1、1智能配電網概述和關鍵技術2內容智能配電網概述智能配電網關鍵技術3智能配電網概述4什么是智能電網？一個集成了通信、計算機、電子新技術，滿足未來能源需求的電力輸配系統(tǒng)。2004年，美國電科院“IntelliGird”報告應用數(shù)字技術，提高從大型發(fā)電廠，經過輸配環(huán)節(jié)，再到電力用戶與不斷增長的分布式發(fā)電和儲能裝置的整個電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和效率。2008年，美國能源部“智能電網入門”5堅強智能電網堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，

2、實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網。2009年5月，中國國家電網“堅強智能電網建設發(fā)展戰(zhàn)略框架”6“十二五”規(guī)劃對“智能電網”的解釋將現(xiàn)代信息、通信和控制技術等深度集成應用于電網各個領域，涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、儲能和調動環(huán)節(jié)，各參與主體之間信息共享、全面互動、智能響應，能夠實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全高效運行和效率最大化的現(xiàn)代電網。2011年3月，中國“十二五”規(guī)劃。7智能電網的含義代表現(xiàn)代電網發(fā)展模式、一種電網建設理念，是人們對未來電網的愿景。不是具體的技術，是對因特網（IP）通信、信號傳感、自動控制、計算機、電力電子、超導材料等領域新技術在輸配電系統(tǒng)中應用的一種總稱。

3、這些新技術的應用不是孤立的、單方面的，不僅僅是對傳統(tǒng)輸配電系統(tǒng)進行簡單地改進、提高。從提高電網整體性能、節(jié)省總體成本出發(fā)，將各種新技術與傳統(tǒng)的輸配電技術有機結合。滿足當今社會經濟發(fā)展對電力系統(tǒng)的新要求8智能電網是已有新技術應用的綜合與升華智能電網是個筐？智能電網 現(xiàn)代電力技術 現(xiàn)代測控技術計算機技術 電力電子技術通信技術 傳統(tǒng)輸配電網1+129智能電網新內容新負荷：滿足電動車充電需求新能源：解決可再生能源、分布式電源大量接入問題新要求：提高供電可靠性、提高資產利用、率、降低線損10新能源發(fā)電并網問題新能源發(fā)電帶來的問題新能源發(fā)電指還沒有大規(guī)模開發(fā)利用的新型能演形式，包括風電、太陽能、生物質、大

4、水電等。風電、太陽能發(fā)電的間歇性、隨機性特點給電力系統(tǒng)功率平衡、電壓無功控制帶來了困難可再生能源發(fā)電、分布式發(fā)電大量接入配電網使其成為功率雙向流動的有源網絡，傳統(tǒng)的保護控制、運行管理方式需要做出根本性地改變。11新能源發(fā)電并網問題 大量的分布式電源（風電、光伏發(fā)電、儲能設備、熱電聯(lián)產等）將接入配電網，帶來一系列新問題。12電動車負荷問題據(jù)報道2020年電動車比例將達10%電動汽車百公里耗電約15度2015年，電動車充電負荷將達300億度。假如汽車全部電動化后，充電負荷將占總用電負荷的5%左右。電動車對充電時間要求不嚴格，屬于可平移負荷，是寶貴的功率平衡調度資源。電動車可在電網需要時向其送電13

5、對供電質量提出了新要求高科技數(shù)字設備的廣泛應用對供電可靠性提出了更高的要求重合閘、倒閘操作、拉路選線引起的短時停電會導致停工停產，引起嚴重后果。停電給社會帶來的經濟損失十分可觀據(jù)報道，美國每年的停電損失超過1500億美元。我國電科院專家對某沿海城市研究結果表明：停電每少供一度電帶來的經濟損失近50元。粗略估計，我國每年的停電損失在2000億元以上。14供電可靠性監(jiān)管與DA 一些國家（地區(qū)）采取與停電時間、停電次數(shù)掛鉤的獎罰措施國家（地區(qū)）停電時間（mins)停電次數(shù)年度目標盲區(qū)區(qū)間目標盲區(qū)區(qū)間英國倫敦46.10 30%0.3620 25%2008/09美國加州PG&E161 10 25.81.

