智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀

前言

　　近一個世紀以來，電力系統(tǒng)（或俗稱電力網(wǎng)）并沒有引起人們多大興趣。城市的電廠發(fā)電（電壓約3000V、交流電50Hz），先經(jīng)變壓器升壓至1萬伏、10萬伏甚至50萬伏（視輸電距離而定）送至用戶點，再根據(jù)用戶需要，送至工廠可能是1萬伏、5萬伏，送至家庭用電電壓是380/220V。這些通過降壓變壓器即可達到要求。因此電力系統(tǒng)即由發(fā)、輸、配、供4個部分組成，技術(shù)非常成熟。但自2003年8月14日加利福尼亞州大面積停電事故后，電力網(wǎng)的安全引起全世界的關(guān)注。大面積停電對政治、經(jīng)濟、生活造成不可估量的損失。　　電網(wǎng)的安全性首先引起美國的高度重視。為了避免大面積停電事故的發(fā)生，就需要采集和分析電力網(wǎng)的狀態(tài)，利用高速計算機及時預(yù)測大面積停電事故發(fā)生的可能，并在事故發(fā)生前切斷或隔離受影響的區(qū)域。這就是智能電網(wǎng)的功能之一——電網(wǎng)自愈性。　　美國經(jīng)歷上述大面積停電事故后開始高度重視智能電網(wǎng)的研究開發(fā)。2009年4月美國政府公布了40億美元智能電網(wǎng)技術(shù)投資計劃。其中34億美元用于智能電網(wǎng)技術(shù)開發(fā)項目，6.15億美元用于示范性項目開發(fā)，將人工智能引入電網(wǎng)控制系統(tǒng)。2009年6月美國又公布一項“IEEEP2030”智能電網(wǎng)標淮，其目的是推動電力工程、通信工程和信息技術(shù)的互動?！　　?/pre>


內(nèi)容概要
　　《智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀》以通俗易懂的語言和表現(xiàn)方式闡述了“智能電網(wǎng)”的興起、現(xiàn)狀及未來展望。“智能電網(wǎng)”技術(shù)方興未艾，國際、國內(nèi)都正在探討其技術(shù)內(nèi)涵和設(shè)計方案。由于智能電網(wǎng)技術(shù)牽涉多學(xué)科技術(shù)(電力、通信、互聯(lián)網(wǎng)、計算機)，《智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀》不可能一一詳細介紹，而只能從目前已初步實現(xiàn)的個案，如：區(qū)域能量管理系統(tǒng)(EMS)、新能源入網(wǎng)、智能電表、電動汽車、儲能、超高壓輸電等作介紹。
　　《智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀》內(nèi)容分為2篇：第1篇(第1~5章)為基礎(chǔ)篇，重點講述智能電表、EMS和智能電網(wǎng)的技術(shù)支撐；第2篇(第6~11章)講述世界各國智能電網(wǎng)發(fā)展動向(以歐洲、美國、日本、中國為主，兼介紹非洲和南美洲)和未來前景。第11章向讀者展現(xiàn)了一個智能電網(wǎng)全面實現(xiàn)后，人們生活情景的想象空間，并預(yù)測未來將產(chǎn)生一場智能技術(shù)(縮寫為ST)革命。



書籍目錄
第一篇　基礎(chǔ)篇
第1章　智能電網(wǎng)概述　
1.1　智能電網(wǎng)的定義和內(nèi)涵　
1.1.1　智能電網(wǎng)的定義　
1.1.2　智能電網(wǎng)產(chǎn)生的背景　
1.1.3　智能電網(wǎng)的特點、目標和組成　
1.2　簡要說明各國智能電網(wǎng)研發(fā)的現(xiàn)狀　
1.2.1　美國對智能電網(wǎng)的響應(yīng)　
1.2.2　歐洲對智能電網(wǎng)的響應(yīng)　
1.2.3　亞洲對智能電網(wǎng)的響應(yīng)　
1.3　可再生能源接入電網(wǎng)產(chǎn)生的新問題　
1.3.1　常規(guī)電力系統(tǒng)保護問題　
1.3.2　常規(guī)電力網(wǎng)接入可再生能源需解決的幾個問題　
1.3.3　智能電網(wǎng)發(fā)揮的作用　
1.4　智能電表的普及　
1.5　輸配電系統(tǒng)的柔性化控制及高可靠性　
1.6　超長距離高壓輸電技術(shù)　
1.6.1　背景　
1.6.2　特高壓輸電技術(shù)　
1.6.3　高壓直流輸電　
1.6.4　高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)　
1.7　在信息技術(shù)、通信技術(shù)支持下的智能電網(wǎng)　
1.7.1　智能電網(wǎng)的大腦EMS　
1.7.2　海量信息數(shù)據(jù)的處理　
1.7.3　信息通信系統(tǒng)的標準化　
1.7.4　如何保證信息傳輸時的安全　
第2章　智能電表　
2.1　傳統(tǒng)計測電表的缺陷　
2.2　智能電表的結(jié)構(gòu)和特點　
2.3　智能電表的多功能化　
2.3.1　計測用戶用電量并將數(shù)據(jù)保存　
2.3.2　停電區(qū)域告知功能以及停電、再供電的遙控功能　
2.3.3　防止偷電功能　
2.4　智能電表的未來　
2.4.1　用戶的受益和感受　
2.4.2　家庭的第三個顯示屏　
2.4.3　新型通信網(wǎng)絡(luò)的標準化和國際化　
第3章　能量管理系統(tǒng)(EMS)是智能電網(wǎng)的大腦　
3.1　概述　
3.2　EMS仿真舉例　
3.2.1　分散式風力-太陽能混合發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成　
3.2.2　模糊控制　
3.3　EMS的設(shè)計　
3.4　系統(tǒng)仿真結(jié)果分析　
3.5　上海電網(wǎng)的先進能量管理系統(tǒng)(AEMS)簡介　
3.5.1　AEMS概述　
3.5.2　AEMS的結(jié)構(gòu)圖　
3.5.3　AEMS的特征　
3.5.4　AEMS與EMS的關(guān)系　
3.5.5　上海電網(wǎng)AEMS實現(xiàn)方案　
3.6　南方電網(wǎng)超級(Super)EMS簡介　
3.6.1　概述　
3.6.2　混成控制系統(tǒng)(HCS)簡介　
第4章　分布式發(fā)電與智能電網(wǎng)　
4.1　分布式發(fā)電的定義　
4.2　提高能量利用的效率　
4.3　風力發(fā)電輸出波動對輸配電的影響　
4.3.1　風力發(fā)電輸出波動　
4.3.2　風力發(fā)電輸出波動對輸配電系統(tǒng)的影響　
4.4　光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出波動對輸配電系統(tǒng)的影響　
4.4.1　光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出波動　
4.4.2　光伏發(fā)電輸出波動對輸配電系統(tǒng)的影響　
4.5　利用太陽的熱能發(fā)電　
4.6　電動汽車的發(fā)展與智能電網(wǎng)的關(guān)系　
4.6.1　電動汽車的發(fā)展　
4.6.2　電動汽車的蓄電池和充電控制器　
4.7　蓄電池充放電對輸配電網(wǎng)的影響　
4.7.1　蓄電池的充放電對電網(wǎng)的影響　
4.7.2　電動汽車(EV)的充放電管理　
4.8　本章小結(jié)——分布式發(fā)電系統(tǒng)的組合　
第5章　智能電網(wǎng)的技術(shù)支撐　
5.1　集成通信技術(shù)　
5.2　高級測量技術(shù)　
5.2.1　AMI概述　
5.2.2　AMI的組成　
5.2.3　智能電表　
5.2.4　通信網(wǎng)絡(luò)　
5.2.5　測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDMS)　
5.2.6　用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)(HAN)　
5.2.7　AMI是智能電網(wǎng)實現(xiàn)的先決條件　
5.3　各種高級電力設(shè)備的采用　
5.3.1　電力電子技術(shù)(PET)　
5.3.2　高溫超導(dǎo)技術(shù)　
5.3.3　新型多樣化儲能技術(shù)　
5.4　高級輸配電系統(tǒng)　
5.4.1　配電自動化概述　
5.4.2　傳統(tǒng)配電自動化　
5.4.3　高級配電自動化(ADA)　
5.4.4　電力電子式變壓器(PET)　
5.4.5　微電網(wǎng)　
5.4.6　特高壓輸電網(wǎng)　
5.4.7　高溫超導(dǎo)輸電網(wǎng)　
第二篇　 發(fā)展動向和未來前景
第6章　美國電力網(wǎng)的現(xiàn)狀與智能電網(wǎng)開發(fā)的重點　
6.1　美國電力網(wǎng)管理體制的特點　
6.1.1　電力事業(yè)主要由州政府監(jiān)督管理　
6.1.2　電力事業(yè)的自由化　
6.1.3　發(fā)電、輸電、配電、供電的分別管理　
6.1.4　美國脆弱的供電系統(tǒng)　
6.1.5　供電部門的首要任務(wù)是提高供電效率和可靠性　
6.2　美國智能電網(wǎng)開發(fā)的重點　
6.2.1　各州已設(shè)定可再生能源增設(shè)的目標　
6.2.2　支撐智能電網(wǎng)的高壓輸電網(wǎng)　
6.2.3　發(fā)展電動汽車與智能電網(wǎng)的關(guān)系　
6.2.4　美國智能電網(wǎng)近期開發(fā)現(xiàn)狀　
第7章　歐洲電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和智能電網(wǎng)開發(fā)現(xiàn)狀　
7.1　歐洲電力網(wǎng)的特點　
7.1.1　各國輸電網(wǎng)互連，電力輸出、輸入經(jīng)?；?br />7.1.2　大量可再生能源積極導(dǎo)入　
7.1.3　可再生能源進入電網(wǎng)后的安全保障　
7.2　歐洲智能電網(wǎng)開發(fā)的重點　
7.2.1　海底敷設(shè)高壓直流輸電線　
7.2.2　歐洲的智能電網(wǎng)推進計劃　
第8章　日本電力網(wǎng)的特點與智能電網(wǎng)開發(fā)的重點　
8.1　日本電力網(wǎng)的特點　
8.1.1　日本全國10個電力公司　
8.1.2　東西部電源頻率不同　
8.1.3　日本電力網(wǎng)的輸配電系統(tǒng)高穩(wěn)定性處于世界第一位　
8.1.4　日本電力網(wǎng)之間相互聯(lián)系容量低　
8.1.5　發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成和新能源的關(guān)系　
8.2　日本智能電網(wǎng)的設(shè)想和開發(fā)重點　
8.2.1　智能電網(wǎng)和電力事業(yè)的改革　
8.2.2　智能電表的導(dǎo)入　
8.2.3　光伏發(fā)電和智能電表的關(guān)系　
第9章　中國電力網(wǎng)現(xiàn)狀和智能電網(wǎng)建設(shè)計劃　
9.1　中國電力網(wǎng)現(xiàn)狀　
9.1.1　建設(shè)遠距離特高壓輸電線路　
9.1.2　清潔能源的迅猛發(fā)展　
9.2　中國智能電網(wǎng)計劃　
9.2.1　統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)　
9.2.2　清華大學(xué)：數(shù)字電力系統(tǒng)與數(shù)字電網(wǎng)　
9.2.3　武建東：互動電網(wǎng)　
第10章　世界各國智能電網(wǎng)開發(fā)計劃概述　
10.1　印度　
10.2　新加坡　
10.3　韓國　
10.4　中東地區(qū)和非洲諸國　
10.5　俄羅斯、澳大利亞、南美諸國　
第11章　智能電網(wǎng)的未來　
11.1　預(yù)測10年后的智能電網(wǎng)　
11.1.1　智能電表和顯示器普及　
11.1.2　電動汽車普及　
11.1.3　可再生能源大量導(dǎo)入　
11.1.4　遠距離輸電的發(fā)展　
11.2　智能電網(wǎng)的未來　
