智能電網(wǎng)課程課件

智能電網(wǎng)目錄智能電網(wǎng)概述

1智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)2智能電網(wǎng)的舉例

3總結(jié)和展望

41智能電網(wǎng)概述：目的定義功能

每年美國不可靠的電力所造成的損失多于1000億美元...相當(dāng)于花一美元買電，同時還得付出30美分的停電損失。(GalvinElectricityInitiative,2005)僅擾動和斷電（即，不計(jì)大停電）每年的損失就達(dá)790億美元。(LBNL,2004)少賣電的損失一年可達(dá)1.35億美元。(Primen,2004)紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員（ISO),躉售電價中23％是阻塞成本，它們?nèi)哭D(zhuǎn)嫁給用戶。(PNNL,2006)美加大停電損失:$40-60億,5000萬人受影響。驅(qū)使人們研究智能電網(wǎng)的，不是電能的成本，而是電能不合格的成本. EnergyDirector,OracleCorporation,2004為什么要研究智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)研究的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)（以抵御事故擾動為目的）安全穩(wěn)定運(yùn)行降低大規(guī)模停電的風(fēng)險實(shí)現(xiàn)分布式電力系統(tǒng)：處理數(shù)以萬計(jì)的分布式電源高級市場化

現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)的利用系數(shù)很低（據(jù)美國統(tǒng)計(jì)，約55%）需要電力公司與用戶友好合作，達(dá)到雙贏；開發(fā)高透明度的用戶界面，以便實(shí)現(xiàn)負(fù)荷消減和更具彈性的負(fù)荷需求，提高現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)的利用率。而通訊與信息技術(shù)已為此準(zhǔn)備好了條件。對電網(wǎng)各種約束日益嚴(yán)格（提高可靠性、提高電能質(zhì)量、節(jié)能降損和環(huán)保）分布式發(fā)電存儲需求管理如何處理數(shù)以萬計(jì)的分布式電源？智能電網(wǎng)的定義智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)1硬件基礎(chǔ)：電網(wǎng)和建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)。2軟件基礎(chǔ)：智能的控制技術(shù)，是指診斷電網(wǎng)狀態(tài)，防止供電中斷，改善電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。將來智能電網(wǎng)的功能特征目前將來激勵/包括電力用戶電價不透明，缺少實(shí)時定價，選擇很少充分的電價信息，實(shí)時定價，有許多方案和電價可供選擇提供發(fā)電/儲能中央發(fā)電占優(yōu)，少量分布式發(fā)電,儲能或可再生能源大量“即插即用”的分布式電源補(bǔ)助中央發(fā)電（節(jié)能、環(huán)保）使市場化成為可能有限的躉售市場，未很好的集成成熟、健壯、很好集成的躉售市場滿足電能質(zhì)量需要關(guān)注停運(yùn)，不關(guān)心電能質(zhì)量電能質(zhì)量需保證，有各種各樣的質(zhì)量/價格方案可供選擇優(yōu)化很少計(jì)及資產(chǎn)管理電網(wǎng)的智能化同資產(chǎn)管理軟件深度集成自愈擾動發(fā)生時保護(hù)資產(chǎn)（保護(hù)跳閘）防止斷電，減少影響抵御攻擊對恐怖襲擊和自然災(zāi)害脆弱具有快速恢復(fù)能力智能電網(wǎng)是促進(jìn)電力行業(yè)全價值鏈生產(chǎn)、運(yùn)行、經(jīng)營各環(huán)節(jié)根本性轉(zhuǎn)變的解決方案智能電網(wǎng)的常用名詞為了解決這些問題，國際上形成了一些大型科研群體,開展面向21世紀(jì)電網(wǎng)的研究。常見國外關(guān)于智能電網(wǎng)的名詞：

IntelliGrid

SHG(selfhealinggrid)

SmartGrid(SmartGrids)

