2024新型电网和新型电力系统的技术思考报告

新型电网和新型电力系统的技术思考1结语2能源革命2014年6月习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出能源革命的战略思想。分布式智能电网2022年4月中央财经委员会第十一次会议提出“要加强交通、能源、水利等网络型基础设施建设，把联网、补网、强链作2023年7月11日，习近平总书记在中3前言--背景双碳目标>加快构建4前言--背景技术挑战：电网安全挑战，消纳挑战，,,56构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。7终端电能消费大幅度提升，到2060年，达到70%左右。8双碳目标下的新型电力系统概念情景新型电力系统的特征传统电力系统，集中式，单体规模大(100MW级),数量较少新型电力系统，分布式，单体规模小(kW/MW级),数量庞大CO₂与H₂合成甲醇、甲烷装置烟气电解水制氢烟气电解水制氢装置电电炉炼钢等电电炉炼钢等燃煤发电电燃煤发电电动汽车(储能)电动汽车(储能)电力系统风光新能源发电目录新型电网是新型电力系统和新型能源体系的核心新型能源体系的核心是发展新能源新型能源生产电力化，能源消费电力化新能源的利用以电的形式为主要载体电力是每家每户不可或缺的能源，是推动经济和社会发展的支柱电力可以全面反映人类社会生产生活方式和发展诉求新能源的消纳和利用依靠新型电网新型电网作为能源转换利用和输送配置的枢纽平台，是新型能源体系的核心环节新型电网是新型能源电力体系的核心置和调控能力。”1■研究与控制方法1■基础技术和理论●人工智能研究与控制方法未来电网技术亟需变革未来电网技术亟需变革新型电网是构建新型电力系统的内在需求新型电网的主要内涵：口新型电网呈现交直流泛在柔性混联的电网形态：新型电网的跨省跨区电力流达到或接近峰值水平，支撑高比例新能源并网消纳；新型电网全面柔性化发展，常规直流柔性化改造、柔性交直流输电等新型输电技术广泛应用，支撑“大电网”与“分布式智能口能源电力技术深度融合：新型电网稳步向柔性化、数字化、智能化方向转型，数字化智能化技术广泛应用；基于大数据、云计算、5G、数字孪生、人工智能等新兴技术，口电力与能源输送耦合协同：新型电网是新型能源电力体系的核心，能够进行多形态、多主体的能源电力协同互动，实现大范围柔性互联、新能源广域时空互补、多类型电新能源发电易受自然条件影响，需要加速构建适应新能源快速发展的新型电网，深入推动能源电力体制机制创新，使得新能源发电发得出、并得上、用得好，有力保障电力安全可靠供应。新型电力系统的技术思考新能源发电高精度预测技术和成果为系统电力电量平衡成为可能。变换器变换器控制控制中国南方电网中国南方电网传统电力系传统电力系统新型电力系统3中国南方电网中国南方电网电力运行的电力平衡问题的技术思考电力运行的电力平衡问题的技术思考4电力人工智能系统电力人工智能系统中国南方电网中国南方电网中国南方电网中国南方电网6数字化智能化是新型电力系统的必须—透明电网(透明电力系统)透明电网中国南方电网中国南方电网78(远距离输电容量适度，例如1000万千瓦左右，,,)中国南方电网中国南方电网新型电力系统的技术思考中国南方电网中国南方电网中国南方电网中国南方电网目录电网的数字化智能化--透明电网中国工程院重大咨询项目(2015年1月开题)“智能电网和能源网融合的技术发展方向和体系研究”视角A:中国工程院重大咨询项目(2015年1月开题)“智能电网和能源网融合的技术发展方向和体系研究”视角A:电力网互联使用，互联网采集各种数据服务于智能电网的优化运视角A视角C三种融合模式将成为电力网络和能源网络不同阶段或者不同地区发展的主要代表性形态,是互联网+智能电网+智慧能源的载体。《电力系统自动化》2016年第11期“智能电视角B:能源网互联强调多种能源互联互通并同时为用户所选择使用，互联网采集各种数据服务于能源网的优化运行(多个主体)视角C:互联网+智能电网+能源网现能源产消者与其他用户的能源高效共享，互联网数据作用于能源网中的所有生产者、消费者和产消者的效益优化(无限主体)38技术革命的技术方向和体系战略研究，其中“智能电网和能源网融合的技术发展方向和体系研究”,提出智能电网、互联网、能源2017年在武汉大学樱花论坛报告“透明电网20711月20日h,推动透明电网相关技术的研发和建设电网的数字化智能化--透明电网电网的数字化智能化--透明电网器可以帮助节省15%-30%的水，作物产量却能提高20%左右。电网的数字化智能化--透明电网口联想：“现在管理水平?未来电网要体现科学家来管理”电网的数字化智能化--透明电网透明电网合，设备与先进传感、通讯、计算、人工智能技术有机结合；实现电网的自由(无限、海量)数据采集、自由(无限、海量)数据存储、自由(无限、海量)数据获取、自由(无限、海量)智能分析。透明电网要素口信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能、互联网技术等有效地综合运用于电力系统。