智能电网及国内近期发展演示（最新）.ppt

智能电网及国内近期发展概况,湖北省电力公司2011年,周世平,前言,一、智能电网发展研究简介,二、世界各国智能电网发展特点,三、国家电网公司智能电网建设进展,四、小结,前言,智能电网成为当今研究的热点，但无统一的定义，这个术语来自smartgrid（可译为灵巧电网），也有人称为inteligentgrid（智能电网）。其实，智能电网不是一个特定的技术词汇，也不是一个“新技术领域”，它只是对现代电网的概括性的描述，主要侧重现代电网的两个基本特征：,（1）主要的电气设备和电网的参数可以通过先进的双向信息通信系统，实施灵活控制，保证电网安全经济运行；,（2）供电方通过“智能配电设备”，向用户提供可靠、优质、个性化的电能供应，实施需求侧管理，节约资源。,智能电网是世界电力工业应对未来挑战的共同选择,全球气候变化、自然灾害频发,污染严重、沙漠化城市面临挑战,“高碳”经济、温室效应、冰川融化,环境,一、智能电网发展研究简介,一、智能电网发展研究简介,金融危机，拉动内需,促进就业各国政府纷纷出台智能电网相关政策,需要智能电网帮助电力行业推动技术创新，实现技术转型确保电力可靠供应,传统能源的日益短缺新能源、可再生能源国家能源安全、可持续发展造福子孙后代,经济,能源,技术,中国对外石油依赖已经超过56%。2009年从中东和非洲进口的石油超过1.66亿吨，占当年2.19亿吨的76%中国作为一个后来的新兴经济体，石油来源大多出自一些政治上非常不稳定的国家和地区，而中国长期贯彻的不干预和对外不驻军政策，使中国对这些地区完全没有控制能力“911”后美国会批准布什政府建议，拨款15亿美元扩建储油设施，达到10亿桶容量的要求。美国2009年进口量4.4亿吨（每天进口8893万桶），战略储备超过112天日本石油储备为8899万KL，可用169天，居世界第一。其中国家储备4844万KL，可用92天，民间储备4055万KL，可用77天中国石油战略储备第一期为1000万吨至1200万吨，为30天净进口量；第二期、第三期各2800万吨。最终总量将达到66006800万吨,根据中国2007年11月发布的核电中长期发展规划，到2020年，全国核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，在建核电容量达到1800万千瓦左右。而十二五就计划建设4000万千瓦在国务院领导下经反复论证比选决定以非动能的相对更安全的第三代压水堆为主导路线,到目前为止，国务院已核准34台核电机组，装机容量3692万千瓦，其中已开工在建机组25台2773万千瓦就此推算“十二五”即可完成2020年的建设目标，而2020年将可能达到8000万千瓦，未来的建设目标将可能达到23亿千瓦但是，目前已经运行、在建和筹备建设的第二代和二代半技术的反应堆实际多达70座，这些反应堆将在50年后才能退役，将长期存在危险因素。而真正采用第三代压水堆技术的仅有4座,2010年中国能源消耗,2010年中国电力主要指标,中国电网规模超越美国世界第一。110千伏以上输电线路87万公里，变电容量超过31亿千伏安，特高压电网加速建设中国发电装机容量世界第二,2010年中国发电量指标,中国未来十年能源需求与主要工业品产量,一、智能电网发展研究简介,美国基于发展天然气和分布式能源的新战略,2000:美国商业、公共建筑CCHP为980座，总装机490万千瓦，工业CHP1016座，总装机4550万千瓦，合计超过5000万千瓦2003年，CCHP总装机5600万千瓦，占全美电力装机7%，发电量占92010年装机达9200万千瓦，占全国发电量1420102020再新增9500万千瓦，占全国发电装机容量29在天然气分布式能源的基础上大力发展微电网，将微电网连接发展成为智能电网在智能电网的平台上解决各种可再生能源的自由接入问题，增加清洁电力供应，消纳可再生能源不稳定对电网的影响在智能电网的平台上发展智能电动汽车，实现电网的及插及拔和自由互动为物联网创造连接平台，为云计算提供空间，实现信息技术的再发展利用分布式的页岩气系统发展分布式LNG系统，解决调峰和交通燃料调动全社会资金投入新能源技术，创造新的经济增长浪潮和就业机会,美国智能电网-概念发展历程,欧洲智能电网-概念发展历程,国情网情不一，各国重点和理解也不一,国情网情不一，各国重点和理解也不一,不同行业对智能电网的实践探索有哪些不同？,不同行业对智能电网的实践探索有哪些不同？,国外主流厂商对智能电网观点-西门子,国外主流厂商对智能电网观点-IBM,IBM观点：智能电网的构成包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方面。