11.2.1　進入智能技術(shù)(ST)革命的新時代　
11.2.2　產(chǎn)生新經(jīng)濟領(lǐng)域　
11.2.3　電力事業(yè)自身的變化　
11.2.4　如何應(yīng)對網(wǎng)上惡意攻擊　
11.2.5　加速國際標準化　
11.2.6　建設(shè)智能電網(wǎng)需要多少時間　
附錄　
附錄1　中國智能電網(wǎng)發(fā)展目標　
附錄2　科技部“十二五”——863已經(jīng)啟動智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程　
附錄3　高端裝備“十二五”規(guī)劃明確五大發(fā)展方向　
附錄4　國家電網(wǎng)公司科技部智能電網(wǎng)處和財政部發(fā)布2012年推廣項目和專項資金安排　
附錄5　青海將建互補發(fā)電新能源基地　
參考文獻　


章節(jié)摘錄
　　3.5.3 AEMS的特征　　如前所述，作為HCS的內(nèi)核，AEMS具有事件驅(qū)動的特征。事件驅(qū)動的屬性必然引出以下幾個AEMS所具有的特點?！　。?）數(shù)字化表示　　它是整個系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。數(shù)字化的表示主要包括兩個方面：①電力系統(tǒng)模型的數(shù)字化表示，包括電力系統(tǒng)的物理狀況（即靜態(tài)特性）和運行狀態(tài)（即動態(tài)量測）；②基于事件的控制流程的數(shù)字化表示，包括事件、控制命令和操作指令本身數(shù)字化表示和控制過程的數(shù)字化表示?！　。?）數(shù)據(jù)的全局共享　　數(shù)據(jù)的全局共享是智能決策得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全局共享，需要建立AEMS與外部系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的平臺。同時，針對AEMS各個模塊間的數(shù)據(jù)共享，在系統(tǒng)內(nèi)部也需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)共享機制，即遵照IEC61970標準，采用標準的信息模型和數(shù)據(jù)訪問接口?！　。?）全局性智能決策　　這里的全局性，一方面是指決策依據(jù)全局化的數(shù)字模型來制定，另一方面則要求決策包含對于全局控制手段的綜合利用。智能性體現(xiàn)在它能部分地替代原來需要調(diào)度員執(zhí)行的工作，它的實現(xiàn)依賴于新的分析和控制理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。　?。?）基于混成控制的調(diào)控機制　　基于混成控制的調(diào)控機制以事件的產(chǎn)生作為智能決策觸發(fā)的條件，以事件的消除作為控制的目標，以一個簡單的機制涵蓋了復(fù)雜系統(tǒng)的全方位趨優(yōu)的需求，既簡化了問題的復(fù)雜程度，也保證了用其他方法所難以達到的全方位趨優(yōu)的效果?！　〕松厦嫠岬降倪\行方面的特征以外，AEMS對于軟件系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)也提出了具體的要求?！　∈紫仁遣捎媚K化的結(jié)構(gòu)。事實上，對于系統(tǒng)的常規(guī)變化（如事件類型的增加、事件判據(jù)的變化等），系統(tǒng)的組成框架必須保持相對穩(wěn)定，這就要求在框架不變的基礎(chǔ)上，便于增加某個功能單元或修改已有功能的具體實現(xiàn)方式。采用基于組件技術(shù)的模塊化構(gòu)造，不但能降低建設(shè)和維護的時間及費用，同時為系統(tǒng)功能模塊的互通和互換提供了方便。　　……








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