扫扫二维码，随身浏览文档 手机或平板扫扫即可继续访问 电力基本常识 举报该文档为侵权文档。 举报该文档含有违规或不良信息。 反馈该文档无法正常浏览。 举报该文档为重复文档。 推荐理由： 将文档分享至： 分享完整地址 文档地址： 粘贴到BBS或博客 flash地址： 支持嵌入FLASH地址的网站使用 html代码： &embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed& 450px*300px480px*400px650px*490px 支持嵌入HTML代码的网站使用 您的内容已经提交成功 您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！ 3秒自动关闭窗口中国智能电网的发展与 电力电子学科的新机遇主要内容1. 中国电力系统发展概述 2.智能电网的一个初步应用实例 3.什么是智能电网?智能电网带来些什么新概念? 4.国内外发展智能电网的态势 5.中国发展智能电网(电力系统)的主要动因 6.电力电子技术是智能电网发展的重要支柱 7. 关于张家港智能电力研究院及 研究院与清华大学电机系联合研究所 8.小结
1. 中国电力系统发展概述2008年全国六大区域电网规模装机62170MW 最高负荷26180MW装机177850MW 最高负荷107630MW装机63150MW 最高负荷3550MW装机177060MW 最高负荷130110MW装机139600MW 最高负荷88870MW装机172890MW 最高负荷79330MW4我国电力系统经过过去30年高速发展4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 60 72 84 2007年超过 7.13亿千瓦自1996年起，我国装机总量位居世界第二 每1年4年 5年 8年 9年1987年 1亿千瓦 1949年 185万千瓦 1978年 5712万千瓦 2000年 3亿千瓦 2004年超 过4亿千瓦1995年 2亿千瓦1996200020042006年世界上8个国家发电装机容量10.66.22（单位：亿千瓦)2.662.171.321.21.160.74美中日俄德法加英61995年以来电站项目开工和投产规模单位：万千瓦年份 开工规模 投产规模 装机增长率 电量增长率199598 11152 583 594预 测 失 误126639 8.7％8.9％ 7.5％ 9.1％ 7.8％ 6.9％9.3％6.9％ 4.4％ 2.8％ 6.6％ 11.3％2001214011456.0％5.3％ 9.8％9.0％11.6％ 15.2％20046100510012.6％14.8％20079100超过英国过去140年全国的装机总和14.6％２０１１年装机总量已接近10亿千瓦资源-环境制约严酷,节能-增效任务繁重!--我们每个能源和电力工作者每天一睁开眼睛就应该想到到的大问题!①我国资源相对缺乏难以承受! ? 我国可耕土地占全世界的 7% 人均耕地面积, 是世界人均量的 1/3 ? 人均淡水量为世界人均量的 1/4 ? 人均木材储量是世界人均量的 1/8 ? 铁矿石为世界人均量的 42% ? 铜矿为世界人均量的 18% 我国能源资源相对缺乏资源 煤(亿吨) 石油(亿 吨) 天然气 (万亿米 3 ) 世 界9845中 国1145% 11.6 2.3名 次 3 11143033②资源消耗占世界比重过大十分不利! ?2008年,我国GDP 仅占世界的 7.1%,?1431. 41.020能源消耗量占世界的 17.7%;为世界平均值的三倍； ③我国已成为世界第一能源消费国. 如继续以年平均8.9%的增速,到2020 年能源消耗将达到79亿吨标煤,占目前 世界能源消耗的一半;生铁的消耗量占世界的 39.5%; ?钢材的消耗量占世界的 50.9%; ?水泥的消耗量占世界的 50.9%; ?消耗水是为世界平均值的四倍。?如此发展难以长期持续!中国输电网运行效率一瞥? 据电监会年度报告报导,2009年全国装机 84660万kW,平均利用小时数为4527小时,相当 51.7%;? 截至2009年底， 220千伏及以上输电线路达 到40万千米、变电容量17亿千伏安， 35千伏 及以上输电线路达到137万千米、变电容量32 亿千伏安,电网规模超过美国，居世界第一位;9几种电压等级输电线路的热稳定极限值电压等级(kV)345 500 765典型热稳极限值(MW)00500kV输电网夏季某种运行方式潮流情况华中219条线500kV线平均有功潮流为485 MW华中282条500kV线路平均有功潮流为385.27 MW86(30．