完整第一章智能电网概述第1讲课件.ppt
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- 完整 第一章 智能 电网 概述 讲课
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1、智能电网技术智能电网技术 (A)教材:智能电网技术教材:智能电网技术国家电网国家电网刘振亚主刘振亚主编编参考资料?IEEEXplore中国期刊网Google Search EngineGoogle Scholar百度学术中国知网必应学术微软学术搜索Microsoft Academic Search?本课程的主要任务和目的智能电网是当今世界能源电力领域发展变革的最新动向,并被认为是未来电网的发展趋势。本课程拟对智能电网这一目前国内外电力工程领域最热门也是最前沿的领域进行介绍,使学生能够初步建立起对智能电网的认识,了解智能电网的定义和特征,为将来从事这一方面的研究和工作打下坚实的基础了解大规模新能
2、源发电与并网技术、智能输电技术、智能配电技术、智能用电技术和智能电网实践实例;本课程主要以智能电网技术为主线,在学习中应加强基理论的理解和工程设计基本技能的训练,同时尽量做到理论联系实际,注意创新能力的培养和提高。课程内容课程内容1. 智能电网概述概述智能电网概述概述2. 大规模新能源发电及并网技术大规模新能源发电及并网技术3. 智能输电电网技术智能输电电网技术4. 智能配电网技术智能配电网技术5. 智能用电网技术选择智能用电网技术选择6. 智能电网实践与展望智能电网实践与展望课程特点:课程特点:?贴近工程实际(少理论、重工程)?内容分散、前后联系不强(第一章)(第一章)(第三章)(第三章)(
3、第四章)(第四章)(第五章)(第五章)(第六章)(第六章)(第七章)(第七章)第一章第一章 智能电网概述智能电网概述1.1 电网的发展及面临的挑战电网的发展及面临的挑战1.2 智能电网的理念和驱动力智能电网的理念和驱动力1.3 智能电网研究现状智能电网研究现状1.4 坚强智能电网坚强智能电网1.1 电网的发展及面临的挑战电网的发展及面临的挑战一、电网的发展历程一、电网的发展历程(一)电网的发展概述(一)电网的发展概述?1831年年,法拉第提出了著名的 电磁感应定律电磁感应定律;1866年西门子发明了自励式直流发电机自励式直流发电机,1876年年贝尔发明了电话电话,1879年年爱迪生发明发电电灯
4、灯。这三大发明开创了电气化的新纪元。1875年年,世界上第一座为电厂在巴黎火车站建成;1879年年,美国旧金山电厂建成并售电;1882年年,爱迪生建成世界上第一座具有工业意义的发电厂纽约珍珠发电厂纽约珍珠发电厂1873年年,法国弗泰内法国弗泰内首次进行了远距离输电远距离输电;1874年年,俄国的皮罗茨基俄国的皮罗茨基建立了输送功率为4.5k的直流输电线路,并于 1876年年将低压直流电沿铁路轨道输送了 3.6k.一、电网的发展历程一、电网的发展历程?1882年年,法国的物理学家德普勒德普勒完成了有史以来第一次真正意义上的远距离 直流输电试验直流输电试验。19世纪80年代,主交输电开始走上历史舞
5、台。1886年年,威斯汀豪斯威斯汀豪斯在美国麻省进行了3kV、距离为1.2km的交流输电演示交流输电演示;同年意大利意大利的塞奇建成电压kV 、长度为17英里的交流输英里的交流输电线路电线路。1888年年,俄国的多布罗沃斯基提出三相交流俄国的多布罗沃斯基提出三相交流制制,效率高的三相异步电机随之问世,交流电的优越性逐渐显现。1891年年,由劳芬至明兴河由劳芬至明兴河畔畔的世界上第一条高压输电线路 法兰克福线法兰克福线路路在德国投入运行,总长总长175km,电压为电压为一、电网的发展历程一、电网的发展历程?20世纪世纪5070年代年代,电力电子与微电子技术发展迅速,促进了直流输电技术直流输电技术
6、的发展。20世纪世纪50年代后年代后,电力工业发展迅速。 1952年年,世界上第一条380k交流输电线路在瑞典投运;1964年年,第一条500k交流输电线路在苏联投运;19651969年年,加拿大、苏联和美国先后建成了735k、750k和和765k交流线路;1985年年,苏联1150k特高压输电线路投入试试验运行验运行;2009年年世界上第一条商业运行的1000k特高压输电线路在中国投运中国投运。一、电网的发展历程一、电网的发展历程?纵观电力工业100多年来,不难发现电网的发展客观规律。一是与电源的开发密切相关,电源的建设极大一是与电源的开发密切相关,电源的建设极大地促进和推动了电网的发展。地
