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国网培训教材-智能电网基础知识

概述

  (1)2001 年,美国电力科学研究院(EPRI)提出“Intelligrid”(智能电网)的概念,并于2003年提出《智能电网研究框架》展开研究;美国能源部(DOE)随即发布Grid2030 计划,通过使用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术,重点研究控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再次生产的能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等,以构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网(分布式电力系统)等多层次的电力网络,争取到2030 年建成完全自动化、高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的输配电系统,以保障大电网的安全性、稳定性,提高供电的可靠性及电能质量。

  (2)2005 年欧洲提出类似的“smartgrid”概念,2006 年,欧盟智能电网技术论坛推出了《欧洲智能电网技术框架》,认为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趋势,主要着重于输配电过程中的自动化技术

  (3)我国在智能电网概念的提出方面虽然稍晚,但之前就在有关技术领域开展了大量的研究和实践。1999 年进行的“我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究”,就已经提出过“数字电力系统”的概念。近年来国内也在一直不断关注国内外智能电网方面的最新研究进展。

  2007 年10 月,华东电网真正开始启动了智能电网可行性研究项目,计划建成具有自愈能力的智能电网。

  2008 年11 月11 日到13 日,中美清洁能源合作组织特别会议召开,在会上开始使用“Smart Grid”,中国将之翻译为“智能电网”,并在国内统一推广这一概念,以指导相关研究的开展。

  在2009 年5 月召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上,中国国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念,并计划于2020 年基本建成中国的坚强智能电网,正式拉开了中国坚强智能电网的研究与建设序幕。

  美国电力化建设开展较早,但对电网建设投入不足,电力系统从业人员年龄结构逐渐老化,电网设备陈旧,存在稳定性问题,急需提高电网运营的可靠性。因此其智能电网建设关注于加快电力网络基础架构的升级更新,最大限度地利用信息技术,提高系统自动化水平。

  美国将智能电网的概念描述为:智能电网是一种新的电网发展理念,通过利用数字技术提高电力系统的可靠性、安全性和效率,利用信息技术实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化,对各类资源和服务进行整合重组。

  ①自愈:通过安装的自动化监测装置能及时有效地发现电网运行的不正常的情况,及时预见有几率发生的故障;在故障发生时也可以在没有或少量人工干预下,快速隔离故障、自我恢复,从而避免大面积停电的发生,减少停电时间和经济损失

  ②互动:消费者可以在知情的情况下与电力系统互动,有能力选择最合适自己的供电方案;也可以向电力公司提出个性化的供电服务要求,以满足特殊需求;

  ③兼容:可接入各种分布式电源,如太阳能、风能等可再次生产的能源和电能储存设备;

  ⑥优质:即电压、频率波动符合供电质量发展要求,谐波污染可以有效控制,从而满足数据中心、计算机、电子和自动化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要,保障用户电能质量,并实现电能质量差别定价;

  ⑦安全:通过坚强的电网网架,能大大的提升电网应对物理攻击和网络攻击的能力,可靠处理系统故障。

  欧洲经济发展水平较高,其网架架构、电源布点、电源类型臻于完善,负荷发展趋于平缓,电网新增建设规模有限。

  欧洲智能电网建设更加关注可再次生产的能源和分布式电源的接入,提高供电可靠性和电能质量、完善社会用户的增值服务。

  欧洲电力工业联盟在2009 年5 月给出了智能电网的概念:智能电网通过采用创新性的产品和服务,使用智能检测、控制、通信和自愈技术,有效整合发电方、用户或者同时具有发电和用电特性成员的行为和行动,以期保证电力供应持续、经济和安全。它能够交互运行,可容纳广大范围的小型分布式发电系统并网。

  ② 易接入:保证全用户的连接通畅,尤其对于可再次生产的能源和高效、无二氧化碳排放或很少的发电资源要能方便接入;

  ③ 可靠:保证供电可靠性,减少停电故障;保证供电质量,使用户得到满足供电要求;

  研究重点在于研发可再次生产的能源和分布式电源并网技术、储能技术、电动汽车与电网协调运行技术和电网与用户的双向互动技术,以便带动欧洲整个电力行业发展模式的转变。

  中国正处于经济建设快速地发展时期,电力系统基础设施建设面临巨大压力;同时,地区能源分布和经济发展状况极不平衡:负荷中心在中东部地区,而能源中心则在西部和北部地区,其中蕴藏量极大的风能主要分布于东北、西北、华北以及沿海地区,太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部地区。

  我国的智能电网必须以特高压骨干输电网为基础,建立坚强的输电系统,以便于实现能源的大范围合理配置,为电力系统更高层次的智能化提供坚实的基础。

  国家电网公司提出的坚强智能电网概念:坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度所有的环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

  ①坚强可靠:是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应,以此来实现资源的优化调配、减小大范围停电事故的发生概率。在故障发生时,能快速检测、定位和隔离故障,并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电,缩短停电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础;

  ②经济高效:是指提高电网运行和输送效率,降低经营成本,促进能源资源的高效利用,是对中国坚强智能电网发展的基本要求;

  ③清洁环保:在于促进可再次生产的能源发展与利用,提高清洁电能在终端能源消费中的比重,降低能源消耗和污染物排放;是对中国坚强智能电网的基本诉求;

  ④透明开放:意指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台,提供高品质的附加增值服务,是中国坚强智能电网的基本理念;

  ⑤友好互动:即灵活调整电网运行方式,友好兼容各类电源和用户的接入与退出,激励电源和用户主动参与电网调节,是中国坚强智能电网的主要运行特性。

  ①信息化:能采用数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态,实现各类信息的精确高效采集与传输,以此来实现电网信息的高度集成、分析和利用;

  坚强是智能电网的基础,智能是坚强电网充分的发挥作用的关键,两者相辅相成、协调统一。