国家智能电网发展状况

国家智能电网发展状况授课教师：邢晓敏东北电力大学电气工程学院第1讲1该部分介绍的主要内容：目录国家电网公司倡议智能电网的研究背景国家电网公司企业发展战略中国智能化电网的实施计划智能电网的驱动力2该部分介绍的主要内容：智能电网涉及的重要电网技术中国智能化电网的定义、内涵及发展目标智能电网建设涉及输配电到用电的各个领域目录3国家电网公司的企业发展战略战略目标把国家电网公司建设成为“电网坚强、资产优良、服务优质、业绩优秀”的现代公司（简称“一强三优”）。

所谓“电网坚强”：

电网规划科学，结构合理，技术先进，安全可靠，运行灵活，标准统一，经济高效。

4国家电网公司的企业发展战略战略重点电网发展战略：

建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强的国家电网，促进大煤电、大水电、大核电、大可再生能源基地集约化开发，实施更大范围内能源资源优化配置（简称“一特四大”电网发展战略）。5中国智能化电网的实施计划实施原则：统一规划、分步实施、试点先行、整体推进

进度安排：分为研究试点（2009-2010）、全面建设（2011-2015）、引领提升（2016-2020）三个阶段推进实施。在加快建设由1000kV交流和±800kV、±1000kV直流构成的特高压骨干网架，实现各级电网协调发展的同时，分阶段推进坚强智能电网发展。

6加强交流，广泛合作共同努力，建立国际标准及规范采取措施，推进智能化电网建设携手共进，推动能源产业升级和社会进步国家电网公司倡议7智能电网的研究背景（1/20）（一）智能电网的发展历史2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是“Swarm群体行为”原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。比如，一台空调运转15分钟，以把室内温度维持在24℃；而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。2005年，坎贝尔发明了一种无线控制器。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。8智能电网的研究背景（2/20）（一）智能电网的发展历史2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》（AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy）强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术。

