
高效调度技术是智能电网实现电网的经济、安全、稳定等目标的关键技术。
可靠安全技术是保障电网的安全性和可靠性的重要手段，其中需要针对隐患和攻击多项技术进行研究。
高度集成化技术是实现智能电网可持续发展的关键条件，通过将多种电网资源进行统一集成，可以实现电网的多种功能的优化协调。
能源储存技术则是满足智能电网的高效能源储存和有时段、开闭环的能量双向流动的必要技术。
第三章智能电网技术应用发展随着智能电网技术的不断发展及应用推广，其在现代城市、工业园区、交通领域等方面得到了广泛运用，并成为电力行业发展的重要方向。
3.1 智能城市建设智能城市建设是智能电网技术的重要应用领域，通过智能电网技术的实施，可以实现城市电力用能的合理化、低碳化等目标。
武汉大学电气工程学院专业、导师、研究方向
080803高电压与绝缘技术 080803高电压与绝缘技术
01电力系统过电压及抑制新技术 02电力电子技术在高电压工程中的应用 01高电压新技术 02高压电器 01高电压绝缘与测试技术 02高压电器 376 陈柏超 378 陈仕修 380 阮江军
01电力系统过电压 02高电压绝缘技术 01高电压绝缘与测试技术 02防雷接地 01电力系统过电压 02高电压新技术 01高压开关技术 02功率脉冲技术 01电绝缘材料 02电缆 01高电压绝缘与测试技术 02防雷保护与接地技术 01防雷保护与接地技术 02高电压绝缘 01工程电磁场及其应用 02防雷防护与接地技术
专业代码、 专业代码、名称及研究方向 207电气工程学院 027207电气工802电力系统及其自动化 080802电力系统及其自动化
01电力系统供电质量规划 02电力系统自动化 01电能质量分析与控制 02电力电子与灵活交流输电系统 01电能质量评估与规划 02数字化变电站与智能电网 01智能电网 02信号处理技术及其在电力系统中的应用 01智能电网中的电力电子技术 02新能源发电及微电网技术 01电力系统运行与控制 02电力系统仿真 01电力系统规划与可靠性 02电力系统运行与控制 01输变电设备状态评价与检测技术的研究 02配电网状态综合评价方法与系统的研究 01电力系统分析与控制 01电力系统运行与控制 02电力电子技术在电力系统中的应用 01电力系统运行与控制 02电力系统继电保护与自动装置 01智能微电网 02智能变电站 01电网保护与安全稳定控制 02智能电网及其应用 01电力市场 02交流电机运行与控制 03电气设备有源降噪 01电力系统运行与控制 02新能源接入与分布式电力系统 01电力系统安全分析、运行与控制 02分布式电源与电能质量 01电力系统分析与控制 02智能电网与新能源发电 03电能质量分析与控制 01复杂电网的协调控制理论 02电力系统状态监测混合组网关键技术 1658 樊友平 1307 胡志坚 1549 陈红坤 1550 胡钋 372 刘涤尘 374 刘会金 375 刘开培 638 孙云莲 767 查晓明 768 龚庆武 921 丁坚勇 922 舒乃秋 923 孙元章 1061 李晓明 1062 林涛 1203 邓长虹 1204 袁荣湘 1205 应黎明
智能电网发展现状及探讨
选择 ，可节约用电 ，灵活开展 电力交易 ，实 现资源 的
优化 配 置 ，从 而 保证 电能 质量 ，提高 供 电可 靠 性 。
（） ４ 兼容性 。电网中融人大量的分布式能源后 ，电
网 的稳 定 性 就 要 受 到 很 大 影 响 ，而 且 电 网 的 控 制 方
式、信息交换 、功率 流动的复杂度 也会大大 增加 ；因
（） １实现安全稳定运行 ，能够快速 隔离故 障， 自动 恢复。
（） 分 布 式 电 能 ， 主 要 是 风 能 、太 阳 能 光 伏 发 ２使
问题有 ：高速大容量 的通 信系统 ；分布式 能源的智 能
管 理 系统 ；计 算 机 监控 系 统 和智 能决 策 系 统 。
２ １ 高速 大容 量 的通信 系统 ．
智 能 电 网
智 能 电 网发 展 现 状 及 探 讨
魏 林 ，李
（． １ 重庆 市 电力公 司南岸供 电局 ，重 庆
博 ，李
杨。
４０ １ ； ３ ２ ２
４ １４ ） ０ １ ７
４ ０ ６ ；２ 武 汉 大学 ，武 汉 ０００ ．
３ 重 庆 市 电 力 公 司 江 北 供 电局 ，重 庆 ．
，
以便 数 据 共 享 ；智 能 设 备 信 息 能 实 时 传 输 到 通 信
网络 ，以提高信息的实时性 ，减小信号传输的延时。
２ ２ 分 布式 能源 的智 能管 理 系统 ．
分布式 能源（ Ｒ Ｄ ）主要 包括分布式 电源 （Ｘ ） Ｉ３ 和分
布式 储 能 系 统 。 分 布 式 电 源 主 要 包 括 风 力 发 电 、太 阳 能光 伏 发 电 、微 型 燃 汽 轮 机 技 术 和 小 水 电 等 ；分 布 式 储 能 系 统则 包 括 燃 料 电池 、 蓄 电 池 等 。当 电 网 中 加 入 大量 分 布式 能 源后 ，电 网 的安 全 稳 定 性 、控 制 方 式 、
《智能电网研究发展》课件
1
关键技术
包括电力物联网、大数据分析、人工智能等技术，实现对电力系统的高效监控和优化 调度。
2
安全保障技术
涉及电力信息安全、物理安全等方面，确保智能电网运行的安全和可靠。
3
管理与调度技术
通过智能化的调度系统，实现对电力资源的合理分配和智能调度。
三、智能电网的应用发展
智能电网在新能源、智慧城市建设和工业生产等领域具有广泛的应用前景。
《智能电网研究发展》 PPT课件
智能电网是未来电力系统的重要发展方向，本课件将介绍智能电网的概述、 技术研究、
智能电网是基于信息通信技术的先进电力系统，具有自动化、智能化、可靠性高等特点。
概念与特点
智能电网通过智能计算、 云计算等技术实现电力供 需的平衡和优化，提高能 源利用效率。
新能源应用
智能电网可以实现对多种能源 的整合与管理，提高可再生能 源的利用效率。
智慧城市建设
智能电网为智慧城市的能源供 应和管理提供了先进的解决方 案，实现城市的可持续发展。
工业生产应用案例
