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1、智能电网与智能电器发展趋势智能电网与智能电器发展趋势 对智能电网建设给扬中市电力电器产业带来对智能电网建设给扬中市电力电器产业带来机遇与挑战的相关思考机遇与挑战的相关思考清华大学电机工程与应用电子技术系电工新技术研究所 赵赵 伟伟2011.03.25第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1 1.1 有关智能电网的基本概念有关智能电网的基本概念 1.1.1 智能电网的来源（智能电网的来源（1）形成和发展智能电网概念的三个里程碑：形成和发展智能电网概念的三个里程碑：（1）2006年美国年美国IBM公司提出公司提出“智能电网智能电网”解决方解决方案。主要内容：通过传感器连接资产和设备，
2、提高电网案。主要内容：通过传感器连接资产和设备，提高电网数字化程度；构建电网信息数据整合体系和收集体系；数字化程度；构建电网信息数据整合体系和收集体系；提高对电网相关数据信息的分析能力提高对电网相关数据信息的分析能力依据已掌握的依据已掌握的电网数据信息进行相关分析，优化其运行和管理。电网数据信息进行相关分析，优化其运行和管理。IBM公司的智能电网方案，提供一大框架，旨在通公司的智能电网方案，提供一大框架，旨在通过对电力生产、输送、零售各环节的优化管理，为相关过对电力生产、输送、零售各环节的优化管理，为相关企业提高运行效率、可靠性及降低成本等描绘了蓝图。企业提高运行效率、可靠性及降低成本等描绘了
3、蓝图。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.1 智能电网的来源（智能电网的来源（2）（2）2009年，在奥巴马总统上台不久后提出年，在奥巴马总统上台不久后提出的美国能源计划中，明确提出要建设智能电网。的美国能源计划中，明确提出要建设智能电网。美国新一届政府提出建设智能电网有三个目美国新一届政府提出建设智能电网有三个目的，一是因美国电网整体基础设施建设包括电力的，一是因美国电网整体基础设施建设包括电力电器设备很早，已运行了很多年，明显已落后，电器设备很早，已运行了很多年，明显已落后，造成事故甚至是重大事故频发，急需更新改造，造成事故甚至是重大事故频发，急需更新改造，以提高美国电
4、网运营的安全可靠性；二是想通过以提高美国电网运营的安全可靠性；二是想通过智能电网的建设，将美国拉出此次金融危机的泥智能电网的建设，将美国拉出此次金融危机的泥潭；三是要切实提高美国的能源利用效率。潭；三是要切实提高美国的能源利用效率。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.1 智能电网的来源智能电网的来源（3）（3）我国能源专家武建东提出所谓）我国能源专家武建东提出所谓“互动电网互动电网”。武建东：互动电网的概念已将智能电网的含义涵盖武建东：互动电网的概念已将智能电网的含义涵盖其中。具体表述为：在开放和互联信息模式基础上，通过其中。具体表述为：在开放和互联信息模式基础上，通过加载
5、系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程智能化、信息化、分级化互动管理，属等电力产业全流程智能化、信息化、分级化互动管理，属于产业、技术和管理的综合性变革。它将再造电网信息回于产业、技术和管理的综合性变革。它将再造电网信息回路，构建新型用户反馈方式，推动电网整体转型为节能性路，构建新型用户反馈方式，推动电网整体转型为节能性基础设施，提高能源利用率，降低用电成本，减少温室气基础设施，提高能源利用率，降低用电成本，减少温室气体排
6、放，实现电网价值最大化。体排放，实现电网价值最大化。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.2 智能电网的定义（智能电网的定义（1）经过学术研讨和论证，目前较多专家和业内经过学术研讨和论证，目前较多专家和业内人士认同的智能电网定义是：在开放和互联的信人士认同的智能电网定义是：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管
7、理，提全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，提高产业、技术和管理等各方面效率。高产业、技术和管理等各方面效率。有多种不同的表述。有多种不同的表述。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.2 智能电网的定义（智能电网的定义（2）报告人对智能电网的理解：以先进的传感、报告人对智能电网的理解：以先进的传感、测量、控制、信息、通信、新型储能和输电等高测量、控制、信息、通信、新型储能和输电等高新技术为依托，具有数字化、智能化、网络化、新技术为依托，具有数字化、智能化、网络化、双向互动的运行特征，具备全要素、全方位、全双向互动的运行特征，具备全要素、全方位、全过程的测量、监测、诊断、决策
