智能电网技术知识解读

目　录
第一篇　基础篇

第1章　智能电网概述　3
1.1　智能电网的定义和内涵　3
1.1.1　智能电网的定义　3
1.1.2　智能电网产生的背景　5
1.1.3　智能电网的特点、目标和组成　7
1.2　简要说明各国智能电网研发的现状　8
1.2.1　美国对智能电网的响应　8
1.2.2　欧洲对智能电网的响应　9
1.2.3　亚洲对智能电网的响应　10
1.3　可再生能源接入电网产生的新问题　12
1.3.1　常规电力系统保护问题　13
1.3.2　常规电力网接入可再生能源需解决的几个问题　14
1.3.3　智能电网发挥的作用　16
1.4　智能电表的普及　16
1.5　输配电系统的柔性化控制及高可靠性　17
1.6　超长距离高压输电技术　19
1.6.1　背景　19
1.6.2　特高压输电技术　19
1.6.3　高压直流输电　20
1.6.4　高温超导输电技术　21
1.7　在信息技术、通信技术支持下的智能电网　22
1.7.1　智能电网的大脑EMS　22
1.7.2　海量信息数据的处理　22
1.7.3　信息通信系统的标准化　23
1.7.4　如何保证信息传输时的安全　24
第2章　智能电表　27
2.1　传统计测电表的缺陷　27
2.2　智能电表的结构和特点　27
2.3　智能电表的多功能化　29
2.3.1　计测用户用电量并将数据保存　29
2.3.2　停电区域告知功能以及停电、再供电的遥控功能　31
2.3.3　防止偷电功能　32
2.4　智能电表的未来　32
2.4.1　用户的受益和感受　32
2.4.2　家庭的第三个显示屏　33
2.4.3　新型通信网络的标准化和国际化　34
第3章　能量管理系统(EMS)是智能电网的大脑　37
3.1　概述　37
3.2　EMS仿真举例　38
3.2.1　分散式风力-太阳能混合发电微电网系统的构成　38
3.2.2　模糊控制　41
3.3　EMS的设计　43
3.4　系统仿真结果分析　45
3.5　上海电网的先进能量管理系统(AEMS)简介　49
3.5.1　AEMS概述　49
3.5.2　AEMS的结构图　50
3.5.3　AEMS的特征　52
3.5.4　AEMS与EMS的关系　53
3.5.5　上海电网AEMS实现方案　53
3.6　南方电网超级(Super)EMS简介　53
3.6.1　概述　53
3.6.2　混成控制系统(HCS)简介　54
第4章　分布式发电与智能电网　57
4.1　分布式发电的定义　57
4.2　提高能量利用的效率　58
4.3　风力发电输出波动对输配电的影响　59
4.3.1　风力发电输出波动　59
4.3.2　风力发电输出波动对输配电系统的影响　60
4.4　光伏发电系统输出波动对输配电系统的影响　61
4.4.1　光伏发电系统输出波动　61
4.4.2　光伏发电输出波动对输配电系统的影响　62
4.5　利用太阳的热能发电　64
4.6　电动汽车的发展与智能电网的关系　64
4.6.1　电动汽车的发展　64
4.6.2　电动汽车的蓄电池和充电控制器　66
4.7　蓄电池充放电对输配电网的影响　68
4.7.1　蓄电池的充放电对电网的影响　68
4.7.2　电动汽车(EV)的充放电管理　69
4.8　本章小结——分布式发电系统的组合　69
第5章　智能电网的技术支撑　71
5.1　集成通信技术　71
5.2　高级测量技术　73
5.2.1　AMI概述　73
5.2.2　AMI的组成　73
5.2.3　智能电表　74
5.2.4　通信网络　75
5.2.5　测量数据管理系统(MDMS)　75
5.2.6　用户户内网络(HAN)　76
5.2.7　AMI是智能电网实现的先决条件　76
5.3　各种高级电力设备的采用　77
5.3.1　电力电子技术(PET)　77
5.3.2　高温超导技术　78
5.3.3　新型多样化储能技术　82
5.4　高级输配电系统　89
5.4.1　配电自动化概述　89
5.4.2　传统配电自动化　89
5.4.3　高级配电自动化(ADA)　90
5.4.4　电力电子式变压器(PET)　91
5.4.5　微电网　92
5.4.6　特高压输电网　95
5.4.7　高温超导输电网　95

第二篇　 发展动向和未来前景

第6章　美国电力网的现状与智能电网开发的重点　99
6.1　美国电力网管理体制的特点　99
6.1.1　电力事业主要由州政府监督管理　99
6.1.2　电力事业的自由化　100
6.1.3　发电、输电、配电、供电的分别管理　101
6.1.4　美国脆弱的供电系统　101
6.1.5　供电部门的首要任务是提高供电效率和可靠性　102
6.2　美国智能电网开发的重点　103
6.2.1　各州已设定可再生能源增设的目标　103
6.2.2　支撑智能电网的高压输电网　104
6.2.3　发展电动汽车与智能电网的关系　105
6.2.4　美国智能电网近期开发现状　106
第7章　欧洲电力网的结构和智能电网开发现状　107
7.1　欧洲电力网的特点　107
7.1.1　各国输电网互连，电力输出、输入经常化　107
7.1.2　大量可再生能源积极导入　107
7.1.3　可再生能源进入电网后的安全保障　109
7.2　欧洲智能电网开发的重点　109
7.2.1　海底敷设高压直流输电线　109
7.2.2　欧洲的智能电网推进计划　110
第8章　日本电力网的特点与智能电网开发的重点　113
8.1　日本电力网的特点　113
8.1.1　日本全国10个电力公司　113
8.1.2　东西部电源频率不同　114
8.1.3　日本电力网的输配电系统高稳定性处于世界第一位　115
8.1.4　日本电力网之间相互联系容量低　115
8.1.5　发电设备的构成和新能源的关系　117
8.2　日本智能电网的设想和开发重点　119
8.2.1　智能电网和电力事业的改革　119
8.2.2　智能电表的导入　119
8.2.3　光伏发电和智能电表的关系　120
第9章　中国电力网现状和智能电网建设计划　123
9.1　中国电力网现状　123
9.1.1　建设远距离特高压输电线路　123
9.1.2　清洁能源的迅猛发展　124
9.2　中国智能电网计划　125
9.2.1　统一的坚强智能电网　125
9.2.2　清华大学：数字电力系统与数字电网　126
9.2.3　武建东：互动电网　126
第10章　世界各国智能电网开发计划概述　127
10.1　印度　127
10.2　新加坡　127
10.3　韩国　128
10.4　中东地区和非洲诸国　129
10.5　俄罗斯、澳大利亚、南美诸国　129
第11章　智能电网的未来　131
11.1　预测10年后的智能电网　131
11.1.1　智能电表和显示器普及　131
11.1.2　电动汽车普及　132
11.1.3　可再生能源大量导入　133
11.1.4　远距离输电的发展　135
11.2　智能电网的未来　135
11.2.1　进入智能技术(ST)革命的新时代　135
11.2.2　产生新经济领域　136
11.2.3　电力事业自身的变化　136
11.2.4　如何应对网上恶意攻击　136
11.2.5　加速国际标准化　136
11.2.6　建设智能电网需要多少时间　137
附录　139
附录1　中国智能电网发展目标　139
附录2　科技部“十二五”——863已经启动智能电网重大科技产业化工程　147
附录3　高端装备“十二五”规划明确五大发展方向　147
附录4　国家电网公司科技部智能电网处和财政部发布2012年推广项目和专项资金安排　148
附录5　青海将建互补发电新能源基地　149
参考文献　150