如右图所示：,总结：IBM更多的是从IT角度来看智能电网,国外主流厂商对智能电网观点-IBM,一是数字化程度更高，内含各种智能的传感器、电力设备、控制系统、应用系统等；实现全面实时的监视和全系统可观测；产品：系列设备和技术支持二是基于一个统一的信息平台，能够自动完成数据和应用的整合；提供先进的IT技术手段，实现了对电力企业信息的传输和集成；产品：SOA企业服务总线三是在信息集成的基础上，进行高级分析，具有辅助决策支持的数据分析能力，实现提高可靠性、降低成本、提高收益和效率目标。产品：资产、设计、运行类高级应用分析,国外主流厂商对智能电网观点-PJM,智能电网通过对整个电力供应体系的自动化来提高电网的可靠性及效率，对于从发电厂到最终用户的每一个系统接入者，电网结构将是开放式的，满足即插即用技术标准。简而言之，智能电网就是要实现在适当的时间，把适当的信息交给适当的人。,PJM先进控制中心AC2,PJM认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和先进控制中心（AC2）的研究建设着手开展智能输电网的工作，主要内容包括SOA/CIM/可视化。,总结：PJM更多的是从输电网调度运行的角度着手建设,-负责美国13个州以及哥伦比亚特区电力系统的运行与管理，世界上最大的区域电网。,国外主流厂商对智能电网观点-埃森哲,作为咨询商，埃森哲对国外智能电网有着较为客观的看法,国外主流厂商对智能电网观点-埃森哲,国外主流厂商对智能电网观点-埃森哲,埃森哲智能电网重要变革举例：,国外主流厂商对智能电网观点-埃森哲,埃森哲认为：智能电网建设需要从电力全价值链整体协调考虑,分布式能源发展趋势,以分布式多联供技术为核心，结合可再生能源构建区域“小型化区域能源网络”，形成多能互补的智能电网（微电网）与智能冷热气网相融合；区域型能源系统的优势在于可以引进高效热电机组，实现燃气、电、热、冷的最优匹配，提高能源利用率；实现建筑物之间、企业之间的连接和能源共享，有效融入太阳能发电、太阳热利用、生物质发电、地热利用等，有效减低二氧化碳排放燃气分布式微风发电热泵技术光热技术光电技术蓄能技术燃料电池,天然气分布式能源为基础+多能互补+智能电网,2008年以来，国家电网公司刘振亚总经理多次指示有关部门要加强对世界电网智能化发展趋势的关注和跟踪，更系统、更全面、更长远地思考国家电网的建设与发展。特高压工程顺利投运以后，公司多次会议专题研究部署智能电网有关工作，派出三个组由公司领导带队赴美、加和欧洲国家考察交流。,2009年3月初，刘振亚总经理首次在公开场合提出了“建设坚强智能电网”，全面拉开了中国智能电网前期研究序幕。5月21日，2009北京特高压输电技术国际会议，国家电网公司发布坚强智能电网研究成果，第一次正式提出了加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的统一坚强智能电网的目标。6月中旬，公司科技部组织智能配电和数字化变电站技术研讨会，明确了当前的现状和问题，开展了后续发展方向研讨。随后国家电网公司总部成立“智能电网部”。,2009年6月27日，天津大学组织第一届智能电网学术论坛，挂靠中国电机工程学会，相关学术机构和公司参与。社会各界对智能电网有着不同的理解，但共同体现了建设智能电网的强烈愿望和呼声。8月21日，国家电网公司智能电网部组织公司总部、各网省公司、直属单位在北京召开了国家电网公司智能电网工作座谈会。,一、智能电网发展研究简介,2008年以来，国家电网公司刘振亚总经理多次指示有关部门要加强对世界电网智能化发展趋势的关注和跟踪，更系统、更全面、更长远地思考国家电网的建设与发展。特高压工程顺利投运以后，公司多次会议专题研究部署智能电网有关工作，派出三个组由公司领导带队赴美、加和欧洲国家考察交流。,一、智能电网发展研究简介,2011年温总理政府工作报告提出：要加强现代能源产业和综合运输体系建设。积极推动能源生产和利用方式变革，提高能源利用效率。推进传统能源清洁利用，加强智能电网建设，大力发展清洁能源。国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中涉及能源、电力、特高压、智能电网等工作有关内容27处。