智能电网可以实现对工业企业 的能耗监控和优化，降低生产 成本，提高产业竞争力。
四、智能电网国内外发展现状
智能电网在我国及国际上的发展情况、政策及技术交流情况对智能电网的发展具有重要影响。 我国发展现状及政策 欧美等国发展情况 国际标准与技术交流
优势
智能电网能够减少电能损 耗，提高电力系统的可靠 性和灵活性，推动能源转 型与可持续发展。
技术架构
智能电网包括传感器、智 能计量、数据通信、能源 管理等组成部分，构建了 分布式、互联网化的电力 系统。
二、智能电网技术研究
关键技术、安全保障技术与管理调度技术是智能电网实现可靠、高效运行的重要支撑。
智能电网技术的研究及发展趋势
智能电网技术的研究及发展趋势一、介绍智能电网（Smart Grid）是指利用新兴通信、计算、控制等技术，建立在高速传输和智能化处理能力的电力系统，不仅能自动化地监控、管理和控制电力网络，而且通过信息与电能的互联互通，实现供电、节能、保障、优化、安全、环保的一系列目标。
智能电网和传统电网相比，具备更强的安全高效、高质量的能源服务能力。
二、研究现状近年来，各国纷纷启动智能电网研发工作，各国之间也存在一定差异，但普遍的认知是智能电网技术发展的重要趋势。
在国内，智能电网技术的研究现状主要表现在以下方面。
1. 技术体系研究当前国内外智能电网技术研究主要通过制定相应的技术体系来推进，如制定宽带电力线通信技术体系和基于云计算的智能电网调度体系等。
目前，国内外技术体系研究已经取得了很大的进展。
2. 技术应用探索智能电网技术的发展实属于应用技术，其目的在于满足不断变化的能源需求和环境保护要求。
这也需要技术研发者充分探索技术应用领域，如电力交易、电力市场、能源智能化调度等，这些方面的探索不仅满足需求，还升级了消费者的生活质量，从而在市场上占据优势。
3. 国际合作加强智能电网技术的研究与推进需要全球各国共同参与。
近年来，多个国际政府机构、智能电网产业联盟组织和大型跨国企业推出了多项合作项目。
诸如“美式星型智能电网项目”、“欧盟智能电网项目”等，智能电网技术的研究得到了多国政府机构和多个企业的支持。
三、发展趋势随着技术的发展，智能电网也将朝着以下方向发展。
1. 更广泛的应用范围智能电网的应用领域将涵盖更广泛的范围，如家庭、工业、航空等。
在家庭居民的使用中，智能电网可通过反馈控制安排人们的用电习惯，达到节能的目的；而在工业用途方面，则需进一步提高设备的可控性和可调度性，实现能源管理的智能化操作，从而更加节省能源。
2. 多能互补能量互补是工业发展趋势之一。
多能互补即利用多能互补原理设计的智能电网系统，可充分利用各种可再生能源进行能量储存和调节，从而满足不同用户的能源需求。
智能电网技术的研究与未来发展方向
智能电网技术的研究与未来发展方向智能电网技术是指应用先进的信息与通信技术来优化电力系统运行、提高供电质量和可靠性、实现能源的高效利用等目标的电网系统。
与传统的电力系统相比，智能电网系统具备自动化、智能化、可靠性高、可控性强、互联互通等特点。
目前，智能电网技术的发展已经成为全球能源转型与革命的重要方向之一，未来智能电网将成为新一代的能源系统。
智能电网技术的发展历程智能电网技术的发展可以追溯到20世纪50年代，当时电力系统的控制主要以人工操作为主。
到了70年代，普遍采用了数字控制和自动化技术，推进了电力系统的微机化进程。
1990年代后，随着信息通信技术的迅速发展，智能电网技术开始成为研究重点。
2000年左右，欧美国家提出了智能电网的概念，并开始了大规模的研究和应用。
目前，全球各主要国家和地区都已经开始了智能电网的建设和推广。
智能电网技术的研究内容智能电网技术的研究内容非常广泛，主要涉及以下几个方面：1. 储能技术：储能技术是智能电网技术的一个重要组成部分，其目的是缓解电网负荷峰值和平衡系统能源供需矛盾。
目前，主要的储能技术包括电池、超级电容器、氢燃料电池、压缩空气储能等多种形式。
2. 可再生能源技术：太阳能、风能等可再生能源是未来电力系统的主要来源之一，科学有效的利用可再生能源将是智能电网技术实现可持续发展的关键。
3. 智能感知技术：智能感知技术是智能电网技术的另一个核心内容，其包括各种传感器、测量仪器、通讯设备等，可以实现对电网条件的实时监测、数据采集、处理和分析。
4. 智能控制技术：智能电网技术的另一个重要组成部分是智能控制技术，包括各种控制算法、优化方法和智能决策等，可以实现电网系统的智能化操作和管理，最大限度地提高系统的可靠性和效率。
智能电网技术未来的发展方向智能电网技术未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 大规模的智能电网建设：随着全球能源前景的发展，未来将会有大规模的智能电网建设，因此需要经济、安全、高效的电力网络，以满足全球快速发展经济模式的需求。
智能电网技术的创新与发展
智能电网技术的创新与发展随着人类对能源的需求不断增长，传统电网面临着诸多挑战，如供需失衡、能源浪费等。
为了应对这些问题，智能电网技术应运而生。
智能电网技术通过集成先进的信息通信技术和能源管理系统，为电网的运行和管理提供了全新的解决方案。
本文将探讨智能电网技术的创新与发展，并对其未来的前景进行展望。
一、智能电网技术的定义与原理智能电网技术，又称为智慧电网或智能能源网络，是利用先进的信息通信技术和能源管理系统，以实现电力系统的智能化和自动化管理为目标的一种先进电网系统。
其核心原理是通过实时收集、处理和分析电网数据，为电力系统的运营和调度提供决策支持。
具体而言，智能电网技术包括以下几个方面的创新：1. 数据采集和监测技术：通过安装传感器和智能仪表，实时收集电网各个环节的数据，包括电量、负荷、故障等信息。
2. 数据传输和通信技术：通过网络技术和通信协议，将采集到的数据传输到数据中心，并与电网管理系统进行实时通信。
3. 数据处理和分析技术：通过大数据分析和人工智能算法，对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，为电网运营提供智能化的决策支持。
