国网公司智能电网讲座

我国智能电网发展展望中国电力工程顾问集团公司2009年10月2024/1/30主要内容国内外智能电网的研究现状3有关建议5智能电网的定义及特征32我国智能电网发展目标和重点任务34智能电网发展的背景122024/1/303一、智能电网发展的背景智能电网发展的背景2024/1/304进入21世纪，随着全球资源、环境压力的不断增大，用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，电力行业正面临前所未有的挑战和机遇。技术/标准进步设备老化智能计量/需求响应环保压力成本上升电力需求增长智能电网发展的背景2024/1/305随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。智能电网发展的背景2024/1/306用户的需求便宜的电能可靠的电能高质的电能智能电网2024/1/307智能电网发展的背景电力公司的需求数字化电网信息化企业智能化运营智能电网精细化管理2024/1/308智能电网发展的背景可持续发展的需求节能减排提高能源效率开发新能源智能电网智能电网发展的背景2024/1/309科学技术进步是基础智能电网基础技术产业发展电子计算机通讯分布电源蓄能技术智能设备2024/1/3010二、智能电网的定义及特征智能电网的定义美国电科院（EPRI）的定义：

由多个自动化的输电和配电系统构成，以协调、有效和可靠的方式运作。快速响应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速诊断、消除故障的自愈功能。2024/1/3011智能电网的定义欧洲技术论坛的定义：智能电网集创新工具和技术、产品与服务于一体，利用高级感应、通信和控制技术，为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务，它实现了与客户的双向交换，从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需求参与率及能源效率。2024/1/3012智能电网的定义IBM提出的智能电网解决方案：一是通过传感器提高电力设备的数字化程度；二是建立数据的整合体系和收集体系；三是提高数据分析、优化运行和管理的能力。2024/1/3013智能电网的定义2024/1/3014我们对智能电网的定义：

集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、电网控制技术，实现电力在发、输、配、用过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置，充分满足用户对电力的需求，确保电力供应的安全、可靠和经济，满足环保约束，适应电力市场化发展。智能电网的定义

