2024新型電網和新型電力系統(tǒng)的技術思考報告

新型電網和新型電力系統(tǒng)的技術思考1結語2能源革命2014年6月習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議上提出能源革命的戰(zhàn)略思想。分布式智能電網2022年4月中央財經委員會第十一次會議提出“要加強交通、能源、水利等網絡型基礎設施建設，把聯(lián)網、補網、強鏈作2023年7月11日，習近平總書記在中3前言--背景雙碳目標>加快構建4前言--背景技術挑戰(zhàn)：電網安全挑戰(zhàn)，消納挑戰(zhàn)，,,56構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)。7終端電能消費大幅度提升，到2060年，達到70%左右。8雙碳目標下的新型電力系統(tǒng)概念情景新型電力系統(tǒng)的特征傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，集中式，單體規(guī)模大(100MW級),數量較少新型電力系統(tǒng)，分布式，單體規(guī)模小(kW/MW級),數量龐大CO?與H?合成甲醇、甲烷裝置煙氣電解水制氫煙氣電解水制氫裝置電電爐煉鋼等電電爐煉鋼等燃煤發(fā)電電燃煤發(fā)電電動汽車(儲能)電動汽車(儲能)電力系統(tǒng)風光新能源發(fā)電目錄新型電網是新型電力系統(tǒng)和新型能源體系的核心新型能源體系的核心是發(fā)展新能源新型能源生產電力化，能源消費電力化新能源的利用以電的形式為主要載體電力是每家每戶不可或缺的能源，是推動經濟和社會發(fā)展的支柱電力可以全面反映人類社會生產生活方式和發(fā)展訴求新能源的消納和利用依靠新型電網新型電網作為能源轉換利用和輸送配置的樞紐平臺，是新型能源體系的核心環(huán)節(jié)新型電網是新型能源電力體系的核心置和調控能力?！?■研究與控制方法1■基礎技術和理論●人工智能研究與控制方法未來電網技術亟需變革未來電網技術亟需變革新型電網是構建新型電力系統(tǒng)的內在需求新型電網的主要內涵：口新型電網呈現(xiàn)交直流泛在柔性混聯(lián)的電網形態(tài)：新型電網的跨省跨區(qū)電力流達到或接近峰值水平，支撐高比例新能源并網消納；新型電網全面柔性化發(fā)展，常規(guī)直流柔性化改造、柔性交直流輸電等新型輸電技術廣泛應用，支撐“大電網”與“分布式智能口能源電力技術深度融合：新型電網穩(wěn)步向柔性化、數字化、智能化方向轉型，數字化智能化技術廣泛應用；基于大數據、云計算、5G、數字孿生、人工智能等新興技術，口電力與能源輸送耦合協(xié)同：新型電網是新型能源電力體系的核心，能夠進行多形態(tài)、多主體的能源電力協(xié)同互動，實現(xiàn)大范圍柔性互聯(lián)、新能源廣域時空互補、多類型電新能源發(fā)電易受自然條件影響，需要加速構建適應新能源快速發(fā)展的新型電網，深入推動能源電力體制機制創(chuàng)新，使得新能源發(fā)電發(fā)得出、并得上、用得好，有力保障電力安全可靠供應。新型電力系統(tǒng)的技術思考新能源發(fā)電高精度預測技術和成果為系統(tǒng)電力電量平衡成為可能。變換器變換器控制控制中國南方電網中國南方電網傳統(tǒng)電力系傳統(tǒng)電力系統(tǒng)新型電力系統(tǒng)3中國南方電網中國南方電網電力運行的電力平衡問題的技術思考電力運行的電力平衡問題的技術思考4電力人工智能系統(tǒng)電力人工智能系統(tǒng)中國南方電網中國南方電網中國南方電網中國南方電網6數字化智能化是新型電力系統(tǒng)的必須—透明電網(透明電力系統(tǒng))透明電網中國南方電網中國南方電網78(遠距離輸電容量適度，例如1000萬千瓦左右，,,)中國南方電網中國南方電網新型電力系統(tǒng)的技術思考中國南方電網中國南方電網中國南方電網中國南方電網目錄電網的數字化智能化--透明電網中國工程院重大咨詢項目(2015年1月開題)“智能電網和能源網融合的技術發(fā)展方向和體系研究”視角A:中國工程院重大咨詢項目(2015年1月開題)“智能電網和能源網融合的技術發(fā)展方向和體系研究”視角A:電力網互聯(lián)使用，互聯(lián)網采集各種數據服務于智能電網的優(yōu)化運視角A視角C三種融合模式將成為電力網絡和能源網絡不同階段或者不同地區(qū)發(fā)展的主要代表性形態(tài),是互聯(lián)網+智能電網+智慧能源的載體?！