國家智能電網發展狀況授課教師：邢曉敏東北電力大學電氣工程學院第1講目前一頁\總數五十五頁\編于十三點該部分介紹的主要內容：目錄國家電網公司倡議智能電網的研究背景國家電網公司企業發展戰略中國智能化電網的實施計劃智能電網的驅動力2目前二頁\總數五十五頁\編于十三點該部分介紹的主要內容：智能電網涉及的重要電網技術中國智能化電網的定義、內涵及發展目標智能電網建設涉及輸配電到用電的各個領域目錄3目前三頁\總數五十五頁\編于十三點國家電網公司的企業發展戰略戰略目標把國家電網公司建設成為“電網堅強、資產優良、服務優質、業績優秀”的現代公司（簡稱“一強三優”）。

所謂“電網堅強”：

電網規劃科學，結構合理，技術先進，安全可靠，運行靈活，標準統一，經濟高效。

4目前四頁\總數五十五頁\編于十三點國家電網公司的企業發展戰略戰略重點電網發展戰略：

建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強的國家電網，促進大煤電、大水電、大核電、大可再生能源基地集約化開發，實施更大范圍內能源資源優化配置（簡稱“一特四大”電網發展戰略）。5目前五頁\總數五十五頁\編于十三點中國智能化電網的實施計劃實施原則：統一規劃、分步實施、試點先行、整體推進

進度安排：分為研究試點（2009-2010）、全面建設（2011-2015）、引領提升（2016-2020）三個階段推進實施。在加快建設由1000kV交流和±800kV、±1000kV直流構成的特高壓骨干網架，實現各級電網協調發展的同時，分階段推進堅強智能電網發展。

6目前六頁\總數五十五頁\編于十三點加強交流，廣泛合作共同努力，建立國際標準及規范采取措施，推進智能化電網建設攜手共進，推動能源產業升級和社會進步國家電網公司倡議7目前七頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（1/20）（一）智能電網的發展歷史2005年，坎貝爾發明了一種技術，利用的是“Swarm群體行為”原理，讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。比如，一臺空調運轉15分鐘，以把室內溫度維持在24℃；而另外兩臺空調可能會在保證室內溫度的前提下，停運15分鐘。這樣，在不犧牲每個個體的前提下，整個大樓的節能目標便可以實現。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。2005年，坎貝爾發明了一種無線控制器。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。8目前八頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（2/20）（一）智能電網的發展歷史2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》（AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy）強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。這時候的智能電網應該是指輸配電過程中的自動化技術。

9目前九頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（3/20）（一）智能電網的發展歷史2006年中期，一家名叫“網點”（GridPoint）的公司開始出售一種可用于監測家用電路耗電量的電子產品，可以通過互聯網通信技術調整家用電器的用電量。這個電子產品具有了一部分交互能力，可以看作智能電網中的一個基礎設施。10目前十頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（4/20）（一）智能電網的發展歷史2006年，美國IBM公司曾與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這個可以看作智能電網最完整的一個解決方案，標志著智能電網概念的正式誕生。這一方案被形象比喻為電力系統的“中樞神經系統”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。11目前十一頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（5/20）（一）智能電網的發展歷史2007年10月，華東電網正式啟動了智能電網可行性研究項目，并規劃了從2008年至2030年的“三步走”戰略。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網領域。

