本講座的內容智能電網技術概述智能電網技術發展概況智能電網的構成概述相關的關鍵技術概述小結本講座的內容智能電網技術概述1一、智能電網概述1．1智能電網定義

1．說明“智能電網”一詞在國內被廣泛的使用。如：[1]指的是：在電力線上傳輸互聯網信息的這項技術。

[2]指的是：根據空氣、土壤濕度自動調節電擊電壓的安防電柵欄。

[3]指的是：安裝了“四遙”設備的數字變電所（站）。

[4]指的是：使用了售電管理軟件的區域電網。

[5]指的是：電力調度自動化技術。[6]指的是：柔性輸電技術。 ……一、智能電網概述1．1智能電網定義21．1智能電網定義

2．智能電網定義：智能電網的英文名字：IntelliGrid

SmartGrid美國電力科學研究院對智能電網的定義被廣泛引用：智能電網：利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行全面的實時監控，然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最后通過對數據的分析、挖掘，實現對整個電力系統運行的優化管理。一、智能電網概述1．1智能電網定義一、智能電網概述31．2智能電網的關鍵特征1．自愈性對電網的運行狀態進行連續的在線自我評估，并采取預防性的控制手段，及時發現、快速診斷和消除故障隱患；故障發生時，在沒有或少量人工干預下，能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發生。一、智能電網概述1．2智能電網的關鍵特征一、智能電網概述41．2智能電網的關鍵特征2．互動性系統運行與批發、零售電力市場實現無縫銜接，支持電力交易的有效開展，實現資源優化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體（用電客戶）參與電網安全管理，從而提升電力系統的安全運行水平。

一、智能電網概述1．2智能電網的關鍵特征一、智能電網概述51．2智能電網的關鍵特征3．優化性實現資產規劃、建設、運行維護等全壽命周期環節的優化，合理地安排設備的運行與檢修，提高資產的利用效率，有效地降低運行維護成本和投資成本，減少電網損耗。

一、智能電網概述1．2智能電網的關鍵特征一、智能電網概述61．2智能電網的關鍵特征4．兼容性電網能夠同時適應集中發電與分散發電模式，實現與負荷側（用戶）的交互，支持風電、光伏電池等可再生能源實現“無縫隙”式的接入，擴大系統運行調節的可選資源范圍。

一、智能電網概述1．2智能電網的關鍵特征一、智能電網概述71．2智能電網的關鍵特征5．集成性通過不斷的流程優化，信息整合，實現企業管理、生產管理、調度自動化與電力市場管理業務的集成，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業管理的規范化和精細化，不斷提升電力企業的管理效率。

一、智能電網概述1．2智能電網的關鍵特征一、智能電網概述81.3智能電網的特點1．安全更好地對人為或自然發生的擾動作出辨識與反應。在遭遇自然災害、人為破壞等不同情況下保證人身、設備和電網的安全。2．經濟支持電力市場競爭的要求，優化資源配置；提高設備傳輸容量和利用率，有效控制成本，實現電網經濟運行。

一、智能電網概述1.3智能電網的特點一、智能電網概述91.3智能電網的特點3．清潔既能適應大電源的集中接入，也能對分布式發電方式友好接入，做到“即插即用”。支持風電、太陽能等可再生能源的大規模應用。4．優質實現與客戶的智能互動，以友好的方式、最佳的電能質量和供電可靠性滿足客戶的需求，向客戶提供優質服務。

一、智能電網概述1.3智能電網的特點一、智能電網概述102.1國際研究進展情況1．起步階段（2019-2019）美國美加兩國2019年814北美大停電。[1]美國國防部牽頭出資。找到EPRI（美國電力研究院）、華盛頓大學。要求研發：具有“自愈”功能的電網結構。二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況112.1國際研究進展情況1．起步階段（2019-2019）美國美加兩國2019年814北美大停電。[2]美國能源部分析事故原因：找出了：部分設備落后、陳舊；與信息技術、自動化技術脫節等因素。由美國能源部牽頭，組織EPRI和SISCO、Hypertek等電力公司研究建立未來的美國國家電力系統體系結構。EPRI提出了“智能電網”的概念。二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況122.1國際研究進展情況1．起步階段（2019-2019）歐盟2019年5月31日歐盟批準了京都議定書，根據該議定書到2020年，歐洲必須減少CO2排放量20%（以2000年排放量為基準）。因此必須進一步采取節能措施。包括：在用電、配電領域大量的采用智能技術。2019年歐洲啟動了自己的智能電網研究工作。其它國家如日本、新西蘭：存在可再生能源如何方便的接入電網這一問題。二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況132.1國際研究進展情況2．發展階段（2019-現在）[1]2019年美國PJM（賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭互聯電網公司）在2019年底完成了一個智能電網的戰略發展研究項目。該項目內容包括： 電力企業經營的信息化 電網自動化運行 能源價值鏈各環節業務的綜合集成 建設新的控制中心二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況142.1國際研究進展情況2．發展階段（2019-現在）[2]2019年-2019年美國能源部西北太平洋國家實驗室完成了一項智能電網試驗。結論：建設現代化的智能電網將使美國每年能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節省800億美元新建電廠的費用。二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況152.1國際研究進展情況2．發展階段（2019-現在）[3]2019年在美國西部一個小城市，科羅拉多州的波爾得(Boulder)，這個擁有九萬四千多人口的小城市，建成了全美乃至全世界第一個智能電網城市。二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況162.1國際研究進展情況3．國外IT行業動態[1]西門子公司：新型計量儀表研發。[2]國際電工協會（IEC）：