8、以及自愈等能力，过程的测量、监测、诊断、决策以及自愈等能力，允许多种可再生能源以电能形式接入，从而提高允许多种可再生能源以电能形式接入，从而提高整个电力系统产生、输送、供应、耗用、调配电整个电力系统产生、输送、供应、耗用、调配电能的效率，实现整个电力系统安全、经济、优质、能的效率，实现整个电力系统安全、经济、优质、高效运行，推进电力市场运营更为合理有序，促高效运行，推进电力市场运营更为合理有序，促进节能减排和低碳经济的发展。进节能减排和低碳经济的发展。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.2 智能电网的定义（智能电网的定义（4）国
9、家电网公司提出，我国建设智能电网，要以特高国家电网公司提出，我国建设智能电网，要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，压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、利用先进通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一、坚强智能化电网互动化为特征的统一、坚强智能化电网我国智能电网我国智能电网建设发展目标，应该以特高压电网为骨干网架，促成各级建设发展目标，应该以特高压电网为骨干网架，促成各级电网协调发展，并使电网能适应且促进新一轮的能源变革。电网协调发展，并使电网能适应且促进新一轮的能源变革。从我国电网
10、较为薄弱及其要承担跨区域资源优化配从我国电网较为薄弱及其要承担跨区域资源优化配置功能的实际出发，国家电网公司还提出：我国建设的智置功能的实际出发，国家电网公司还提出：我国建设的智能电网首先应是坚强的，即认为能电网首先应是坚强的，即认为坚强坚强是智能电网的基础，是智能电网的基础，而而智能智能是坚强电网能否充分发挥作用之关键，两者相辅相是坚强电网能否充分发挥作用之关键，两者相辅相成、协调统一。成、协调统一。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.2 智能电网的定义（智能电网的定义（5）综合很多专家观点：智能电网是建立在先进综合很多专家观点：智能电网是建立在先进数字技术和通信技术基础
11、之上，能实现可靠、安数字技术和通信技术基础之上，能实现可靠、安全、经济、高效、环境友好的电网，且具有高效、全、经济、高效、环境友好的电网，且具有高效、清洁、灵活、坚强四大特征。清洁、灵活、坚强四大特征。高效高效提高能源使用效率；提高能源使用效率；清洁清洁减少污染物排放对环境的影响；减少污染物排放对环境的影响；灵活灵活多种有利于节能减排的技术均可灵多种有利于节能减排的技术均可灵 活接入电网；活接入电网；坚强坚强在各种可能的扰动下，电网均能安在各种可能的扰动下，电网均能安 全、可靠地运行。全、可靠地运行。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.2 智能电网的定义（智能电网的定义（6
12、）智能电网作为当前全世界电力系统或称电网智能电网作为当前全世界电力系统或称电网改造、建设和发展的大潮流、大趋势，在认识上改造、建设和发展的大潮流、大趋势，在认识上经历了不清晰、有分歧，到逐渐清晰和越来越趋经历了不清晰、有分歧，到逐渐清晰和越来越趋同的认识过程。现在来看，智能电网应该是指涵同的认识过程。现在来看，智能电网应该是指涵盖发电、输电、变电、配电、用电、调度、信息盖发电、输电、变电、配电、用电、调度、信息通信等领域的一个完整、有机的智能化系统。通信等领域的一个完整、有机的智能化系统。这种整体性共识，与各国根据本国实际制定这种整体性共识，与各国根据本国实际制定自己的智能电网建设发展计划并无
13、矛盾。自己的智能电网建设发展计划并无矛盾。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.3 建设智能电网的原动力建设智能电网的原动力 从电网的视角思考，建设智能电网的原动力从电网的视角思考，建设智能电网的原动力主要有以下四点：主要有以下四点：（1）实现电力系统的安全稳定运行，降低大规）实现电力系统的安全稳定运行，降低大规 模停电风险；模停电风险；（2）能源变革呼唤电网发展；）能源变革呼唤电网发展；（3）峰负荷问题和需求侧管理；）峰负荷问题和需求侧管理；（4）对电网的约束（增强可靠性、提高电能质）对电网的约束（增强可靠性、提高电能质 量、节能降损和低碳环保等）日益严格。量、节能降损和低