49%) 81(28.7%) 62(21．96%)2009.6.某日2010.7.某日26(9．2%) 23(8．15%)4(1.42%)66% 81.17%华北267条500kV线平均有功潮流为470.41 MW2010.6.某日 68%华中系统一般运行方式500kV输电线路输送功率80万以上＜19%,华北＜17%南方电网500kV输电线潮流输送80万以上＜14%华东306条500kV线路平均有功潮流为490 MW2010.6.某日 70% 66% 2009.6.某日 东北主网109条500kV线路平均有功潮流为340 MW 2010.6.某日 目前全国500kV线路达107993KM, 每回线按热稳限制其输电能力可达260万, 考虑稳定和事故限制,设计输送100万千瓦, 86% ?各大区系统情况不同,可能在较多数时间输 电负荷水平在60万千瓦以下,或只有很少时 间运行在60万以上!, ?发展智能输电电网技术,使输电线路运行 超过设计容量100万,甚至接近热稳极限 尚有很大的潜力可供挖掘! 大幅度提高设备利用率非常必要!?2.智能电网的 一个初步应用实例中国电网----以500kV为主网架建设6大区域电网，区 域电网之间通过直流进行互联14电网互联效益明显, 但网间弱联系其联 络断面输电能力受 “动态稳定”制约.塔拉 上都 德岭 沽源 包头北 华电河西 高新 达拉特 达拉特四期 响沙湾 托克托 永圣域伊敏 鹤岗电厂 冯屯 大庆 方正 哈南 永源 霍林河 阿拉坦 兴福 群林 双鸭山电厂七台河松原林海合心 科尔沁 通辽 梨树 双辽 铁岭 元宝山 沙岭 董家 沙河营承德承德包家平安东丰沈东 辽阳 鞍山 王石 徐家通化北宁 渤海 营口内蒙古自治区旗下营汗海 万全河北省张家口高岭背靠背 华北网至高岭秦皇岛包头呼和浩特岱海丰镇 丰泉 宁格尔 准格尔 大同二厂 塔山 雁同 浑源 神头一厂沙岭子昌平 张南 门头沟 房山 顺义太平姜家营天马绥中 庄河 南关岭 金家吉兰太乌海布日都蔚县北京 城南城北 朝阳 通州盘山 唐山西 安各庄 北郊唐山王滩安定 河曲 神头二厂 忻州 锦界忻都保北 西龙池 石北 定洲 清苑天津保定霸州 吴庄东丽 滨海芦台太原古交 云顶山 晋中沧州沧西 黄骅渤海沧东侯村阳泉阳泉西柏坡 榆社 榆社武乡石家庄廉州 上安 辛集衡水武邑华德 滨州柳林山西省吕梁邢台张河湾 龙山 蔺河 邯峰潞城河北省彭村辛安黄 海淄博 潍坊 莱阳邯郸聊城 聊城电厂德州漳山 久安山东省长清济南陕西省兆光霍州长治淄川益都王曲至河南山东省琅琊 鲁中 日照崂山运城临汾 运城长治 晋城泰山晋城河南省郓城 汶上 运河 嘉祥 邹县 枣庄黄 海沂蒙运城风陵渡至南阳2008年华北500kV电网地理接线图安 徽 省江苏省智能电网的一个简明实例 ----区域大电网广域阻尼控制系统? 弱阻尼区间低频振荡事故时有发生，成为目前限制互 联电网功率传输的最关键因素； ? 国家电网：华北 ，华中， ，山东 ， …… ? 南方电网： ， ，安装数百台PSS……华中电网振荡，斗 双线功率振荡峰峰值730MW， 持续5分钟南方电网振荡，云贵联 络线功率振荡峰峰值120MW， 持续3分钟广域阻尼闭环控制系统配置图GPS/北斗 卫星高坡 控制与测量子站 兴仁 控制与测量子站安顺 测量子站 罗洞 测量子站 深圳 测量子站 广州 控制主站罗平 测量子站物理要素:区域电网 广域通讯 广域数据采集,GPS定时 新的传感系统PMU 自适应的广域闭环控制 获2008年中国电力科技一等奖广域阻尼控制系统RTDS实验装置图高肇直流 站/极 控制/保护系统 PMU屏柜 控制子站屏柜RTDS（10 Racks）功放广域阻尼控制系统多次现场大扰动试验? 分别通过天广、兴安、高肇直流单极700MW闭锁、 500kV金换线跳开与闭合等多次现场大扰动试验，充 分测试了该控制系统在多种运行方式与扰动情况下可 提高系统阻尼比10%以上、增加西电东送稳定极限约 650MW！? 是世界首例工程实施的广域闭环控制. ? 是迄今国内最典型的智能电网案例.