智能电网毕业论文

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第1章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

领域的最大成就之一，体现了能源工业的战略布局，是实现各种一次能源转换成电力能源之后进行相互调剂、互为补充的迅速、灵活、高效和能源流通渠道。然而，世界能源体系正面临着抉择，目前全球能源供应和消费的发展趋势从环境、经济、社会等方面来看具有很明显的不可持续性。在当前世界能源短缺危机日益严重、电力系统规模的持续增长、气候环境变化加剧等因素的影响下，21世纪电力供应面临一系列新的挑战。因此，在欧盟、美国和中国，政府、高校研究机构和企业共同参与，针对保证21世纪能源供应面临的技术问题、技术难点和技术路线开展了深入的研究，提出了智能电网的概念。目前，这些国家和地区将智能电网提高到国家战略的高度，将发展智能电网视为关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。智能电网是解决2l世纪电力供应面临问题的有效途径。

智能电网计划中的发电侧将要实现电力流、信息流、业务流、资金流的高度一体化，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征，构建坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的电力网络系统。从技术上讲，主要体现在以下几个方面：

1.实现机组重要运行参数的在线监测，包括实时煤耗、实时排放等环保指标。

2.加强对提高发电设备的可调节、抗扰动、可预测等能力的技术研究。 3.机网信息的双向交换、控制与快速反应。

4.高效、清洁、经济的可再生能源发电和控制技术。 5.先进的核电技术。 6.洁净煤发电技术。

我国随着江苏沿海大开发的迅猛推进，盐城地区的风力发电、光伏发电等新能源产业发展迅速，其接入以及正常运行对电网的影响日益显现,电网面临着巨大挑战和机遇。一方面，电网需要应对日益严峻的资源和环境压力，

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实现大范围的资源优化配置，提高全天候运行能力，满足能源结构调整的需要，适应电力体制改革；另一方面，输配电、发电、信息化、数字化等技术的进步也为解决这一系列问题提供了坚实的技术支持。由此智能电网成为现代电力工业发展的方向。2009年举行的特高压输电技术国际会议上提出，到2020年，我国将全面建成统一的坚强智能电网【3】。

1.2 智能电网的概念及特性

所谓智能电网即以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

按照我国著名能源问题专家武建东先生的描述，将智能电网称之为智能互动电网或互动电网， “ 互动电网” 是指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全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化，简称为“ 坚强的智能电网 ”。智能电网概念提出的时间虽然不长，但人们对这项变革的热情却极为高涨，其根本原因是，智能电网战略不仅为全球能源转型提供了一个重要的契机，更为电力设备行业提供了无限的商机和难得的发展机遇。

智能电网是人类面对电力供需平衡、新能源的接人、电网可靠性以及信息安全挑战的一种必然选择。它代表了电网将来进化的一种愿景，结合先进的自动化技术、信息技术以及可控电力设备，支持从发电到用电的整个电力供应环节的优化管理，尤其是新能源的接人以及电网的安全运行。智能电网在电网安全运行、可为用户可靠提供高质量电能前提下，提高能源使用效率，减少对环境影响，同时可以形成新的产业群，促进就业。

一般来说，智能电网具有以下功能特点：

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1.自愈—稳定可靠

自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。

2.安全—抵御攻击

无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害，一旦发生中断，也能很快恢复运行。

3.兼容—发电资源

传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中的“即插即用”技术(尤其是分布式发电资源)，电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型电源甚至是储能装置。

4.交互—电力用户

电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

5.协调—电力市场

与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接，有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平，电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。 6.集成—信息系统

实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS)、配电管理(DMS)、市场运营（MOS)、企业资源规划(ERP)等和其他各类信息系统之间的综合集成并实现信息自动化，在此基础上的业务集成【】。

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1.3 智能电网的发展现状

1.3.1 国外研究现状

在美国，奥巴马政府的经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网采用数字技术收集、交流、处理数据，

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提高电网系统的效率和可靠性。智能电网的倡导者要让客户相信，智能电网将帮助客户减少电费支出。另外，太阳能等分布式可再生能源、即插即拔式电动车等还将创造大量间接的工作机会，智能电网将带来数百万个“绿色就业机会” 。

欧洲国家发展智能电网主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要，把可再生能源、分布式电源的接人及碳的零排放等环保问题作为侧重点。日本构建智能电网以新能源为主。日本将根据自身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定 构建智能电网。日本政府计划在与电力公司协商后，开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验。

1.3.2 国内研究进展

国内开展智能电网的体系性研究虽然稍晚，但在智能电网相关技术领域开展了大量的研究和实践，在输电领域，多项研究应用达到国际先进水平，在配用电领域，智能化应用研究也正在积极探索。我国的智能电网与西方国家有所不同，是建立在特高压建设基础上的坚强的智能电网，中国式智能电网将以特高压电网为主干网架，利用先进的通信信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的智能电网。其特征将包括在技术上实现信息化、数字化、自动化和互动化，同时在管理上实现集团化、集约化精益化、标准化。

2009年2月2日，中国能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网必须实施“ 互动电网” 革命性改造。在2008年5月末召开的特高压国际大会上，国务院副总理张德江表示，中国将从实际出发积极探索符合中国国情的智能电网发展道路。这是我国高层领导首次在公开场合表达对智能电网的态度。会议上，国家电网公司公布，将分三个阶段推动坚强智能电网的建设：2009年至2010年为规划试点阶段，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，及各环节试点工作；2011年至2015年为全面建设阶段，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；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先

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进水平。这一宏伟蓝图让众多电力设备及自动化企业兴奋不已，并纷纷投入人力、物力、财力对智能电网进行技术研究，寄望能够在这一轮带有技术革命性质的行业洗牌中拔得头筹。我国西部地区的电网建设水平低于东部，而西部有大量风电、太阳能等清洁能源等待接入电网，因此，预期我国清洁能源接人将在西部进行试点[3]。

1.3.3 智能电网的发展前景和重要意义

我国地域广阔、资源与需求的分布不平，尤其是大规模可再生能源主要集中在西部地区，需要智能电网具有大容量的外送通道。而在东部负荷密集区域，可再生能源的开发往往规模较小，且靠近负荷，需要智能电网能够兼容分布式利用 同时不同于已处于电力需求饱和期的欧美等发达国。经济上，发展迅速，电力需求每年保持高速增长，需要智能电网能够满足这种增长并确保电力安全、可靠供应以及不断提高的用户要求从。我围电力发展的现状来看，我国目前正在大力建设特高压电网。能够有力地构筑未来坚强智能电网的输电网架，华北、华东等区域电网已经开展了数字化变电站、调度集成等多项工作，使我国已经具备了较好的智能电网运行控制基础。但是在配电网方面，我国地域辽阔，发展不均，大部分地区供电仍较薄弱，离智能配电和智能用电有较大差距。同时由于超导、储能等技术仍在向成熟发展，分布式能源尚未进人大规模利用，智能电网在这些方面仍缺乏一定外部条件。智能电网的建设是一个长期的战略，整个智能电网的投资是巨大的但由于系统降低了能耗和阻塞，提高了能量效率，获得了较高的电能质量和供电可靠性、较低的系统运行和维护费用。减少了对发电和输配电的资产投入等等。根据美国预计所带来的收益将超过400％。

智能电网能够实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，全方位地支持和促进全国范围的资源优化配置以及新型能源发展方式和新型电能利用方式的进步。由此还能带动以IT为特点的其他相关产业和服务业的大发展。它将是一个必然的发展趋势 同时智能电网是一个庞大的系统工程，它不仅需要电力行业中装备制造、建设、发电、运营、科研等几乎所有专业单位的参与，也需要多行业、多学科、多领域的交叉，更需要政府主导和政策支持。这说明智能电网的发展和建设将会是前沿技术不断应用

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