“三步走”戰略：（1）在2010年初步建成電網高級調度中心；（2）2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網；（3）2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。12目前十二頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（6/20）（一）智能電網的發展歷史2008年美國科羅拉多州的波爾得（Boulder）已經成為了全美第一個智能電網城市。該城市每戶家庭都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優先使用風電和太陽能等清潔能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現，可以重新配備電力。13目前十三頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（7/20）（一）智能電網的發展歷史2008年9月Google與通用電氣聯合發表聲明對外宣布，他們正在共同開發清潔能源業務，核心是為美國打造國家智能電網。14目前十四頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（8/20）（一）智能電網的發展歷史2009年1月25日美國白宮最新發布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網的整體革命。2月2日我國能源問題專家武建東在《全面推互動電網革命拉動經濟創新轉型》的文章中，明確提出中國電網亟須實施“互動電網”革命性改造。15目前十五頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（9/20）（一）智能電網的發展歷史2009年2月4日，地中海島國馬耳他和IBM達成協議，雙方同意建立一個“智能公用系統”，實現該國電網和供水系統數字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監控用電，并制定不同的電價來獎勵節約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元（合7000萬歐元），其中包括在電網中建立一個傳感器網絡。這種傳感器網絡和輸電線、各發電站以及其他的基礎設施一起提供相關數據，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數據的軟件，幫助電廠發現機會，降低成本以及該國碳密集型發電廠的排放量。16目前十六頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（10/20）（一）智能電網的發展歷史2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表（PowerMeter）的用電監測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。17目前十七頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（11/20）（一）智能電網的發展歷史2009年2月28日，作為華北公司智能化電網建設的一部分——華北電網穩態、動態、暫態三位一體安全防御及全過程發電控制系統在京通過專家組的驗收。這套系統首次將以往分散的能量管理系統、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成，調度人員無需在不同系統和平臺間頻繁切換，便可實現對電網綜合運行情況的全景監視并獲取輔助決策支持。此外，該系統通過搭建并網電廠管理考核和輔助服務市場品質分析平臺，能有效提升調度部門對并網電廠管理的標準化和流程化水平。18目前十八頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（12/20）（一）智能電網的發展歷史美國谷歌2009年3月3日向美國議會進言，要求在建設“智能電網（SmartGrid）”時采用非壟斷性標準。19目前十九頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（13/20）（二）智能電網的三個里程碑IBM的智能電網主要是解決電網安全運行、提高可靠性。第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網”解決方案。20目前二十頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（14/20）（二）智能電網的三個里程碑從其在中國發布的《建設智能電網創新運營管理——中國電力發展的新思路》白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產和設備，提高數字化程度；二是數據的整合體系和數據的收集體系；三是進行分析的能力，即依據已經掌握的數據進行相關分析，以優化運行和管理。第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網”解決方案。21目前二十一頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（15/20）（二）智能電網的三個里程碑該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產、輸送、零售的各個環節的優化管理，為相關企業提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是IBM一個市場推廣策略。第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網”解決方案。22目前二十二頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（16/20）（二）智能電網的三個里程碑除了已公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代，建立美國橫跨四個時區的統一電網；發展智能電網產業，最大限度發揮美國國家電網的價值和效率，將逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統一入網管理；全面推進分布式能源管理，創造世界上最高的能源使用效率。第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃。23目前二十三頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（17/20）（二）智能電網的三個里程碑可以看出美國政府的智能電網有三個目的：（1）由于美國電網設備比較落后，急需進行更新改造，提高電網運營的可靠性；（2）通過智能電網建設將美國拉出金融危機的泥潭；（3）提高能源利用效率。第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃。24目前二十四頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（18/20）（二）智能電網的三個里程碑“互動電網”是指在創建開放的系統和建立共享的信息模式的基礎上，以智能電網技術為基礎，通過電子終端將用戶之間、用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，實現數據讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現電力、電訊、電視、遠程家電控制和電池集成充電等的多用途開發。第三個是我國能源專家武建生提出的“互動電網”。25目前二十五頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（19/20）（二）智能電網的三個里程碑它可以整合系統中的數據，優化電網的管理，將電網提升為互動運轉的全新模式，形成電網全新的服務功能，提高整個電網的可靠性、可用性和綜合效率。互動電網具備可靠、自愈、經濟、兼容、集成和安全等特點。第三個是我國能源專家武建生提出的“互動電網”。26目前二十六頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的研究背景（20/20）（二）智能電網的三個里程碑互動電網主要解決三個問題：（1）是以信息技術改造來提升現有的能源體系，特別提高集能源大成的傳統電網體系的能源效率；（2）是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的創新能源利用體系；（3）是要建造消費者和生產者互動的精巧、智慧和專家服務化的能源運轉體系。第三個是我國能源專家武建生提出的“互動電網”。27目前二十七頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術和自動控制技術與能源電力技術以及電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。28目前二十八頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的智能化主要體現：（1）可觀性（2）可控性（3）實時分析和決策——采用先進的傳感量測技術，實現對電網的準確感知；——可對觀測對象進行有效控制；——實現從數據、信息到智能化決策的提升；（4）自適應和自愈——實現自動優化調整和故障自我恢復。29目前二十九頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的特征：（1）堅強在電網發生大擾動和故障時，仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積停電事故；主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化等。在自然災害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電網的安全運行；具有確保電力信息安全的能力。30目前三十頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的特征：（2）自愈具有實時、在線和連續的安全評估和分析能力，強大的預警和預防控制能力，以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化等。31目前三十一頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的特征：（3）兼容支持可再生能源的有序、合理接入，適應分布電源和微電網的接入，能夠實現與用戶的交互和高效互動，滿足用戶多樣化的電力需求并提供對用戶的增值服務。主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化等。32目前三十二頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的特征：（4）經濟支持電力市場運營和電力交易的有效開展，實現資源的優化配置，降低電網損耗，提高能源利用效率。主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化等。33目前三十三頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的理念智能電網的特征：（5）集成實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精益化管理。主要包括堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化等。（6）優化優化資產的利用，降低投資成本和運行維護成本。34目前三十四頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的驅動力驅動力電力需求的增長與日益老化的電網框架之間的矛盾。運行成本控制與相應監管政策的不確定性的矛盾。環境壓力不可再生能源的過度開采和利用，造成生態環境破壞和能源枯竭。信息化、數字化等新技術的驅動。美歐洲各國的能源政策更加強調對環境的保護和可再生能源發展，尤其是鼓勵風能、太陽能和生物質能等可再生能源發展。歐盟和相關國家的政策鼓勵和支持，提倡低碳發電、可再生能源電力和高效的能源利用方式，用以減小碳化物的排放，保護環境。現代新技術的驅動。歐安全、可靠、價格合理的電力供應是國家繁榮、安全的重要保證