峨娏ο到y(tǒng)自動化》2016年第11期“智能電視角B:能源網互聯(lián)強調多種能源互聯(lián)互通并同時為用戶所選擇使用，互聯(lián)網采集各種數據服務于能源網的優(yōu)化運行(多個主體)視角C:互聯(lián)網+智能電網+能源網現(xiàn)能源產消者與其他用戶的能源高效共享，互聯(lián)網數據作用于能源網中的所有生產者、消費者和產消者的效益優(yōu)化(無限主體)38技術革命的技術方向和體系戰(zhàn)略研究，其中“智能電網和能源網融合的技術發(fā)展方向和體系研究”,提出智能電網、互聯(lián)網、能源2017年在武漢大學櫻花論壇報告“透明電網20711月20日h,推動透明電網相關技術的研發(fā)和建設電網的數字化智能化--透明電網電網的數字化智能化--透明電網器可以幫助節(jié)省15%-30%的水，作物產量卻能提高20%左右。電網的數字化智能化--透明電網口聯(lián)想：“現(xiàn)在管理水平?未來電網要體現(xiàn)科學家來管理”電網的數字化智能化--透明電網透明電網合，設備與先進傳感、通訊、計算、人工智能技術有機結合；實現(xiàn)電網的自由(無限、海量)數據采集、自由(無限、海量)數據存儲、自由(無限、海量)數據獲取、自由(無限、海量)智能分析。透明電網要素口信息技術、計算機技術、數據通信技術、傳感器技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能、互聯(lián)網技術等有效地綜合運用于電力系統(tǒng)?？诨谕该麟娋W，社會各方能夠廣泛深入參與電力生產、傳輸、消費等各個環(huán)節(jié)，協(xié)同促進能源電力的安全高效、綠色低碳發(fā)展?？谕该麟娋W(電力系統(tǒng))的要素：強大的軟件平臺一超級大腦(AIElectricPowerSystem,AlEPS)大數據平臺小微能量獲取的自由化(隨時隨地獲取)透明化和應用：電網設備狀態(tài)透明、運行狀態(tài)透明、市場信息透明、、45透明電網—1、小微智能傳感器小微小微智能傳感器小微智能傳感器透明電網—1、小微智能傳感器透明電網—1、小微智能傳感器□磁電阻各向異性(AMR):鐵磁體，受電流與外加磁場方向影響的磁電阻口巨磁電阻(GMR):三明治結構，鐵磁納米材料薄膜與非磁性金屬納米膜層疊而成，電阻變化率約為10%~20%口隧穿磁電阻(TMR):絕緣層取代了GMR系統(tǒng)中的非磁性金屬層，電子以量子穿隧的方式通過系統(tǒng)，電阻變化率達到200%電阻變化率比GMR高幾個數量級的PeterGrünberg分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應；由于GMR傳感器在磁盤存儲領域帶來了革命性成果，2007年，兩人分享了當年諾透明電網—1、小微智能傳感器6.0cm*2.7cm*6.8cm和3.0cm*2.5cm*1.5cm,重量分別為72g和11.5g,量測范圍100mA-透明電網—1、小微智能傳感器小微智能傳感器應用■50余套500kV電流互感器■30余套220kV電流互感器■10余套35kV電流互感器透明電網—1、小微智能傳感器◆非接觸式測量◆量程大體積小◆無源自取能◆數字量輸出◆精準對時透明電網—1、小微智能傳感器測量系統(tǒng)由自取能電流傳感器與地面數據接收裝置組成，其中測量、取能、通信為傳感器的核心模塊。線纜通道線纜通道透明電網—1、小微智能傳感器2.誤差：≤0.5%3.量程(當前水平):500V4.自取能5.帶電卡扣式安裝透明電網—1、小微智能傳感器1.電流測量：精度0.5S級，量程600A2.電壓測量：誤差≤0.5%,量程500V4.