4. 能源管理与优化技术：通过智能化的能源管理系统，实现对电网的动态调度和优化配置，以提高电网的效率和稳定性。
二、智能电网技术的发展现状智能电网技术的发展已经取得了显著的进展。
目前，许多国家和地区都已经开始部署智能电网项目，并取得了一定的成果。
1. 智能电表普及：智能电表是智能电网技术的基础设施之一，能够实现对用户电能的实时监测和管理。
目前，许多国家已经普及了智能电表，并将其作为智能电网建设的起点。
2. 电网自动化：智能电网技术通过引入自动化控制系统，实现了电网的远程监控和自动化操作。
这一技术的应用大大提高了电网的运行效率和稳定性。
3. 分布式能源接入：智能电网技术支持分布式能源接入，如太阳能、风能等清洁能源的应用。
这为能源的可持续利用提供了新的解决方案。
4. 能源交易平台：智能电网技术支持能源的市场化交易，通过电力交易平台实现能源的优化配置和价格的合理调节。
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2 广域量测技术已大范围应用, 状态监测技术正大力推进。
武汉大学电气工程学院
23 March 2022
我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
华东电网WAMAP系统，充分利用PMU的动态数据， 面向调度运行，重点解决电网安全稳定性的在线监 视、实时预警和在线辅助优化决策，率先在电网动 1 态监视和控制领域取得了重大突破。
Xiaoming Zha : Slide 6
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23 March 2022
国外智能电网研究概况 智能化实践最新成果
在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。 PJM公司认为广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能 输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建 设着手开展智能输电网的工作。 在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面：智能电表和智能 家电。 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年 大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。
究成果已应用于 工程实际
华东、上海、山东、浙江、江苏以及南方电网等企业也先后开展了数字化变电站和 数字化电网的建设工作，取得了一系列研究及应用成果。
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23 March 2022
我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
双向信息交互与 互动上积累了相
➢ 信息技术的渗透 在发电、输电、配电各个环节中大大增强了系统的
可观性和应用数字控制的条件。
Xiaoming Zha : Slide 4
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国外智能电网研究概况
驱动智能电网技术的三要素：
➢ 新应用的开发
用户能源管理的开发
• 支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更 好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点；
可靠性和电能质量等需求所决定的。
Xiaoming Zha : Slide 3
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国外智能电网研究概况
智能电网技术的三个驱动因素：
➢ 可再生能源和微电网的接入 1、包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃
料电池、小型燃汽轮机等； 2、剩余能量回收及回馈； 3、即插即用（Plug and Play)。
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我国智能电网的建设与发展
华东电网智能电网研究初见成效
基于LCM的电网规划方案评价研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
节能减排下的电网规划研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
区域电网协调规划研究 考虑不确定因素的电网灵活规划方法研究
智能电网技术及发展
查晓明 教授
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Xiaoming Zha : Slide 1
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提
纲
• 国外智能电网研究概况
• 智能电网的内涵
• 国内智能电网的建设及发展
• 智能电网的技术内容
• 我们的工作
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华北电网有限公司5E工程，
在可视化和运营管理辅助决
策方面，对智能电网进行了
有益的探索。
3
自动化控制领域 的技术研究走在
世界的前列
2 江苏大电网安全稳定实时预 警及协调防御技术（EACCS） 实现了电 网精细化 调度和智 能化控制
Xiaoming Zha : Slide 31
智能电网的内涵 坚强的智能电网 4个特征：
