智能電網

目錄Contents智能電網概述智能電網應用展望3.4.1智能電網基礎技術3.4.23.4.3目錄Contents智能電網概述智能電網應用展望3.4.1智能電網基礎技術3.4.23.4.3

電網是電力網絡的簡稱，一般是指通過輸電線路和配電線路，將電力供應與電力用戶連接起來，通過一個或多個控制中心運行的同步電力系統。電網定義供應用戶輸電配電控制中心3.4.1.1電網的發展和挑戰第一座發電廠建成并開始供電1882年

1954年我國自行設計、施工的220kV高壓輸電線路建成第一條330kV超高壓輸電線路建成1972年1981年第一條500kV超高壓輸電線路投入運行1000kV特高壓交流輸電線路投運2009年到2016年底全國裝機容量超過16億kW，居世界第一孤立電網逐步發展成為規模較大的互聯電網傳統電網的問題獲取的數據有限

阻礙了需求側的管理，無法發揮負載在電網調度中的作用。一般只能記錄使用了多少電量，無法按時間區分使用情況、電壓、功率等參數。供應方和終端用戶之間的通訊限制3.4.1.2智能電網的概念

不同國家或地區的科研機構，結合自身國家電網的特點，從不同角度闡述了智能電網的內涵。Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit

美國電力科學研究院協調、有效和可靠地自動化輸電和配電。具有自愈功能，快速響應需求。具有智能化的通信架構，信息流實時、安全和靈活。美國《電網2030規劃》完全自動化監視和控制每個節點實現信息和電能的雙向流動美國歐洲

高效整合用戶行為與行動運營經濟、高效、可持續供電安全、低損耗、高質量歐洲智能電網工作小組

歐洲電力工業聯盟智能整合用戶行為和活動供電經濟、安全、可持續靈活性較高

中國基礎：堅強網架支撐：通信信息平臺手段：智能控制功能：實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合特點：堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開發、友好互動可觀測采用先進的傳感與量測技術，可以實現對電網的準確感知可控制可以對觀測的對象進行有效控制實時分析和決策可以實現從數據、信息到智能化決策的提升自適應和自愈可以實現自動優化調整和故障自我恢復。智能電網之“智能”1233.4.1.3智能電網研究現狀撥款、貸款刺激強調電動汽車的重要戰略地位電動汽車及充電設施、電池等相關技術需求側響應智能電網標準研究與制定儲能技術的研發發布需求響應行動計劃，成立了國家行動計劃聯盟

建立美國新能源創新中心，研究先進的儲能及電池技術，發展社區能源存儲成立了“P2030”工作組，提出通用接口標準，規定各項參數美國智能電網研究現狀1歐盟委員會協調推動歐盟委員會從多方面來推動智能電網的部署。2推動可再生能源接入2030年氣候與能源政策目標要求可再生能源在歐盟能源結構中所占比例不低于27%3重視用戶參與重視物聯網技術的發展，鼓勵推進用戶端設備尤其是智能電表的安裝歐洲智能電網研究現狀日本：1）強調能源系統從集中控制轉變為分布式控制，大力發展可再生能源；2）要求提高電網抵御災害的能力，利用信息技術和儲能技術維持區域供電平衡；3）鼓勵通過建設“智能社區”發展新的產業模式；積極促進電動汽車的普及，推動電動汽車快速充電網絡建設韓國分三個階段完成智能電網建設：第一階段，完成智能電網示范建設；第二階段，在韓國七大城市推進智能電網建設，2015年前完成智能電表在全國的普及應用，2017年前完成七大城市電動汽車充電站建設；第三階段，全面完成智能電網的建設，實現整體電網智能化發展目標。開展堅強智能電網發展規劃工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發和設備研制一方面，智能電網的各類試點繼續全面鋪開，另一方面智能電網的各項標準也密集出臺我國將初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經濟、清潔環保的智能電網體系智能電網研究現狀2009年-2010年規劃試點階段2011年-2015年全面建設階段2016年-2020年引領提升階段中國目錄Contents智能電網概述智能電網應用展望3.4.1智能電網基礎技術3.4.23.4.3傳感器

傳感器是能感知被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的裝置。傳感器通常由敏感元件、轉換元件和輔助電路組成，其中敏感元件能夠捕獲被測量的變化并響應，轉換元件用于將響應轉化成可用信號。同步測量技術同步相量測量技術依靠衛星導航系統提供高精度同步時鐘信號，主要是使用全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）。廣域測量技術是在同步相量測量技術基礎上發展起來的，可以實現對地域廣闊的電力系統進行動態監測和分析。3.4.2.2傳感與量測技術3.4.2.2電力電子技術（1）功率器件串并聯技術獲得更大的額定電流