-4003.5 3贵州―云南相对功角（度）-410有控制2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 5 6 7 高肇直流协调控制投入 高肇、兴安直流协调控制投入 协调控制退出 8 9 时间（s） 10 11 12梧罗线功率（MW）高肇调制控制单独投入 协调控制系统投入 协调控制系统退出-420-430-440-450无控制-460-470012345678910时间（秒）在研第二期工作---广域励磁与直流调制协调的阻尼闭环控制系统, 设想第三期―广域多STATCOM控制GPS/北斗 卫星高坡 控制与测量子站 兴仁 控制与测量子站安顺 测量子站 罗洞 测量子站 深圳 测量子站 广州 控制主站罗平 测量子站区域电网,广域通讯 广域数据采集 先进的传感系统PMU 自适应的广域闭环控制 发电机励磁, 广域STATCOM控制在WAMS和电力系统广域闭环智能控制进一步发展--消除监测盲点,就是典型的智能电网实例!GPS/北斗 卫星高坡 控制与测量子站 兴仁 控制与测量子站安顺 测量子站 罗洞 测量子站 深圳 测量子站 广州 控制主站罗平 测量子站区域电网,广域通讯 广域数据采集先进的传感系统PMU 自适应智能的广域闭环控制为进一步消除测量盲点适当与互联网及其它公用 通信网结合可以解决一系列电力系统经典难题!3.什么是智能电网?? 按文献的说法，“智能电网”是使用健全的通讯、高 级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络， 其目的是改善电力传送和使用的效率 、提高可靠性和 安全性。 ? 说得通俗些“智能电网”就是把现代先进的计算机-通 讯-网络-传感-控制技术最大限度地应用于电力系统以 达到最大限度地提高设备效率,提高安全可靠性,节能减 排,提高用户的供电质量,提高可再生能源的利用效率. ? 清华高景德教授在上世纪80年代讨论学科交叉的时候 就曾说过，现代电力系统实质上就是“CCCP”―计算 机、通讯和控制技术与电力系统技术的结合。? 今天“智能电网”的提出只是现代电力系统发展的内 在需求和必然趋势。智能电网的新架构-信息畅通,控制灵活,安全优质,环境友好一层：发输配用： 原物理系统 二层：传感量测保护控制：原系统 三层：信息通讯网络：原系统 四层：高级调度中心：EMS 增加智能元件，智能电气设备 增加智能检测和控制,分层分区数据采集 增加互联网,智能通信网络 增加智能分析决策和智能化运行三层信息系统四层高级调度决策中心二层一层物理系统监测与控制保护调度中心可全景监测和优化指挥一个广域的电力系统提高设备利用效率由于负荷曲线峰谷差比较大，致使现实电网设备的利用系 数很低（据美国统计，约55%），一年内只有少数时间资 产是被完全使用的。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差。发电配电设备的冗余被变成电费摊派到用户头上而且要持续20-30年!数据来源:“Grid 2030”系统中存在着大量能与电网友好合作的可平移负荷可平移的 居民负荷 （电暖气， 空调，热 水器，电 冰箱）的 比重超过 运行储备可平移的负荷，如通过感知电网的频率漂移，而自动投切，则可担 负起调频的任务，起到旋转储备的作用─可用以应对大规模集约式 张家港 风电场的极端天气事件（如风电出力骤降）的影响 数据来源: Gridwise智能电网是现代电力系统的新发展阶段--带来了系列新概念、新思路、新手段? 把现代IT技术广泛引入到现代电力系统确实可以解决以前认为无法解 决的问题,收到空前巨大的经济、安全效益!为电力系统技术带来巨大变 革!引发的新概念:例如 ① 电能是即时平衡的.过去靠”以不变应万变”来达到动态平衡,于是大量 冗余造成浪费,现在充分发挥IT技术作用,可以靠与负荷互动来削峰填谷 和减少热备用; ②如果测量和通讯问题(指令下行仅数十毫秒)得到解决,是否可以通过控制 达到瞬间平衡?正常运行就可以不受N-1准则的限制,大量输电线可以提 高输电能力一倍!那么迄今靠”试探”来达到新平衡的各种稳定措施如 暂态稳定,频率稳定,低频/低压减载控制是否都应该重新考虑? ③过去由于信息传递的困难,众多研究者都力求选用本地量达到最好的效 果,现在广泛采用IT技术,,可以把电力系统中最佳可观点的物理量送到 最佳可控的控制器去,打破了”不可观”,”不可控”的约束,给电力系统 的控制带来了革命! ④信息采集和通道的改进,超实时计算的进步,可望消除监测盲点,可望克服 电力系统一些参数的随机性,时变性,不可知性,使过去只能”靠加大保 守性来换取可靠性”的一系列经典难题有可能得到解决.4.国内外智能电网的发展态势美国发展智能电网的出发点? 提出以智能电网、新能源和节能增效为核心的能源 战略， 作为其全面推进美国经济复苏计划的核心支撑.争取新的国 际竞争优势。? 一方面，美国是世界上重要的能源消耗大国和世界最大的石油进口国；另一方 面，美国的碳排放总量和人均排放量均居世界前列。从美国自身能源安全和环 保的角度来看，需大力推动新能源的发展。? 启动“智能电网”工程作为其经济复兴的核心引擎，再造 美国能源产业革命，重塑美国竞争力。 ? 