14、碳环保等）日益严格。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征（智能电网的主要特征（1）智能电网的本质，就是能源替代、兼容利用智能电网的本质，就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲，智能电网应该是最先和互动经济。从技术上讲，智能电网应该是最先进的通信、信息、能源、新材料、传感器、电器进的通信、信息、能源、新材料、传感器、电器制造等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、制造等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的整合，它的建设和发展，对推动新技术革命术的整合，它的建设
15、和发展，对推动新技术革命具有直接的、综合的效果。具有直接的、综合的效果。归纳起来，智能电网具有以下八个方面的主归纳起来，智能电网具有以下八个方面的主要特征要特征：（见下页）（见下页）第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征（智能电网的主要特征（2）1）智能电网是自愈电网）智能电网是自愈电网“自愈自愈”指的指的是将电网中有问题的元器件或电力电器设备从系是将电网中有问题的元器件或电力电器设备从系统中隔离出来，并且在较少或无人为干预情况下，统中隔离出来，并且在较少或无人为干预情况下，可使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不可使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几
16、乎不中断对用户的供电服务。中断对用户的供电服务。本质上讲，自愈就是智能电网的本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统免疫系统”。这是智能电网最重要的特征之一。这是智能电网最重要的特征之一。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征（智能电网的主要特征（3）2）智能电网对用户有激励引导作用）智能电网对用户有激励引导作用在在智能电网中，用户将是不可分割的一部分。鼓励智能电网中，用户将是不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电网的运行管理，是智能电网的和促进用户参与电网的运行管理，是智能电网的重要特征之一。重要特征之一。从智能电网角度，用户的需求是另一种可管从智能电网
17、角度，用户的需求是另一种可管理的资源，它将有助于平衡电能供求关系，确保理的资源，它将有助于平衡电能供求关系，确保电力系统可靠性。电力系统可靠性。而从用户角度考虑，电力消而从用户角度考虑，电力消费是一种经济性选择，通过参与电网运行管理，费是一种经济性选择，通过参与电网运行管理，调整使用和购买电力的方式，可实实在在地少花调整使用和购买电力的方式，可实实在在地少花钱、多用电。钱、多用电。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征（智能电网的主要特征（4）3）智能电网能抵御攻击）智能电网能抵御攻击电网的安全性电网的安全性要求，是一个降低电网遭受物理攻击和网络攻击要求
18、，是一个降低电网遭受物理攻击和网络攻击脆弱性，并使其快速从被中断状态恢复供电的系脆弱性，并使其快速从被中断状态恢复供电的系统性解决方案统性解决方案智能电网将具备被攻击后快速智能电网将具备被攻击后快速恢复供电的能力，甚至可抵御那些装备精良攻击恢复供电的能力，甚至可抵御那些装备精良攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将能阻者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将能阻止攻击，并最大限度地降低攻击造成的负面后果、止攻击，并最大限度地降低攻击造成的负面后果、快速恢复供电服务。智能电网也应能承受同时对快速恢复供电服务。智能电网也应能承受同时对其内部几个部分的攻击，以及在一段时间内的多其内部几个部分的攻击
19、，以及在一段时间内的多重协调攻击。重协调攻击。（也是对智能电器设备的要求）（也是对智能电器设备的要求）第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征智能电网的主要特征（5）4）能提供满足用户需求的电能质量）能提供满足用户需求的电能质量电能质量电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升，等等。接入供电系统中的数字化变、电压骤降和突升，等等。接入供电系统中的数字化用电设备不断增多，其对电网供电电能质量十分敏感。用电设备不断增多，其对电网供电电能质量十分敏感。供电电能质量不合格，可能导致生
