智能电网技术专题(一)

1智能电网技术专题一华北电力大学电气与电子工程学院孙英云Email:[e-mail]2神马是智能电网？3什么是电网？4电的发展简史5原始社会6人类最早对电的认识公元前6世纪观察到人工电现象希臘學者Miletus，觀察用布摩擦琥珀後，會吸引如羽毛等輕小的東西。7十七世纪WilliamGilbert將物質分為兩類，和琥珀相似的稱為Electrica及非Electrica兩類StephenGray物質可分為導電的(導體)及不導電的(絕緣體)兩類CharlesduFay所產生的電有兩種，帶有異種電者會互相吸引，帶有同種電者會互相排斥。他稱這兩種電為「像琥珀所生的電」(resinous)和「像玻璃所生的電」(vitreous)8十八世纪富兰克林會發光發光的顏色為特有放電的軌跡會彎曲放電的速度很快金屬會導電爆炸時產生特有的聲音可留在冰及水中放電通過的路程會使物質裂開可電死動物可熔金屬使不燃性物質燒起來有硫磺的臭味。库仑库仑定律9十九世纪前期1820年法国人Ampere建立安培定律1827年德国人Ohm订立欧姆定律1864年德国人Maxwell发表电磁波理论10十九世纪后期随着人们对电这一物理现象认识的不断深入，“电”一词也被赋予了更多的含义。在前人的努力下，“电”得到了飞速的发展，可以说，“电”已经成为现代生活所不可或缺的一部分。人们对电的利用主要集中在两个方向，其一是作为信息的载体；其二是作为能量的载体11十九世纪后期1876年美国人Bell发明磁铁式电话1887年德国人Hertz实验证明电波存在1896年意大利人Popov发明无线电1866年德国人Gramme发明自激式直流发电机1879年美国人Edison发明电灯1882年纽约出现第一座直流配电系统（爱迪生建立）1885年美国人Stanley研制成功变压器1886年美国开始发展交流电力系统（西屋公司）1888年美国人Tesla发表感应电动机理论1890年美国第一座3.3kV交流输电系统完成1893年芝加哥美国博览会展出双相交流配电系统信息能量1213二十世纪1904年英国物理学家弗莱明发明电子管1946年世界上第一台电子计算机ENIAC在美国出现1947年贝尔实验室发明晶体管1958年仙童公司和德州仪器公司分别发明了集成电路信息能量14二十世纪第一代计算机：电子管计算机时代（1946-1957年）第二代计算机：晶体管计算机时代（1958-1964年）第三代计算机：集成电路计算机时代（1965-1970年）第四代计算机：大规模集成电路计算机时代（1970年到现在）信息能量15二十世纪1918年调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年调频无线电广播开播1938年电视广播开播1949年时分多路通信应用于电话1956年敷设了越洋电缆1962年发射第一颗同步通信卫星；脉冲编码调制进入使用阶段1970-1980年程控数字交换机、光纤通信系统迅速发展1980年以后超大规模集成电路、长波长光纤通信系统广泛应用；互联网快速发展信息能量16什么是智能？智力或智能是指生物一般性的精神能力。这个能力包括以下几点：理解、计划、解决问题，抽象思维，表达意念以及语言和学习的能力。人工智能（ArtificialIntelligence或简称AI）有时也称作机器智能，是指由人工制造出来的系统所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机实现的智能17危险边缘与图灵测试人工智能之父提出一种测试方式：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”(TuringTesting)。当时全世界只有几台电脑，其他几乎所有计算机根本无法通过这一测试。但图灵预言，在20世纪末，一定会有电脑通过“图灵测试”。目前为止还没有电脑通过图灵测试。18危险边缘（Jeopardy！）Jeopardy!是一个涵盖时事、历史、文学、艺术、流行文化、科学、体育、地理、文字游戏多方面知识的智力问答电视秀节目。在该节目的独特问答形式中，选手必须根据以回答形式给出的线索提示找出答案，并且以提问的方式回答。举个例子，当节目主持给出提示信息：“这是一种冷血的无足的冬眠动物”，选手应该回答“什么是蛇？”而不是简单的回答“蛇”，并且需要在极短的时间内回答。北京时间2月17日消息，据国外媒体报道，由IBM和美国德克萨斯大学联合研制的超级电脑“沃森”(Watson)今日在美国最受欢迎的智力竞猜电视节目《危险边缘》中击败该节目历史上两位最成功的选手肯-詹宁斯和布拉德-鲁特，成为《危险边缘》节目新的王者。19电网+智能=智能电网？20•优化的电厂选址•鼓励可再生能源投资•严格的排放管理•有效的成本管理•可靠经济的设备管理•灵活的竞价策略•优化的电网规划•具有“自愈”特征的坚强电网•安全、可靠、节能、经济的优化调度•适应各种类型的发电资源•更高的设备利用水平•更低的传输网损•可靠经济的设备管理•更可靠的电力传输•科学经济的配网规划•自适应的故障处理能力•更迅速的故障反应•更可靠的电力供给•更出色的电能质量•可靠经济的设备管理•支持分布式能源和储能元件•与用户的更多交互•更具竞争力的市场营销策略•针对用户需求定制服务•允许用户向电网提供多余的电力•根据用户的信用控制电力的供给发电输电配电售电从现在电网体系结构看智能电网21美国能源部（DOE）对智能电网的定义“Grid2030envisionsafullyautomatedpowerdeliverynetworkthatmonitorsandcontrolseverycustomerandnode,ensuringtwo-wayflowofinformationandelectricitybetweenthepowerplantandtheappliance