智能电网与电能质量进展与趋势-姜齐荣

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智能电网与

电能质量进展与趋势

姜齐荣韩英铎

清华大学柔性输配电系统研究所

2011年8月

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主要内容

智能电网与我国发展智能电网的强力动因 我国智能电网发展目标与趋势

智能电网的一个简明实例－智能电网雏形 电力电子技术是智能电网发展的重要支柱 电能质量发展的趋势简介

结语

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一、智能电网与我国发展智能电网

的强力动因

智能电网的新架构-信息畅通,控制灵活,安全优质,环境友好一层：发输配用：原物理系统增加智能元件，智能电气设备

二层：传感量测保护控制：原系统增加智能检测和控制,分层分区数据采集

三层：信息通讯网络：原系统增加互联网,智能通信网络

四层：高级调度中心：EMS 增加智能分析决策和智能化运行

高级调度决策中心一层

二层三层

四层

物理系统监测与控制保护

信息系统

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调度中心可全景监测和优化指挥一个广域的电力系统

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智能电网是现代电力系统的新发展阶段

--新概念、新思路、新平台、新前景

IT技术广泛引入，可解决以前认为无法解决的问题，收到空前巨大的经济、安全效益!

引发的新概念:如

①电能是即时平衡的。过去靠“以不变应万变”来达到动态平衡，大量冗余造成浪费，现在利用IT技术，可以靠与负荷互动来削峰填谷和减少热备用；

②过去因信息传递难，选用本地量达到较好的控制效果，现在采用IT技术，可将远方最佳可观点的物理量送到最佳可控的控制器去，打破了”不可观”，“不可控”的约

束，给电力系统的控制带来了革命！③信息采集和通道的改进，超实时计算的进步，可望消除监测盲点，可克服参数的随机性，时变性，不可知性，使过去只能“靠加大保守性来换取可靠性”的一系列经典

难题有可能得到解决.

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由于负荷曲线峰谷差比较大，致使现实电网设备的利用系数很低（据美国统计，约55%），一年内只有少数时间资产是被完全使用的。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差。

数据来源:“Grid 2030”提高设备利用效率

发电

配电

设备的冗余被变成电费摊派到用户头上而且要持续20-30年!

居民负荷

奥巴马政府将智能电网提升为美国国家战略

到2025年投资2300亿美元

效益：可达6380到8020亿美元

各种属性效益的集成

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我国发展智能电网的强力动因

1)提高输电能力和各级电力设备利用率

08年底，全国总装机容量8亿千瓦，220kV及以上输电线路

长度达到36.48万公里，其中500kV线路11万公里，实际运

行不到其设计输送容量1/2，不到输送热极限的1/4；

2)进一步提高安全可靠性

3)节能减排、提高用户供电质量

若实现电网充分信息化，每年可节省5%‾10%左右的电

力资源，美国每年因电能质量问题损失1200亿美元以上

4)大规模可再生能源接入

风电--间歇式电力的接入问题，目前真正并网发电不到1/2；

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我国配电资产利用率比美国还低下
ZZ10kV线路利用率 ZZ-10KV 线路利用率 100 90 80 线路负载率（%） 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 21 30 40 50 60 70 80 90 100 运行时间（%）
ZZ10kV配变利用率 ZZ-10KV配电变压器载荷率 100 90 配变平均负载率（%） 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 运行时间（%）
• 08年我国某配电设施利用率较高城市的配电线路和配电变压器 载荷率的年持续曲线－年平均负载率仅30％。（美国为43％） • 负荷运行小时：我国10个城市10kV线路平均负载率小于 50%，其中5个小于40%，2个低于30%；10kV配变的平均负 载率10个城市中有9个低于40%，3个低于30% 。（东京为75 ％－85％）----引自天津大学统计资料
数据由天大求实公司提供
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我国城市10kV以下电网对用户供电可靠性的影响 在70－80％以上，而10kV电网的高裕度并未带来 高可靠性→与国际先进相去甚远---需要智能化
年份 供电可 靠率 （ %） 99.774 99.924 99.959 99.910 99.958 99.794 99.534 99.757 用户平均 停电时间 （时/户） 19.78 6.69 3.59 7.88 3.68 18.04 40.83 21.33 10kV及以下电 10kV及以下 网影响的用户 电网影响比 例（%） 平均停电时间 （时/户） 13.86 6.00 3.07 6.67 3.25 16.71 40.52 20.27 70.07 89.69 85.52 84.64 88.32 92.64 99.25 95.06
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深圳城网 深圳城网 佛山城网 佛山城网 佛山城网 贵阳城网 遵义城网 遵义城网
张家港 2010.5.8
2007 2008 2006 2007 2008 2007 2007 2008
（预安排停电约占到总停电时间的78%）

民用不 可调配 5%
备用容量 10% 工业和其他 45%
工业 商业不可调配 商业可调配 民用可调配 民用不可调配 备用容量
民用可调配 13% 商业可调配 16% 商业不 可调配 11%
中国某大城市的夏大负荷组成比例示意图
可平移的负荷所占比例也很大 13 应用现代互联网技术有可能调动这部分负荷调峰