20、产线停产，开关误动供电电能质量不合格，可能导致生产线停产，开关误动作、产品质量波动，用电能耗上升，甚至给工业生产等作、产品质量波动，用电能耗上升，甚至给工业生产等造成重大损失。因此，提供能满足各种用户需求的质量造成重大损失。因此，提供能满足各种用户需求的质量合格的电能，是智能电网应具有的重要性能特征。合格的电能，是智能电网应具有的重要性能特征。而引起电能质量问题的绝非仅电力生产供应公司，而引起电能质量问题的绝非仅电力生产供应公司，还直接涉及电力电器设备制造厂商以及电力用户。如此，还直接涉及电力电器设备制造厂商以及电力用户。如此，需要制定并严格执行相应等级的电能质量标准。需要制定并严格执行相应等
21、级的电能质量标准。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征智能电网的主要特征（6）5）可减轻来自输电和配电网中电能质量事件可减轻来自输电和配电网中电能质量事件 智能电网会以先进控制方法和手段监测电网基本元器件智能电网会以先进控制方法和手段监测电网基本元器件和电力电器设备，从而快速诊断并准确提出解决电能质量和电力电器设备，从而快速诊断并准确提出解决电能质量事件的可行方案。此外，在智能电网设计上，要会考虑减事件的可行方案。此外，在智能电网设计上，要会考虑减少因闪电、开关涌流、线路故障和谐波等引起的电能质量少因闪电、开关涌流、线路故障和谐波等引起的电能质量扰动；
22、同时，智能电网还会应用超导材料、储能装置以及扰动；同时，智能电网还会应用超导材料、储能装置以及电力电子技术相关最新研究成果来解决电能质量问题。再电力电子技术相关最新研究成果来解决电能质量问题。再者，智能电网将采取高新技术和现代管理手段，使电网免者，智能电网将采取高新技术和现代管理手段，使电网免受非线性负荷对电能质量造成负面影响，将通过监测和严受非线性负荷对电能质量造成负面影响，将通过监测和严格执行相关标准，限制用户负荷产生的谐波电流注入电网。格执行相关标准，限制用户负荷产生的谐波电流注入电网。智能电网也将在负荷附近采用适当滤波器等设备，防止谐智能电网也将在负荷附近采用适当滤波器等设备，防止谐波
23、电流污染电网，恶化整个供电系统的电能质量。波电流污染电网，恶化整个供电系统的电能质量。（也是对智能电器设备的要求）（也是对智能电器设备的要求）第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征（智能电网的主要特征（7）6）允许不同类型发电储能设备平滑接入）允许不同类型发电储能设备平滑接入智能电网将允许各种不同类型的发电和储能设备智能电网将允许各种不同类型的发电和储能设备安全、无缝地接入其中，并且能简化接入联网过安全、无缝地接入其中，并且能简化接入联网过程，做到程，做到“即插即用即插即用”。这个技术性能特征，对电网改造提出严峻挑这个技术性能特征，对电网改造提出严峻挑战
24、。改进的互联标准和相应的新技术，将使各种战。改进的互联标准和相应的新技术，将使各种发电和储能设备容易接入电网。从小到大，各种发电和储能设备容易接入电网。从小到大，各种不同容量的发电和储能设备应可在所有电压等级不同容量的发电和储能设备应可在所有电压等级上均能互联，包括分布式电源如太阳能发电、风上均能互联，包括分布式电源如太阳能发电、风电、先进电池系统、即插式混合动力汽车及燃料电、先进电池系统、即插式混合动力汽车及燃料电池，等等。电池，等等。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征智能电网的主要特征（8）7）智能电网会促使电力市场健康发展智能电网会促使电力市场
25、健康发展在智能在智能电网中，先进电力电器设备和广泛的通信系统，会在每个电网中，先进电力电器设备和广泛的通信系统，会在每个时间段都支持市场运作，并能为市场参与者提供充分的数时间段都支持市场运作，并能为市场参与者提供充分的数据信息。电力市场的基础设施及其技术支持，是电力市场据信息。电力市场的基础设施及其技术支持，是电力市场蓬勃发展的关键要素蓬勃发展的关键要素（智能电器设备）（智能电器设备）。智能电网通过市场上供需的互动，可最有效管理如智能电网通过市场上供需的互动，可最有效管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大电力市场，汇集
