智能電網(wǎng)技術(shù)

序

前言

第一章 智能電網(wǎng)概述

第一節(jié) 電網(wǎng)的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)

第二節(jié) 智能電網(wǎng)的理念和推動力

第三節(jié) 智能電網(wǎng)研究與實(shí)踐

第四節(jié) 智能電網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)

第五節(jié) 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)

第六節(jié) 智能電網(wǎng)與智能城市

第二章 智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)

第一節(jié) 傳感與量測技術(shù)

第二節(jié) 電力電子技術(shù)

第三節(jié) 超導(dǎo)技術(shù)

第四節(jié) 控制仿真決策技術(shù)

第五節(jié) 信息與通信技術(shù)

第三章 大規(guī)模新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)

第一節(jié) 大規(guī)模新能源發(fā)電

第二節(jié) 大規(guī)模儲能

第三節(jié) 大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)

第四章 智能輸電電網(wǎng)技術(shù)

第一節(jié) 先進(jìn)輸電技術(shù)

第二節(jié) 智能變電站

第三節(jié) 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)

第四節(jié) 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

第五章 智能配電網(wǎng)技術(shù)

第一節(jié) 智能型配電自動化技術(shù)

第二節(jié) 配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評估與自愈

第三節(jié) 智能配電網(wǎng)停電管理

第四節(jié) 智能配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)特征

第五節(jié) 分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)

第六節(jié) 電動汽車充放電技術(shù)

第六章 智能用電技術(shù)

第一節(jié) 智能用電技術(shù)概述

第二節(jié) 高級計(jì)量體系

第三節(jié) 用電信息采集技術(shù)

第四節(jié) 智能家居及智能用電小區(qū)/樓宇

第五節(jié) 需求響應(yīng)

第六節(jié) 雙向互動服務(wù)門戶技術(shù)

第七節(jié) 技術(shù)展望

第七章 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)實(shí)戰(zhàn)

第一節(jié) 特高壓交直流示范工程

第二節(jié) 上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程

第三節(jié) 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)工程

第四節(jié) 其他試點(diǎn)工程

第八章 智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

第一節(jié) 國外智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

第二節(jié) 國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

附錄一 智能電網(wǎng)國際組織與研究機(jī)構(gòu)

附錄二 專業(yè)名詞中英文對照表

參考文獻(xiàn)

我國已經(jīng)建立了系統(tǒng)的特高壓與智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，編制相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)，特高壓交流電壓已成為國際標(biāo)準(zhǔn)電壓。

國際電工委員會主席克勞斯·武赫雷爾表示，中國的特高壓輸電技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先水平，這種能夠減少長距離輸電損耗的技術(shù)，在世界其他地區(qū)也將有廣泛的應(yīng)用前景。

智能電網(wǎng)新型配電技術(shù)的應(yīng)用

未來的配電技術(shù)必須具有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)快速自愈、抗擾動能力強(qiáng)、提供優(yōu)質(zhì)電力、與用戶互動等。這些智能電網(wǎng)配電技術(shù)都會促進(jìn)云計(jì)算數(shù)據(jù)機(jī)房的供電系統(tǒng)更加安全可靠。

1、同步開斷技術(shù)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，由于電力需求量大，常涉及到高壓供電。高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時(shí)間長、分散性大。這種慢過程的機(jī)械開斷容易引起操作過電壓，加速設(shè)備老化或者直接損害設(shè)備。同步開斷，又稱智能開關(guān)，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。采用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)，在理論上應(yīng)用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。

2、故障電流限制技術(shù)

由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，數(shù)據(jù)中心的用電電流是很大的，短路電流也呈日益增大的趨勢，如果不采取有效的抑制短路電流的措施，一旦發(fā)生短路故障，開關(guān)及用戶設(shè)備將是無法承受的。隨著電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等的發(fā)展，限制短路電流已成為可能，這就依賴于故障電流限制器（FaultCurrentLimiter,FCL）的研制和開發(fā)。國外對超導(dǎo)FCL和電力電子FLC研究較多，這可以在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中借鑒和應(yīng)用。

3、主動配電網(wǎng)技術(shù)

未來“主動配電網(wǎng)”可能采取類似英特網(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(diǎn)上都將有控制設(shè)備。主動配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶需求有效連接起來，允許雙方共同決定如何最好地實(shí)時(shí)運(yùn)行。要達(dá)到這一要求，控制水平要遠(yuǎn)高于配電網(wǎng)的水平。這包括潮流評估、有競爭力的電壓控制和保護(hù)技術(shù)，以及比配電網(wǎng)擁有更多的傳感器和自動裝置的新型通信控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的主動預(yù)警，負(fù)載均衡和三相平衡等。

4、儲能技術(shù)

儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運(yùn)行過程中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動的一種手段。

儲能技術(shù)可用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急供電狀況，以及充分利用當(dāng)?shù)氐姆骞入妰r(jià)差?，F(xiàn)有的電能存儲方式主要可分為機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和相變儲能等。超導(dǎo)儲能由于超導(dǎo)體電流大，能量密度高，存取快速，可作為理想的電磁能儲藏器，超導(dǎo)材料臨界溫度低一直是超導(dǎo)儲能應(yīng)用的限制因素，直接冷卻超導(dǎo)儲能（HTc-SMES）的研究受到了美日等國的高度重視，但絕大部分超導(dǎo)儲能裝置為低溫超導(dǎo)儲能系統(tǒng)。

