智能電網(wǎng)基礎(chǔ)

前言

　　電力系統(tǒng)發(fā)展至今已有一百多年的歷史，但和通信網(wǎng)絡(luò)日新月異的變化相比，電力系統(tǒng)卻幾乎仍和幾十年前一樣，其調(diào)度和控制模式也沒有發(fā)生太大的改變。這并不說明電力系統(tǒng)已經(jīng)完美到不需要變化了，而是由于電力系統(tǒng)特有的保守性使得新技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的速度較為遲緩。　　進(jìn)入新世紀(jì)以來，資源和環(huán)境的雙重壓力使人們開始審視電力系統(tǒng)在節(jié)能減排方面的巨大潛力，同時，20世紀(jì)90年代國際上相繼出現(xiàn)的大停電事故也暴露了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在調(diào)度和控制上的不足之處。為此，國內(nèi)外研究者紛紛提出對下一代電力系統(tǒng)的展望。在中國，1999年清華大學(xué)提出“數(shù)字電力系統(tǒng)”的概念；2005年國家電網(wǎng)公司實施“sGl86’工程；同年，中國南方電網(wǎng)公司開展了“數(shù)字南方電網(wǎng)規(guī)劃”研究；2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動了智能電網(wǎng)可行性研究項目。在美國，美國電力科學(xué)研究院在2001年提出“Intelligrid”的概念，并在2003年將未來電網(wǎng)定義為智能電網(wǎng)（IntelliGrid）；同年6月，美國能源部發(fā)布“Grid2030”設(shè)想。在歐洲，1998～2002年實施的歐盟第5框架計劃，開設(shè)了“歐洲電網(wǎng)中的可再生能源和分布式發(fā)電整合”專題；2005年，“智能電網(wǎng)（SmartGrids）歐洲技術(shù)論壇”正式成立，并提出了智能電網(wǎng)（SmartGrids）概念，之后又制定了相應(yīng)戰(zhàn)略研究議程（Str‘a(chǎn)tegic.Re-search Agenda，SRA），致力于促成智能電網(wǎng)的實現(xiàn)。　　綜上所述，智能電網(wǎng)可看作是下一代電力系統(tǒng)的代名詞。如果按照正常發(fā)展的話，智能電網(wǎng)應(yīng)該在今后的幾年間逐漸成熟并走人我們的生活。但從2008年開始的金融危機(jī)加速了智能電網(wǎng)發(fā)展過程。以美國為代表的西方國家迫切需要一個能夠引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)走出泥潭的“助推器”。智能電網(wǎng)發(fā)展前景廣闊，對經(jīng)濟(jì)拉動作用巨大，對緩解資源和環(huán)境的壓力也有著不可估量的價值。這些特點使得智能電網(wǎng)成為“經(jīng)濟(jì)助推器”的最好選擇。因此，智能電網(wǎng)在技術(shù)尚未完全成熟的情況下就走入了公眾的視野，同時也面臨著許多現(xiàn)實的問題。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合國內(nèi)外智能電網(wǎng)的研究情況，對智能電網(wǎng)做了較為全面的介紹，對什么是智能電網(wǎng)，為什么要建設(shè)智能電網(wǎng)，建設(shè)智能電網(wǎng)面臨的主要障礙，智能電網(wǎng)與新能源革命、低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)系等問題做了較深入的剖析，并就智能電網(wǎng)相關(guān)政策及主要技術(shù)，智能電網(wǎng)的實現(xiàn)做了較深入的探討。最后，從企業(yè)、社會組織、政府三個層面介紹了智能電網(wǎng)的一些實踐情況。本書內(nèi)容涉及面廣，語言通俗易懂，介紹深入淺出，便于讀者學(xué)習(xí)、掌握。    本書一方面是對國內(nèi)外現(xiàn)有智能電網(wǎng)研究的較全面的總結(jié)，具有內(nèi)容新、資料全的特點；另一方面，也是作者在此方面研究與實踐的初步總結(jié)。本書可供從事智能電網(wǎng)研究和應(yīng)用的人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

向我課題組青年學(xué)者們發(fā)表的網(wǎng)上講演(代序)前言1 國內(nèi)外智能電網(wǎng)研究  1.1 概述    1.1.1 美國智能電網(wǎng)發(fā)展歷程    1.1.2 歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展歷程    1.1.3 中國智能電網(wǎng)發(fā)展歷程  1.2 美國能源部：Modern Grid Strategy    1.2.1 核心價值    1.2.2 主要特性    1.2.3 關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域    1.2.4 面臨障礙  1.3 智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇：Smart Grids    1.3.1 核心價值    1.3.2 關(guān)鍵特性    1.3.3 關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域  1.4 電網(wǎng)智能化聯(lián)盟：GridWise    1.4.1 核心價值    1.4.2 主要特性    1.4.3 關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域  1.5 美國電科院：Intelligrid與IntelliGrid Architecture    1.5.1 Intelligrid簡介    1.5.2 IntelliGrid Architecture簡介  1.6 中國國家電網(wǎng)公司：統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)    1.6.1 概念與特征    1.6.2 驅(qū)動力    1.6.3 建設(shè)方法    1.6.4 建設(shè)計劃  1.7 清華大學(xué)：數(shù)字電力系統(tǒng)與數(shù)字電網(wǎng)  1.8 其他探索    1.8.1 IBM：Intelligent Utility Network    1.8.2 武建東：互動電網(wǎng)2 理解智能電網(wǎng)  2.1 什么是智能電網(wǎng)    2.1.1 智能電網(wǎng)生態(tài)圈    2.1.2 智能電網(wǎng)核心價值及其度量    2.1.3 智能電網(wǎng)愿景：為什么、是什么與怎么樣    2.1.4 國家和社會層面的思考    2.1.5 智能電網(wǎng)所能具有的最高智能形式    2.2 為什么需要建設(shè)智能電網(wǎng)    2.2.1 電力用戶的理由——更高可靠性、更高電能質(zhì)量、更多選擇    2.2.2 電網(wǎng)企業(yè)的理由——更安全、運(yùn)行成本更低    2.2.3 發(fā)電企業(yè)理由——吸納更多可再生能源    2.2.4 國家和社會層面理由——提高能效、能源更安全、環(huán)境更友好  2.3 智能電網(wǎng)發(fā)展面臨的障礙與應(yīng)對措施    2.3.1 新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面    2.3.2 電網(wǎng)企業(yè)動力方面  2.4 相關(guān)問題    2.4.1 新能源革命及其與智能電網(wǎng)的關(guān)系      2.4.2 低碳經(jīng)濟(jì)及其與智能電網(wǎng)的關(guān)系      2.4.3 我國建設(shè)智能電網(wǎng)的特殊問題3 智能電網(wǎng)相關(guān)政策   3.1 影響智能電網(wǎng)的能源政策分析    3.1.1 能源補(bǔ)貼與費(fèi)用分?jǐn)?   3.1.2 能耗標(biāo)識    3.1.3 碳排放權(quán)    3.1.4 碳稅  3.2 聯(lián)合國：應(yīng)對氣候變化  ……4 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)之一——次與二次側(cè)新技術(shù)5 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)之二——控制與管理新技術(shù)6 智能電網(wǎng)的實現(xiàn)7 智能電網(wǎng)實踐8 展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.3.2 關(guān)鍵特性　　為實現(xiàn)上節(jié)中所述的歐洲智能電網(wǎng)需要具有的高靈活性、高可接人性、高可靠性和高經(jīng)濟(jì)性，歐洲智能電網(wǎng)應(yīng)具有如下關(guān)鍵特性：　　1.互動　　如同因特網(wǎng)一樣，電網(wǎng)也將與發(fā)電側(cè)和用電側(cè)互動。2020年，每個人都有望能得到與其需求相應(yīng)的電力服務(wù)，而這些新服務(wù)將使各方都受益。　　依靠智能表計、電子控制技術(shù)、現(xiàn)代通信方式以及用戶意識的不斷提高，本地供電管理能在新服務(wù)中發(fā)揮重要作用。而信息通信技術(shù)（IcT）和業(yè)務(wù)流程整合將是實時管理供電商、主動電網(wǎng)、表計、用戶和公司系統(tǒng)價值鏈的有用工具?！　V域監(jiān)測和保護(hù)（wAM和wAP）系統(tǒng)在提高電網(wǎng)運(yùn)行安全和可靠性的同時，將用于處理輸電系統(tǒng)阻塞問題。　　2.分布式?jīng)Q策和雙向潮流　　未來電網(wǎng)可能采取類似因特網(wǎng)的形式，即分布式?jīng)Q策和雙向潮流。在遍布全系統(tǒng)的所有節(jié)點上都將有控制設(shè)備。在不同的時段，某一特定用戶的供電商可以不同，并可由網(wǎng)絡(luò)自主決定其體系結(jié)構(gòu)。這樣的系統(tǒng)需要在連接處有先進(jìn)的硬件和管理協(xié)議予以支持，這可以是針對供電商的，也可以是針對用戶或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的。同時，市場結(jié)構(gòu)和管理機(jī)制應(yīng)為其實現(xiàn)提供必要的激勵措施?！　∵@種網(wǎng)絡(luò)形式將便于分布式發(fā)電、可再生能源發(fā)電、需求側(cè)管理和靈活儲能技術(shù)的使用，并為使用新型設(shè)備和服務(wù)創(chuàng)造機(jī)會，當(dāng)然，這些都以遵守所采用的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)為前提?；谛碌碾娫?、電力消費(fèi)習(xí)慣和管理方案，新業(yè)務(wù)和貿(mào)易機(jī)會不斷涌現(xiàn)，以支持更清潔、更高效的電力生產(chǎn)和消費(fèi)，以及靈活的、多用戶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為所有參與者間的電力和信息交流創(chuàng)造機(jī)會?！　?.實時通信　　電力不能大量儲存決定了任何時刻電網(wǎng)都必須保持供應(yīng)和需求實時平衡，因此智能電網(wǎng)必須完全支持電網(wǎng)實時運(yùn)作和分布式管理控制?！　√岢鲞@樣一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想是簡單的，但要在各電壓等級、硬件、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和市場等方面都予以實現(xiàn)，無論是從技術(shù)層面還是從行政層面來看，目前都還存在較大困難。此外，國際監(jiān)管問題也必須引起足夠關(guān)注。

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