26、更多电能买和卖家。用户通过实塞，扩大电力市场，汇集更多电能买和卖家。用户通过实时报价感受价格增长，从而减少电力需求，推动形成更低时报价感受价格增长，从而减少电力需求，推动形成更低成本方案，并促进新技术开发；新型清洁可再生能源的供成本方案，并促进新技术开发；新型清洁可再生能源的供应，也将给电力市场提供更多选择。应，也将给电力市场提供更多选择。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.4 智能电网的主要特征智能电网的主要特征（9）8）可优化资产应用，使运行更加高效）可优化资产应用，使运行更加高效智能电智能电网能优化调整电网资产的管理和运行，可为实现最低成本网能优化调整电网资产的管理和
27、运行，可为实现最低成本提供期望的功能。这并非意味资产将被连续不断用至极限，提供期望的功能。这并非意味资产将被连续不断用至极限，而是有效管理需要什么资产以及何时需要这些资产，以使而是有效管理需要什么资产以及何时需要这些资产，以使每类资产将与所有其他资产更好整合，以最大限度发挥功每类资产将与所有其他资产更好整合，以最大限度发挥功效，同时降低成本。例如，借助动态评估技术，使资产发效，同时降低成本。例如，借助动态评估技术，使资产发挥最佳能力；通过连续不断监测和评价其能力，使资产能挥最佳能力；通过连续不断监测和评价其能力，使资产能在更大负荷下使用。在更大负荷下使用。智能电网通过高速通信网络，实现对运行设
28、备状态智能电网通过高速通信网络，实现对运行设备状态的在线监测，获取设备实时运行状态，从而在最恰当时间的在线监测，获取设备实时运行状态，从而在最恰当时间给出需要维修设备的信息，实现设备的状态检修，且同时给出需要维修设备的信息，实现设备的状态检修，且同时保证使设备运行在最佳状态。保证使设备运行在最佳状态。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.5 我国智能电网建设的目标（我国智能电网建设的目标（1）研发并实现大规模间歇式新能源电源并网、研发并实现大规模间歇式新能源电源并网、储能、智能配用电、大电网智能调度和控制等核储能、智能配用电、大电网智能调度和控制等核心关键技术，建成一批智能电
29、网示范工程，形成心关键技术，建成一批智能电网示范工程，形成具有自主知识产权的智能电网技术体系和标准体具有自主知识产权的智能电网技术体系和标准体系，建立较为完善的智能电网产业链，推动我国系，建立较为完善的智能电网产业链，推动我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代化电网升级。建设代化电网升级。建设5-10个智能电网示范城市、个智能电网示范城市、50个智能电网示范园区，并通过投资和技术辐射，个智能电网示范园区，并通过投资和技术辐射，带动能源、交通、制造、材料、信息、通信、传带动能源、交通、制造、材料、信息、通信、传感、控制等产业技术创新、发展和产品
30、升级换代，感、控制等产业技术创新、发展和产品升级换代，培育战略性新兴产业，建成一批具有国际竞争力培育战略性新兴产业，建成一批具有国际竞争力的高新技术企业。的高新技术企业。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.5 我国智能电网建设的目标（我国智能电网建设的目标（2）智能电网是一系列高新技术的有机集合，是智能电网是一系列高新技术的有机集合，是一个现代化、智能化的电力网络，也是一个可以一个现代化、智能化的电力网络，也是一个可以与用户协调发展的供电网络。它基于传统的电力与用户协调发展的供电网络。它基于传统的电力网络，利用最新数字化技术、信息技术和通信技网络，利用最新数字化技术、信息技
31、术和通信技术，对其进行技术升级和电器设备改造。术，对其进行技术升级和电器设备改造。智能电网是传统配电网和输电网的升级，其智能电网是传统配电网和输电网的升级，其发展建设目标，是实现电网运行的可靠、安全、发展建设目标，是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效及环境友好经济、高效及环境友好能实现这些目标的电能实现这些目标的电网，就可称为智能电网。网，就可称为智能电网。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.5 我国智能电网建设的目标（我国智能电网建设的目标（3）不管用户在何时何地，智能电网都能提供可不管用户在何时何地，智能电网都能提供可靠的电力供应。它对自身可能出现的各种问题，靠的电力