ModernGrid

SHG主要是對配網(wǎng)而言由于Smart不好譯，中文大家多用“智能電網(wǎng)”一詞2智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)智能電網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)

AMI

ADO

AAM

ATO高級計(jì)量體系A(chǔ)MI用戶戶內(nèi)網(wǎng)HAN計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需求響應(yīng)負(fù)荷控制遠(yuǎn)程開合分時電價（送到用戶）自動讀表AMR（按小時讀表，遠(yuǎn)方編程，電能計(jì)量，電能質(zhì)量監(jiān)視，負(fù)荷調(diào)查，停運(yùn)撿出）配電SCADA配電快速仿真與模擬DFSM高級配電運(yùn)行ADODER運(yùn)行高級配電自動化高級保護(hù)與控制（帶有高級傳感器的）運(yùn)行管理系統(tǒng)停運(yùn)管理系統(tǒng)配電

GISAC/DC微網(wǎng)運(yùn)行新型電力電子裝置變電站自動化高級保護(hù)高級輸電網(wǎng)元件阻塞管理輸電系統(tǒng)仿真與模擬高級的輸電運(yùn)行ATOISOEMS可視化輸電SCADA，

WAMS輸電GIS

配電AAM基于條件維護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)/建設(shè)資產(chǎn)利用輸電AAM記錄