一个完全自动化的供电网络,网络的每一个用户和节点都得到实时监控，发电厂到用户的电力流和信息流双向流动。市场交易实时进行，电网上各成员之间的无缝连接和实时互动。利用传感器对发电、输电、配电等关键设备的运行状态进行实时监控，把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，通过对数据的分析和挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。2024/1/3015智能电网的定义在开放的系统和共享的信息模式的基础上，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力、电信、电视、远程家电控制和电池集成充电等多用途开发。互动电网可以整合系统中的数据，优化电网管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高电网的可靠性，可用性和综合效率。2024/1/3016实现智能电网的关键技术实现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通信技术分析与辅助决策技术可视化展现与操作2024/1/3017智能电网的构成与作用2024/1/3018智能电网的特征2024/1/3019开放提供电源及用户接入的智能化管理，既适应大电源接入，也适应分布式电源，特别是可再生能源的接入，实现“即插即用”，无扰接入、有序退出。安全更好地对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应，在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备、电网的安全。高效采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导，实现电网的优化运行、电力设施检修智能化管理和削峰填谷，增强电网输送能力，延长设备使用年限，提高能源利用效率。清洁支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更丰富的清洁能源。自愈通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，及时发现故障隐患，快速诊断、隔离、消除故障，自我恢复，避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。2024/1/3020三、国内外智能电网的研究现状1、国外智能电网研究现状2024/1/3021国外智能电网的研究现状2024/1/3022美国智能电网发展里程碑200120032004200520092030美国电科院开始智能电网(Intelligrid）研究按布什总统的要求，美国能源部（DOE）发布“Grid2030”能源发展战略美国能源部启动电网智能化(GridWise）项目美国能源部与美国国家能源技术实验室合作发起了现代电网研究(MGI)有关研究机构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出各自的智能电网方案1月奥巴马将智能电网提升为美国国家战略,5月18日美国宣布了智能电网建设的第一批标准.智能电网国外智能电网的研究现状2024/1/30232003年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，同时智能电网和新能源产业能够创造一个大型产业，增加大量的就业机会。国外智能电网的研究现状在当前应对金融危机的环境下，各国都在积极寻求提振经济、走出低迷的有效途径。美国奥巴马政府选择了实施能源新政作为突破口，提出大力发展新能源和智能电网产业。因为美国未来的经济复苏不可能择选金融业为主体的危机产业，已经通过国际分工形成的消费品生产也难以由美国自己独揽，而新能源产业集群能够造就一个超过20～30万亿美元价值的大产业，并增加大量的就业机会。2024/1/3024国外智能电网的研究现状美国能源新政的战略重点主要包括对电网进行升级换代，建立全美统一电网，发展智能电网产业，逐步实现太阳能、风能、地热能等新能源的统一入网管理；全面发展节能汽车和电动车；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率；建立美国独特的新能源经济。其中，智能电网作为各种新能源接入的媒介和实现提高能效、节能减排的平台，是美国能源新政得以顺利实施的关键环节和关键工程。2024/1/3025国外智能电网的研究现状1先进的量测基础设施（AMI）和智能电网端到端安全性9相量测量（PMU）通信2收益量测信息模型10电力公司与分布式发电（DG）之间的物理与电气互联3建筑自动化11智能电子设备（IEDs）的安全4变电和馈电设备自动化12大型电力系统的网络安全标准5内部控制中心通信13联邦信息系统的网络安全标准与指南，包括大型电力系统6变电自动化与保护14价格反应灵敏和直接负载控制7应用层面能源管理系统界面15家庭区域网（HAN）设备通信、测量和控制8电力系统控制操作的信息安全16家庭区域网设备通信和信息模型美国发布的智能电网行业标准国外智能电网的研究现状2024/1/3027欧洲智能电网发展里程碑成立智能电网欧洲技术论坛提出智能电网目标，发布了《欧洲未来电网的远景和策略》、《战略性研究议程》、《战略部署文件》20052006各国开展自己的智能电网建设探索智能电网TheSDDStrategicDeploymentDocument欧洲未来电网的远景和策略欧洲未来电网的战略研究议程战略部署文件2024/1/3028欧洲智能电网建设的驱动因素可以归结为市场、安全与电能质量、环境等三方面。欧洲电力企业受到来自开放的电力市场的竞争压力，亟须提高用户满意度，争取更多用户。因此关注可再生能源的接入、提高运营效率、降低电力价格、加强与客户互动就成为了欧洲智能电网建设的重点之一。国外智能电网的研究现状2024/1/3029欧洲发展智能电网的驱动力自然保护气候变化京都协议一次能源的匮乏供电可靠性和电能质量供电能力环境问题供电安全电力市场垄断规程修改创新和提高竞争力低廉电价和提高能效国外智能电网的研究现状2024/1/3030日本根据自身国情，围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定，构建智能电网,东京工业大学于2009年3月初成立智能电网专门研究机构,日本政府、电力公司计划于2010年开始在孤岛地区进行智能电网试验.2009年5月韩国成立智能电网协会，11月前会出台计划草案，确定智能电网的建造地点，推行浮动电费收取制度。计划在2011年6月前建立一个智能电网综合性试点项目,在2030年建成智能电网。澳大利亚政府在最新的预算案中已划拨7600万美元用于智能电网建设，旨在将宽带技术与智能电网网络及居民家中的智能表计结合起来，在澳大利亚全国范围内发展创新型的、以智能电网为基础的能源网络。国外智能电网的研究现状2024/1/3031智能电网研究机构（1）“智能电网联盟”成立于2003年，目前现有的90名会员,旨在推动并优化电网系统发展的政府与企业间的互动协会。