32、供应。它对自身可能出现的各种问题，能及时发出警告，并能忍受大多数扰动而不会断能及时发出警告，并能忍受大多数扰动而不会断电。在电力用户受到断电影响前，它就能采取有电。在电力用户受到断电影响前，它就能采取有效校正措施，可使电力用户免受供电中断影响。效校正措施，可使电力用户免受供电中断影响。它所具有的可实现以抵御事故扰动为目的的电网它所具有的可实现以抵御事故扰动为目的的电网安全稳定运行能力，可降低大规模停电风险。安全稳定运行能力，可降低大规模停电风险。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.5 我国智能电网建设的目标（我国智能电网建设的目标（4）智能电网能经受物理的和网络的攻击而不会
33、智能电网能经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电，或不会付出高昂的恢复费用。出现大面积停电，或不会付出高昂的恢复费用。它更不容易受到自然灾害的影响。它更不容易受到自然灾害的影响。智能电网将在供求平衡的基本规律下运行，智能电网将在供求平衡的基本规律下运行，且价格公平、供应充足。智能电网合理利用投资，且价格公平、供应充足。智能电网合理利用投资，有效控制构建成本，明显减少电力输送和分配损有效控制构建成本，明显减少电力输送和分配损耗；电力生产和资产利用更加高效。耗；电力生产和资产利用更加高效。智能电网通过控制潮流的方法，减少输送功智能电网通过控制潮流的方法，减少输送功率拥堵。率拥堵。（既是特征，更
34、是应达到的目标）（既是特征，更是应达到的目标）第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.5 我国智能电网建设的目标（我国智能电网建设的目标（5）智能电网通过在发电、输电、配电、储能和智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中采用各种智能电力电器设备和装置来消费过程中采用各种智能电力电器设备和装置来减少对环境的影响，并可允许和扩大清洁可再生减少对环境的影响，并可允许和扩大清洁可再生能源的平滑接入。在可能的情况下，智能电网的能源的平滑接入。在可能的情况下，智能电网的资产将占用更少土地，减少对景观及环境的影响。资产将占用更少土地，减少对景观及环境的影响。智能电网必须保障不对公众或
35、电网操作人员构成智能电网必须保障不对公众或电网操作人员构成伤害，亦即要保证电力控制和使用的绝对安全。伤害，亦即要保证电力控制和使用的绝对安全。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术（智能电网的支撑技术（1）智能电网的支撑技术主要包括：先进集成通智能电网的支撑技术主要包括：先进集成通信技术、先进量测技术、先进设备制造技术、先信技术、先进量测技术、先进设备制造技术、先进控制技术，以及先进决策技术及相应标准。进控制技术，以及先进决策技术及相应标准。（1）先进集成通信技术）先进集成通信技术 建立高速、双向、实时、集成的通信子系统，建立高速、双向、实时、集成的通信
36、子系统，是实现智能电网建设目标的基础，没有这样的通是实现智能电网建设目标的基础，没有这样的通信子系统，智能电网的先进特征无法实现，因为信子系统，智能电网的先进特征无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制，信息共享等，智能电网的数据获取、保护和控制，信息共享等，均需要这样的通信子系统作支撑均需要这样的通信子系统作支撑建立高速、建立高速、双向、实时、集成的通信子系统，是电网迈向智双向、实时、集成的通信子系统，是电网迈向智能化的第一步。能化的第一步。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术（智能电网的支撑技术（2）（2）先进量测技术）先进量测技术 参数量测技
37、术是智能电网技术的基本组成之参数量测技术是智能电网技术的基本组成之一。应用先进的参数量测技术获得数据并将其转一。应用先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网各方面使用。先进换成数据信息，以供智能电网各方面使用。先进量测技术可评估电网内各种电力电器设备的健康量测技术可评估电网内各种电力电器设备的健康状况和电网的完整性，进行智能电表数据信息的状况和电网的完整性，进行智能电表数据信息的读取，以准确的测得数据消除电费估计并可监控读取，以准确的测得数据消除电费估计并可监控抑制窃电行为的发生，并能缓减电网阻塞、增进抑制窃电行为的发生，并能缓减电网阻塞、增进与各类电力用户的信息沟通等。与
38、各类电力用户的信息沟通等。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术（智能电网的支撑技术（3）（3）先进设备制造技术）先进设备制造技术 随着电网二次系统中测量、保护设备及装置随着电网二次系统中测量、保护设备及装置的数字化进步，以及计算机技术在电网二次系统的数字化进步，以及计算机技术在电网二次系统中的更多应用，电网对测量、保护、控制和数据中的更多应用，电网对测量、保护、控制和数据传输的智能化、自动化，以及电网安全、可靠和传输的智能化、自动化，以及电网安全、可靠和高质量运行的要求越来越高，具有测量、保护、高质量运行的要求越来越高，具有测量、保护、监控、传输等组合