解决日益老化的电网设备和用户对供电可靠性和电能质量 要求日益提高的矛盾，保障电网在灾害中的恢复能力，防 止 恐怖袭击，降低出现人为失误和其他风险的几率。? 信息化、数字化等新技术的驱动。 美国智能电网的基本框架目标?可靠 ?稳定 ?经济 ?优质电能 ?环境友好 ?安全主要特征? ? ? ? ? ? ?自愈 用户高度参与 抵御攻击能力强 满足21世纪电能质量要求 支持各种电源接入 支持电力市场 更优化的资产管理和运行效率主要特征目标评价指标评价指标? ? ? ? ? ?大停电概率 SAIFI (用户平均停电次数) CAIDI (用户平均停电时间) 容量利用效率(负荷率、峰谷差) 经济性指标(电价水平、投资收益率) 环境指标(CO2减排量、再生能源比例)关键技术领域关键技术领域? ? ? ? ?通信技术 测量和仪表 智能一次设备(数字变电站) 智能控制理论及其应用 智能决策支持技术大量 电力 电子 装置奥巴马政府将智能电网提升为美国国家战略 准备到2025年投资2300亿美圆,效益：其总的效益可达亿美元 各种属性效益的集成欧洲的智能电网? 发展智能电网的源动力可以归结为市场、安全与 电能质量、环境要求三方面的共同作用：C 提高运营效率、降低电力价格、加强与客户互动 C 对电力供应和电能质量提出了更高的要求，以用户 为中心 C 对环境保护的极度重视，特别关注可再生能源和分 布式能源的发展世界IT业界对智能电网的认识? 美国总统科技顾问委员会在2007年8月的报告中对联邦的网络化和信息技 术评估，认为CPS (Cyber Physical System）对美国工业竞争力是极其 重要的和紧迫的。认为需要把CPS作为持续的联邦科研投资的顶级优先 的项目。? ? 2008年4月在圣路易,密苏里，召开有80多名顶级专家和工业领袖出席的讨论CPS 这一新领域、这一长期科学幻想的会议. CPS的最现实的应用是大电网. IBM“智能电网”解决方案包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息 展现五大方面。通过智能电网的建设，创新运营和管理，提高电力投资和建设效 率、确保电网运行可靠性、提高电网运营维护水平、服务水平和电力企业的管理 水平。 埃森哲公司的理念：智能电网是融合测量、控制决策功能、跨越发输配售环节的 有机电力系统。 Google与通用电气联合发表声明，宣布他们正在共同开发清洁能源业务，核心是 为美国打造国家智能电网。同时强调，21世纪的电力系统必须结合先进的能源和 信息技术，而这正是通用电气和谷歌的优势领域。? ?胡锦涛在院士大会上有关讲话（日）? 当今世界，各国都在积极追求绿色、智能、 可持续的发展。绿色发展，就是要发展环境友好型产业，降低能耗和物耗，保护和修复生态环境，发展循环经济和低碳技术，使 经济社会发展与自然相协调。智能发展，就是要推进信息化与工业化融合，不断创造新的经济增长点、新的 市场、新的就业形态，提高社会运行效率，实现互 联互通、信息共享、智能处理、协同工作。 可持续发展，就是要解决好经济社会发展 的能源资源约束，有效保证发展对能源资 源的需求，不仅要造福当代人，而且要使 子孙后代永续发展。胡锦涛在院士大会上的有关讲话（日）? 当前，要重点在推动以下(八项)科技发展上作出努力，争取尽快取得突 破性进展。 第一，大力发展能源资源开发利用科学技术。要坚持系统谋划、节能优先、创新替代、循环利用、绿色低碳、安全持续，加强对我国能源资源问题的研究，制定 我国可持续发展路线图。要发展资源勘探开发和高效利用技术，积极发展大陆架和地 球深部能源资源勘查和开发，积极发展可再生能源和新型、安全、清洁替代能源，形成可持续的能源资源体系，切实保障我国能源资源有效供 给和高效利用，使我国能源资源产业具有国际竞争力。要发展节能建筑、轨道交通、电动汽车技术，加强煤的清洁高效综合利用、煤转天然气、煤制重要化学 品技术研发，构建覆盖城乡的智能、高效、可靠的电网体系。?温总理政府工作报告中指出要:”大力开发低碳技术,推广高效节能技术,积极 发展新能源和可再生能源,加强智能电网建设”.5.中国发展智能电网的强力动因1)资源和环境制约强烈,节能减排任务繁重 2)现有电力设备利用率低,闲Z问题严重例如:截至2008年底，220kV及以上输电线路回路长度达到36.48万公里，500kV 线路11万公里,实际运行不到其设计输送容量1/2,不到输送热极限的1/4；3)在新情况下进一步提高发输供用系统安全可靠性冗余大可靠性低,供电系统最明显,4)信息时代对提高供电电能质量提出新要求若实现电网充分信息化，每年可节省5%~10%左右的电 力资源,美国每年因电能质量问题损失数百亿美圆;5)未来可能的更大规模可再生能源接入问题? “近年来，电力企业经济效益明显下降，资 产负债率逐年上升，严重影响着电力行业的 可持续发展能力。 ? 2009年，五大发电集团和两家电网公司的 销售利润率仅为1.2%，远低于央企平均销 售利润率6.3%的水平。 ? 国家电网公司2008年，公司资产总额为 16,461.88亿元，资产负债率为62.79%。在 中央企业资产负债率最高的前10家工业企业 中，电力行业就占了5家。五大发电集团资 产负债率均超过80%。提高设备利用效率由于负荷曲线峰谷差比较大，致使现实电网设备的利用系 数很低（据美国统计，约55%），一年内只有少数时间资 产是被完全使用的。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差。发电配电设备的冗余被变成电费摊派到用户头上而且要持续20-30年!数据来源:“Grid 2030”我国配电资产利用率比美国还低下ZZ10kV线路利用率 ZZ-10KV线路利用率 100 90 80线路负载率（%）ZZ10kV配变利用率 ZZ-10KV配电变压器载荷率 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 运行时间（%）70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 21 30 40 50 60 70 80 90 100 运行时间（%）? 2008我国某配电设施利用率较高城市的配电线路和配电变压器 载荷率的年持续曲线－年平均负载率仅30％。（美国为43％） ? 负荷时刻运行小时:我国10个城市10kV线路平均负载率全部 在50%以下，其中有5个在40%以下，2个低于30%；10kV配 变的平均负载率10个城市中有9个在40%以下，有3个在30% 以下 。（东京为75％－85％）----引自天津大学统计资料数据由天大求实公司提供配变平均负载率（%）我国城市10kV以下电网对用户供电可靠性的影响 在70－80％以上，而10kV电网的高裕度并未带来 高可靠性→与国际先进相去甚远---需要智能化年份 供电可 靠率 （%） 99.774 99.924 99.959 99.910 用户平均 停电时间 （时/户） 19.78 6.69 3.59 7.88 10kV及以下电 10kV及以下 网影响的用户 电网影响比 例（%） 平均停电时间 （时/户） 13.86 6.00 3.07 6.67 70.07 89.69 85.52 84.64深圳城网 深圳城网 佛山城网 佛山城网06 2007佛山城网贵阳城网 遵义城网200899.95899.794 99.5343.6818.04 40.833.2516.71 40.5288.3292.64 99.25遵义城网张家港 200899.75721.3320.2795.06（预安排停电约占到总停电时间的78%）日本: 采用六分割三连接馈线 配电自动化系统通过对全部开关的遥控，协调多 条馈线间的负荷转移，提高线路负荷水平至510A，负荷 率达85%85A 85A 85A 85A 85A 85A ：feeding cable ：section switch ：interconnecting switch510/600A85+85A85A85A510+85=595/600A170A510+170－85 = 595/600A85A85A510+85=595/600A在2005年 系统平均停电时间: 东京电力: 2分钟,法国:45分钟,英国:70分钟,美国:80分钟2003年美加大停电概况及主要原因?美国东部时间（EDT） 日16时10分（北 京时间8 月15日4时10分）开始，美国东北部和加拿大 联合电网 发生大面积停电事故。事故起始于15:06 Ohio 州 Cleveland附近的一条345kV线路。大停电事故殃及美国 东北部 的Michigan, Ohio, New York City 等8个州 以及加拿大的Ontario，Quebec省。 ?共损失61,800 MW负荷，100多座电厂停机 （包括22个 核电站），停电范围9300多平方公 里，受影响区域的 人口达 5000万。 ?New York停电29小时； ?最多切除负荷6180万千瓦，损失40－200亿美元。 Satellite Picture of USA综合原因※一些重要调度自动化计算机监测设备故障，使调度员无法正确监测和判断；----需要进一步智能化!