9智能电网的研究背景（3/20）（一）智能电网的发展历史2006年中期，一家名叫“网点”（GridPoint）的公司开始出售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能力，可以看作智能电网中的一个基础设施。10智能能电电网网的的研研究究背背景景（（4/20））（一一））智智能能电电网网的的发发展展历历史史2006年年，，美美国国IBM公公司司曾曾与与全全球球电电力力专专业业研研究究机机构构、、电电力力企企业业合合作作开开发发了了““智智能能电电网网””解解决决方方案案。。这个个可可以以看看作作智智能能电电网网最最完完整整的的一一个个解解决决方方案案，，标志志着着智智能能电电网网概概念念的的正正式式诞诞生生。这一一方方案案被被形形象象比比喻喻为为电电力力系系统统的的““中中枢枢神神经经系系统统””，，电电力力公公司司可可以以通通过过使使用用传传感感器器、、计计量量表表、、数数字字控控件件和和分分析析工工具具，，自自动动监监控控电电网网，，优优化化电电网网性性能能、、防防止止断断电电、、更更快快地地恢恢复复供供电电，，消消费费者者对对电电力力使使用用的的管管理理也也可可细细化化到到每每个个联联网网的的装装置置。。11智能能电电网网的的研研究究背背景景（（5/20））（一一））智智能能电电网网的的发发展展历历史史2007年年10月月，，华华东东电电网网正式式启启动动了了智智能能电电网网可可行行性性研研究究项项目目，，并并规规划划了了从从2008年年至至2030年年的的““三三步步走走””战战略略。。该项项目目的的启启动动标标志志着着中中国国开开始始进进入入智智能能电电网网领领域域。。“三步走走”战略略：（1）在在2010年初初步建成成电网高高级调度度中心；；（2）2020年全面面建成具具有初步步智能特特性的数数字化电电网；（3）2030年真正正建成具具有自愈愈能力的的智能电电网。12智能电网网的研究究背景（（6/20）（一）智智能电网网的发展展历史2008年美国国科罗拉多多州的波波尔得（（Boulder）已已经成为为了全美美第一个个智能电电网城市市。该城市每每户家庭庭都安排排了智能能电表，，人们可可以很直直观地了了解当时时的电价价，从而而把一些些事情，，比如洗洗衣服、、烫衣服服等安排排在电价价低的时时间段。。电表还还可以帮帮助人们们优先使使用风电电和太阳阳能等清清洁能源源。同时时，变电电站可以以收集到到每家每每户的用用电情况况。一旦旦有问题题出现，，可以重重新配备备电力。。13智能电网网的研究究背景（（7/20）（一）智智能电网网的发展展历史2008年9月月Google与通用用电气联合发表表声明对对外宣布布，他们们正在共共同开发发清洁能能源业务务，核心心是为美美国打造造国家智智能电网网。14智能电网网的研究究背景（（8/20）（一）智智能电网网的发展展历史2009年1月月25日日美国白宫宫最新发发布的《《复苏计计划尺度度报告》》宣布：：将铺设设或更新新3000英里里输电线线路，并并为4000万万美国家家庭安装装智能电电表———美国行将将推动互互动电网网的整体体革命。2月2日日我国能能源问题题专家武武建东在《全面面推互动动电网革革命拉拉动经济济创新转转型》的的文章中中，明确提出出中国电电网亟须须实施““互动电电网”革革命性改改造。15智能电网网的研究究背景（（9/20）（一）智智能电网网的发展展历史2009年年2月月4日日，，地地中中海海岛国国马耳耳他他和IBM达达成成协协议议，，双双方方同同意意建建立立一一个个““智智能能公公用用系系统统””，，实实现现该该国国电电网网和和供供水水系系统统数数字字化化。。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元（合7000万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。IBM将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。16智能能电电网网的的研研究究背背景景（（10/20））（一一））智智能能电电网网的的发发展展历历史史2009年年2月月10日日，，谷谷歌歌表示示已已开开始始测测试试名名为为谷谷歌歌电电表表（（PowerMeter））的的用用电电监监测测软软件件。。这是是一一个个测测试试版版在在线线仪仪表表盘盘，，相相当当于于谷谷歌歌正正在在成成为为信信息息时时代代的的公公用用基基础础设设施施。。17智能能电电网网的的研研究究背背景景（（11/20））（一一））智智能能电电网网的的发发展展历历史史2009年年2月月28日日，，作为为华华北北公公司司智智能能化化电电网网建建设设的的一一部部分分————华北北电电网网稳稳态态、、动动态态、、暂暂态态三三位位一一体体安安全全防防御御及及全全过过程程发发电电控控制制系系统统在在京京通通过过专专家家组组的的验验收收。这套套系系统统首首次次将将以以往往分分散散的的能能量量管管理理系系统统、、电电网网广广域域动动态态监监测测系系统统、、在在线线稳稳定定分分析析预预警警系系统统高高度度集集成成，，调调度度人人员员无无需需在在不不同同系系统统和和平平台台间间频频繁繁切切换换，，便便可可实实现现对对电电网网综综合合运运行行情情况况的的全全景景监监视视并并获获取取辅辅助助决决策策支支持持。。此此外外，，该该系系统统通通过过搭搭建建并并网网电电厂厂管管理理考考核核和和辅辅助助服服务务市市场场品品质质分分析析平平台台，，能能有有效效提提升升调调度度部部门门对对并并网网电电厂厂管管理理的的标标准准化化和和流流程程化化水水平平。。18智能电网网的研究究背景（（12/20））（一）智智能电网网的发展展历史美国谷歌歌2009年3月3日日向美国国议会进进言，要求在在建设““智能电电网（SmartGrid）”时时采用非非垄断性性标准。。