智能电网智能电网总体概念.ppt
智能电网总体概念,2.1 关于智能电网的中文译名,由于各种事故和灾害所涉及到的“关键性基础设施”，如电力、通信、信息、交通、金融等皆已发展成为自身拥有的庞大网络系统，他们应对网络灾难的智能化措施也各有特点。,2.1 关于智能电网的中文译名,作为国家关键基础设施的电力基础设施从其功能上划分，可分为输电网、配电网和终端用户网等3部分，而每个部分的结构和特点又都有不同功能的智能化要求：对于输电网而言，不同类型的科研机构、高等院校、管理和运行部门或制造部门都会提出不同的智能化设想规划，并冠以各不相同的名称。,2.1 关于智能电网的中文译名,在国际上，初期的智能电网就出现了多种多样的“智能”名称，如“Smart”(中文翻译为聪明的、漂亮的、时髦的、巧妙的等，1995年的21世纪大英汉词典出现了智能的、智能化的翻译)、“Wise”(中文翻译为明智的、有学问的、有智慧的、聪明的、机灵的等)、“intelligent”(中文翻译为理解力强的、有才智的、聪明的、明智的，在计算机领域内翻译为智能的)等多种英语名称。因此对Smart Grid、GridWise和Intelligent Grid的中文翻译到目前为止尚无统一的名称。,2.1 关于智能电网的中文译名,但从研发部门的初衷来看Smart Grid、GridWise和Intelligent Grid是有所侧重的，Smart Grid、GridWise两个项目都是由DOE资助立项的，它们侧重于配电网络和用户的智能化；而Intelligent Grid项目是由美国EPRI创建和研发的，其重点在于电力基础设施体系结构的重建，如一体化的能源及通信系统体系结构(integrated energy and communication system architecture，IECSA)，和随后延伸的Intelligent Grid体系结构。,2.1 关于智能电网的中文译名,在本文中，将“GridWise”译为“智慧电网”；“Smart Grid”的翻译依据美国2007能源独立和安全法案中第XIII条款的法律规定看，只能翻译为“智能电网”，因为法案中将“Smart Grid”定义为“支持国家电力传输和配电系统的现代化”的重大措施，“Smart Grid”已含盖了电力传输和配电系统；这样，为了引用的方便和区分，本文将“Intelligent Grid”翻译为“智力电网”。在美国“智能电网”的英文名称还有Smart Electric Grid(智能电网)、Smart Power Grid(智能电力网)、Intelligent Grid/Intelligrid(智力电网)和Future Grid(未来电网)等。,2.2 智能电网总体概念,智能电网是在现代电网中应用数字技术实现电能从电源到用户的传输、分配、管理和控制，以达到节约能源和成本的新一代电力网络。,2.2 智能电网总体概念,智能电网的本质就是能源替代和兼容利用。它主要是通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时、高速、双向的效果，整体性 提高电网的综合效率。,2.2 智能电网总体概念,智能电网实现的三要素：一 是有足够的投资,在庞大的输电网上安装足够数量的傳感器和可进行双向通信的智能电表,让它告诉你整个系统的实时情况。二 是必须要有相当健全的通信系统与电子计算机系统,以及统一的通信系统标准。而目前这些还存在不确定性。三是计算机系统足够的运算能力，通过数据分析，以优化运行和管理,2.2 智能电网总体概念,2.2.1 气候的变化、燃料成本的飞升、过时的电网基础 设施，以及全新的发电技术改变了所有相关人士的观念：发电造成了大约25%的全球温室气体排放量，电力公司也在对电力系统的未来走向进行重新思考。可再生、分布式发电将对减少温室气体排放发挥更加重要的作用。需求方管理将提高能效，降低总耗电量。实时监控电网性能将提高电网可靠性和利用率，减少灯火管制，并优化电网的投资回报。这些供需方面的变化需要一个全新、更加智能的系统，来管理日趋复杂的电网。,2.2 智能电网总体概念,2.2.2 在意识到这些问题后，能源企业开始将信息和通信 技术（ICT）集成入电力基础设施，使电力系统实 现“智能化”。接近实时的信息使公用事业公司能够 将整个电力系统作为一个集成框架加以管理，主动 地检测和响应各个地区和设备的电力需求、供应、成本、质量和温室气体排放量的变化。同样，更为 出色的信息也使消费者能够管理能源使用，满足其 需求。正如美国前副总统阿尔戈尔所说，“就像互联网的推出引发了强大的信息经济问世一样，电力网络或智能电网的开发将促使动态、全新、可再生能源经济的诞生。,2.2 智能电网总体概念,2.2.3 智能电网潜在的环境和经济优势是不容忽视的。西北太平洋国家实验室近期对家庭利用智能电网技术监控和调整家中能耗的情况进行了调查。结果表明，家庭用户每年的电费平均降低了10%。如果该方案广泛部署的话，每年能够将公用电网高峰负载降低15%，这相当于超过100千兆瓦时的电量，而为了获取这些电量，在美国未来20年内就需要建设100座、各为2000兆瓦装机容量的大型燃煤发电厂。此举将节省新电厂和电网投资达2000亿美元，相当于减少了3000万路面行驶车辆。,2.2 智能电网总体概念,2.2.4 一个由出色技术支持的电力系统将更加高 效，不仅能够减少温室气体排放，还能提高电 力可靠性。