轉向了更加高效、靈活、環保、且有利于跨歐電力市場建設等需求35目前三十五頁\總數五十五頁\編于十三點智能電網的驅動力驅動力充分滿足經濟社會快速發展和電力負荷高速持續增長的需求；確保電力供應的安全性和可靠性，避免發生大面積停電事故；提高電力供應的經濟性，降低成本和節約能源；大力發展可再生能源，調整優化電源結構，提高電網接入可再生能源的能力和能源供應的安全性，滿足環境保護的要求；提高電能質量，為用戶提供優質電力和增值服務；適應電力市場化的要求，優化資源配置，提高電力企業的運行、管理水平和效益，增強電力企業的競爭力。中國36目前三十六頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術電能質量控制技術潮流靈活控制技術高度的信息集成技術智能調度技術智能電網涉及的重要電網技術37目前三十七頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術智能電網涉及的重要電網技術風電、太陽能發電自身固有的特征：決定了其規模化發展必然會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響，必須要有先進的儲能技術做支撐。隨機性、間歇性38目前三十八頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術智能電網涉及的重要電網技術大容量電力儲能技術發展的必要性：儲能技術在很大程度上解決了新能源發電的隨機性、波動性問題。中國新能源大發展在即，對儲能產業有更急迫的現實需求。大容量儲能還可提高能源利用效率，為國家節約巨額投資。39目前三十九頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術智能電網涉及的重要電網技術大容量儲能技術發展的現狀：全球大容量儲能技術呈多元化發展格局，中國企業已掌握關鍵技術，擁有自主知識產權。全球儲能技術主要有以下幾個方面：物理儲能化學儲能電磁儲能如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等如超導電磁儲能等40目前四十頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術智能電網涉及的重要電網技術大容量儲能技術發展的現狀：全球大容量儲能技術呈多元化發展格局，中國企業已掌握關鍵技術，擁有自主知識產權。全球儲能技術主要有以下幾個方面：物理儲能化學儲能電磁儲能如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等如超導電磁儲能等是物理儲能中最成熟也是世界應用最普遍的。主要用于電力系統的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用等。41目前四十一頁\總數五十五頁\編于十三點大容量電力儲能技術智能電網涉及的重要電網技術大容量儲能技術發展的現狀：全球大容量儲能技術呈多元化發展格局，中國企業已掌握關鍵技術，擁有自主知識產權。全球儲能技術主要有以下幾個方面：物理儲能化學儲能電磁儲能如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等如超導電磁儲能等目前技術進步最快。其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術在安全性、能量轉換效率和經濟性等方面取得重大突破。42目前四十二頁\總數五十五頁\編于十三點電能質量控制技術智能電網涉及的重要電網技術電能質量概念產生的原因：理想狀態：一個理想的電力系統應以恒定的頻率(50Hz)和正弦的波形，按規定的電壓水平對用戶供電。在三相交流電力系統中，各相的電壓和電流應處于幅值大小相等、相位互差120°的對稱狀態。實際狀況：由于系統各元件(發電機、變壓器、線路等等)參數并不是理想線性或對稱的，加之調控手段的不完善、負荷性質各異且其變化的隨機性以及運行操作、各種故障等原因，這種理想狀態在實際當中并不存在，因此產生了電能質量的概念。

43目前四十三頁\總數五十五頁\編于十三點電能質量控制技術智能電網涉及的重要電網技術電能質量的定義：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，其內容涉及頻率偏差、電壓偏差、電磁暫態、供電可靠性、波形失真、三相不平衡以及電壓波動和閃變等。

【Power

Quality】44目前四十四頁\總數五十五頁\編于十三點電能質量控制技術智能電網涉及的重要電網技術近年來，電能質量控制技術的發展非常迅速，主要體現在以下幾個方面:（1）電能質量控制的基礎理論研究方面

（2）電能質量的檢測及應用儀器和設備方面（3）采用數字化控制技術方面（4）柔性交流輸電技術與柔性交流配電技術的發展與融合方面（5）非電力電子技術電能質量控制器的發展方面45目前四十五頁\總數五十五頁\編于十三點潮流靈活控制技術智能電網涉及的重要電網技術潮流靈活控制的含義：靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現代控制技術結合以實現對電力系統電壓、參數(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。

其實際上就是靈活交流輸電技術（FACTS）。46目前四十六頁\總數五十五頁\編于十三點高度的信息集成技術智能電網涉及的重要電網技術信息技術是國家電網的戰略目標的實施的必要保障。“智能電網”的實施，需要各種尖端技術的融合，而這些技術如何在此平臺上進行融合，將成為檢驗各國的綜合技術能力的競技場。在此其中，信息技術將是“智能電網”的實施的重要保障，其實質意義已經超越“供電網絡”本身。47目前四十七頁\總數五十五頁\編于十三點智能調度技術智能電網涉及的重要電網技術智能調度是智能電網建設中的重要環節，智能電網調度技術支持系統則是智能調度研究與建設的核心，是全面提升調度系統駕馭大電網和進行資源優化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活高效調控能力和公平友好市場調配能力的技術基礎。

48目前四十八頁\總數五十五頁\編于十三點中國智能化電