,“十二五”推动重点领域跨越发展,大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业节能环保产业重点发展高效节能、先进环保、资源循环利用关键技术装备、产品和服务新一代信息技术产业重点发展新一代移动通信、下一代互联网、三网融合、物联网、云计算、集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器和信息服务生物产业重点发展生物医药、生物医学工程产品、生物农业、生物制造高端装备制造产业重点发展航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、智能制造装备新能源产业重点发展新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能新材料产业重点发展新型功能材料、先进结构材料、高性能纤维及其复合材料、共性基础材料新能源汽车产业重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到8%左右,“十二五”推进能源多元清洁发展,发展安全高效煤矿，推进煤炭资源整合和煤矿企业兼并重组，发展大型煤炭企业集团有序开展煤制天然气、煤制液体燃料和煤基多联产研发示范，稳步推进产业化发展加大石油、天然气资源勘探开发力度，稳定国内石油产量，促进天然气产量快速增长，推进煤层气、页岩气等非常规油气资源开发利用发展清洁高效、大容量燃煤机组，优先发展大中城市、工业园区热电联产机组，以及大型坑口燃煤电站和煤矸石等综合利用电站在做好生态保护和移民安置的前提下积极发展水电，重点推进西南地区大型水电站建设，因地制宜开发中小河流水能资源，科学规划建设抽水蓄能电站在确保安全的基础上高效发展核电加强并网配套工程建设，有效发展风电。积极发展太阳能、生物质能、地热能等其他新能源促进分布式能源系统的推广应用,“十二五”新兴能源规划建设目标,国内水电装机达到2.8亿kW，电量8482亿kWh，折合2.67吨标煤。将重点开发黄河上游、长江中上游、红水河、乌江、澜沧江等八个流域十三个水电基地风电装机目标9000万千瓦（含海上风电500万kW），电量1800亿kWh天然气分布式能源装机5000万kW核电装机目标为4000万kW生物质能装机容量将达到1300万kW，电量650亿kWh太阳能发电将达到500万kWh，发电量75亿kWh可再生能源“十二五”规划提出了“十大可再生能源重点工程”，其中包括重大水电基地工程、千万kW级风电工程、可再生能源示范城市等。其中，重大水电基地工程将推动金沙江、怒江流域的水电开发；对于我国此前规划的七大千万kW级风电工程，其中将有五大工程计划在“十二五”期间建成,“十二五”能源规划的前提因素,“十七大”：“实现人均国内生产总值到2020年比2000年”翻两番的奋斗目标”2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年减少4045%中国到2020年非化石能源在一次能源消费中的比重达到15%“十二五”非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4%，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%，主要污染物排放总量减少8%至10%森林蓄积量增加6亿立方米，森林覆盖率达到21.66%关键预期：很可能将煤炭总量控制纳入“十二五”能源规划，控制总量目标在3638亿吨原煤。一旦实行煤炭总量控制，新兴能源和节能及节能服务产业将出现井喷式发展,国家能源局新兴能源产业发展规划,对2011年至2020年先进核能、风能、太阳能、生物质能、地热能、非常规天然气等新能源和可再生能源的开发利用、洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等能源新技术的产业化应用的具体实施路径、发展规模以及重大政策举措到2020年将大大减缓中国对煤炭需求的过度依赖,使当年的二氧化硫排放减少约780万吨、二氧化碳排放减少约12亿吨到“十二五”末即2015年,煤炭在一次能源消费中比重从2009年的70%下降到63%；天然气消费占从目前3.9%提高至8.3%。“这将改变中国煤炭消费比重多年来居高不下的局面”水电利用规模达到2.8亿kW,核电利用规模达到4000万kW,水电和核电在一次能源消费中的比重将提高1.5%风电、太阳能等可再生能源利用规模将达到1.1亿吨标准煤,占一次能源消费的比重提高1.8%累计直接增加投资5万亿元人民币,每年增加产值1.5万亿元增加社会就业岗位1500万个,“十二五”能源消费结构展望,智能配电变电站,智能输电变电站,智能输电变电站,智能配电变电站,接入电网的可再生能源,电网储能装置,核电厂,安装CCS的燃煤和燃气电厂,天然气传输,CO2运输与封存,潮汐发电,氢能,生物质能,汽油/柴油等配网基础设施,H2productionelectrolysis,DirectH2productionGenIV,H2productionelectrolysis,DirectH2productionGenIV,生物燃料发电,氢能生产电解,直接氢能发电GenIV,高温超导,超级电网,连接相邻电网的HVDC,嵌入式可再生能源,自动故障隔离,故障定位,传感器智能开关,微型发电,制冷和HVAC的动态控制,高能效装置,插入式混合燃料汽车,风电,风电厂,发电,输配电,CHP/区域供热网络,直流微网,嵌入式储能装置,光伏太阳能,供热泵,智能传感器,智能建筑,智能住宅,故障定位,售电,高度隔热的住宅结构,光电式屋顶,关于使用和成本的室内数据,需求侧管理,分布式发电,具体发展的方向如下图：,一、智能电网发展研究简介,二、世界各国智能电网发展特点,二、世界各国智能电网发展特点,日本形成“官民协作、产学研结合”的智能电网研发模式日本版智能电网开发计划核心内容：太阳能发电出力预测系统；高性能蓄电池系统；火力发电与蓄电池相组合的供需控制系统。