※事故引起重要电源或多回重要输电线跳掉，造成 了潮流大转移，引起大范围无序解列； ※一些重要负荷点缺乏足够的动态无功支撑导致电压崩溃；----需要控制手段的改进和进一步智能化!※对发电机动态无功输出估计乐观（过励磁限制等）； ※调度处理制度的不完善，制约紧急情况的调度处 理，导致事故由小逐渐扩大乃至不可补救； ※电力系统发展到全国/跨国强互联阶段，而采用的监测控制手段不完备，还是看不见、摸不着,靠通 过电话联系！----需要进一步智能化!6.电力电子技术是智能电网发展的重要支柱? 三件具有行业标志性的工作 1)新一代动态无功补偿装置(STATCOM)---防止发生电压崩溃的有力措施;2)电能质量控制器(DVR,DSTATCOM,APF)--保证重要用户用电质量的必要设备;3)新一代动态安全检测系统(PMU,WAMS)--给电力系统安全带来变革性影响;Power Electronics Technologies and ApplicationsSOURCE: EPRI/PEACArtificial LimbsWide Spread Use of Superconductors? Thyristor? SiC ? Bipolar ? MCTTransistor? IGBT? ASDTransportation Hybrid & Electric VehiclesDomestic Robots? GTO ? Silicon Transistor? Power MOSFET ? 8-Bit Microprocessor? III-N ? IPEM?Integrated CircuitASD HVAC Custom Power FACTs1960197019801990200020102020THE POWER ELECTRONICS AGETHE POWER ELECTRONICS REVOLUTIONPower Electronics: an Enabling TechnologyThe Worldwide Electronics MarketplacePower Electronics is an Enabling Technology Equipment Sales: $60BHardware Electronics $1,000BTotal Electronics Market $1,500BSource: Microtech / IEEE电力电子技术的发展 是当代高技术成果 的重要体现GTO-尺寸示意图4500伏/4000A-GTO管芯直径仅约10cm电力电子元件的最重要特性-高电压，大电流，高频，无触点， 触发功率小,损耗小的理想开关特性+ 电流电压-时间 导通 关断GTO--A，50-100Hz,-35kHz，开通时间&10?s, 关断时间&35 ?s，平均触发功率& 100W，通态电阻2.5V/1KA逆变--直流变交流固体电子开关电阻负载电压三相电路或多重接法负载电压先进静止无功补偿器-STATCOM 的工作原理220kv--500kv电容 器组+ Ed GTO 逆变器连接变压器电力系统Leadin g行 Lagging 行~VIX VI & V S X VI & V S I I~VSI VS VI V S VIjXI~VI~VS Ij XI? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ó § ? ú ? ? ÷ ? ? ? ? ú ? ó 20Mvar? ? ? ? ú ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? × ? ? ? ? ? × ? ? ? ? ? ? × ° ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ? ? ° ? ?9? 3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? × ? ? 9 ê ? ? ? ? ? ± ? ? ? ? ? ? ? ?国产首台?20万千伏安-先进静止无功补偿 器--清华大学与河南电力局合作---1999年大功率电力电子在电力系统应用概览柔性交流输电 FACTS供电系统新能源及 储能装置短路电流限 串联补偿 制器 SCCL FSC / TCSCDFACTS / HVDC高压直流 HVDC 轻型直流动态电压恢复器 DVR 电能质量控制器动态无功补偿 STATCOM / SVC 异步机交直交 变频 同步机 交交变频大电流直流电源 中高频交流电源 有源滤波等电动机调速传动与电源Customer Power 重要用户的电能质量国家电网公司智能电网分阶段发展目标和技术路线发 电 实现发电侧与电网的智能一体化运行2030年坚 强 电 网 特高压骨干网架完全建成，各级电网协调发展。 