7、促进和推动了电网的发展。二是规模经济特征突出,孤立电网逐步发展成二是规模经济特征突出,孤立电网逐步发展成为规模较大的互联网方式,其核心驱动力是效为规模较大的互联网方式,其核心驱动力是效率的提高和服务的提升。率的提高和服务的提升。一、电网的发展历程一、电网的发展历程?(二)中国的电网发展(二)中国的电网发展1879年年5月月28日日,中国上海公共租界,以 1台10马力(7.46kW)蒸汽机为动力,带动自激式直流发电机,发出的电力点亮了 第一盏电灯第一盏电灯。?1882年年7月月26日日 ,中国第一家电业公司 上海电气公司成立,创办了 中国第一家发电厂中国第一家发电厂,安装1台16马力(11.93
8、kW)蒸汽发电机组,沿外滩架设6.4km的电线,沿线串接15盏弧光灯,供给照明用电。同年9月月25日日,坐落在黄浦江外滩的上海俱乐部等装接电灯,成为 第一批电灯用户第一批电灯用户。?一、电网的发展历程一、电网的发展历程(二)中国的电网发展(二)中国的电网发展?这家电厂比全球率先使用弧光灯的 法国巴黎北法国巴黎北火车站电厂晚建火车站电厂晚建7 年年,比英国伦敦霍而蓬高架伦敦霍而蓬高架路电厂晚建路电厂晚建 6 个月个月,但比美国纽约珠街电厂美国纽约珠街电厂早建 2 个月个月,比日本东京电灯日本东京电灯公司早建建 5 年年。1897年年,清政府上海南市马路工程上海南市马路工程善后局创办南市电灯厂南市
9、电灯厂。该厂于当年除夕建成供电,点亮中国地界上的第一盏电灯第一盏电灯。到1911年年中华民国成立前夕,上海电力工业已初具规模, 4 家中外电力公司共拥有 发电设备发电设备容量容量8750kW。一、电网的发展历程一、电网的发展历程(二)中国的电网发展(二)中国的电网发展?1954年年,我国自行设计、施工的 220k高压高压输电线路建成;1972年年我国第一条330k超高压超高压输电线路建成;1981年年,我国第一条500k超超高压高压输电线路投运;2009年,年,1000k特高压特高压输电线路投运,使中国成为当今世界 交流输电交流输电电压等级最高的国家电压等级最高的国家 。一、电网的发展历程一、
10、电网的发展历程到底全国发电2017年装机容量已超过kW17.8亿?区域电网已建成六大?南三大西电东建设北、中、送通道?网、建设坚强推进全国联国家电网一、电网的发展历程一、电网的发展历程一、电网的发展历程一、电网的发展历程大规模西电东送东北新疆华北西北P16西藏水电西藏上海四川水电金沙江水电川渝华中华东南方台湾一、电网的发展历程一、电网的发展历程为什采用特高压输电一、电网的发展历程一、电网的发展历程一、电网的发展历程一、电网的发展历程装机容量年发电量世界排名一、电网的发展历程一、电网的发展历程装机容量及发电量的增长装机容量及发电量的增长/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通
11、用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式装机容量装机容量年发电量年发电量/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ /通用格式通用格式/ / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 /
12、/ 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 / / 通通 通通用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用
13、格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格用格式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式式 式