19智能电网网的研究究背景（（13/20））（二）智智能电网网的三个个里程碑碑IBM的智能能电网主要是是解决电网安安全运行、提提高可靠性。。第一个就是2006年，，美国IBM公司提出的的“智能电网网”解决方案案。20智能电网的研研究背景（14/20））（二）智能电电网的三个里里程碑从其在中国发发布的《建设设智能电网创创新运营管理理——中国电电力发展的新新思路》白皮皮书可以看出出，解决方案主要要包括以下几几个方面：一是通过传感感器连接资产产和设备，提提高数字化程程度；二是数据的整整合体系和数数据的收集体体系；三是进行分析析的能力，即即依据已经掌掌握的数据进进行相关分析析，以优化运运行和管理。。第一个就是2006年，，美国IBM公司提出的的“智能电网网”解决方案案。21智能电网的研研究背景（15/20））（二）智能电电网的三个里里程碑该方案提供了了一个大的框框架，通过对对电力生产、、输送、零售售的各个环节节的优化管理理，为相关企企业提高运行行效率及可靠靠性、降低成成本描绘了一一个蓝图。是是IBM一个个市场推广策策略。第一个就是是2006年，美国国IBM公公司提出的的“智能电电网”解决决方案。22智能电网的的研究背景景（16/20）（二）智能能电网的三三个里程碑碑除了已公布布的计划，，美国还将将着重集中中对每年要要耗费1200亿美美元的电路路损耗和故故障维修的的电网系统统进行升级级换代，建建立美国横横跨四个时时区的统一一电网；发展智能电电网产业，，最大限度度发挥美国国国家电网网的价值和和效率，将将逐步实现现美国太阳阳能、风能能、地热能能的统一入入网管理；；全面推进分分布式能源源管理，创创造世界上上最高的能能源使用效效率。第二个是奥奥巴马上任任后提出的的能源计划划。23智能电网的的研究背景景（17/20）（二）智能能电网的三三个里程碑碑可以看出美美国政府的的智能电网网有三个目目的：（1）由于于美国电网网设备比较较落后，急急需进行更更新改造，，提高电网网运营的可可靠性；（2）通过过智能电网网建设将美美国拉出金金融危机的的泥潭；（3）提高高能源利用用效率。第二个是奥奥巴马上任任后提出的的能源计划划。24智能电网的的研究背景景（18/20）（二）智能能电网的三三个里程碑碑“互动电网网”是指在在创建开放放的系统和和建立共享享的信息模模式的基础础上，以智智能电网技技术为基础础，通过电电子终端将将用户之间间、用户和和电网公司司之间形成成网络互动动和即时连连接，实现现数据读取取的实时、、高速、双双向的总体体效果，实实现电力、、电讯、电电视、远程程家电控制制和电池集集成充电等等的多用途途开发。第三个是我我国能源专专家武建生生提出的““互动电网网”。25智能电网的的研究背景景（19/20）（二）智能能电网的三三个里程碑碑它可以整合合系统中的的数据，优优化电网的的管理，将将电网提升升为互动运运转的全新新模式，形形成电网全全新的服务务功能，提提高整个电电网的可靠靠性、可用用性和综合合效率。互动电网具具备可靠、、自愈、经经济、兼容容、集成和和安全等特特点。第三个是我我国能源专专家武建生生提出的““互动电网网”。26智能能电电网网的的研研究究背背景景（（20/20））（二二））智智能能电电网网的的三三个个里里程程碑碑互动动电电网网主主要要解解决决三三个个问问题题：：（1））是是以以信信息息技技术术改改造造来来提提升升现现有有的的能能源源体体系系，，特特别别提提高高集集能能源源大大成成的的传传统统电电网网体体系系的的能能源源效效率率；；（2））是是要要逐逐步步建建立立以以可可再再生生能能源源替替代代化化石石能能源源的的创创新新能能源源利利用用体体系系；；（3））是是要要建建造造消消费费者者和和生生产产者者互互动动的的精精巧巧、、智智慧慧和和专专家家服服务务化化的的能能源源运运转转体体系系。。第三三个个是是我我国国能能源源专专家家武武建建生生提提出出的的““互互动动电电网网””。。27智能电网的的理念智能电网是是将先进的的传感感量量测测技技术术、信息息通通信信技技术术、分析析决决策策技技术术和自动动控控制制技技术术与能源源电电力力技技术术以及及电网网基基础础设设施施高度集成而而形成的新新型现代化化电网。28智能电网的的理念智能电网的的智能化主主要体现：：（1）可观观性（2）可控控性（3）实时时分析和决决策——采用先先进的传感感量测技术术，实现对对电网的准准确感知；；——可对观观测对象进进行有效控控制；——实现从从数据、信信息到智能能化决策的的提升；（4）自适应应和自愈——实现自动动优化调整和和故障自我恢恢复。29智能电网的理理念智能电网的特特征：（1）坚强在电网发生大大扰动和故障障时，仍能保保持对用户的的供电能力，，而不发生大大面积停电事事故；主要包括坚强强、自愈、兼兼容、经济、、集成和优化化等。在自然灾害、、极端气候条条件下或外力力破坏下仍能能保证电网的的安全运行；；具有确保电力力信息安全的的能力。30智能电网的理理念智能电网的特特征：（2）自愈具有实时、在在线和连续的的安全评估和和分析能力，，强大的预警警和预防控制制能力，以及及自动故障诊诊断、故障隔隔离和系统自自我恢复的能能力。主要包括坚强强、自愈、兼兼容、经济、、集成和优化化等。31智能电网的理理念智能电网的特特征：（3）兼容支持可再生能能源的有序、、合理接入，，适应分布电电源和微电网网的接入，能能够实现与用用户的交互和和高效互动，，满足用户多多样化的电力力需求并提供供对用户的增增值服务。主要包括坚强强、自愈、兼兼容、经济、、集成和优化化等。32智能电网的理理念智能电网的特特征：（4）经济支持电力市场场运营和电力力交易的有效效开展，实现现资源的优化化配置，降低低电网损耗，，提高能源利利用效率。