• （1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设 备
• （2）信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通 信形成的信息平台
• （3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度）， 变电站自动化与用户用电系统智能控制
• （4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动
3 统一数据平台建设
徐行站数字化改造
新建数字化海宁站
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我国智能电网的建设与发展
坚强受端大电网
按照考虑N-1情况下特 定预想事故的原则，规划建 设多馈入直流和交流系统并 联的华东区域坚强受端网架 初步建设高级调度中心 开展数字化变电站试点 开展相关技术研发
国外智能电网研究概况
驱动因素
美国:２００３年美加大停电后， 美国电力行业决心利用信息技术 对陈旧老化的电力设施进行彻底 改造，开展智能电网研究，以期 建设满足智能控制、智能管理、 智能分析为特征的灵活应变的智 能电网.
欧洲:发展智能电网也有其独特的发 展背景，欧洲智能电网的兴起主要 是大力开发可再生能源、清洁能源， 以及电力需求趋于饱和后提高供电国外智能电网研究概况美国智能化实践最新成果
AC2
Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City
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智能电网的内涵
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数字化电网
规划建设适应电力市场要 求的特高压电网，满足“三 华”联网需要 建成高级调度中心 数字化变电站推广 适应电力市场要求的运行 技术 FSM的研究与应用
智能化电网
规划以自愈为目标的智 能电网 实现智能化调度 新型材料和智能设备的 全面使用 可再生能源的友好接入 实现与用户的智能互动
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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• 支持用户自备分布式发电、储能装置并网；
• 支持电动车的接入
选择低电价时段充电 可在电价高时向电网送电
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国外智能电网研究概况 智能电网研究机构
（1）美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。 （2）“电网智能化联盟” 成员包括:
DG or DER) • 电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车-1kWh=5~6公里）等
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我国智能电网的建设与发展
• 总体情况:
国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术 研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键 技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研 究等相关研究实践及“SG186”工程、电力通信建 设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能 电网奠定了坚实的基础。
基于预想事故集的电网规划研究
规划技术体系完善研究 1
数字化变电站研究建设 4
电网运行精益化 风险防线体系化 智能决策
反应快速
持续创新 高级调度中心
电网监控智能化 管理应变扁平化
理论储备系统化 创新机制战略化
网格组织
灵活配置
平台应用颗粒化 技术支撑灵活化
2 高级调度中心建设
组织架构网格化 工作控制节点化
华东公司建设智能电网的三阶段目标
2007
巩固提升
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全面转型
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智能电网
引领超越
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我国智能电网的建设与发展
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我国智能电网的建设与发展
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国外智能电网研究概况
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国外智能电网研究概况
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(Automatic meter reading-AMR)； • 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) • 先进的配电自动化 –高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing)
成为可能； • 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources---