1、State Grid Corporation Of China. All rights reserved.2009,坚强智能电网 支撑经济、社会、环境可持续发展,国网电力科学研究院,提纲,1. 国外智能电网最新发展2. 坚强智能电网战略部署 3. 智能电网的理解与思考,随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。不同国家的国情不同、电网发展阶段、资源分布不同，发展智能电网的方向和重点也不同。,1.1 智能电网成为世界电力工业积极应对未来挑战的
2、共同选择,1.2 国外智能电网起源及发展历程-美国,2002年，美国电科院（EPRI）正式提出并推动了“Intelli grid”项目研究，致力于智能电网整体的信息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发。 20032005年间，美国智能电网研究开始蓬勃发展，DOE（美国能源部）先后发布了 “Grid 2030”、“国家输电技术路线图”，描绘美国未来电网远景和技术战略；发起了“Gird Wise”和“现代电网(MGI）”等项目，随后几年，美国电力企业开始在智能电网领域开展一系列实践。,2005年，欧洲委员会首次在欧洲提出“智能电网”概念，成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”，目
3、标是把电网转换成用户和运营者互动的服务网，提高欧洲输配电系统的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模整合扫除障碍。 2006年，论坛提出了欧洲未来电网的远景和策略，制定了战略研究议程(SRA)，欧洲未来电网发展策略，指导欧盟及其各国开展相关项目，促成智能电网的实现。,1.2 国外智能电网起源及发展历程-欧洲,美国,欧洲,1.2 国外智能电网起源及发展历程-对比分析,美国,欧洲,1.3 国外智能电网发展的最初动因,动因：美国在全国范围内存在多个交流输电网，人员年龄老化，投入不足，技术陈旧，事故较为频繁，需要防止大停电。关注：在智能电网建设中更加关注电力网络基础架构的升级更新，以
4、提高电网运行水平和供电可靠性，有效接入可再生能源，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。,动因：欧洲各国电网运行模式不同，电力需求趋于饱和，其能源政策强调对环境的保护和可再生能源发电的发展。低碳经济是欧洲智能电网的主要发展动因。关注：在迅速增长的能源成本压力下，欧洲智能电网建设更加关注可再生能源和分布式电源的接入，并带动整个行业发展模式的转变。,美国的智能电网计划名为Unified National Smart Grid，译为统一智能电网。7月16日，美国联邦能源监管委员会发布官方政策声明，提出了美国智能电网在建设过程中需要优先制定的标准，包括：系统接口、网络安全、广域相量测量
5、、需求响应、储能技术、电动汽车等方面。委员会希望通过这些统一标准的制定，为后续其它标准的制定打好基础，以统一标准推进美国智能电网的建设，带动智能电网相关产业的发展。,1.4 国外智能电网的最新发展美国 -DOE联邦能源监管委员会对智能电网标准的推动,8月5日，美国总统奥巴马在印地安纳州发表讲话，就美国智能电网发展提出新观点，认为美国应建设“可实现电力在东西海岸传输的更坚强、更智能的电网”。奥巴马指出，美国将成倍增加可再生能源的开发能力，建设一个可实现在东西两岸（距离4000公里以上）传输的新的智能电网。此次，奥巴马明确提出要建设横跨美国东西海岸、跨越四个时区的统一电网，表明美国将打破州际壁垒、
6、实现更大范围的电力资源优化配置提上议事日程。,1.4 国外智能电网的最新发展美国-侧重点逐步向新能源倾斜，并上升为国家战略,10月27日，美国总统奥巴马宣布斥资34亿美元改造现有电网系统，使其“更智能、更坚强、更安全”。这将是美国政府有史以来针对电网改造拨出的最大一笔投资。奥巴马将智能电网同上个世纪初美国建设高速公路网相比，称其为美国建设新能源经济的重大举措。 新计划将建设700座智能变电站，替换20万台变压器，将智能电表增加1800万个，使全美总数达到4000万个，足以覆盖1/4到1/3的美国家庭。奥巴马说，这种电表能够帮助消费者监控他们使用多少电，加速节能设备在家庭中的广泛应用。,1.4
7、国外智能电网的最新发展美国-奥巴马巨资打造智能电网,欧盟拟建30座智能电网试点城市 9月16日，欧盟在能源技术发展战略中提出：将选择30座城市作为智能电网城市的试点，来争当全球绿色科技竞赛中的领跑者。欧盟阐述了运用高科技来应对气候变化，进而使得欧洲企业争得全球低碳经济转型先机的设想。数十亿欧元将被投入到能源技术领域研发中，来助力欧盟与在该领域投资7.77亿美元的美国争雄。,1.5 国外智能电网的最新发展欧洲 -智能电网试点城市,目前一些国家的政府部门、企业、研究和咨询机构正在积极开展智能电网方面的工作。,总的来看，不同国家的国情不同、电网发展阶段、资源分布不同，因此，发展智能电网的方向和重点也
8、不同。,在发展目的方面，保障国家能源安全，积极应对气候变化，促进可再生能源发展，提高资源利用效率，增加劳动就业，完善用户的增值服务；,在发展重点方面，侧重在配电和用户侧，重点研发可再生能源和分布式电源并网技术，电动汽车与电网协调运行技术以及电网与用户的双向互动技术；,在工作进展方面，主要处于研究和实践的起始阶段，概念和内涵还不统一，技术路线也不相同。,1.6 国际智能电网发展情况总结,提纲,1. 国外智能电网最新发展2. 坚强智能电网战略部署 3. 智能电网的理解与思考,2.1 坚强智能电网发展历程,2009年1月，特高压试验示范工程投运后，刘总指示要抓住机遇，加快开展智能电网研究，更系统、更
9、全面、更长远地考虑电网发展问题。,2009年3月18日，国网公司成立了由刘总任组长的智能电网建设领导小组。坚强智能电网体系研究报告和智能电网关键技术研究框架编写全面推进。,2009年2月23日，国网公司党组会决定成立工作组，启动坚强智能电网综合研究报告的编制工作。,2009年1月,国网公司党组一直高度关注国际电网技术发展方向，重视各种新技术的研究创新和集成应用，电网信息化、自动化水平大幅提升。2008年，刘总多次指示有关部门加强对世界电网智能化发展趋势的关注和跟踪。,2009年2月,2009年3月,2008年以前,2.1 坚强智能电网发展历程,6月15日，国网公司总部成立智能电网部，标志着国网
10、公司智能电网建设进入实质性阶段。,1月15日，国网公司召开一届五次职代会暨2010年工作会议，发布了关于加快推进坚强智能电网建设的意见（国家电网办20101号文）行政1号文。,8月21日，国网公司召开智能电网工作座谈会，布置了第一阶段智能电网建设重点工作，标志着坚强智能电网第一阶段建设全面启动。,2009年6月,5月21日，2009特高压输电技术国际会议，国网公司发布坚强智能电网前期研究成果。建设坚强智能电网在会上达成广泛共识，在世界范围内引起高度关注和广泛赞誉。,2009年7月,2009年8月,2009年5月,2009年10月,2月2日，国网公司召开智能电网工作会，总结了2009年智能电网建
11、设情况，布置了2010年重点工作，发布了智能电网第二批试点工程，印发了国家电网智能化规划（征求意见稿）。,国网公司在致力于建设坚强国家电网的同时，高度重视智能电网技术研究和工程实践，取得了一批拥有自主知识产权的重要成果，在技术理论、装备制造和工程实施方面为发展智能电网打下了坚实的基础。主要表现在：特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化等领域达到国际领先水平，积累了丰富的工程实践经验；分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用等取得重要进展，部分研究成果已转化并广泛应用于电网建设；智能电网调度技术支持系统、用电信息采集系统已经完成前期技术准备。,2.2 国家电网公司坚强智能电
12、网的发展基础,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-战略框架,电网基础体系 技术支撑体系智能应用体系 标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,坚强智能电网,技术主线管理主线,2009-2010年： 规划试点阶段2011-2015年： 全面建设阶段2016-2020年： 完善提升阶段,坚强可靠 经济高效清洁环保 透明开放 友好互动,六个环节,发电 输电 变电 配电 用电 调度,国家电网公司以奉献清洁能源、促进经济发展、服务社会和谐为基本使命，在认真分析世界电网发展的新趋势和中国国情基础上，紧密结合中国能源供应的新形势和用电服务的新需求，提出了立足自主创新，建设以特高压电网为骨干
13、网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的发展目标。,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-一个目标,技术上体现信息化、自动化、互动化，管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。信息化、自动化、互动化是智能电网的基本技术特征。只有形成坚强网架结构，构建“坚强”的基础，实现信息化、自动化、互动化的“智能”技术特征，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用。,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-两条主线,信息化是坚强智能电网的实施基础，实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用；,互动化是坚强智能电网的内在要求，实现电源、电网和用户资源的友好互动和相互协调。,自动化是坚强智能电网的重