新儀表協議標準（特點：雙向、實時、多功能）[3]飛思卡爾公司：專用傳感器及支持芯片研發[4]IBM公司：電氣設備智能化[5]微軟公司：成立新的公共事業部、開發新的軟件平臺[6]通用電氣+Google公司：宣布聯手進入智能電網領域二、智能電網技術發展概況2.1國際研究進展情況二、智能電網技術發展概況172.2國內研究進展情況1．跟蹤新聞報道：2019年初開始2．學術研究2019年：[1]北京電力科學院：王明俊研究員做關于“智能電網”的專家講壇[2]天津大學電氣與自動化工程學院：余貽鑫教授發表“智能配電網”的學術論文二、智能電網技術發展概況2.2國內研究進展情況二、智能電網技術發展概況182.2國內研究進展情況3．企業動態反對派：（電力技術論壇信息）國情說：員工素質、資金、必要性支持派：[1]華東電網公司總經理帥軍慶

2019-2019：研究、規劃階段

2019-2020：全面建設、轉型階段[2]IBM中國公司高級電力專家MartinHauske發布了《建設智能電網創新運營管理-中國電力發展的新思路》白皮書

二、智能電網技術發展概況2.2國內研究進展情況二、智能電網技術發展概況192.2國內研究進展情況4．其他信息[1]南方電網重建與改造：需要投入資金近5，000億在重建和改造時可以同時考慮提高電網的自愈能力。

----電力科學院王巍新研究員[2]中國電力系統面臨大幅度虧損、節能減排的雙重壓力要盡快采用新技術，首先要大力推廣分時計價、智能電表技術

----IBM全球企業咨詢服務部電力行業高級咨詢顧問孫福杰

[3]美國華盛頓州民主黨參議員瑪麗亞·肯特威爾宣稱：中國官員迫切希望能獲得美國的可再生能源技術和智能電網技術，她將敦促美國政府在上述領域加大與中方的合作力度。二、智能電網技術發展概況2.2國內研究進展情況二、智能電網技術發展概況203.1用電系統（用戶終端）1．計量表具（電力表）[1]數據從單向傳輸變為雙向傳輸

傳統方案：用電數據信息傳遞示意圖三、智能電網的構成3.1用電系統（用戶終端）三、智能電網的構成213.1用電系統（用戶終端）1．計量表具（電力表）[1]數據從單向傳輸變為雙向傳輸智能電網方案：用電數據信息傳遞示意（服務總線）三、智能電網的構成實時電價3.1用電系統（用戶終端）三、智能電網的構成實時電價223.1用電系統（用戶終端）1．計量表具（電力表）[2]安全監測功能電表將識別用戶所有電器的型號、序列號。從而對其進行安全監測三、智能電網的構成3.1用電系統（用戶終端）三、智能電網的構成233.1用電系統（用戶終端）2．家電技術更新除了原有的智能功能以外，還需要增加：[1]家用服務總線接口

家庭服務總線可以選擇：

PLC（電力線載波）藍牙WSN

WLAN。。。[2]統一的、固化的電子標識碼[3]與節能功能配套的硬件資源和軟件程序三、智能電網的構成3.1用電系統（用戶終端）三、智能電網的構成243.2配電系統1．拓撲結構[1]當前電力系統配電系統（網絡）拓撲結構變化原因：（1）發生事故：因自然災害、人為破壞導致線路、桿塔損壞。（2）處理事故：因主線路過負荷需要臨時停掉某條支線路（3）預防事故：春檢、秋檢。三、智能電網的構成某主線路變電所支路A支路B3.2配電系統三、智能電網的構成某主線路變電所支路A支路253.2配電系統1．拓撲結構[2]當前電力系統配電系統（網絡）拓撲結構變化特點：（1）被動性（不期望性）：（2）實時性差：調度命令、操作票、手工操作（3）很少考慮節能、降低線路損耗這樣的因素：三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成263.2配電系統1．拓撲結構[3]”智能電網”對配電系統（網絡）的要求：（1）安全、可靠：初始拓撲結構的設計、冗余結構的配置（2）靈活：不同類型、不同地點的分布式能源

各類用戶的不同需求（3）高效：提高電網的利用率。降低損耗。[4]”智能電網”配電系統（網絡）的特點：動態性：（1）平時：為提高效率經常的、主動的改變配電網絡的拓撲結構。（2）發生故障（事故）時：自動生成、重組應急拓撲結構（自愈）三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成273.2配電系統2．“智能電網”配電系統的構成[1]IECAS：能量與通訊集成系統開放式的、基于標準的架構。支持未來的電力系統。[2]DERS：分布式能源系統