智能電網(wǎng)新型用電技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)的框架下，需要新型用電技術(shù)提高電力需求彈性，提升電力需求側(cè)管理的智能化水平，幫助電力用戶與智能電網(wǎng)進(jìn)行互動，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心更加方便、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的管理用電。

1、先進(jìn)傳感器技術(shù)

未來的數(shù)據(jù)中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風(fēng)、火、水、電、氣、溫度、濕度、煙霧、二氧化碳等都是傳感器的采集對象。傳感器不僅可以分析和提取數(shù)據(jù)中心環(huán)境的特征數(shù)據(jù)，而且可以和特定的數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，可以對數(shù)據(jù)中心的日常數(shù)據(jù)、整體效能和環(huán)境指數(shù)提供整體分析和科學(xué)評估。

2、先進(jìn)用電監(jiān)控技術(shù)

用電監(jiān)控技術(shù)分為兩個(gè)層面：用電監(jiān)測技術(shù)和用電控制技術(shù)。新型用電監(jiān)測技術(shù)對用戶的電力消費(fèi)信息進(jìn)行動態(tài)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，幫助用戶了解自身的詳細(xì)用電信息，以指導(dǎo)用戶優(yōu)化系統(tǒng)的用電行為。新型用電控制技術(shù)在信息獲取的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的用電需要，對整個(gè)數(shù)據(jù)中心用電系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)電能更合理的分配。

智能電網(wǎng)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

目前，物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，協(xié)助實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)的智能控制和優(yōu)化配置，提高電力規(guī)劃的管理能力。

第一：發(fā)電環(huán)節(jié)。對常規(guī)能源發(fā)電的機(jī)組的運(yùn)行情況、設(shè)備之間的互動以及各種參數(shù)指標(biāo)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對風(fēng)力、太陽能發(fā)電進(jìn)行電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性進(jìn)行穩(wěn)定性分析預(yù)測，實(shí)現(xiàn)發(fā)電環(huán)節(jié)的自動、穩(wěn)定和高效。

第二：輸送環(huán)節(jié)。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的監(jiān)控能力，對整個(gè)輸送線路上的導(dǎo)線溫度、線路電容、絕緣子污穢以及線路風(fēng)振進(jìn)行全程監(jiān)測，并作出評估和診斷。由于智能電網(wǎng)具有自愈的特性，對發(fā)現(xiàn)破壞或者不正常的情況進(jìn)行自我治愈，對用戶實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。

第三：變電環(huán)節(jié)。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到智能電網(wǎng)后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器對重要變電設(shè)備進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)傳送到管理終端，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)變電站的實(shí)時(shí)檢修，對周圍的安全進(jìn)行防護(hù)，更好地提高變電環(huán)節(jié)的可靠性和智能化水平。

第四：配電環(huán)節(jié)。由于我國國土廣闊，所以配電規(guī)模和配電設(shè)備數(shù)量都十分巨大。物聯(lián)網(wǎng)可靠傳遞特性恰好可以針對這一情況實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)中的配電現(xiàn)場作業(yè)、配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及運(yùn)行狀態(tài)信息的有效傳遞并進(jìn)行安全防護(hù)，避免大規(guī)模人力、物力的投入。

第五：用電環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與門禁系統(tǒng)、防盜防火系統(tǒng)以及有情境控制的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動。革新電力服務(wù)的傳統(tǒng)模式為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，提高了人民生活質(zhì)量。2100433B

智能電網(wǎng)是當(dāng)前全球電力工業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，引領(lǐng)了電網(wǎng)的未來發(fā)展方向，涉及從發(fā)電到用戶的整個(gè)能源轉(zhuǎn)換和輸送鏈?！吨悄茈娋W(wǎng)技術(shù)》在借鑒國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合正在開展的研究實(shí)踐工作，對智能電網(wǎng)的概念、主要領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及工程實(shí)踐進(jìn)行了較為系統(tǒng)、全面的介紹。本書主要面向電力系統(tǒng)廣大工程技術(shù)人員，也可作為政府部門、科研機(jī)構(gòu)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、電力用戶、設(shè)備供應(yīng)商、工程技術(shù)人員以及高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

本書對智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面系統(tǒng)的介紹，按照智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的問題分為10章，分別為標(biāo)準(zhǔn)化基本知識、智能電網(wǎng)概述、智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀、智能電網(wǎng)概念模型與參考架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)工程方法、智能電網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)與管理工具、智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)測試和應(yīng)用、相關(guān)政策法規(guī)、展望。

《區(qū)域智能電網(wǎng)技術(shù)》緊隨靠前發(fā)展動向，反映了當(dāng)今在工程研制中的很新研究成果，圖文數(shù)據(jù)、技術(shù)方法經(jīng)得起推敲和檢驗(yàn)，對智能電網(wǎng)一線科研和工程人員具有直接指導(dǎo)作用，能積極推進(jìn)我國智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及與靠前接軌，具有很高的學(xué)術(shù)及應(yīng)用價(jià)值。能為智能電網(wǎng)專業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而對全社會節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展起到積極作用。

馮垛生和王飛等編著的《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(diǎn)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(gè)智能電網(wǎng)全面實(shí)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。

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