14、式185 6587 8500 13789 21722 31900 50841 万kW43 3006 3950 6213 10069 1368524747 亿kWh21/25 8/6 4 3/2 2/2人均85位,用电量为美国1958年水平世界平均水平的1/3一、电网的发展历程一、电网的发展历程2014中国发电装机和发电量装机容量容量容量(万(万kW)百分百分比比(%)发电量发电量电量电量(TWh)百分比百分比(%)火电火电水电水电核电核电9156930183198867.31.4641700126275.1919.192.2822.2 10700.7风电风电太阳能太阳能总计总计95812652
15、7.091.9515632312.820.52100.0135973(+8.100.55456.77%)0(+3.6%)一、电网的发展历程一、电网的发展历程2020和2030-2050年中国电力发电装? 2013 年装机 1360 GW 人均1.03kW ? 预测 2020 年装机 1,500 GW 人均 1.1kW.? 预计 2030-2050年, 人均1.5kW 时, 全国总装机需要2,400GW (按16亿人口计)? 设想24亿kW 装机的组成:煤电 960GW,40%水电 360GW, 15% 总计17亿kW, 占70%核电 260GW,10%气电 120GW, 5%?还有 700GW
16、, 30% 差距,需要有可再生能源发电提供。即风力发电、太阳能发电、生物质能发电一、电网的发展历程一、电网的发展历程2020和2030-2050年中国电力发电装机预测一、电网的发展历程一、电网的发展历程电力系统的发展电力系统的发展?建国初期:?大多是大城市发、供电系统;?跨地区的电力系统有:?东北中部和南部的154、220kV系统;?东北东部的110kV系统(以丰满、水丰和镜泊湖水电厂等为中心);?冀北电力系统。本世纪初:?已形成东北、华北、华东、华中、西北、西南、华南等七个跨省区域性电力系统。一、电网的发展历程一、电网的发展历程我国电网电压等级的发展1000kVDC800kV750kV500
17、kVDC500kV330kV220kV66kV22kV33kV一、电网的发展历程一、电网的发展历程我国电网的发展全国电网的基本格局Thermal Base? 西电东送:北、中、南三条输电通道,联网送电为主? 南北互供:水、火调剂,跨流域补偿,联网效益为主? 全国联网:东西强联网,南北弱联网的总体格局3000MW2500MW1800MW7200MWHydro Power Base10000MW9000MW2000MW3000MW一、电网的发展历程一、电网的发展历程我国电网的发展一、电网的发展历程一、电网的发展历程“十二五”期间跨区联网规划一、电网的发展历程一、电网的发展历程“三纵”:锡盟南京;张
18、北南昌;陕北长沙“三横”:蒙西淮坊;晋中徐州;雅安皖南环网:淮南南京泰州苏州上海浙北皖南淮南长三角特高压双环网呼盟呼盟 1 1俄罗斯俄罗斯我国智能电网的发展模式与关键科学技我国智能电网的发展模式与关键科学技2020年特高压电网规划图术问题术问题俄罗斯俄罗斯满洲里满洲里2002003030呼盟呼盟 3 37070呼盟呼盟 4 4120120新左旗新左旗6060120120呼盟呼盟 5 5海拉尔海拉尔100100呼盟呼盟 2 2伊敏伊敏5050中俄背靠背中俄背靠背鄂温克鄂温克P30至冯屯至冯屯宝清宝清230230蒙古蒙古东北东北哈尔滨哈尔滨450450260260吉林吉林240240铁岭铁岭东北电
19、网玛纳斯玛纳斯140140乌北变乌北变奎屯变奎屯变皇宫变皇宫变170170伊宁变伊宁变9090220220100100140140西山变西山变奇台变奇台变东郊变东郊变1501508080180180180180吐鲁番变吐鲁番变360360350350哈密哈密350350敦煌敦煌350350酒泉酒泉张掖张掖416416安西安西452452蒙西煤电蒙西煤电 4 4蒙西煤电蒙西煤电 2 2蒙西煤电蒙西煤电 3 3100100蒙西煤电蒙西煤电 6 6陕北陕北陕北煤电陕北煤电 1 1、2 2宁夏煤电宁夏煤电 2 2银川东银川东永登永登120120白银白银257257420420准东准东哈密新厂哈密新厂1