6、330.1 0.25200615對供電質量提出了新要求我國城市用戶年平均停電時間與國際水平的對比，2005年。16需進一步提高資產利用效率世界發(fā)達國家的線損率在4%6%2008年中國電網線損率為6.79%.2002年美國的供電設備平均載荷率不足50%，載荷率在90%以上時段不足5%。中國供電設備的平均利用率不足35%我國東南某省年負荷分布曲線17新挑戰(zhàn)、新技術、新電網新負荷新能源新要求 新電網（智能電網）新技術18建設智能電網，配電網是重點/1直接面向用戶，作用舉足輕重。對供電質量有著決定性的影響損耗、投資（合理情況下）、運營成本遠大于輸電網停電時間損耗 投資比例（發(fā)達國家)運營成本（美國）1

7、9建設智能電網，配電網是重點我國配電網投資相對不足，自動化、智能化程度遠低于輸電網，已成為制約電力系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。國際上發(fā)電、輸電、配電投資比例一般在1：左右，中國在2000年前的投資比例是1：。 智能電網的“新意”主要體現(xiàn)在配電網上可再生能源發(fā)電（分布式電源)主要在配電網接入。支持需求側響應，實現(xiàn)與用戶互動，創(chuàng)新用戶服務的著眼點在配電網。20智能配電網特征安全能夠很好地抵御戰(zhàn)爭攻擊、恐怖襲擊與自然災害的破壞，避免出現(xiàn)大面積停電。可靠供電可靠率達到4個9，重點區(qū)域6個9。最大可能地減少短時供電中斷21智能配電網特征優(yōu)質供電電壓合格率超過99%諧波含量低于國家標準最大程度地減少電壓驟降高效提高供

8、電設備平均載荷率，不低于50%。減低線損率，不超過4%。22智能配電網特征兼容解決新能源發(fā)電并網問題、支持分布式電源大量接入允許的可再生能源發(fā)電、分布式電源滲透率大于50%互動能量互動用電信息互動23分布式電源在丹麥丹麥1980年代的集中發(fā)電系統(tǒng)丹麥今天的分布式發(fā)電系統(tǒng)分布式發(fā)電比例超過60%24德國配電網分布式電源已高度滲透2000年頒布可再生能源法可再生能源發(fā)電強制、立即并網并優(yōu)先全額收購給予可再生能源發(fā)電固定上網電價補貼費用由所有電力用戶分攤可再生能源發(fā)電2012年5月25日中午德國光伏發(fā)電功率22GW，提供了40%的負荷功率。個別配電網光伏裝機超過其平均負荷的三倍配電網已出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象系

9、統(tǒng)擾動時，分布式電源反孤島保護動作，已帶來穩(wěn)定問題。配電網功率雙向流動，有源配電網已成為現(xiàn)實。25德國坎斯坦茨屋頂光伏照片26意大利、奧地利屋頂光伏照片27德國光伏裝機容量分布28德國光伏上網電價與零售電價29智能配電網關鍵技術30配電自動化配電網自愈有源配電網微電網柔性交流配電（DFACTS）高級量測體系（AMI）用戶互動技術31為什么要搞配電自動化？傳統(tǒng)的管理方式依賴人工看圖、巡視、 調度這種“盲管”方式已不能適應現(xiàn)代配電網控制管理的需要美國阿拉巴馬電力公司配電調度圖板（2007年前）32配電自動化(DA)的內容指中壓配電網的自動化與信息化，包括：配電網實時運行監(jiān)控自動化，一般稱配網自動化

10、。配電網生產管理的自動化、信息化饋線自動化用戶自動化WAN變電所自動化AMR配電GIS/DPMS供電企業(yè)信息集成DSCADA/FA調度自動化/EMSCISTCM33配網自動化系統(tǒng)的構成Data serverswitch100Mwork stationcablecableDTUTTUDTUFTUE1/10M switchE1/10M switchopticalS D H配電子站 1配電子站 2配電子站 334配電自動化的作用提高供電可靠性DA供電可靠率達到4個9的重要技術手段及時發(fā)現(xiàn)并消除故障隱患故障定位、隔離與自動恢復供電提高容量利用率減少或延緩擴容投資，經濟效益顯著提高電壓質量降低損耗提高管

11、理效率35國內外配電自動化應用情況中國香港、新加坡電網公司、東京電力公司等全面實現(xiàn)了配電自動化法國DEF、意大利ENEL基本實現(xiàn)了全覆蓋中國配電自動化發(fā)展情況研究與應用始于上世紀90年代大城市、中心城市基本都建設了配電網自動化系統(tǒng)實用化程度有待提高36即插即用通信技術目前DA通信規(guī)約存在的問題只解決了數(shù)據(jù)傳輸問題，實現(xiàn)互聯(lián)互通還需要“數(shù)據(jù)規(guī)約”說明數(shù)據(jù)“是什么”。數(shù)據(jù)按模擬量、狀態(tài)量、控制量等類型打包傳輸，數(shù)據(jù)含義（來源）不明，無法直接對號入座。終端與主站之間需要人工通過書面文件的交流說明數(shù)據(jù)的具體來源、含義終端設備沒有自描述功能，不能用標準的文件格式描述自身包含的數(shù)據(jù)與服務。37即插即用通信

