智能电网课程总结
2020-03-02 19:52:54 来源：范文大全收藏下载本文
智能电网课程总结
一 学习目的
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。协调发展不是单个系统的事情，而是一种“整体性”、“综合性”和“内生性”的同步发展的聚合，可持续发展已成为国家、城市、产业和企业等共同追求的目标。协调发展是可持续发展首要的基础和前提性因素，是可持续发展的动因和手段。更加适应高度市场化的电力交易的需要，更加适应客户的自主选择需要。为此不同的国家和组织都不约而同地提出要建设具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的智能电网，将智能电网视为未来电网的一个发展方向。尽管智能电网的研究与实践尚处于起步阶段，但是建设智能电网已经成为世界电力行业的一种美 好愿景，必将进一步推动电力工业的变革与进步。
作为普通本科生，我选修智能电网相关课程的目的是：了解当下电力系统发展的动向与建设智能电网的目的和意义以及发展目标和路线，熟悉各环节的关键技术，深入的理解建设智能电网的必要性。
二 智能电网发展背景
在当前世界能源短缺危机日益严重、电力系统规模的持续增长、气候环境变化加剧等因素的影响下，21世纪电力供应面临一系列新的挑战。因此，在欧盟、美国和中国，政府、高校研究机构和企业共同参与，针对保证21世纪能源供应面临的技术问题、技术难点和技术路线开展了深入的研究，提出了智能电网的概念。目前，这些国家和地区将智能电网提高到国家战略的高度，将发展智能电网视为关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。智能电网是解决2l世纪电力供应面临问题的有效途径。
智能电网计划中的发电侧将要实现电力流、信息流、业务流、资金流的高度一体化，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征，构建坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的电力网络系统。从技术上讲，主要体现在以下几个方面：
1.实现机组重要运行参数的在线监测，包括实时煤耗、实时排放等环保指标。
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2.加强对提高发电设备的可调节、抗扰动、可预测等能力的技术研究。 3.机网信息的双向交换、控制与快速反应。 4.高效、清洁、经济的可再生能源发电和控制技术。 5.先进的核电技术。 6.洁净煤发电技术。
目前国内电力需求的不断增加,对电能质量提出了更高的要求,加上我国传统能源存量的不断减少,有必要将新能源技术应用于未来电力事业发展,着力寻求智能电网建设的方法和途径,从而在稳步提高电能质量的基础上,有效的缓解能源危机。
在美国，奥巴马政府的经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网采用数字技术收集、交流、处理数据，提高电网系统的效率和可靠性。智能电网的倡导者要让客户相信，智能电网将帮助客户减少电费支出。另外，太阳能等分布式可再生能源、即插即拔式电动车等还将创造大量间接的工作机会，智能电网将带来数百万个“绿色就业机会” 。 欧洲国家发展智能电网主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要，把可再生能源、分布式电源的接人及碳的零排放等环保问题作为侧重点。日本构建智能电网以新能源为主。日本将根据自身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定 构建智能电网。日本政府计划在与电力公司协商后，开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验。
相比较而言，国内开展智能电网的体系性研究虽然稍晚，但在智能电网相关技术领域开展了大量的研究和实践，在输电领域，多项研究应用达到国际先进水平，在配用电领域，智能化应用研究也正在积极探索。我国的智能电网与西方国家有所不同，是建立在特高压建设基础上的坚强的智能电网，中国式智能电网将以特高压电网为主干网架，利用先进的通信信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的智能电网。其特征将包括在技术上实现信息化、数字化、自动化和互动化，同时在管理上实现集团化、集约化精益化、标准化。
2009年2月2日，中国能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网必须实施“ 互动电网” 革命性改
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造。在2008年5月末召开的特高压国际大会上，国务院副总理张德江表示，中国将从实际出发积极探索符合中国国情的智能电网发展道路。这是我国高层领导首次在公开场合表达对智能电网的态度。会议上，国家电网公司公布，将分三个阶段推动坚强智能电网的建设：2009年至2010年为规划试点阶段，重点开展“ 坚强智能电网” 发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，及各环节试点工作；2011年至2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设， 初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。这一宏伟蓝图让众多电力设备及自动化企业兴奋不已，并纷纷投入人力、物力、财力对智能电网进行技术研究，寄望能够在这一轮带有技术革命性质的行业洗牌中拔得头筹。我国西部地区的电网建设水平低于东部，而西部有大量风电、太阳能等清洁能源等待接入电网，因此，预期我国清洁能源接入将在西部进行试点。
三 对智能电网的了解
通过对智能电网这门课程的学习，我了解了智能电网相关的基础知识。所谓智能电网，就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应安全生、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
我国智能电网具有明显的中国特色，它是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建的以信息化、自动化、互动化为特征的统一“坚强智能化电网”。我国智能电网的基本要求是通过特高压输电，首先满足日益增长的电力负荷需求，在前期保证输电网环节、变电环节的智能化建设，并确保供电的安全可靠性和经济性，使可再生能源接入配电网环节智能化。