实现资源优化配置 ? 形成以特高压交直流电网为核心的坚强电网 ? 实现从系统监测到与控制措施实施的完全闭环 ? 强大的电网自愈能力 ? 智能调度系统全面推广 ? ? ? 高级人工智能技术 智能决策技术 复杂大系统优化控制技术用 电 提升电网综合服务水平，带动社会协调发展 ? 满足用户个性化需求，提供定制服务 ? 允许用户向电网提供多余的电力 ? 建成汽车电网 ? ? ? 用户电压自动调节技术 用户电源与储能设备接入技术 充电站技术? 电源规划与电网规划融合发展，能 够满足电网智能运行的要求 ? 机组的可靠性、可用性和可调性指 标满足电网智能运行的要求 ? 实现机网信息的双向交换和数据传 送 ? 机网信息交互与控制技术 ? 实现可再生能源网的“即插即用” 实现电网对发电侧的自动控制电网更安全可靠，输电更经济环保，能源更清洁多样? 建立完善的在线监测、事故预警、故障识别、安全评估、辅助 决策、自动控制系统，部分实现自愈功能 ? 构建动态多维虚拟化地理信息平台，实现智能电网在地理信息 范畴的智能化 ? 实现分布式发电的有序接入和退出 ? 实现智能控制终端的自适应、自组织 ? 高级潮流控制技术 ? 多级电力市场协同运营核心技术 ? 状态检修、资产全寿命管理的智能分析决策 ? 智能变电站分布分析决策技术 ? 快速预警及控制技术 ? 在线风险评估，自动识别电网薄弱环节 ? 发输配用各环节的协调优化调度增强客户体验与服务，建立新型客户关系 满足用户多样化需求 推广双向营销体系 建立增值服务体系 推动智能楼宇、智能家庭、智能交通 等领域的科技创新和技术发展 ? 大幅度提高电能在终端消费中的比重 ? ? ? ? ? ? ? 实现用户用电优化建议 智能家居与高效能设备 用户通信能源一体化技术2020年? 实现电力统一规划 ? 机组的可靠性、可用性和可调性指标 满足电网自动控制运行的要求 ? 实现机组主要设备工况和缺陷的在线 监测，为电网提供事故预警信息 ? 实现电网对机组运行参数的在线 自动控制 ? 可再生能源大规模网运行实现发电侧与电网之间的协调发展2012年? 电源规划与电网规划有效衔接，能够满 足电网稳定运行的要求 ? 机组的可靠性、可用性和可调性指标满 足电网稳定运行的要求 ? 实现机组重要运行参数在线监测，包括 实时煤耗、实时排放等环保指标 ? 实现电网对机组运行参数的在线人 工控制 ? 可再生能源大规模网运行试点建设坚强的输电网络，构建灵活、合理的配电网架结构， 为能源在更大范围内的优化配置奠定坚实的基础? 建成特高压两纵两横骨干网架；推进广域测量技术的普及， 实现全网实时可观测；初步建立安全监测及辅助决策系统； 完成智能调度系统主要功能模块 ? 构建标准智能支持原型平台；开展电网快速仿真及建模研究 ? 形成智能控制终端的标准体系；完成电能质量监测与控制系 统标准化平台研发 ? 750kV及以上电压等级灵活输电设备关键技术 ? 电力市场交易运营系统研发 ? 状态检修系统、资产全寿命管理系统研发； ? 数字化变电站关键技术 ? 智能电网标准模型及交换服务为双向互动营销奠定基础， 初步建立营销管理现代化体系 ? 建成电力用户用电信息采集系统 ? 建立公司总部营销实时信息平台 ? 建设双向互动营销试点 ? 实施更具竞争力的市场营销策略 ? 优化完善营销业务 ? 用电信息集中采集主站、通信、终端相关技术 ? 智能表计技术 ? 智能用户交互终端 ? 用户门户技术智能电网关键技术研究与示范智能电网发展 战略与规划智能调度 技术研究智能输电 技术研究智能变电 技术研究智能配电 技术研究智能用电 技术研究新能源并网 技术研究我国智能电网发展模 式及实施方案研究 南方电网智能电网中 长期发展规划交直流混合系统安全稳 定协调控制研究 基于电力系统广域响应 的暂态稳定控制技术研究 南网次同步谐振及低频 振荡的控制技术研究 南方电网机网协调运行 控制技术研究 智能调度技术支持体系 研究 数字电网运行信息即插 即用技术研究 大电网自适应状态估计 算法研究 电力工业碳排放监测和 控制技术研究 基于云技术的智能调度 综合业务平台研究 智能电网在线仿真和控 制效果评估技术研究轻型直流输电关键 技术研究 大容量静止同步补偿器 技术研究与应用 新型故障电流限制器技 术研究与应用 统一潮流控制器技术研 究与应用 输电关键设备智能化监 测、诊断与状态评估 输电线路智能监测终端 设备研究与应用 输电线路智能化综合监 测信息平台研制 输电线路智能化监测关 键技术集成与工程示范变电设备智能化监测、 