跨国技术公司：阿海珐集团、通用电气、IBM；电力公司：美国电力公司、巴那威利电力管理局、PJM及法国电力公司；研究机构：美国电科院、巴特利公司、RDS公司和美国科学应用国际公司。（3）电网智能化架构委员会由一系列的专家组成，受美国能源部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。（4）2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛”。欧洲还将成立“智能电网协会”。（5）国际电工委员会2008年底筹建SG3“智能电网”战略组。

根据目前掌握的情况，只有美国发布了国家标准。智能电网发展进展情况2024/1/3032

美国：XcelEnergy公司在波尔德市建设全美第一个“智能电网”城市。

意大利：安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。

法国：将使用的2700万只普通电表全部更新为“智能电表”。马耳他：与IBM合作将2万个普通电表替换成互动式电表2、国内智能电网研究现状2024/1/3033我国电网面临的挑战2024/1/3034改革开发30年来，我国电力工业得到了快速的发展。今年4月16日，我国发电总装机容量突破8亿千瓦，仅次于美国，居世界第二位；截止今年7月底，220千伏及以上输电线路长度37.5万公里，电网规模超过美国，跃居世界第一位。随着经济的发展和人民生活水平的提高，将对电网发展提出更高的要求，我国电网发展将面临新的课题。我国电网面临的挑战2024/1/3035(1)适应新能源发电接入要求近年来，我国以风电为代表的新能源发电发展较快，已成为世界第四风电大国。截止今年7月底，我国风电装机1474万千瓦，风电等新能源发电的加速发展，大量不稳定电源、分布式电源需要接入电网，给电网提出了新的要求。我国电网面临的挑战2024/1/3036(2)提高电力设备利用率