12、技術解決問題的途徑：應用IEC61850標準數(shù)據(jù)模型、通信服務接口標準化IEC TC57 成立了WG17工作組負責制定IEC61850在分布式電源與配電自動化中應用的標準IEC61850邏輯節(jié)點覆蓋了絕大部分配電自動化應用個別應用，如故障指示等需要重新定義邏輯節(jié)點通信協(xié)議采用WebService需要增加注冊/發(fā)現(xiàn)功能38基于IEC61850的DA通信體系結構主站與終端通信采用IP網絡通信通信規(guī)約可選用MMS IEC 60870-5-104WebService39配電網自愈基本概念自愈含義故障預防：在線監(jiān)視與診斷電網運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并消除事故隱患。故障恢復：故障發(fā)生后，快速切除并隔離故障，避免

13、影響電網的安全運行與供電質量，或將故障的影響降至最小。自愈的衡量標準不影響配電網安全運行，避免或減少用戶的故障損失。40配電網故障自愈的作用提高供電質量減少停電次數(shù)（包括短時停電次數(shù))減少停電時間減少電壓驟降影響90%以上的用戶停電時間是由配電網原因引起的，其中相當一部分是由故障引起的。不同電壓等級停電比例中國城市故障停電比例（2010）發(fā)達國家故障停電比例41配電網故障自愈控制研究內容在線監(jiān)測故障預警小電流接地故障自愈控制接地電流自動補償故障選線與定位短路故障自愈控制繼電保護：切除故障元件饋線自動化：故障定位、故障隔離與自動恢復供電計劃孤島/微網供電42什么是有源配電網?分布式電源高速滲透的

14、配電網功率與故障電流雙向流動給配電網的規(guī)劃設計、保護控制與運行管理提成了新的課題是一個電能交換與分配網絡是配電網的發(fā)展方向，在丹麥、德國等國家已經成為現(xiàn)實。43分布式電源并網三個發(fā)展階段 即接即忘階段Fix and Forget 或Connect and Forget用于分布式電源發(fā)展早期將分布式電源看作“負功率”負荷而忽略其影響不需要對現(xiàn)有配電網進行調整和改造。嚴格限制分布式電源的接入容量美國電網企業(yè)曾要求一條饋線上接入的分布式電源的容量不大于其最小負荷功率的10%。44分布式電源并網三個發(fā)展階段 寬限接入階段不再對接入容量進行硬性限制保證配電網安全與電能質量合格的前提下，允許最大程度地接入

15、分布式電源。對配電網進行適當?shù)募夹g改造，提高接納能力。45分布式電源并網三個發(fā)展階段 主動網絡管理階段允許分布式電源主動參與有功功率和無功功率調整具備低電壓穿越能力對配電網、分布式電源以及負荷進行協(xié)調控制與調度管理充分發(fā)揮配電網與分布式電梯潛力，實現(xiàn)有源配電網的優(yōu)化運行。是分布式電源并網技術的發(fā)展方向46有源配電網關鍵技術有源配電網規(guī)劃潮流與故障分析分布式電網并網繼電保護電壓無功控制分布式電源調度管理虛擬發(fā)電廠（Virtual Power Plant）47分布式電源并網標準對滲透率的規(guī)定國家電網：小于25%意大利：小于60%西班牙：小于50%美國、德國：沒有硬性限制，在保證不過載、短路電流不超

16、標、電能質量合格、保護控制有效的前提下，允許最大程度地進入。48什么微電網微網（Micro Grid）：指接有分布式電源的配電子系統(tǒng)獨立型并網型：即可并網運行亦可獨立運行微網是一個預先設計好的孤島，能夠在主網脫離后正常運行。49典型微電網結構主網側微網示例50微電網作用微網較好地解決了DER大量接入與不改變配電網現(xiàn)有保護控制方式之間的矛盾。僅在PCC點與大電網連接，避免了多個DER與大電網直接連接。微網中DER主要用于區(qū)域內部負荷的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，使得大電網可以不考慮其功率輸出的影響，繼續(xù)采用“既接既忘”的并網方法。微網的作用提高供電可靠性更好地發(fā)揮分布式電源（分布式發(fā)電與儲

17、能裝置）的作用更好地進行需求側管理51柔性交流配電技術簡稱DFACTS，是電力電子裝置在配電網中應用的技術。DFACTS設備靜態(tài)無功補償裝置（TSC/TSR)：連續(xù)調節(jié)電感、電容值靜態(tài)同步無功發(fā)生器(SVG/STATECOM)動態(tài)不間斷電源(DUPS)固態(tài)開關(SSCB)動態(tài)電壓恢復器(DVR)快速負荷轉移開關52應用DFACTS設備實現(xiàn)不間斷供電STATCOM在系統(tǒng)供電中斷時將儲能裝置儲存的能量轉化為交流電，維持一段時間的正常供電。53高級量測體系（AMI）是一個使用智能電表通過多種通信介質，按需或以設定的方式測量、收集并分析用戶用電數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。使用戶由被動的電力消費者變?yōu)榕潆娋W運行控制的積極參與者根據(jù)電價變化選擇用電時間用戶利用其分布式發(fā)電與儲能裝置參與削峰填谷是傳