主要包括坚强强、自愈、兼兼容、经济、、集成和优化化等。33智能电网的理理念智能电网的特特征：（5）集成实现电网信息息的高度集成成和共享，采采用统一的平平台和模型，，实现标准化化、规范化和和精益化管理理。主要包括坚强强、自愈、兼兼容、经济、、集成和优化化等。（6）优化优化资产的利利用，降低投投资成本和运运行维护成本本。34智能电网的驱驱动力驱动力电力需求的增长与日益老化的电网框架之间的矛盾。运行成本控制与相应监管政策的不确定性的矛盾。环境压力不可再生能源的过度开采和利用，造成生态环境破坏和能源枯竭。信息化、数字化等新技术的驱动。美欧洲各国的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发展，尤其是鼓励风能、太阳能和生物质能等可再生能源发展。欧盟和相关国家的政策鼓励和支持，提倡低碳发电、可再生能源电力和高效的能源利用方式，用以减小碳化物的排放，保护环境。现代新技术的驱动。欧安全、可靠、、价格合理的的电力供应是是国家繁荣、、安全的重要要保证转向了更加高高效、灵活、、环保、且有有利于跨欧电电力市场建设设等需求35智能电网的驱驱动力驱动力充分满足经济社会快速发展和电力负荷高速持续增长的需求；确保电力供应的安全性和可靠性，避免发生大面积停电事故；提高电力供应的经济性，降低成本和节约能源；大力发展可再生能源，调整优化电源结构，提高电网接入可再生能源的能力和能源供应的安全性，满足环境保护的要求；提高电能质量，为用户提供优质电力和增值服务；适应电力市场化的要求，优化资源配置，提高电力企业的运行、管理水平和效益，增强电力企业的竞争力。中国36大容量电力储储能技术电能质量控制制技术潮流灵活控制制技术高度的信息集集成技术智能调度技术术智能电网涉及及的重要电网网技术37大容量电力储储能技术智能电网涉及及的重要电网网技术风电、太阳能能发电自身固固有的特征：：决定了其规模模化发展必然然会对电网调调峰和系统安安全运行带来来显著影响，，必须要有先先进的储能技技术做支撑。。随机性性、间间歇性性38大容量量电力力储能能技术术智能电电网涉涉及的的重要要电网网技术术大容量量电力力储能能技术术发展展的必必要性性：储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题。中国新能源大发展在即，对储能产业有更急迫的现实需求。大容量储能还可提高能源利用效率，为国家节约巨额投资。39大容量量电力力储能能技术术智能电电网涉涉及的的重要要电网网技术术大容量量储能能技术术发展展的现现状：：全球大大容量量储能能技术术呈多多元化化发展展格局局，中中国企企业已已掌握握关键键技术术，拥拥有自自主知知识产产权。。全球储储能技技术主主要有有以下下几个个方面面：物理储储能化学储储能电磁储储能如抽水水蓄能能、压压缩空空气储储能、、飞轮轮储能能等如钠硫硫电池池、液液流电电池、、铅酸酸电池池、镍镍镉电电池、、超级级电容容器等等如超导导电磁磁储能能等40大容量量电力力储能能技术术智能电电网涉涉及的的重要要电网网技术术大容量量储能能技术术发展展的现现状：：全球大大容量量储能能技术术呈多多元化化发展展格局局，中中国企企业已已掌握握关键键技术术，拥拥有自自主知知识产产权。。全球储储能技技术主主要有有以下下几个个方面面：物理储储能化学储储能电磁储储能如抽水蓄蓄能、压缩缩空气气储能能、飞飞轮储储能等等如钠硫硫电池池、液液流电电池、、铅酸酸电池池、镍镍镉电电池、、超级级电容容器等等如超导导电磁磁储能能等是物物理理储储能能中中最最成成熟熟也也是是世世界界应应用用最最普普遍遍的的。。主主要要用用于于电电力力系系统统的的调调峰峰、、填填谷谷、、调调频频、、调调相相、、紧紧急急事事故故备备用用等等。。41大容容量量电电力力储储能能技技术术智能能电电网网涉涉及及的的重重要要电电网网技技术术大容容量量储储能能技技术术发发展展的的现现状状：：全球球大大容容量量储储能能技技术术呈呈多多元元化化发发展展格格局局，，中中国国企企业业已已掌掌握握关关键键技技术术，，拥拥有有自自主主知知识识产产权权。。全球球储储能能技技术术主主要要有有以以下下几几个个方方面面：：物理理储储能能化学学储储能能电磁磁储储能能如抽水水蓄蓄能能、压压缩缩空空气气储储能能、、飞飞轮轮储储能能等等如钠硫电电池、液液流电池池、铅酸酸电池、、镍镉电电池、超超级电容容器等如超导电电磁储能能等目前技术术进步最最快。其其中钠硫硫、液流流及锂离离子电池池技术在在安全性性、能量量转换效效率和经经济性等等方面取取得重大大突破。。42电能质量量控制技技术智能电网网涉及的的重要电电网技术术电能质量量概念产产生的原原因：理想状态态：一个理想想的电力力系统应应以恒定定的频率率(50Hz)和正弦弦的波形形，按规规定的电电压水平平对用户户供电。。在三相相交流电电力系统统中，各各相的电电压和电电流应处处于幅值值大小相相等、相相位互差差120°的对对称状态态。实际状况况：由于系统统各元件件(发电电机、变变压器、、线路等等等)参参数并不不是理想想线性或或对称的的，加之之调控手手段的不不完善、、负荷性性质各异异且其变变化的随随机性以以及运行行操作、、各种故故障等原原因，这这种理想想状态在在实际当当中并不不存在，，因此产生生了电能能质量的的概念。。43电能质量量控制技技术智能电网网涉及的的重要电电网技术术电能质量量的定义义：导致用电电设备故故障或不不能正常常工作的的电压、、电流或或频率偏偏差，其其内容涉涉及频率率偏差、、电压偏偏差、电电磁暂态态、供电电可靠性性、波形形失真、、三相不不平衡以以及电压压波动和和闪变等等。【PowerQuality】44电能质量量控制技技术智能电网网涉及的的重要电电网技术术近年来，，电能质质量控制制技术的的发展非非常迅速速，主要要体现在在以下几几个方面面:（1）电能质量控制的基础理论研究方面