接納當地可再生能源進入，并對其實施管理。三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成283.2配電系統2．“智能電網”配電系統的構成[3]CP：（CustomerPortal）用戶入口配電網絡與用戶交換的大門。功能包括：[1]為用戶提供選擇、服務和增值。[2]通過自動讀表、遠程檢測輔助電力部門實施管理[3]提供在高級服務、新型智能設備之間實行數據共享。三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成293.2配電系統2．“智能電網”配電系統的構成[3]CP：（CustomerPortal）用戶入口

CP的具體功能包括： （1）高級的自動讀表功能（AMR）： （2）需求響應/實時定價/負荷控制功能：（3）竊電檢測功能： （4）遠方關斷功能： （5）全系統性能監測/狀態評估功能： （6）電能質量管理功能（電壓/功率因數）： （7）輔助信息功能：如發送停電通知。。。三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成303.2配電系統2．“智能電網”配電系統的構成[4]高級量測、監控系統： 變電站及電力設備監測 包括： 電能計量 負荷調查（損耗、非法進入。。。） 實時電價指示 電能質量監控 自診斷與報警

三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成313.2配電系統3．“智能電網”配電系統應用的新設備、新器件[1]多功能、大功率固態電力電子開關代替（刀閘+電力開關）[2]基于大功率電力電子器件的靜態、動態無功補償裝置[3]電力電子變壓器以電力電子系統代替傳統的變壓器。額定功率：20KVA輸入電壓：2.4KV輸出電壓：220V/110V

三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成323.2配電系統4．“智能電網”配電系統研發領域[1]系統拓撲結構研究涉及：動態拓撲學、動態規劃[2]集成化的通訊體系結構研究涉及：相關的協議、規約、接口及相互轉換[3]大功率電力電子器件、設備研發[4]新型傳感器及監控系統研發[5]高級配電控制系統、算法及軟件研發

三、智能電網的構成3.2配電系統三、智能電網的構成333.2配電系統4．“智能電網”配電系統研發領域動態拓撲學概述

V1

V2

三、智能電網的構成R3[1]求V1、V2兩點電位[2]當R3斷開時，V1、V2如何變化？3.2配電系統三、智能電網的構成R3[1]求V1、V2兩343.2配電系統4．“智能電網”配電系統研發領域動態拓撲學概述

三、智能電網的構成長春路西安路西安路開通規定：策略[1]：每天8：00-16：00開通。其余時間關閉策略[2]：當長春路車流量達到滿負荷90%以上開通，否則關閉長春臨江3.2配電系統三、智能電網的構成長春路西安路西安路開通規353.2配電系統4．“智能電網”配電系統研發領域線性規劃概述

三、智能電網的構成供貨商客戶C1(單位成本)供貨商客戶A1A2A3B1Ai供貨量Bi需求量Ci單位成本3.2配電系統三、智能電網的構成供貨商客戶C1(單位成本363.2配電系統4．“智能電網”配電系統研發領域動態線性規劃概述

三、智能電網的構成供貨商客戶C1(t)供貨商客戶A1(t)B1(t)Ai(t)供貨量Bi(t)需求量Ci(t)單位成本A2(t)A3(t)3.2配電系統三、智能電網的構成供貨商客戶C1(t)供貨373.3輸電系統1．“智能電網”輸電系統研發動態[1]具有”自愈”能力的輸電網絡研究規劃、建造時考慮：基本的拓撲結構、冗余結構[2]故障診斷理論、算法及專用設備研究例如：重合閘操作小電流接地檢測[3]相關的理論研究

網絡控制技術理論研究

三、智能電網的構成3.3輸電系統三、智能電網的構成383.3輸電系統2．“智能電網”輸電系統相關理論與技術網絡控制技術（核心思想：以網絡控制網絡）舉例：

三、智能電網的構成鳳灘水電站拓溪水電站湘西電網3.3輸電系統三、智能電網的構成鳳灘水電站拓溪水電站湘西393.3輸電系統2．“智能電網”輸電系統相關理論與技術網絡控制技術（舉例：城市交通管理）

三、智能電網的構成3.3輸電系統三、智能電網的構成403.4發電系統再生能源發電設備更新、標準化、智能化[1]風力發電設備[2]太陽能電池（光伏發電設備）[3]其他能源三、智能電網的構成3.4發電系統三、智能電網的構成413.5售電及管理系統[1]數據采集與監測子系統[2]信息傳輸與集成子系統[3]用戶服務子系統[4]數據高級分析子系統

三、智能電網的構成3.5售電及管理系統三、智能電網的構成424.1參數量測技術

支持技術：嵌入式系統技術無線傳感器網絡技術4.2集成通信技術4.3電力電子技術4.4決策支持技術

支持技術：專家系統、數據挖掘4.5相關理論知識[1]動態拓撲[2]動態規劃[3]網絡控制 四、相關的關鍵技術概述4.1參數量測技術四、相關的關鍵技術概述435.1智能電網的創新點[1]用電