AMI

ADO

AAM

ATO能量傳輸輸鏈四個環(huán)節(jié)節(jié)均衡時時行為和和效率最最高四個環(huán)節(jié)節(jié)中，配配電與用用戶間的的互動相相對較弱弱，尤其其缺少可可視化和和控制信息技術(shù)術(shù)和通信信技術(shù)的的進(jìn)步，，已使實(shí)實(shí)現(xiàn)AMI和ADO的花費(fèi)可可以接受受輸電發(fā)電用戶側(cè)配電側(cè)輸電側(cè)發(fā)電廠配電用電高級計(jì)量量體系A(chǔ)MIAMI授權(quán)給用戶，使系統(tǒng)同負(fù)荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運(yùn)行TextTextText美國的典典型峰荷荷日的負(fù)負(fù)荷與備備用餅圖圖GFAs的電器包包括：電電暖氣，，空調(diào)，，熱水器器，電冰冰箱。GFAs的潛力超超過運(yùn)行行備用的的需要同電網(wǎng)友好的電器（GFAs）可幫助電網(wǎng)提高設(shè)備利用率和防止停電事故的發(fā)生同電網(wǎng)友友好的電電器GFAs感感知電網(wǎng)網(wǎng)的頻率率漂移自自動擔(dān)負(fù)負(fù)調(diào)頻的的任務(wù)，，起到旋旋轉(zhuǎn)儲備備的作用用AMI和DAO(配電資產(chǎn)產(chǎn)優(yōu)化））的效益益效益的提高標(biāo)準(zhǔn)與建建造(15-20%）收款(15-25%)需求管理理(2-22%)帳單和客客戶服務(wù)務(wù)(2-7%)資產(chǎn)管理理(4-19%)系統(tǒng)控制制(4-11%)現(xiàn)場工作作管理(3-7%)人身安全全(2-5%)負(fù)荷預(yù)測測(9-14%)自動讀表表的效益益自動讀表表（AMR）包括按按小時讀讀表，遠(yuǎn)遠(yuǎn)方編程程，電能能計(jì)量，，電能質(zhì)質(zhì)量監(jiān)視視，負(fù)荷荷調(diào)查，，停運(yùn)撿撿出：1減少少抄表開開銷2通過過電表觀察，，防盜電電3快速用戶戶故障定定位和部部分恢復(fù)復(fù)供電，，減少用用戶服務(wù)務(wù)人員和和停電時時間4在用用戶室內(nèi)內(nèi)裝可由由電力部部門無線線控制的的自動室室內(nèi)控制制器（如如可調(diào)節(jié)節(jié)空調(diào)整整定溫度度到26度以上上），達(dá)達(dá)到消峰峰的目的的，可使使居民區(qū)區(qū)峰荷下下降1/3。智能儀表表SmartMeterTransformerMeterFeederMeter(energy)FeederMeter(current)FeederMeter(energy)高級配電電運(yùn)行（（ADO）AAMAMIADOATO高級配電電運(yùn)行（（ADO）功能使使“自愈愈”（““SelfHealing””）成為可可能ADO同AMI,ATOandAAM的密切配配合實(shí)現(xiàn)現(xiàn)配電系系統(tǒng)（運(yùn)運(yùn)行和資資產(chǎn)管理理）優(yōu)化化設(shè)想中的的未來電電網(wǎng)用戶端口口電能質(zhì)量量高級的傳傳感器高級電力力電子分布式能能源高級配電電自動化化把積極的的電力用用戶集成成到配電電網(wǎng)中使用戶參參與到（（削峰的的）輸電電運(yùn)行輔助服務(wù)務(wù)中來配電靈活活輸電DFACTS和配電靜靜止無功功補(bǔ)償安安置的計(jì)計(jì)算使DFACTS參與到網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)構(gòu)中來使中壓與與低壓配配電網(wǎng)的的電能質(zhì)質(zhì)量優(yōu)化化使電能質(zhì)質(zhì)量可以以評估把分布式式能源單單元接入入配電網(wǎng)網(wǎng)使參與者者能夠提提供輔助助服務(wù)(帶有企業(yè)業(yè)EMS的電網(wǎng)傳傳感器)IECSAD-FSMT-FSM高級輸電電運(yùn)行（（ATO）ATO強(qiáng)調(diào)阻塞塞管理和和降低大大規(guī)模停停運(yùn)的風(fēng)風(fēng)險ATO同AMI,ADOandAAM的密切配配合實(shí)現(xiàn)現(xiàn)輸電系系統(tǒng)的（（運(yùn)行和和資產(chǎn)管管理）優(yōu)優(yōu)化鳳電電（特別別是大規(guī)規(guī)模鳳電電）入網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)行是是個具有有挑戰(zhàn)性性的任務(wù)務(wù)，電力力系統(tǒng)將將面臨如如何調(diào)度度峰荷和和如何維維持穩(wěn)定定的問題題End-uses&DRDistributionSystemTransmissionSystemEnergyStorageFuelSupplySystemFuelSource/StoragePowerPlantsRenewablePlantsDataCommunicationWideAreaControlSensorsControllersZIPMDynamicLoadModelsMonitoring