認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)-歐美智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

歐美智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展國(guó)際能源署（IEA）：應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)及其他先進(jìn)技術(shù)對(duì)發(fā)電、電網(wǎng)運(yùn)行、終端用電和電力市場(chǎng)中各利益方的需要和功能進(jìn)行協(xié)調(diào)，在盡可能提高系統(tǒng)各部分的高效率運(yùn)行、降低成本和環(huán)境影響的同時(shí)，盡可能提高系統(tǒng)的可靠性、自愈能力和穩(wěn)定性。來(lái)自IEA智能電網(wǎng)路線圖2011年智能電網(wǎng)發(fā)展背景和概念智能電網(wǎng)發(fā)展背景和概念火電機(jī)組備用容量大容量可再生能源發(fā)電（風(fēng)電，太陽(yáng)能發(fā)電）其它非可控電力可控制發(fā)電互聯(lián)電網(wǎng)電動(dòng)汽車(chē)分布式發(fā)電（風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電）智能輸電網(wǎng)小用戶負(fù)荷：需求響應(yīng)小容量?jī)?chǔ)能智能配電網(wǎng)大容量?jī)?chǔ)能工業(yè)負(fù)荷：緊急控制和需求響應(yīng)不可控源靈活源傳統(tǒng)電網(wǎng)靈活源主要來(lái)自發(fā)電側(cè)，不可控源主要來(lái)自用戶側(cè)；智能電網(wǎng)中，需求側(cè)包含了更多靈活源，發(fā)電側(cè)的不可控性增大智能電網(wǎng)特征：靈活性、可觀測(cè)和可控制智能電網(wǎng)發(fā)展背景和概念

靈活性是系統(tǒng)功率/負(fù)荷快速變化、造成較大功率不平衡時(shí)，通過(guò)調(diào)整發(fā)電或電力消費(fèi)保持可靠供電的能力。功率的不平衡可能由負(fù)荷變化引起，也可能由間歇式能源發(fā)電功率改變引起。

靈活性可來(lái)自發(fā)電（包括互聯(lián)系統(tǒng)可提供的發(fā)電）、儲(chǔ)能、用戶側(cè)幾個(gè)方面。對(duì)靈活性提供貢獻(xiàn)的源頭包括可調(diào)節(jié)的發(fā)電廠、需求側(cè)管理/響應(yīng)、儲(chǔ)能設(shè)備、新型負(fù)荷、互聯(lián)電網(wǎng)可提供的交換功率。化石燃料短缺全球溫度升高激勵(lì)發(fā)展可再生能源發(fā)電發(fā)展水電/電動(dòng)交通間歇性、變化負(fù)荷峰值增加提高經(jīng)濟(jì)性需求電網(wǎng)建設(shè)受阻供電可靠性和質(zhì)量提高需求電力系統(tǒng)運(yùn)行在接近極限狀態(tài)全球電網(wǎng)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題：提高系統(tǒng)靈活性，尋找新靈活源同時(shí)，需要提高電網(wǎng)的可觀測(cè)和可控性智能電網(wǎng)發(fā)展背景和概念智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)（美國(guó)）NETL和NIST認(rèn)為重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域包括：廣域監(jiān)控技術(shù)、可再生能源和分布式能源并網(wǎng)技術(shù)、信息通信技術(shù)、先進(jìn)的輸電技術(shù)、配電管理、高級(jí)量測(cè)體系（AMI)、電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)、用戶側(cè)系統(tǒng)。主要集中在配用電側(cè)。由NETL和NIST提出，來(lái)自IEA智能電網(wǎng)路線圖2011美國(guó)政府在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用美國(guó)ARRA智能電網(wǎng)項(xiàng)目投資《能源獨(dú)立和安全法案》（EISA2007)復(fù)蘇與再投資方案ARRA2009，45億投資智能電網(wǎng)投資建設(shè)項(xiàng)目SGIG110億美元99個(gè)項(xiàng)目34億配套資金78億6.15億智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目SGDP16個(gè)智能電網(wǎng)、16個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)分析和規(guī)劃第XIII條款授權(quán)配套資金10億6000萬(wàn)電力部門(mén)勞動(dòng)力培訓(xùn)1億2008年已開(kāi)始的8個(gè)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目4700萬(wàn)分布式能源和微網(wǎng)項(xiàng)目9項(xiàng)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)研究工作，1000萬(wàn)支持NIST工作美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目（SGIG）輸電：部署PMU,輸電線路監(jiān)測(cè)，輸電系統(tǒng)通信網(wǎng)；已完成287PMU,待完成800套配電：開(kāi)關(guān)、電容器和變壓器的自動(dòng)傳感器和控制系統(tǒng)AMI：智能電表及其通信系統(tǒng)和表計(jì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；已部署1080萬(wàn)塊智能電表；占目前1.44億電表的8%；目標(biāo)是1550萬(wàn)；全美預(yù)計(jì)2015年將部署6500萬(wàn)塊用戶側(cè)系統(tǒng)：家庭顯示器、可編程恒溫器、用戶側(cè)網(wǎng)關(guān)、動(dòng)態(tài)電價(jià)系統(tǒng)DOE評(píng)估報(bào)告中提及的SGIG成功案例美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目（SGIG）田納西州查塔努加市屬電力公司ElectricPowerBoard（EPB）正在安裝1500套自動(dòng)開(kāi)關(guān)，并在164回線路上裝設(shè)傳感器。2011年4月，項(xiàng)目實(shí)施初期，EPB使用了123套智能開(kāi)關(guān)，在遭遇9次颶風(fēng)襲擊時(shí)，通過(guò)改變供電線路，避免了250輛次施工車(chē)出動(dòng)，且縮短了用戶停電時(shí)間。俄克拉荷馬燃?xì)夂碗娏荆∣G&E）通過(guò)采用動(dòng)態(tài)電價(jià)激勵(lì)，部署用戶側(cè)系統(tǒng)（家庭顯示器，家庭網(wǎng)關(guān)，和可編程恒溫器），實(shí)施需求響應(yīng)，降低了負(fù)荷峰值。OG&E在未來(lái)幾年將對(duì)15萬(wàn)用戶實(shí)施需求響應(yīng)，預(yù)計(jì)減少發(fā)電容量210MW。西部電力協(xié)調(diào)委員會(huì)（WECC）部署PMU，涉及18個(gè)輸電擁有者，跨越14個(gè)州，安裝了341套PMU和62個(gè)相量數(shù)據(jù)集中器,提高加州-俄勒岡互聯(lián)線路輸送容量100MW。已完成14%安裝計(jì)劃，正在開(kāi)發(fā)相關(guān)的應(yīng)用軟件，使電網(wǎng)運(yùn)行者可加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的管理。智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目（SGDP）CA:

在校園中實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、需求響應(yīng)，混合電動(dòng)汽車(chē)接入互操作標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證MA:低壓配電線路裝設(shè)傳感裝置，適應(yīng)低壓電網(wǎng)PV、EV接入NY：動(dòng)態(tài)定容；分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)、配電自動(dòng)化、變電自動(dòng)化，能量管理集成

示范項(xiàng)目中智能電網(wǎng)綜合示范項(xiàng)目16項(xiàng)，示范多項(xiàng)技術(shù)的集成MO:優(yōu)化輸電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)安全、廣域態(tài)勢(shì)感知TX:動(dòng)態(tài)定容、微網(wǎng)；安裝PMU，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)負(fù)荷管理，提高接納新能源能力OH:配電網(wǎng)自動(dòng)電壓/無(wú)功控制，自愈，智能電表，需求響應(yīng)WI:超導(dǎo)變壓器儲(chǔ)能示范項(xiàng)目（SGDP）CA:大容量、低成本飛輪儲(chǔ)能創(chuàng)新技術(shù)；8MW鋰離子電池，用于平息風(fēng)電波動(dòng)；300MW地下壓縮空氣儲(chǔ)能NY:150MW壓縮空氣儲(chǔ)能，提高接納風(fēng)、光能力，提高電網(wǎng)可靠性NM:利用2.8MWh液流電池，使500kW光伏發(fā)電成為可調(diào)度分布式發(fā)電OH:1MW液流電池PA:3MW鉛碳電池參與調(diào)頻示范項(xiàng)目（SGDP）中儲(chǔ)能項(xiàng)目16項(xiàng)其他研究項(xiàng)目美國(guó)電科院EPRI開(kāi)展11項(xiàng)國(guó)內(nèi)示范項(xiàng)目和3項(xiàng)國(guó)際合作（愛(ài)爾蘭、法國(guó)和加拿大）。法國(guó)智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目-PREMIO優(yōu)化整合多種分布式能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)光熱發(fā)電太陽(yáng)能熱泵和熱儲(chǔ)能耦合，平移房屋供熱負(fù)荷需求響應(yīng)智能洗衣機(jī)和烘干機(jī)自動(dòng)需求響應(yīng)考證智能電網(wǎng)概念互操作驗(yàn)證應(yīng)用多種標(biāo)準(zhǔn)：CIM,SEP2.0和OpenADR2013年2月《白宮智能電網(wǎng)政策報(bào)告-智能電網(wǎng)進(jìn)展》發(fā)布投資電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)遵循的四項(xiàng)原則滿足智能電網(wǎng)成本/效益性激發(fā)電力部門(mén)的創(chuàng)新潛能賦予用戶知情權(quán)和決策權(quán)保證電網(wǎng)安全

分別對(duì)照四項(xiàng)原則，對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析評(píng)估。對(duì)成效給予肯定；并表示將在繼續(xù)遵循四項(xiàng)原則基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)代化工作給予持續(xù)支持。白宮對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)展情況評(píng)價(jià)美國(guó)工業(yè)界對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)展的評(píng)價(jià)

