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智能电网相关知识链接
2016-07-28 14:31:41  关注:377次  来源:  作者:



智能电网就是电网的智能化智电电力),也被称为电网2.0,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠安全经济高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

一、定义

美国能源部《Grid 2030》:一个完全自动化的电力传输网络,能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。

中国物联网校企联盟:智能电网由很多部分组成,可分为:智能变电站,智能配电网,智能电能表,智能交互终端,智能调度,智能家电,智能用电楼宇,智能城市用电网,智能发电系统,新型储能系统。现在对其中的一部分做简单介绍。

欧洲技术论坛:一个可整合所有连接到电网用户所有行为的电力传输网络,以有效提供持续、经济和安全的电力。

国家电网中国电力科学研究院:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

二、背景

坚强智能电网的发展在全世界还处于起步阶段,没有一个共同的精确定义,其技术大致可分为四个领域:高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户,使系统同负荷建立起联系,使用户能够支持电网的运行;高级配电运行核心是在线实时决策指挥,目标是灾变防治,实现大面积连锁故障的预防;高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险;高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备(资产)“健康”状况的高级传感器,并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成,改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用,《计算机学报》刊登的《智能电网信息系统体系结构研究》一文对此进行了详细论述,并分析了智能电网信息系统的体系结构。

三、市场份额

智能电网的建立是一个巨大的历史性工程。目前很多复杂的智能电网项目正在进行中,但缺口仍是巨大的。对于智能电网技术的提供者来说,所面临的推动发展的挑战是配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表。根据派克调查机构的最新报告,智能电网技术市场将从2012年的330亿美元增长到2020年的730亿美元,8年间,市场累积达到4940亿美元。

我国在“十二五”期间将建成“三纵三横一环网”的特高压交流线,并建设11回特高压直流输电工程,投资高达3000亿元;“十三五”期间投资虽略有放缓,投资额度也达到2500亿元。

到2015年,国家电网大范围、远距离的输电能力将达到2.5亿千瓦,每年输送电量1.15万亿千瓦时,可支撑新增1.45亿千瓦的清洁能源发电消纳和送出,能够满足超过100万辆电动汽车的使用要求,电网的资源优化配置能力、经济运行效率、安全水平和智能化水平将得到全面提升。

四、国外应用情况

在电网发展基础方面,各国电力需求趋于饱和,电网经过多年的快速发展,架构趋于稳定、成熟,具备较为充裕的输配电供应能力。

德国制定了“E—Energy”计划,总投资1亿4千万欧元,2009年至2012年4年时间内,在全国6个地点进行智能电网实证实验。同时还进行风力发电和电动汽车实证实验,并对互联网管理电力消费进行检测。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划。预计西门子公司2014年智能电网年度市场规模将达300亿欧元,并计划抢占20%市场份额,每年确保60亿欧元订单。

五、先进性

与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势主要表现在:

(1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系,能够抵御各类外部干扰和攻击,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,电网的坚强性得到巩固和提升。

(2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时,电网可以快速隔离故障,实现自我恢复,从而避免大面积停电的发生。

(3)柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用,使电网运行控制更加灵活、经济,并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。

(4)通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。

(5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图,同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

(6)建立双向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。

六、发展性

1、趋势

“十二五”期间,国家电网将投资5000亿元,建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。

国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》,明确了坚强智能电网技术标准路线图,是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划是,到2015年基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,形成以华北、华中、华东为受端,以西北、东北电网为送端的三大同步电网,使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

(1)智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用,并与传统电力技术有机融合,极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用,为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持,使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展,为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用,促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成,智能电网应运而生。

(2)发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳,电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰,电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本,促进节能减排,电网运行必须更为经济高效,同时须对用电设备进行智能控制,尽可能减少用电消耗。分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展,改变了传统的供用电模式,促使电力流、信息流、业务流不断融合,以满足日益多样化的用户需求。

2、计划

日本计划在2030年全部普及智能电网,同时官民一体全力推动在海外建设智能电网。在蓄电池领域,日本企业的全球市场占有率目标是力争达到50%,获得约10万亿日元的市场。日本经济产业省已经成立“关于下一代能源系统国际标准化研究会”,日美已确立在冲绳和夏威夷进行智能电网共同实验的项目。

在中电联获悉,2020年中国将建成以华北、华东、华中特高压同步电网为中心,东北特高压电网、西北750千伏电网为送端,联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地,各级电网协调发展的坚强智能电网。华北、华东、华中特高压同步电网形成“五纵六横”主网架。

3、方向

在绿色节能意识的驱动下,智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域。

智能电网是电力网络,是一个自我修复,让消费者积极参与,能及时从袭击和自然灾害复原,容纳所有发电和能量储存,能接纳新产品,服务和市场,优化资产利用和经营效率,为数字经济提供电源质量。

智能电网建立在集成的、高速双向通信网络基础之上,旨在利用先进传感和测量技术、先进设备技术、先进控制方法,以及先进决策支持系统技术,实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的高效运行。

它的发展是一个渐进的逐步演变,是一场彻底的变革,是现有技术和新技术协同发展的产物,除了网络和智能电表外还饱含了更广泛的范围。

建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网,全面提高电网的安全性、经济性、适应性和互动性,坚强是基础, 智能是关键。

4、意义

其重要意义体现在以下几个方面:

(1)具备强大的资源优化配置能力。我国智能电网建成后,将实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送,区域间电力交换能力明显提升。

(2)具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升,电网各级防线之间紧密协调,具备抵御突发性事件和严重故障的能力,能够有效避免大范围连锁故障的发生,显著提高供电可靠性,减少停电损失。

(3)适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制以及常规机组快速调节等控制机制,结合大容量储能技术的推广应用,对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升,使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。

(4)实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统,实现电网在线智能分析、预警和决策,以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制。

(5)满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网,满足电动汽车行业的发展需要,适应用户需求,实现电动汽车与电网的高效互动。

(6)实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。可实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理,电网资产利用小时数大幅提升,电网资产利用效率显著提高。

(7)实现电力用户与电网之间的便捷互动。将形成智能用电互动平台,完善需求侧管理,为用户提供优质的电力服务。同时,电网可综合利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策以及电动汽车充放电机制,有效平衡电网负荷,降低负荷峰谷差,减少电网及电源建设成本。

(8)实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系,实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能,全面实现电网管理的信息化和精益化。

(9)发挥电网基础设施的增值服务潜力。在提供电力的同时,服务国家“三网融合”战略,为用户提供社区广告、网络电视、语音等集成服务,为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持,拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力,有力推动智能城市的发展。

(10)促进电网相关产业的快速发展。电力工业属于资金密集型和技术密集型行业,具有投资大、产业链长等特点。建设智能电网,有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级,为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。

 



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