更換容量更大的器件通過器件串并聯

單個功率器件的容量不滿足要求串聯提高半導體開關的阻斷電壓并聯（2）冷卻散熱技術冷卻介質的選擇散熱器的結構設計散熱設計體積輔助設備的能耗可靠性重量電氣絕緣性化學穩定性對材料的腐蝕性對環境的影響如果缺少合適的散熱措施，就可能使半導體結溫超過允許范圍，導致器件損壞。（3）多重化技術作用：能成倍提高FACTS裝置總容量方法：2、4或者8個三相橋逆變器或者三單相橋逆變器組合考慮的因素：交流側變壓器的連接方式、不同逆變器間的移相角度、諧波特性、動態響應3.4.2.3數據通信技術組成部分實際設備信號源變壓器變流器發射臺遠程終端設備（RTU）通信頻道以太網（LAN）收發器網絡接口卡目的地址圖形顯示工作站智能電子設備（IED）保護與控制

任何電力系統都需要依托大量有效連接的通信設備開展協調控制。下表給出了一般情況下電力通信系統中的實際設備。數據通信技術

電力系統通信基礎設施一般是由數據采集與監視控制系統（SCADA系統）和廣域網（WAN）組成。SCADA系統連接了電力系統所有的主要運行設備，WAN控制企業和市場運行之間的通信。配電變電站與設有家庭局域網絡（HAN）的用戶之間建立雙向的通信，并通過鄰域網（NAN）覆蓋整個區域。3.4.2.4信息安全技術相比傳統的電力系統，在智能電網中確保信息的安全變得更加復雜，因為在智能電網中，電網系統要與其他信息網絡深度集成。對電力系統操作信息的非授權訪問是電力系統信息安全面臨的重要威脅。私密性只有消息發送者和消息接受者可以理解消息內容。完整性確保信息不會被篡改或在信息篡改后能后迅速發現并解決問題消息認證消息接受者可以確認發送者身份不可否認性該發送者不能否認自己發送消息的行為和消息內容信息安全技術3.4.2.5控制決策技術提高電力系統安全性的控制有兩類：系統穩定運行時安全裕度不夠，防止出現緊急狀態考慮經濟運行目標約束。調整發電機出力、負荷功率來實現系統已出現緊急狀態，防止事故擴大根據系統的安全穩定性分析結果，生成緊急控制決策表低頻減載、低壓減載、高頻切機、振蕩解列、過載連切（1）預防控制決策技術

（2）緊急控制決策技術目錄Contents智能電網概述智能電網應用展望3.4.1智能電網基礎技術3.4.23.4.33.4.3.1智能電網試點工程（1）風光儲輸聯合示范工程

并網型新能源功率輸出間歇、波動（以風電和太陽能發電為代表）

通過常規電源的調節和儲能系統來平衡。另一方面還可以根據風、光輸出功率預測，控制電站出力，將其納入系統自動電壓控制和自動發電控制中。

通過風光儲輸聯合示范工程來研究風光儲功率容量的配比一方面可以實現對風光儲電站多種組態運行方式下輸出功率的平滑組態運行方式手段控制核心（1）風光儲輸聯合示范工程風電單獨、光伏單獨風電+儲能、光伏+儲能風電+光伏+儲能聯合智能指揮調度系統根據電網負荷預測、風功率預測和光照預測，通過調節風、光、儲三者的功率（1）風光儲輸聯合示范工程

風光儲輸聯合示范工程總裝機容量為600MW，配套儲能裝置容量為110MW。第一期建設100MW風電，50MW光伏發電和20MW儲能裝置。取得的成就：（2）智能變電站試點工程手段：研發攻關一次設備智能化、高級應用等關鍵技術目的：提高一次設備智能化水平，優化系統結構設計提高變電站運行的安全性和穩定性12345全站信息數字化信息共享標準化標準制定統一化通信平臺網絡化高級應用互動化預期目標（2）智能變電站試點工程

2010年，我國啟動了第一批智能變電站試點工程，共74個，包括新建46個和改造28個。第一批智能變電站試點工程共安排7個試點站。新建智能變電站4座，變電站智能化改造3座。取得的成就：

第二批智能變電站試點工程共安排67個試點站。按照每個試點單位“2（新建）+1（改造）”為上限，考慮技術和管理基礎不同，新建智能變電站42座，變電站智能化改造25座。3.4.3.2智能電網應用展望01020304新能源發電控制及接入電網關鍵技術大電網監控和輸配電智能化的關鍵技術電網安全與智能調度技術智能配電與用電關鍵技術