14、要实现手段，依靠先进的自动控制策略，全面提高电网运行控制自动化水平；,2016年2020年引领提升阶段，基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。,2011年2015年全面建设阶段，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。,2009年2010年规划试点阶段，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，开展各环节的试点工作。,第一阶段,第二阶段,第三阶段,国家电网公司将分三个阶段推进坚强智能电网的建设：,2.3 坚强智能电网的
15、深刻内涵-三个阶段,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-四个体系,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-四个体系,电网基础体系是坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强”的重要基础； 技术支撑体系是先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的技术保障； 智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服务的具体体现； 标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度依据。,经济高效,坚强可靠,清洁环保,友好互动,透明开放,中国智能电网,1、坚强可靠的实体电网架构是中国坚强智能电网发展的物理基础,2、经济高效是对中国坚强智能电网发展的基本要求,3、清
16、洁环保是经济社会对中国坚强智能电网的基本诉求,4、透明开放是中国坚强智能电网的发展理念,5、友好互动是中国坚强智能电网的主要运行特征,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-五大内涵,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-五大内涵,坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应； 经济高效是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用； 清洁环保是指促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重； 透明开放是指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放； 友好互动是指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和
17、用户接入与退出，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-六大环节,发电环节,调度环节,用电环节,配电环节,输电环节,变电环节,信息通信,坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。,2.3 坚强智能电网的深刻内涵-六大环节,（一）满足经济社会发展对电力的需求 通过建设坚强智能电网，提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送，满足经济快速发展对电力的需求。,（二）应对资源环境问题带来的挑战 通过建设
18、坚强智能电网，实现可再生能源集约化开发、大规模、远距离输送和高效利用，改善能源结构，促进资源节约型、环境友好型社会建设。,2.4 坚强智能电网的作用,（四）满足多元化用电服务需求 通过建设坚强智能电网，提高电能质量和供电可靠性，创新商业服务模式，提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。,（三）适应发用电多样化的发展要求 通过建设坚强智能电网，实现各类集中/分布式电源、储能装置和用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化，提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率，促进经济社会的可持续发展。,2.4 坚强智能电网的作用,中国政府提出了在2020年实现单位GDP碳减排40%-45%的目标，
19、各省区也承担着相应的碳减排重任。智能电网可以通过各种方式大幅削减电能消耗和碳排放，例如：更多清洁能源的接入、电网损耗的降低、用电效率的提高、电动汽车的推广等。目前，国家电网公司正在开展智能电网与低碳经济、环境发展研究，通过逐项分析智能电网相关业务对二氧化碳减排的作用，分析智能电网对2020年单位GDP减排的直接和间接效果，梳理减排途径，为政府部门提供决策支撑。,2.5 坚强智能电网与应对全球气候变化,2010年3月5日温总理在“两会”政府工作报告中指出： “积极应对气候变化。大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。” “努力建设以低碳排放为特征的产业体
20、系和消费模式，积极参与应对气候变化国际合作。”“大力培育战略性新兴产业。大力发展新能源。新材料、节能环保、信息网络和高端制造产业。积极推进新能源汽车、三网融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。” 可以预见，2010年将进一步加快智能电网建设。,2.6 智能电网与2010年全国“两会”,坚强智能电网将依据“统一规划、统一标准、统一建设”为原则开展建设。 一个规划，国家电网智能化规划。 九项试点工程，按照重要领域率先突破和条件成熟地区先行的原则，在六大环节，优先选择基础条件好、项目可行度高、具有试点（示范）效应的9项工程作为首批试点工程。 两大基础建设，包括标准化工作和三个研究检测中心建设。
21、十类重点专项研究，分为重点技术研究和管理模式研究两部分，为加快建设坚强智能电网奠定理论和技术基础。,2.7 坚强智能电网第一阶段重点工作内容,2.8 坚强智能电网第一批9项试点工程,标准化工作 标准化工作包括标准体系研究和技术标准制订两部分。 标准体系研究工作将紧密结合现有国际电工标准体系，全面梳理国内外智能电网相关标准，建立涵盖各环节的智能电网标准体系。 技术标准制订工作将在智能电网标准体系架构下，结合试点工程建设，制订指导智能电网建设，涵盖各环节的具体标准研究与制订工作，修改完善现行标准规范，补充编制新的标准规范。研究检测中心建设 国家太阳能发电技术研究与检测中心 国家风电技术研究与检测中
22、心 智能用电技术研究与检测中心,2.9 坚强智能电网第一阶段2项基础建设,重点专项研究为智能电网建设提供技术支撑和理论基础，分为技术研究和管理模式研究两部分。根据发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节以及通信信息平台的关键技术需求，选取了117个技术研究课题。,2.10 坚强智能电网第一阶段重点专项研究,第二批试点分布表：,2.11 第二批试点工程简介,提纲,1. 国外智能电网最新发展2. 坚强智能电网战略部署 3. 智能电网的理解与思考,3.1打造绿色电力是智能电网的重要目标之一,温室气体排放减少20%，再生能源利用占到20%，能源利用效率提高20%,计划到2012年发电量的10%将来自可
23、再生能源，这个额度2025年将达到25%,欧盟：,美国：,中国：,到2010年，单位GDP能源消耗比2005年降低20%左右，可再生能源比重10%,1、按照可再生能源中长期发展规划，水电、风电、太阳能以及生物质能将成为可再生能源发展的重点区域；2、调整后的新能源振兴规划，到2020年，风电规模有望从2000kW达到一亿kW，在江苏、河北、内蒙古、甘肃和吉林建立百万千万风电基地。到2020年，力争在甘肃、内蒙古、河北、东北，以及江苏沿海等地建立若干个千万千瓦风电基地;3、在太阳能方面，将在偏远地区建设独立太阳能电站和户用光伏电源。在经济条件较好的城市发展并网光伏电源，在资源条件好的地区建设大型太
24、阳能电站。到2010年，太阳能发电将达到30万千瓦，到2020年，达到180万千瓦；4、根据能源局提供的数据，水电新增装机约1.9亿千瓦，总投资约为1.3万亿元，风电新增装机约10000万千瓦，总投资约为9000亿元，太阳能发电新增173万千瓦，总投资约1300亿元，太阳能热水器新增两亿平方米，总投资约4000亿元。另外，生物质发电新增2800万千瓦，总投资约2000亿元，农村用户沼气新增6200万户，总投资月1900亿元。,新能源振兴规划将出台 到2020年总投资超3万亿,3.1 打造绿色电力是智能电网的重要目标之一,“低碳”、可再生能源是也是中国智能电网的重要组成部分,1、与用户互动,提高