具体来说，智能电网能够：通过自动关闭家庭、办公室和工厂中的指 定设备，减少电力使用高峰电量 提供能耗的即时反馈，减少浪费 鼓励厂商生产“智能”设备，减少能源使用 隔离电网中的干扰因素，检测并防止电力 灯火管制,2.2 智能电网总体概念,2.2.5 智能电网的主要应用,2.2 智能电网总体概念,智能电网的主要应用包括：智能电网平台：自动收集电网中所有相关节点 电网状态信息。过去，只是收集高压电网和部分中压电网的信 息，而现在全面查看电网状态正变得日益重要。管理人员能够发现所有地区的电网损耗，并能 更好地管理可再生能源，它们通常能向以前未 监视过的地区供电。管理系统日趋复杂，这也 需要用智能技术集成分散的决策机制，从而实 现电网管理的优化，大幅度减少断电现象。,2.2 智能电网总体概述,电网监控和管理：利用收集的信息实时控 制电网 如果釆取措施快速隔离故障，代价高昂的断电现 象即可减少。电力公司正在安装传感器以接近实 时地（秒到毫秒级延迟）监控电网，尽早地发现 故障。这些监控系统将从起始的输电网扩展至配 电网。电网状态信息被集成接入电力公司的SCADA系 统，实现接近实时的电网电力自动化控制。,2.2 智能电网总体概述,集成维护：延长资产生命周期 从中长期来看，收集信息能够优化电网资产的维护战略。由于使用、年限和许多其他因素的不同，资产状况可能存在很大差异。固定周期式的传统维护策略不再适用。管理人员能够对资产进行持续监控，关键问题可被提早发现。借助全新通信技术，现场技术人员能够获得关键资产状态信息，确保问题得以及时解决。这一全新的维护方法能够显著地延长资产使用寿命，避免发生代价高昂的中断事件。,2.2 智能电网总体概述,智能计量：实时能耗监控 由于受到产量、燃料价格、气候条件和需求波动等供需关系的影响，当今批发市场的电力价格反复无常。一般来说，晚间非高峰用电的价格比白天的价格低50%。但是，消费者通常只是见到一个与时间周期无关的平稳价格。在能源法规制订者的要求下，一些公用事业公司开始以“智能电表”替换传统的机械电表，使客户能根据一天中的时间段选择可变价位。通过让客户随时看到其所消耗能源的实际成本，他们能够相应地做出调整，关闭一些设备，将能耗从高价格时段转换至低价格时段。这一错峰用电和限电机制能够同时降低消费者成本和消费者对电力公司的高峰需求。,2.2 智能电网总体概述,需求方管理：降低家庭、办公室和工厂 的电力消耗 通过持续监控电力消耗和主动管理设备耗能方式，需求方管理能够有效地减少家庭、办公室和工厂的电力消耗。管理的内容包括需求响应计划、智能电表和可变电价、配备智能设备的智能楼宇，以及能源仪表板。这些创新组合在一起，使电刀公司和消费者能够更有效地管理和响应电力需求的变化。,2.2 智能电网总体概述,集成可再生能源：鼓励家庭和企业安装自己的可 再生能源 小规模低炭源发电：一些家庭和办公室利用小型发电设备本地供电更加经济高效。这些设备包括光电和太阳能设备等可再生能源设备，以及不可再生设备，如具备热回收功能的燃油或燃气发电机。小规模低炭源产电技术的价格正变得更加廉宜。由于技术类型和操作环境（地点、利用率、政府补助金）的差异，与传统发电相比，它们具有更强的竞争力，并能减少温室气体排放。但是，大规模推广这些技术还需要获得公众的支持和进一步的技术研发。小规模低炭源产电技术与智能电网相结合，将帮助消费者成为“电网一个积极的组成部分”，而非置身局外，并能与中央发电集成。此外，智能电网将允许电力公司将分布式发电资产作为“虚拟电厂”集成到它们的体系之中。,2.2 智能电网总体概述,汽车电网：直至最近，抽水蓄能电站依然是大规模存储电力的唯一经济的选择。随着插电型油电混合车（PHEV）和电动汽车的开发，新的机遇将改变市场。例如，当汽车电池价格低时，可用来存储电能，而当价格升高时，可再卖回给电网。就驾驶者而言，其车辆将成为控制电力成本的一种有效方式，而电力公司则能利用PHEV 车队为电网供电，以解决高峰期的电力需求。,2.2 智能电网总体概述,2.2.6 欧美智能电网发展的简况 2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，其他多个州已经开始设计智能电网系统，近两年可能将超过10个州。2009年1月25日美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表美国行将推动智能电网的整体革命。,2.2 智能电网总体概述,智能电网在英国、法国、德国等都有潮流性发展趋势。2006年欧盟理事会的能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。,2.2 智能电网总体概述,在中国电力行业热烈庆祝首座1000千伏交流输变电项目，“晋东南南阳荆门”特高压试验示范工程建成投运的时刻，大洋彼岸的人们却在热议IBM公司CEO塞缪尔帕尔米萨诺对奥巴马的一项新建议，将信息革命与新能源革命整合大力发展智能 电网 中国也开始行动了,2.2 智能电网总体概述(结论),不断攀升的燃料成本、基础设施投资不足，以及经济形势的变化，所有这些因素使现在的电力行业处于一个混乱的时期。而更不幸的是，发电量的扩展日益昂贵，而且公众越来越反对建设新的化石燃料电厂特别是燃煤电厂。因此，在很多国家中，为使系统稳定所需的准备金余额达到了相当高的水平。随着电力公司着手准备满足不断提高的用户需求，发电造成的温室气体排放量可能会很快超过其他所有能源的排放量。幸运的是，智能电网的创建将解决这些问题。智能电网能减少家庭和楼宇的耗电量，大大缩减高峰需求，并加速多种可再生能源的利用，同时提高电力基础设施的可靠性、安全性和使用寿命。,