,andallpointsinbetween.”FromGRID2030:ANationalVisionforElectricity’sSecond100YearsUSDOEOfficeofElectricTransmissionandDistribution“一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户和电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动.”22End-uses&DRDistributionSystemTransmissionSystemEnergyStorageFuelSupplySystemFuelSource/StoragePowerPlantsRenewablePlantsDataCommunicationWideAreaControlSensorsControllersZIPMDynamicLoadModelsDynamicPowerPlantModels能量流和信息流的双向流动Monitoring,Modeling,Analysis,Coordination&Control23美国电科院（EPRI）对智能电网的定义“Apowersystemmadeupofnumerousautomatedtransmissionanddistributionsystems,alloperatinginacoordinated,efficientandreliablemanner.•Apowersystemthathandlesemergencyconditionswith‘self-healing’actionsandisresponsivetoenergy-marketandutilitybusiness-enterpriseneeds.•Apowersystemthatservesmillionsofcustomersandhasanintelligentcommunicationsinfrastructureenablingthetimely,secureandadaptableinformationflowneededtoprovidereliableandeconomicpowertotheevolvingdigitaleconomy.”FromEPRI:一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作：具有自愈功能，处理紧急情况；快速响应电力市场和企业业务需求具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。24欧洲技术论坛(SmartGrid)ASmartGridisanelectricitynetworkthatcanintelligentlyintegratetheactionsofallusersconnectedtoit-generators,consumersandthosethatdoboth-inordertoefficientlydeliversustainable,economicandsecureelectricitysupplies“一个可整合所有连接到电网用户（发电机or/and电力用户）所有行为的电力传输网络，以有效提供可持续、经济和安全电能。”25.智能电网的特点适应多种电源送电需求：满足各种电源分布模式和发电模式的需求反外力破坏和攻击：具有规避和抵抗物理破坏和信息攻击的能力满足高质量的电能需求：高质量不间断的满足居民和生产用电资产优化：使用信息系统和监控技术持续优化资本性资产建设，降低运维成本支持成熟电力市场：支持充分竞争的电力市场与电力用户互动：将电力用户使用的设备纳入电网设计和电网运营自我修复：出现故障时，能够迅速识别、分析故障，快速复役华北电网公司总结26智能电网是一种长期愿景，是反映电力工业利用当代的数字技术、信息通信技术、电力电子技术以及现代控制理论技术对电网进行改造以满足未来社会经济发展的愿望和要求。自愈安全清洁经济互动优质在设备、人身和计算机攻击防护方面更加安全分布式能源即插即用可再生能源大规模应用清洁能源市场优化电网运行减少用户费用提高电网设备利用率利用低成本发电机组预见故障，快速反应故障后快速恢复与数字时代相适应的电能质量和可靠性以市场化机制实现与发电、用户互动智能电网华东电网公司总结27国网公司总结五大内涵坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动总体目标以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网28坚强智能电网29智能电网究竟是什么？共识：下一代电网的发展方向电力系统经过100多年的发展，已经进入到一个瓶颈阶段近年来信息技术、新材料、新能源技术并未使得电网的结构和运行方式发生本质的变化强调以信息技术为代表的新技术在电网控制和运行中的应用支持用户更多的参与必须适合各国国情那么？究竟什么是下一代电网？30下一代电网基本需求不同国家、不同团体由于需求和利益不同，可能有不同认识。需要从各个角度来审视对下一代电网要求，而不仅仅是从电网和发电企业的角度来考虑31智能电网生态圈智能电网发电企业电力用户电网企业其他企业国家社会……32不同生态圈成员对智能电网的诉求第一层：国家和社会对资源和环境保护的需求节能减排，提高能源利用效率；可再生电源的灵活、可靠接入；减少电能转化和应用过程对环境的不利影响。第二层：发电、电网企业和用户对电能供应和服务的需求安全、可靠、经济、优质的电能供应；自由的电力交易；电网和用户之间双向互动第三层：提高电网自身运营质量的需求可靠灵活经济的电能流和信息流传送；全面的信息集成和数字化监控自愈和快速响应3