近年来，我国电力负荷峰谷差逐年加大，用电平均峰谷差在30%左右，部分地区峰谷差达到40%。峰谷差的增大造成高峰负荷时电力短缺和总体电力设施能力过剩。通过积极引导用户合理用电，可以提高电力设施的利用率，提高电力工业的经济运行水平。我国电网面临的挑战2024/1/3037(3)满足客户自主选择需要随着电力市场改革的深入，电力交易手段日益丰富，市场供需双方的互动将会越来越频繁。电力市场定价方式将从单一电价过渡到可变电价，消费者可以根据不同电价选择用电时段。电网在满足客户对电能质量和供电可靠性要求的同时，应能实现与客户的智能互动，以友好的方式适应客户的自主选择。我国智能电网建设的基础条件2024/1/3038我国电网在电网自动化、运行控制领域的装备水平及技术水平居于国际领先地位，光纤通信网络、管理信息系统已经全面建成。我国智能电网建设的基础条件在调度自动化领域，我国自主研发的能量管理系统（EMS）在省级以上调度机构得到了广泛的应用，自动电压控制、继电保护和安全稳定控制装置、在线稳定分析和预警、动态稳定控制等达到国际先进水平。在电网实时动态监测领域，向量测量装置（PMU）在世界上投运数量最多，国产PMU在性能、精度、处理能力等方面均优于国外产品。在灵活交流输电、数字化变电站、配网自动化等领域取得了大量研究成果，并在工程中得到广泛应用。2024/1/3039我国智能电网建设的基础条件2024/1/3040华东、华北以及南方电网先后开展了数字化变电站和数字化电网的建设工作，已有200多座数字化变电站投入运行，为建设智能电网创造了条件。我国智能电网建设的基础条件自主研发的国内首套面向电力调度的风电功率预测系统投入运行，开展风电机组控制系统的研发。正在建立风电接入电网仿真分析平台，正在制订风电场接入电力系统技术规定等相关标准。开展了光伏发电监控及并网控制等关键技术研究。开展了电化学储能等前沿课题基础性研究。2024/1/3041开展了可再生能源集中并网及储能领域的相关研究。我国智能电网建设的基础条件2024/1/3042双向信息交互与互动上积累了相当多的经验从上世纪90年代开始，在江苏、上海等部分地区逐步开展负荷管理、集中抄表等用电信息采集系统试点建设。在用户侧自动抄表量测、定制电力、用户双向互动及需求侧响应等方面积累了丰富的实践经验。我国智能电网建设的基础条件2024/1/3043231高级调度中心建设统一数据平台建设华东电网于2007年在国内率先开展了智能电网的可行性研究，以整合提升调度系统、建设数字化变电站、建设企业统一数据信息平台为主，使电网安全控制水平、经营管理水平得到全面提升，向智能电网迈出了坚实的第一步。华东电网智能电网研究初见成效数字化变电站研究建设徐行站数字化改造新建数字化海宁站我国智能电网建设的基础条件华北电网在可视化和运营管理辅助决策方面，对智能电网进行了有益的探索。江苏电网在电网安全稳定实时预警及协调防御技术方面实现了电网精细化调度和智能化控制。2024/1/30442024/1/30四、我国智能电网的发展目标和重点任务45我国智能电网的发展目标2024/1/3046全面建设阶段，建成发、输（配）、用互动式交易、运行平台，为发电厂、用户提供在线定制服务。推广运用阶段，总结试点经验，提出智能电网建设标准，逐步推广智能电网建设。规划试点阶段，重点开展智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。第一阶段第二阶段第三阶段我国应分三个阶段推进智能电网的建设：我国智能电网发展的重点任务1.建立计算分析平台2024/1/3047建立开放的、完整的、统一的电网计算分析平台。实现电网的实时仿真计算，为电网规划、建设、运行、管理提供全局性的、统一的、共享的数据和计算分析工具。2、建设智能调度中心2024/1/3048以电网高度信息化为前提，以大电网安全稳定运行控制技术为手段，建成完整的智能电网决策控制体系，逐步实现动态安全监测、预警和预控，支持电网运行状态的灵活控制，满足国家节能减排和电力市场不同主体的多种要求，提升电网运行水平，提高接受大规模新能源能力。我国智能电网发展的重点任务3、建设智能化生产管理系统2024/1/3049建设智能化生产管理系统，对电力设施运行状态进行在线监测，合理安排检修和更新，实现电力设施全寿命优化管理。我国智能电网发展的重点任务4、加快智能化变电站建设2024/1/3050研究建立智能化变电站的技术标准，推广智能化变电站建设，全面提升电网信息采集、实时控制、动态调整技术水平，实现各类电源及用户的无扰接入、有序退出，支撑各级电网的自愈可调。我国智能电网发展的重点任务5、加大灵活交流输电技术的应用2024/1/3051

加大灵活交流输电技术的研发和应用力度，优化网架结构，实现无功优化配置，提高电网输电能力和适应性。我国智能电网发展的重点任务6、建设智能电网小区2024/1/3052

研究智能电器与电网的互动技术和模式，实现用户参与电力市场互动交易，推行先进的电能利用方式，提高电能在终端能源消费中的比重，提升电网综合服务水平，满足用户多元化需求。我国智能电网发展的重点任务7、加快大容量储能技术的研发2024/1/3053

开展钠硫电池、液流电池、超导储能技术的研究，加快储能技术的产业化进程，建设大容量储能示范工程。美国加州４0000千瓦时/天的铅酸蓄电池蓄级电站我国智能电网发展的重点任务8、加快智能电器的研发2024/1/3054

大力开展智能电器、智能楼宇、智能交通等领域的技术创新和设备研发，进而推动智能城市、智能电网的建设。电动汽车智能电表我国智能电网发展的重点任务2024/1/3055智能电网应贯穿发、输、配、用全过程，通过智能电网的建设，电力系统各领域都将产生质的飞跃。优化的电厂选址鼓励可再生能源投资严格的排放管理有效的成本管理可靠经济的设备管理灵活的竞价策略发电优化的电网规划具有“自愈”特征的电网安全、可靠、节能、经济的优化调度适应各种类型的发电资源