口基于透明电网，社会各方能够广泛深入参与电力生产、传输、消费等各个环节，协同促进能源电力的安全高效、绿色低碳发展。口透明电网(电力系统)的要素：强大的软件平台一超级大脑(AIElectricPowerSystem,AlEPS)大数据平台小微能量获取的自由化(随时随地获取)透明化和应用：电网设备状态透明、运行状态透明、市场信息透明、、45透明电网—1、小微智能传感器小微小微智能传感器小微智能传感器透明电网—1、小微智能传感器透明电网—1、小微智能传感器□磁电阻各向异性(AMR):铁磁体，受电流与外加磁场方向影响的磁电阻口巨磁电阻(GMR):三明治结构，铁磁纳米材料薄膜与非磁性金属纳米膜层叠而成，电阻变化率约为10%~20%口隧穿磁电阻(TMR):绝缘层取代了GMR系统中的非磁性金属层，电子以量子穿隧的方式通过系统，电阻变化率达到200%电阻变化率比GMR高几个数量级的PeterGrünberg分别独立发现巨磁阻效应；由于GMR传感器在磁盘存储领域带来了革命性成果，2007年，两人分享了当年诺透明电网—1、小微智能传感器6.0cm*2.7cm*6.8cm和3.0cm*2.5cm*1.5cm,重量分别为72g和11.5g,量测范围100mA-透明电网—1、小微智能传感器小微智能传感器应用■50余套500kV电流互感器■30余套220kV电流互感器■10余套35kV电流互感器透明电网—1、小微智能传感器◆非接触式测量◆量程大体积小◆无源自取能◆数字量输出◆精准对时透明电网—1、小微智能传感器测量系统由自取能电流传感器与地面数据接收装置组成，其中测量、取能、通信为传感器的核心模块。线缆通道线缆通道透明电网—1、小微智能传感器2.误差：≤0.5%3.量程(当前水平):500V4.自取能5.带电卡扣式安装透明电网—1、小微智能传感器1.电流测量：精度0.5S级，量程600A2.电压测量：误差≤0.5%,量程500V4.相间百纳秒级无线低功耗对时，可测量序分量透明电网—1、小微智能传感器非电气量集成传感器1.温度测量范围：-20℃~125℃3.图像分辨率：≥1280*720透明电网—2、智能设备与设备智能化√设备功能+智能信息(例如：断路器、变压器，,,)智能断路器：故障自诊断、自触发启动，智能材料中心柯令n透明电网—2、智能设备与设备智能化在变压器内部植入微纳智能机器人(传感器),自动巡检变压器油和内部绝缘状态，并将信息发送到外部决策系统，实现变压器内部状态的数透明电网—2、智能设备与设备智能化√电流传感透明电网—2、智能设备与设备智能化透明电网—2、智能设备与设备智能化中国南方电网新透明电网—2、智能设备与设备智能化口体积缩小40倍，功耗降到原来的1/6口保护速动段动作时间压缩了20%实时控制类管理通讯类82m跳闸递辑GOOSE开入控制功能录波记录保护算法GOOSE解析通信接口芯片化保护风V抑制低通滤波透明电网—3、智能软件系统基于数据的强大的软件系统透明电网—3、智能软件系统●镜像/数字孪生电网统示范示范透明电网—3、智能软件系统电力系统与交通系统类比，技术思想和手透明电网—3、智能软件系统镜像/数字孪生信息物理电网，基于数据建立的物理电网系统在数字空间的映射。基于物物理电网数字孪生电网设备设备系统设备设备系统主网+配电网+微电网—全息镜像系统透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统AIEPS)软件系统对电网运行进行实时、精确的控制与管理，实现全面可见、可知、可本质电力人工智能系统电力人工智能系统透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统AI电力人工智能系统(AIEPS,AIElectricPowerSystem)是一个根据电力系统基本物理规律、遵循电力系统技术原则、符合电力系统应用需求的专门针对中国南方电网透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统AIEPS)中国南方电网智能软件系统对电力系统的调控满足实时性要求，实时监控、实时反馈、实时全域范围内的能量(、反馈必须做到高精度透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统AIEPS)透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统AIEPS)智能软件系统规范书智能软件系统规范书中国南方电网关于电力人工智能系统AIEPS系统规范书的编制至关重要，它是跨行业合作的桥梁，是新型电力系电力人工智能AIEPS要对标国际先进人工智能范例，突破控制控制信息控制信息电力智能调度(人工智能+大数据)负荷预测等口智能调度决策口多道防线协调控制多能互补协调控制控制控制控制信息信息口发电预测□电网状态数字数据中国南方电网透明电网支持新型电力系统建设中国南方电网透明电力系统电力能量系统电力能量,也生产电,也生产电能量广域电气化车的V2G。。。广域电气化