相間百納秒級無線低功耗對時，可測量序分量透明電網—1、小微智能傳感器非電氣量集成傳感器1.溫度測量范圍：-20℃~125℃3.圖像分辨率：≥1280*720透明電網—2、智能設備與設備智能化√設備功能+智能信息(例如：斷路器、變壓器，,,)智能斷路器：故障自診斷、自觸發(fā)啟動，智能材料中心柯令n透明電網—2、智能設備與設備智能化在變壓器內部植入微納智能機器人(傳感器),自動巡檢變壓器油和內部絕緣狀態(tài)，并將信息發(fā)送到外部決策系統(tǒng)，實現(xiàn)變壓器內部狀態(tài)的數透明電網—2、智能設備與設備智能化√電流傳感透明電網—2、智能設備與設備智能化透明電網—2、智能設備與設備智能化中國南方電網新透明電網—2、智能設備與設備智能化口體積縮小40倍，功耗降到原來的1/6口保護速動段動作時間壓縮了20%實時控制類管理通訊類82m跳閘遞輯GOOSE開入控制功能錄波記錄保護算法GOOSE解析通信接口芯片化保護風V抑制低通濾波透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)基于數據的強大的軟件系統(tǒng)透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)●鏡像/數字孿生電網統(tǒng)示范示范透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)電力系統(tǒng)與交通系統(tǒng)類比，技術思想和手透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)鏡像/數字孿生信息物理電網，基于數據建立的物理電網系統(tǒng)在數字空間的映射?；谖镂锢黼娋W數字孿生電網設備設備系統(tǒng)設備設備系統(tǒng)主網+配電網+微電網—全息鏡像系統(tǒng)透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)(電力人工智能系統(tǒng)AIEPS)軟件系統(tǒng)對電網運行進行實時、精確的控制與管理，實現(xiàn)全面可見、可知、可本質電力人工智能系統(tǒng)電力人工智能系統(tǒng)透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)(電力人工智能系統(tǒng)AI電力人工智能系統(tǒng)(AIEPS,AIElectricPowerSystem)是一個根據電力系統(tǒng)基本物理規(guī)律、遵循電力系統(tǒng)技術原則、符合電力系統(tǒng)應用需求的專門針對中國南方電網透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)(電力人工智能系統(tǒng)AIEPS)中國南方電網智能軟件系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的調控滿足實時性要求，實時監(jiān)控、實時反饋、實時全域范圍內的能量(、反饋必須做到高精度透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)(電力人工智能系統(tǒng)AIEPS)透明電網—3、智能軟件系統(tǒng)(電力人工智能系統(tǒng)AIEPS)智能軟件系統(tǒng)規(guī)范書智能軟件系統(tǒng)規(guī)范書中國南方電網關于電力人工智能系統(tǒng)AIEPS系統(tǒng)規(guī)范書的編制至關重要，它是跨行業(yè)合作的橋梁，是新型電力系電力人工智能AIEPS要對標國際先進人工智能范例，突破控制控制信息控制信息電力智能調度(人工智能+大數據)負荷預測等口智能調度決策口多道防線協(xié)調控制多能互補協(xié)調控制控制控制控制信息信息口發(fā)電預測□電網狀態(tài)數字數據中國南方電網透明電網支持新型電力系統(tǒng)建設中國南方電網透明電力系統(tǒng)電力能量系統(tǒng)電力能量,也生產電,也生產電能量廣域電氣化車的V2G。。。廣域電氣化