由此可见，日本智能电网的重点领域是新能源发电等分布式电源领域。提倡“能源信息化概念”。更加注重家庭与社区的高效率用电问题。重视开发家电对电力与能源消费的“可视化”控制体系和电力信息传送控制平台，确保能源利用的信息化。,不同国家的技术侧重点不同，国外智能电网构想很大，但实际进展主要体现在以下几方面：,国外，主要处于研究和实践的起始阶段。1、可再生能源发电和接入控制技术在欧洲得到一定应用，较好的解决了风电接入控制问题；2、分布式发电技术得到广泛应用，欧美国家的天然气管道非常完善；3、动态储能技术得到一定应用，电动汽车充电站开始试点；4、灵活交流输电技术得到一定应用；5、智能电表在欧洲一些国家得到一定程度的广泛应用；6、配电网自愈取得一定进展。,智能电网国外最新进展,“统一标准”成为国际智能电网发展新趋势美国联邦能源监管委员会发布官方政策声明，提出了美国智能电网在建设过程中需要优先制定的标准，包括：系统接口、网络安全、广域相量测量、需求响应、储能技术、电动汽车等方面。委员会希望通过这些统一标准的制定，为后续其它标准的制定打好基础，以统一标准推进美国智能电网的建设，带动智能电网相关产业的发展。国家电网公司在世界范围内首先提出了以“统一规划、统一标准、统一建设”为原则推进坚强智能电网建设，目前，各环节统一标准的制定工作已全面启动，“统一”原则已成为国际智能电网发展的新趋势，是满足我国电网发展实情的重要创新举措。,表现在：特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化等领域达到国际领先水平，积累了丰富的工程实践经验；,二、世界各国智能电网发展特点,国家电网公司拥有发展智能电网的坚实基础：,在特高压输电技术取得重大突破的基础上，为更好地服务经济、社会、环境协调发展的需要出发，国家电网公司提出了建设坚强智能电网的发展构想，即建设以统一规划、统一标准、统一建设为原则，以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的国家电网。战略框架为：一个目标，两条主线、三个阶段、四个体系、五个内涵和六个环节。,二、世界各国智能电网发展特点,电网基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网。包括“三华”（华北华中华东）同步电网、西北和东北电网，涵盖全部电压等级。,技术上体现信息化、自动化、互动化；管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。,2009-2010年：规划试点阶段2011年至2015年为全面建设阶段2016年至2020年为引领提升阶段,坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动,六个环节,发电线路变电配电用户调度,三、国家电网公司智能电网建设进展,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,三、国家电网公司智能电网建设进展,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,三、国家电网公司智能电网建设进展,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,三、国家电网公司智能电网建设进展,三、国家电网公司智能电网建设进展,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,三、国家电网公司智能电网建设进展,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,1.一个目标,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,六个环节,三、国家电网公司智能电网建设进展,三、国家电网公司智能电网建设进展,已编制完成统一坚强智能电网综合研究报告统一坚强智能电网规划纲要国家电网智能化规划编制工作大纲网省电网智能化规划编制规范,三、国家电网公司智能电网建设进展,三、国家电网公司智能电网建设进展,上海世博园区综合示范工程,对公司智能电网建设最新成果的全面集中展示，包括智能变电站、配电自动化、电能质量检测与控制、故障报修管理、储能、分布式电源接入、用电信息采集系统、智能用电楼宇/家居、电动汽车充放电站等工程项目和国网企业馆内演示项目。