（2）电能质量的检测及应用仪器和设备方面（3）采用数字化控制技术方面（4）柔性交流输电技术与柔性交流配电技术的发展与融合方面（5）非电力电子技术电能质量控制器的发展方面45潮流灵活活控制技技术智能电网网涉及的的重要电电网技术术潮流灵活活控制的的含义：：灵活交交流输输电技技术是是指电电力电电子技技术与与现代代控制制技术术结合合以实实现对对电力力系统统电压压、参参数(如线线路阻阻抗)、相相位角角、功功率潮潮流的的连续续调节节控制制，从从而大大幅度度提高高输电电线路路输送送能力力和提提高电电力系系统稳稳定水水平，，降低低输电电损耗耗。其实际际上就就是灵灵活交交流输输电技技术（（FACTS））。46高度的的信息息集成成技术术智能电电网涉涉及的的重要要电网网技术术信息技技术是是国家家电网网的战战略目目标的的实施施的必必要保保障。。“智智能电电网””的实实施，，需要要各种种尖端端技术术的融融合，，而这这些技技术如如何在在此平平台上上进行行融合合，将将成为为检验验各国国的综综合技技术能能力的的竞技技场。。在此此其中中，信信息技技术将将是““智智能电电网””的实实施的的重要要保障障，其其实质质意义义已经经超越越“供供电网网络””本身身。47智能调调度技技术智能电电网涉涉及的的重要要电网网技术术智能调调度是是智能能电网网建设设中的的重要要环节节，智智能电电网调调度技技术支支持系系统则则是智智能调调度研研究与与建设设的核核心，，是全全面提提升调调度系系统驾驾驭大大电网网和进进行资资源优优化配配置的的能力力、纵纵深风风险防防御能能力、、科学学决策策管理理能力力、灵灵活高高效调调控能能力和和