39、功能的智能化、小型化、模块监控、传输等组合功能的智能化、小型化、模块化、机电一体化电力电器设备，对电网安全、可化、机电一体化电力电器设备，对电网安全、可靠和高质量运行具有重要意义，而这已成为国内靠和高质量运行具有重要意义，而这已成为国内外著名电力电器设备和装置生产企业新产品研发外著名电力电器设备和装置生产企业新产品研发的主流。的主流。（对扬中市很重要）（对扬中市很重要）第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术智能电网的支撑技术（4）（4）先进控制技术）先进控制技术 先进控制技术，是指智能电网中分析、诊断和预测先进控制技术，是指智能电网中分析、诊断和预测状态
40、，并确定和采取适当措施，以消除、防止或减轻供电状态，并确定和采取适当措施，以消除、防止或减轻供电中断和电能质量扰动的所有电力电器装置，及所有相应的中断和电能质量扰动的所有电力电器装置，及所有相应的控制算法软件。这些硬件技术和软件技术，将对输电、配控制算法软件。这些硬件技术和软件技术，将对输电、配电和用户侧提供自动控制方法，且可管理整个电网的有功电和用户侧提供自动控制方法，且可管理整个电网的有功电能和无功电能。从某种程度上说，先进控制技术紧密依电能和无功电能。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于上述四项支撑技术领域靠并服务于上述四项支撑技术领域以先进控制技术监以先进控制技术监测基本元器件
41、性能（先进量测技术）；提供及时和适当的测基本元器件性能（先进量测技术）；提供及时和适当的响应（先进集成通信技术；先进设备制造技术），且对任响应（先进集成通信技术；先进设备制造技术），且对任何事件做快速诊断何事件做快速诊断(先进决策技术先进决策技术)。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术（智能电网的支撑技术（5）（5）先进决策技术）先进决策技术 决策支持技术将复杂的电力系统即电网数据决策支持技术将复杂的电力系统即电网数据转化为运行人员一目了然、易于理解的信息，因转化为运行人员一目了然、易于理解的信息，因此，动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术及此，动画技
42、术、动态着色技术、虚拟现实技术及其他数据展示技术，均被用来帮助运行人员认识、其他数据展示技术，均被用来帮助运行人员认识、分析和处理紧急问题。在许多情况下，要求系统分析和处理紧急问题。在许多情况下，要求系统运行人员做出决策的时间从过去的按小时计要缩运行人员做出决策的时间从过去的按小时计要缩短到分钟，甚至缩短到秒。如此，智能电网需要短到分钟，甚至缩短到秒。如此，智能电网需要一个广阔、无缝、实时的应用系统、操作工具和一个广阔、无缝、实时的应用系统、操作工具和技术培训，以使得电网运行人员和管理者具备快技术培训，以使得电网运行人员和管理者具备快速做出决策的能力。速做出决策的能力。第一章第一章 智能电网及
43、物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术智能电网的支撑技术（6）（6）相关标准（）相关标准（1）目前，国际电工电子工程师协会即目前，国际电工电子工程师协会即IEEE正致力于制正致力于制定一套智能电网的标准和互通原则（定一套智能电网的标准和互通原则（IEEE P2030），其），其主要涉及电力工程、信息技术、互通协议三个方面的标准主要涉及电力工程、信息技术、互通协议三个方面的标准和原则。和原则。15家不同国家的组织和机构参与其中，分别负家不同国家的组织和机构参与其中，分别负责标准制定的不同部分。例如，责标准制定的不同部分。例如，IEEE主要致力于互通入主要致力于互通入网过程标准的制
44、定，涉及各能量源头如何与整个智能电网网过程标准的制定，涉及各能量源头如何与整个智能电网实现链接；计量设备接入（如智能电表）和时间同步性标实现链接；计量设备接入（如智能电表）和时间同步性标准等。美国机动车工程师学会（准等。美国机动车工程师学会（SAE）主要关注电动汽）主要关注电动汽车接入电网络标准的制定。而国际电工委员会即车接入电网络标准的制定。而国际电工委员会即IEC，则，则负责信息自动化模式和相关环境标准的制定。负责信息自动化模式和相关环境标准的制定。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.6 智能电网的支撑技术（智能电网的支撑技术（7）（6）相关标准（）相关标准（2）200