2010年3月底前全面完成。,风光储联合示范工程,要建设风电、光伏发电场、储能设施及风光储智能协调控制系统，实现电源和储能装置多种组态的运行方式。2011年底前全面建成。,常规电源网厂协调试点工程,选取华北、华东电网内华能和大唐集团部分机组作为试点，提高发电机组控制保护系统与电网之间的协调性，2010年3月-6月建成。,输电线路状态监测中心试点工程,在有关网省公司建设输电线路状态监测中心，对特高压、大跨越、灾害多发区等环境和运行状态参数进行集中实时监测，2010年12月建成。,智能变电站试点工程,在数字化变电站基础上，新建与改造7个具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化特征的智能变电站，阶段完成110千伏、220千伏、500千伏和750千伏试点。（河南金谷园110千伏、山东午山220千伏、浙江兰溪500千伏、陕西延安750千伏）,配电自动化试点工程,针对不同可靠性需求，采用合理的配电自动化技术配置方案，建设具备系统自愈、用户互动、高效运行、定制电力和分布式电源灵活接入等特征的智能配电网，2011年12月前全面完成北京（东城区和西城区）、浙江杭州（城区）等试点区域配电自动化系统建设。,用电信息采集系统试点工程,实现试点用户全覆盖、信息全采集、全面支持预付费，实现电力企业与用户之间基本的双向互动功能，在天津、江西和辽宁等16家公司开展试点，10年12月完成。,电动汽车充放电站试点工程,建成小规模电动汽车充放电站网络，实现电动汽车与电网能量和信息的双向互动，在北京、上海、武汉等10个城市建设50个充放电站，2010年9月完成试点建设。,智能电网调度技术支持系统试点工程,形成一体化的智能电网调度体系，构建电网年月方式分析、日前计划校核、实时调度运行等三大调度安全防线，并为特高压电网安全稳定运行提供调度技术支撑，在国调,华北、华东、华中网调，江苏、四川省调，北京海淀、辽宁沈阳、河北衡水地调建设该系统，2010年12月完成。,三、国家电网公司智能电网建设进展,根据发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息等各环节的关键技术需求，确定了10大类智能电网重点研究专项。今年第一批科技计划已安排智能电网相关项目60个，公司近期又根据智能电网工作需求调整增加了第二批项目共57个，两批共117个技术研究课题。,三、国家电网公司智能电网建设进展,三、国家电网公司智能电网建设进展,遵循“重要领域突破和条件成熟地区先行”的原则，2009年、2010年下达智能电网第一批和第二批试点项目建设计划，共21类228项试点项目。2011年下达推广建设项目11个子类。新增试点项目共9个子类。,三、国家电网公司智能电网建设进展,推广建设项目1、常规电源网厂协调2、输变电设备状态监测3、智能变电站4、配电自动化5、用电信息采集6、电动汽车充换电站设施7、智能电网调度8、信息平台及安全9、95598互动网站10、智能小区/楼宇11、电力光纤到户,新增试点项目1、城市区域综合示范2、大规模风电预测及运行3、大规模光伏发电并网4、分布式发电/储能及微网5、电网运行集中监控6、农网营配调7、互动化营业厅8、智能园区9、信息应用支撑系统,四、小结,1、智能电网的思想当前，节能减排、绿色能源、可持续发展成为各国关注的焦点。人类能源发展面临的第一挑战，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系的能源效率。因此期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、存储、转换（发电）、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设备连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平。将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态，这就是智能电网的思想。,四、小结,2、智能电网可能成为“第四次技术革命”的重要标志之一当前，以能源多元化、清洁化为方向，以优化能源结构、推进能源战略转型为目标，以清洁能源和智能电网为特征的新一轮能源变革正在全球范围深入推进。智能电网在其中发挥着核心和引领作用。电网的功能作用得到了全面拓展，不再