智能电网和传统电网相比，有很多不同的特征和优点，具体体现在以下两方面：
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一是主要功能：
（1）鼓励电力用户参与电力生产和进行选择性消费。提供充分的实时电价信息和洞中用电方案，促使用户主动选择与调整电能消费方式。
（2）最大限度兼容各类分布式发电和储能。使分布式电源和集中式大型电源相互补充。
（3）支持电力市场化。允许灵活进行定时间范围的预定电力交易、实时电力交易等。
（4）满足电能质量需要，提供多种的质量-价格方案。
（5）实现电网运营优化。以电网的智能化和资产管理软件深度集成为基础，使电力资源和设备得到最有效的利用；
（6）抵御外界攻击。具有快速恢复能力，能够识别外界恶意攻击并加以抵御，确保供电安全。
二是主要特征：
（1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。
（2）自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。
（4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。
（5）集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。
（6）优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。
另外，智能电网的研究与发展中也存在着诸多问题，这些问题主要体现在新能源大规模接入、电网运行、电网调度控制及用户与电网信息双向交互等方面。
新能源大规模接入问题的主要表现有：
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（1）风电的间歇性、随机性和反调峰特性增加了电网调频的负担。尤其是在冬季，北方有较多供热机组，受供热限制，这类机组出力必须维持在较高水平，难以参加调频。
（2）当前，在运风电机组70%为双馈型和直驱型机组，由于我国现行标准无强制性要求和成本问题，许多风电场无功补偿装置配置不足。当大规模风电场接入电网时，由于机组调节能力的限制，往往引起并网点周边地区电压越限。 目前已经建成投产的风电机组普遍不具备低电压穿越功能。在电网发生扰动或故障时，往往导致风电机组自行脱网对电网造成二次冲击，严重影响电网的安全稳定运行。
（3）各风电场普遍未建立风电功率预测系统，无法准确预测风电出力，使电网调度部门难以安排发电计划，这也加剧了电网调频、调压困难，给电网安全稳定运行带来了隐患。
电网运行方面问题的主要表现有：
（1）电网短路电流水平日益增大。随着系统大量发电机组的投运和500kv.及以下输电线路的不断增加，电网的联系越来越紧密，短路电流日益增高，尤其在华东、华北等经济较为发达地区的电网，由于负荷高度集中，网架结构较为紧密，短路电流超标问题屡见不鲜，已经成为限制电网发展的重要问题。
（2）电力输送不够灵活，影响电网输电能力。由于我国资源和能源的分布特点，各地区发电和负荷分布不均衡的矛盾日益突出，长距离、大容量输电情况逐渐增多。随负荷增长而不断增大的潮流对有限的通道资源造成巨大的输电压力，由于潮流灵活控制的手段非常有限和缺乏，电网输电通道潮流分布不均衡的矛盾日益突出，一些设备利用率水平较低，严重影响了电网输电能力的发挥。
（3）电网动态无功支撑能力不足。在我国负荷高度集中的受电端，电源相对缺乏，电网动态无功支撑能力较弱。负荷中心动态无功支撑能力不足是电网中长期存在的问题，对系统的安全稳定运行构成了严重威胁。
电网调度控制的问题主要表现有：
（1）电网调度计划安排的精细化手段不足。省级及以上调度日前和实时调度计划、安全校核功能及可视化展示与分析等方面研究与应用尚处于起步阶段，与国外先进水平有较大差距；跨区域（大流域）水电优化调度、水火互济和风电
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场出力预测技术仍处于研究阶段。
（2）自动化基础薄弱，在线安全分析存在缺陷。厂站实时数据的完整性和准确性得不到有效保证，系统模型和参数的维护与管理不规范，维护工作量大，省级及以上调度在线安全分析的实用化水平不高，应用水平不平衡，存在“短板”效应。
（3）各种应用系统一体化水平低，制约了调度技术支持系统整体的发展。现有各应用系统大多是针对不同调度业务要求单独进行设计和定制幵发，造成现有调度技术支持系统的整体性差、结构不合理、运行维护困难、安全防护和数据共享能力弱，难以实现扩充和升级。
用户与电网信息双向交互问题主要有：
（1）电网企业缺乏较先进的与用户进行双向信息交互的技术支持系统。因此，无法处理从用户端收集的海量信息，无法根据业务需要分析生成相应策略，并将用户需要的信息传递给用户。
（2）配电网没有形成具有高速率、大带宽、不间断特性的信息交互通信网。目前，我国中压配电通信网主要用于用电信息采集和较发达地区的配电自动化通信业务；低压配电通信网主要用于用电信息采集业务；用电信息采集主要应用公网，存在着带宽和安全性的制约。中西部欠发达地区专网建成率低，严重制约着用电信息采集和配电自动化的发展。因此，没有强大的配电通信网，就无法高效、安全地传递电网与用户之间的交互信息，也无法实现配网自动化，这些问题客观上制约了智能电网的发展。
（3）终端用户智能电表的应用还处在起歩阶段。目前，我国终端用户的电表大部分仅能显示电量，不能为用户提供更多有用的信息。
四 智能电网发展展望
智能电网建设是根据我国能源分布于负荷消纳地域分布特点，适应我国当前和未来社会发展所采取的的电网发展方式，对各类能源，尤其是大规模风电和太阳能发电电的计入和送出适应性强，能够实现能源资源的大范围、高效率配置。我国智能电网的建设已经上升至国家战略层面的高度。智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一，前景十分广阔。
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智能电网在目前学术层面没有统一的定义，但大家对智能电网的认识是趋同的。智能电网是以电力流、信息流为主线，涵盖电力系统，包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节整体的系统解决方案。智能电网建设已经进入了一个新的阶段，智能电网发展未来路还很长，而未来智能电网更重视发挥智能电网的网络经济效益和电网数据价值。
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