45、9年年5月月18日，美国宣布了自己智能电网日，美国宣布了自己智能电网建设的第一批标准（建设的第一批标准（NIST负责牵头制定）。负责牵头制定）。国家电网公司国家电网公司2009年年6月及时启动了其智能电月及时启动了其智能电网标准的制定工作网标准的制定工作，目前已制定完成，目前已制定完成102项，已项，已经经8项完成了向国际电工委员会项完成了向国际电工委员会IEC提交标准提案提交标准提案的程序，还有的程序，还有10项近期提交。项近期提交。2010年第四季度，我国启动了智能电网国家年第四季度，我国启动了智能电网国家标准制定工作，其中许多方面的国家标准制定工标准制定工作，其中许多方面的国家标准制定工
46、作组已开始运转、工作。国家电网公司也积极参作组已开始运转、工作。国家电网公司也积极参与其中。与其中。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.7 智能电网的功效和意义（智能电网的功效和意义（1）智能电网的功效主要包括：智能电网的功效主要包括：（1）能实现双向互动数据传输，实行动态浮动的电价制度。）能实现双向互动数据传输，实行动态浮动的电价制度。（2）可利用传感器对发电、输电、配电、供电等各环节关键）可利用传感器对发电、输电、配电、供电等各环节关键 设备的运行状况进行实时监控和数据整合，电力需求高设备的运行状况进行实时监控和数据整合，电力需求高 峰时，能在不同区域间进行及时调度，平
47、衡电力供应缺峰时，能在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺 口，优化整个电网运行。口，优化整个电网运行。（3）能将清洁可再生能源（太阳能、风能、地热能等）以电）能将清洁可再生能源（太阳能、风能、地热能等）以电 能形式平滑接入电网，可实现分布式能源的优化管理。能形式平滑接入电网，可实现分布式能源的优化管理。（4）可提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，推动）可提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，推动 电网的商业化运转。电网的商业化运转。（5）智能电表可作为互联网的路由器，推动电力部门以终端）智能电表可作为互联网的路由器，推动电力部门以终端 用户为基础，进行通信、宽带业务或电视信号的传
48、播等。用户为基础，进行通信、宽带业务或电视信号的传播等。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.7 智能电网的功效和意义（智能电网的功效和意义（2）从能源利用角度看，智能电网和智能建筑是开源、从能源利用角度看，智能电网和智能建筑是开源、节流的两方面。据估计，建成智能电网后，在美国，将使节流的两方面。据估计，建成智能电网后，在美国，将使能耗降低能耗降低10%，温室气体排放量减少，温室气体排放量减少25%，并节省，并节省800亿亿美元新电厂建设费。纽约时报称，研究表明，仅使用美元新电厂建设费。纽约时报称，研究表明，仅使用数字化工具设定家居温度并融入价格信息这一项，预计美数字化工具设
49、定家居温度并融入价格信息这一项，预计美国每年就可能缩减能耗国每年就可能缩减能耗15%。按建筑节能原理测算，只需。按建筑节能原理测算，只需1/4的能量，就能达到现在的舒适程度，且自然环境会变的能量，就能达到现在的舒适程度，且自然环境会变得更好。得更好。可以说，能源效率和能源节约，是未来能源技术发可以说，能源效率和能源节约，是未来能源技术发展的关键，也就是智能电网应发挥的能效。即：智能电网展的关键，也就是智能电网应发挥的能效。即：智能电网技术应该能更好地管理、节约和监控能源的使用。技术应该能更好地管理、节约和监控能源的使用。第一章第一章 智能电网及物联网智能电网及物联网 1.1.8 智能电网的发展
50、趋势（智能电网的发展趋势（1）（1）智能电网概念的拓展）智能电网概念的拓展 近两年，智能的核心定义已从近两年，智能的核心定义已从“智能仪表智能仪表”到了到了“智能电网智能电网”，原先主要关心高级量测系统，原先主要关心高级量测系统即即AMIAMI（Advanced Metering Infrastructure)Advanced Metering Infrastructure)，现在还包括家居网现在还包括家居网HANs(Home Area Networks)HANs(Home Area Networks)、网络侧应用（网络侧应用（Grid-side applicationGrid-side ap