2012年12月14日，美國(guó)《控制工程》網(wǎng)站一篇訪談文章表達(dá)了美國(guó)業(yè)界對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)展情況的普遍看法當(dāng)前智能電網(wǎng)推進(jìn)最快是中國(guó)，其次是歐洲，美國(guó)不同地區(qū)智能電網(wǎng)部署進(jìn)度不同，但總體上距離原定目標(biāo)尚遠(yuǎn)

通過(guò)實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的雙向通信，使各類(lèi)用戶方便地對(duì)自身能源生產(chǎn)和消費(fèi)進(jìn)行管理；為社會(huì)提供更多新的就業(yè)機(jī)會(huì)兩個(gè)主要目標(biāo)美國(guó)智能電網(wǎng)需要的投資和存在的障礙投資障礙來(lái)自:電力資產(chǎn)所有權(quán)和管理權(quán)分散。電力設(shè)備投資大、壽命周期長(zhǎng)，電力公司需考慮成本/效益問(wèn)題，很難做出投資決策。電力公司需要確保來(lái)自不同廠家的設(shè)備能實(shí)現(xiàn)集成，但新制定的標(biāo)準(zhǔn)尚未得到工業(yè)界普遍認(rèn)可，導(dǎo)致智能電網(wǎng)初期投資風(fēng)險(xiǎn)較大EPRI報(bào)告預(yù)計(jì)全美全面部署智能電網(wǎng)技術(shù)，需在2030年前投入3380~4760億美元，即未來(lái)20年中每年投入170-240億。輸變電占投資的19-24%；配電占69-71%；用戶側(cè)系統(tǒng)占7-10%。包括滿足分布式能源并網(wǎng)和用戶側(cè)系統(tǒng)接入的配套電網(wǎng)設(shè)施，但不包括發(fā)電成本、為滿足負(fù)荷增長(zhǎng)和可再生能源并網(wǎng)進(jìn)行的電網(wǎng)擴(kuò)建投資和用戶側(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備投資。歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展路線圖20102012201520202030-50為接納可再生能源加強(qiáng)輸電網(wǎng)和電網(wǎng)互聯(lián)大規(guī)模智能電表示范和初步部署用戶需求管理示范歐盟和國(guó)家示范項(xiàng)目智能電表大規(guī)模部署EEGI項(xiàng)目先進(jìn)的電網(wǎng)管理工具的大范圍部署電動(dòng)汽車(chē)支持系統(tǒng)大規(guī)模部署需求側(cè)管理系統(tǒng)集成來(lái)自PikeResearchPikeResearch預(yù)計(jì)，到2020年歐洲在智能電網(wǎng)上的投資將達(dá)到560億歐元，其中輸電環(huán)節(jié)占37%。從2007-2030需投資15000億投資，包括電網(wǎng)設(shè)施更新。歐洲智能電網(wǎng)研究和示范項(xiàng)目智能電網(wǎng)項(xiàng)目分布?xì)W洲實(shí)施智能電網(wǎng)研究和示范項(xiàng)目219項(xiàng)。這些項(xiàng)目?jī)?nèi)容范圍很廣，但配電自動(dòng)化、儲(chǔ)能技術(shù)、AMI、需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車(chē)、能源綜合利用是重點(diǎn)技術(shù)。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算為55億歐元，項(xiàng)目和投資主要集中在E15國(guó)家，E12國(guó)家落后較多英國(guó)、丹麥、西班牙、英國(guó)4國(guó)項(xiàng)目數(shù)大約占總數(shù)50%顯示了新能源、分布式能源并網(wǎng)問(wèn)題在歐洲智能電網(wǎng)中的重要性由歐盟投資，JRC組織實(shí)施為相互了解、共享經(jīng)驗(yàn)，EURELECTRICandECJRC開(kāi)發(fā)了在線平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)可了解各國(guó)的項(xiàng)目情況。http://www.smartgridsprojects.eu/map.html歐洲智能電網(wǎng)研究和示范項(xiàng)目德國(guó)（17項(xiàng)，15項(xiàng)完成）E-Energy智能家居參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)下的需求響應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)充放電設(shè)施建設(shè)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)研發(fā)電動(dòng)交通服務(wù)系統(tǒng)，充電設(shè)施與市場(chǎng)和服務(wù)平臺(tái)相連電動(dòng)汽車(chē)通信系統(tǒng)，道路服務(wù)和供電系統(tǒng)英國(guó)（10項(xiàng)，5項(xiàng)完成）配電自動(dòng)化遙控、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和對(duì)負(fù)荷的實(shí)時(shí)管理，適應(yīng)分布式能源的配電自動(dòng)化，利用先進(jìn)的電壓控制適應(yīng)負(fù)荷變化AMI

部署SM,引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)充放電,儲(chǔ)能技術(shù)國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃研究：適應(yīng)可再生能源大規(guī)模接入和需求側(cè)變化的英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司