,Modeling,Analysis,Coordination&Control高級資產(chǎn)產(chǎn)管理（（AAM）AMI、、ADO和ATO同同資產(chǎn)管管理過程程的集成成將大大大改進(jìn)電電網(wǎng)的運(yùn)運(yùn)行和效效率ATO強(qiáng)調(diào)阻塞塞管理AAM大大地改改善資產(chǎn)產(chǎn)管理AMI授權(quán)給用用戶，使使系統(tǒng)同同負(fù)荷建建立起聯(lián)聯(lián)系，使用戶戶能夠支支持電網(wǎng)網(wǎng)的運(yùn)行行ADO使系統(tǒng)可可自愈AMIandDRDistribution(ADO)Transmission(ATO)AssetManagement(AAM)AMI是是電網(wǎng)網(wǎng)智能化化的第一一步AMI同用戶建建立通訊訊聯(lián)系提供帶時時標(biāo)的系系統(tǒng)信息息ATO使用ADO信息改善善運(yùn)行和和管理輸輸電阻塞塞AMI使用戶能能夠訪問問市場ADO使用AMI的通訊收收集配電電信息使用AMI信息改善善運(yùn)行AAM使用AMI,ADO,andATO的信息與與控制，，改善:運(yùn)行效率率資資產(chǎn)使使用成本效益AMIADO/AAMATO/AAM3智能電網(wǎng)網(wǎng)舉例東京電力力公司的的配電系系統(tǒng)多分割多多連接，，網(wǎng)絡(luò)式式的拓?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)把６ＫＶＶ的饋線線用開關(guān)關(guān)分成多多個區(qū)間間，并在在相應(yīng)區(qū)區(qū)間安裝裝與其它它饋線的的聯(lián)絡(luò)開開關(guān)在故障時時把故障障影響范范圍限制制在一個個區(qū)間里里其它系統(tǒng)統(tǒng)SS其它系統(tǒng)統(tǒng)其它系統(tǒng)統(tǒng)ONONONOFFOFFOFFSS其它系統(tǒng)統(tǒng)其它系統(tǒng)統(tǒng)ONONOFFOFFOFFON限制故障障影響范范圍故障部分分負(fù)荷率對對比三分割三三連接饋饋線設(shè)計(jì)計(jì)的負(fù)荷荷水平持續(xù)負(fù)荷荷容量:450A負(fù)荷率:75%(450/600)150A150A150A150A150A450+150=600/600A150A150A450/600A450+150=600/600A：區(qū)間開關(guān)：區(qū)間分隔開關(guān)：變電站出線負(fù)荷率對對比采用六分分割三連連接饋線線設(shè)計(jì)的的負(fù)荷水水平配電自動動化系統(tǒng)統(tǒng)通過對對全部開開關(guān)的遙遙控，協(xié)協(xié)調(diào)多條條饋線間間的負(fù)荷荷轉(zhuǎn)移，，提高線線路負(fù)荷荷水平至至510A，負(fù)荷率率達(dá)85%85A85A85A85+85A85A510+170－85=595/600A170A85A510/600A85A85A85A85A85A510+85=595/600A510+85=595/600A配電自動動化系統(tǒng)統(tǒng)的投資資收益率率（投資資／收益益）＝0.77投資:254億日元／／年收收益:328億日元／／年：區(qū)間開關(guān)：區(qū)間分隔開關(guān)：變電站出線配電改造造效益停電間隔隔和停電電頻率的的大幅度度降低少得多的的電能質(zhì)質(zhì)量擾動動有效地消消除區(qū)域域性大停停電大大地減減輕對恐恐怖主義義和自然然災(zāi)害的的脆弱性性改善公眾眾和工人人的人身身安全降低或緩緩解電價價為市場參參與者提提供新的的選擇更有效地地運(yùn)行和和以很低低的成本本改善資資產(chǎn)管理理降低網(wǎng)損損更廣泛地地開發(fā)環(huán)環(huán)境友好好的資源源縮短了供供電恢復(fù)復(fù)時間（與三分分段相比比）得到到快速供供電恢復(fù)復(fù)的用戶戶增加了了2.5倍平均用戶戶斷電時時間減少少到先前前的十分分之一當(dāng)?shù)竭_(dá)現(xiàn)現(xiàn)場時間間和開關(guān)關(guān)操作時時間延長長時，效效果會更更好①②③④⑤⑥斷路器4min24min42min73min到達(dá)現(xiàn)場場恢復(fù)時間間3,0002,5002,0001,5001,0005000客戶數(shù)18min(開關(guān)操作作)在配電自自動化系系統(tǒng)應(yīng)用用前①②③④⑤⑥3,0002,5002,0001,5001,00050004min6min24min55min到達(dá)現(xiàn)場場恢復(fù)時間間①②③④⑤⑥在配電自自動化系系統(tǒng)應(yīng)用用后客戶數(shù)系統(tǒng)供電電可靠性性指標(biāo)歷年系統(tǒng)統(tǒng)供電可可靠性變變化曲線線系統(tǒng)平均均停電時時間（2005）:東京:2分鐘法法國:45分鐘英英國:70分鐘美美國:80分鐘系統(tǒng)平均均停電頻頻率（2005）:東京:0.05次4總結(jié)和展展望總結(jié)智能電網(wǎng)網(wǎng)的是歷歷史發(fā)