20、00100库尔勒变库尔勒变哈密电厂哈密电厂344344锡盟锡盟阜新阜新220220260260霍林河霍林河390390锡盟煤电锡盟煤电 I I哈密变哈密变锡盟煤电锡盟煤电 IIII锡盟煤电锡盟煤电 IIIIII400400450450宝清宝清华北电网蒙西蒙西450450石家庄石家庄蒙西煤电蒙西煤电 1 1蒙西煤电蒙西煤电 5 5300300晋中煤电晋中煤电晋中晋中300300榆林榆林470470晋东南晋东南晋东南煤电晋东南煤电100100400400华北华北480480480480北京东北京东280280150150唐山唐山沿海电源沿海电源300300本溪本溪120120天津天津3003002
21、40240250250沿海核电沿海核电西北西北西北电网460460西藏西藏青岛青岛280280宁夏煤电宁夏煤电 1 1260260靖边靖边羊曲羊曲4040榆林300300150150220220彬长彬长3603601 17 70 0延安连云港连云港平凉230230278278沿海核电沿海核电兰州东兰州东徐州徐州7 79 9230230晋东南煤电晋东南煤电晋东南煤电晋东南煤电300300乾县210210天水180180拉西瓦拉西瓦140140渭南189189官亭官亭141141230230100100渭南东渭南东362362徐州煤电徐州煤电宝鸡0 00 02702701 1270270 盐城盐城
22、班多班多160160滁州滁州驻马店驻马店450450200200140140泰州泰州170170西安南400400130130南阳南阳7070400400170170无锡无锡150150淮南煤电淮南煤电283283南京南京上海北上海北329329300300130130上海西上海西164164万县万县绵阳绵阳440440400400雅安雅安 250250430430荆门荆门290290武汉武汉杭北杭北芜湖芜湖川西水电川西水电260260沿海核电沿海核电150150240240西藏水电西藏水电150150恩施恩施重庆重庆360360金华金华地下电站地下电站280280乐山乐山330330川西水电
23、川西水电沿海核电沿海核电270270400400雅龙江梯级雅龙江梯级200200200200南昌南昌450450300300温州温州280280360360长沙长沙金沙江金沙江I I期期380380215215西宁西宁2 26 60 0280280340340济南济南豫北豫北图例图例500千伏交流750 千伏交流1000 千伏交流同步联网异步联网500 千伏跨国直流800 千伏直流华中电网华东电网福州福州沿海核电沿海核电170170泉州泉州金沙江金沙江 IIII期期华中华中华东华东410410赣州赣州南方南方南方电网台台湾湾“ 十二五”国家级规划教材二、电网面临的挑战二、电网面临的挑战(一)环
24、境与能源?节能减排,世纪之约洁净煤发电技术绿色能源的开发和利用(二)安全可靠与经济高效(三)电网开放与优质服务(四)技术创新与高效管理1.2 智能电网的理念和驱动力智能电网的理念和驱动力“ 十二五”国家级规划教材一、智能电网的理念(一)定义定义(Definition)?以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),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
25、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。一、智能电网的理念(一)定义(definition)一、智能电网的理念(二)、智能电网与传统电网的区别特征特征目前目前将来将来激励激励/包括电力用包括电力用电价不透明,缺少实时定价,电价不透明,缺少实时定价, 充分的电价信息,实施电价,充分的电价信息,实施电价,户户选择较少选择较少有许多方案和电价可供选择有许多方案和电价可供选择提供发电提供发电/储能储能使市场化成为可使市场化成为可能能满足电能质量需满足电能质量需要要优化优化自愈自愈抵御攻击抵御攻击集中发电占优,少量集中发电占优,少量DG、DR,储能或可再生能源,储能或可再生能
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