25、能源利用效率。可以延缓新的装机，提高发电利用小时，减少投资；2、大量使用绿色能源，减少碳排放，适应风电、太阳能发电的迅速发展和国家能源政策的需要。,分布式能源,可再生能源,大型能源基地,打造绿色电网,节能化、智能化用电设备,电动公用交通充电站,互动用电,3.2 构筑低碳经济是智能电网的重要目标之一,3.3 建设智能电网需要遵循电网运行规律,智能电网的建设必须遵循电网运行的客观规律，打造绿色电力的同时，需要确保电力可靠供应。 以风电为例：我国陆上可利用风能将达到7亿千瓦，在陆地建3-4亿千瓦风电是有资源保证的。如此大量的风电资源我们如何吸收？如何减少对电网安全稳定运行的影响？如何对电网运行的影响
26、从负面转向正面？,举例2：英国edf energy 多项新技术的使用，体现了新能源接入对电网运行规律的尊重,edf将近海风电场接入英国本土电网,通过“Power Donut”装置， 安装在架空输电线路上，实时监测导线的电流、环境温度以及风速，有效地保障了对导线输电限额的动态确定。该技术研究从电网侧出发，有别于其他直接对风电场控制的技术，对我国研究风电接入提供了新的思路。,通过动态储能技术，减少功率波动对电网的影响，允许更多风电与现有电网连接,通过 HVDC直流输电、FACTS技术，减少风电场对主网架的影响,资料来源：国网公司英国EDF考察资料,3.3 建设智能电网需要遵循电网运行规律,3.4
27、大力建设特高压电网，坚强电网是智能电网的基础,国际上电网的发展可概括为两大趋势： 一是统一或联合的特高压电网；二是分布式发电与交互式供电的分散电网，我国是统一特高压电网发展的代表。 事实上，欧洲向分布式分散电网发展的基础是欧洲已经建立了统一的欧洲电网，且其网架架构、电源布点、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平缓。,我国幅员辽阔，能源资源蕴藏不均衡，需要服务于国家能源战略、实现更大范围的资源优化配置，实施“一特四大”战略，构建坚强的智能电网。 大力建设特高压电网，坚强的实体电网是中国智能电网的重要基础。应加快特高压后续工程建设，构建以特高压交直流电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强实体电网，促进
28、国家能源资源的集约化开发，进一步提高电网的资源优化配置能力，为国家电力能源需求提供可靠的供应保证。,欧洲各国独立电网运营企业较多，网架不大，网架相当坚固。而且，输电网已完成发展阶段，早已具备相应的供应能力，继而智能电网的侧重点转向了更加高效、灵活、环保的建设方向。,建设坚强的智能电网，是我国国情、网情和能源结构使然，,3.4 大力建设特高压电网，坚强电网是智能电网的基础,3.5 智能电网的技术需求,智能电网能够提高电网输送能力，确保电力的安全可靠供应，具有坚强的网架结构，是坚强可靠的电网。因此，需要深入研究并全面掌握特高压交直流输电技术，加快特高压骨干网架建设，服务于更大范围的资源优化配置；需
29、要深入开展灵活交直流输电技术研究，提高电网输送能力和控制灵活性；需要进一步开展大电网安全稳定、智能调度、状态检修、全寿命周期管理和智能防灾等技术，提高大电网的安全稳定运行水平。 智能电网能够提高能源资源的利用效率，提高电网运行和输送效率，是经济高效的电网。因此，需要研究先进储能技术、电力电子等技术，提高发电资源利用效率；需要进一步深入研究各类电网优化分析技术，安排合理运行方式，降低源网全局损耗；需要研究需求侧智能化管理技术，提高用户侧能源资源利用效率。,智能电网能够促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，是清洁环保的绿色电网。因此，需要研究可再生能源并网、监视、预测、分析、控制相关
30、技术，服务于节能减排和新能源振兴规划；需要研究分布式电源接入和微电网等技术，促进用户侧可再生能源的利用，提升用电可靠性。 智能电网能够促进电源、电网、用户协调互动运行，是灵活互动的电网。因此，需要研究机网协调运行控制技术，推进机网信息双向实时交互；需要研究推广发电厂辅助服务考核技术，提高发电企业主动参与电网调节的积极性；需要研究互动营销、智能电表等技术，提高电网、用户间的互动水平和用户服务质量。 智能电网能够实现电网、电源和用户的信息透明共享，是友好开放的电网。因此，需要研究用电信息采集技术和营销信息化技术，确保电网与用户间信息透明开发；需要研究多周期、多目标调度计划技术、电力市场交易相关技术，构建公正透明的调度计划运作平台、电力市场交易平台，确保电网与电源信息的透明共享。,3.5 智能电网的技术需求,2009年11月,谢谢欢迎批评指正,