诊断与状态评估技术研究 二次设备在线自动校验 与预警系统研究 智能高压断路器关键技 术研究与开发 变电站综合信息采集与 集成应用技术研究 智能变电站关键技术集 成与工程示范智能配电网自愈技术体 系研究与应用 智能配电网分布式协调 优化控制研究与应用 分布式能源即插即用控 制技术研究与应用 配电网智能终端设备的 研究与应用 智能配电网关键技术集 成及示范 电能质量监测 与控制装置智能计量技术体系研 究 智能计量通信方式研 究 智能表计与用电终端 关键技术研究与应用 双向互动营销增值服 务实现技术研究 智能计量系统关键技 术研究及工程示范电池储能系统接入电 网关键技术研究和示范 电动汽车大规模接入 电网的重大技术研究 智能电网试验平台建 设方案与实施技术研究 新能源设备综合建模 技术研究 新能源设备接入对城 市电网的影响研究 分布式风光储系统集 成应用研究与工程示范 高渗透率风电对海南 电网的影响及应对策略智能变压器智能控制设备无触点开关各种振荡抑制器中国南方电网《国内外智能电网技术发展现状的初步研究报告 》 《南方电网调度智能化研究》 《南方电网储能技术应用研究 》《配网智能化技术发展现状及南方电网配网智能化试点方案研究 》《电动汽车充电设施通用技术要求》 《智能计量体系研究 》 《智能电网重大专项可研报告》?正积极推行的智能电网相关示范项目多直流协调控制系统正式投入 ±200Mvar链式静止无功补偿器研制佛山863分布式供能示范工程建立“三遥”为主要技术特征的配网自动化试点 (智能变压器,开关,路由器)云南电科院微网项目4+1MW级电池储能电站示范项目首批电动汽车充电站(桩)和7大技术标准发展智能电网的一些关键技术? 柔性输电技术 ? 轻型直流输电技术 ? 风电及间歇式大规模 可再生能源并网技术; ? 电能质量控制技术 ? 储能技术 ? 智能开关,智能变压器电力电子技术是 其核心技术 --核心的核心是 高电压大容量 电力电子变流器FACTS - Flexible AC TransmissionSystems静止同步补偿器系统 1U1?1XU 2 ?2Static Synchronous Compensator UP系统 1UI静止无功补偿器Static Var CompensatorUU??U 1U 2 P? sin( ? 2 ? ? 1 ) X??I移相变压器Phase Shifting Transformer? ? A ??UUTUBUT?UB? U?A可控串联补偿Controlled Series CompensationX短路电流限制器Short Circuit Current Limiter?统一潮流控制器Unified Plow Flow Controller? ?UAXUTUB?UB? ?故障,增大阻抗UT正常状态故障时刻tUA600 M var960 M var720 M var淮南 1000kV323km皖南164km浙北146km沪西1000kV皖南u k =18%G10 ? 600MW656KM,估计需投资105亿无穷大系统短路 容量 : 50000MVA淮南-上海特高压线路（单回）接线简图补偿方案 传输容量 （MW） 0 高压电抗器： 淮南600Mvar 皖南960Mvar 浙北720Mvar 减280Mvar高抗 装600M SVG 0 1000kV变电站母线电压（pu） 淮南站 1.06 1.03 1.01 1.01 皖南站 1.13 1.07 1.02 1.02 浙北站 1.12 1.07 1.02 1.02 沪西站 1.07 1.03 1.00 1.02无补偿（空载运 行受限）28000.990.96 0.950.950.90 0.860.950.91 0.870.970.94 0.9101.011.001.001.0138000.970.950.950.96减少高抗280Mvar后，安装±600Mvar STATCOM，可将单回线路传输容量提高至 3800MW，60万STATCOM(约投资2-3亿)提高100万传输容量(效益相当30亿)，? 大幅度提高输电线路传输能 力与次同步振荡抑制串联电容补补偿――提高输电容量最经济有效的手段 ? 提高输电容量效益显著投资成本相对低廉，效益 显著 C 山西阳城到江苏串补工程： 少建1回270公里500kV线路， C 增加线路：100-300万 / 输电极限提高10％，节约投 公里，阳城~4.0亿 资约3.4亿元； C 固定串补：60元/kvar, 阳 城 800万$≈0.64亿￥；国 产化后成本更低。 C 丰万线串补工程：少建1回 500kV线路（6 亿元），采 用固定串补（2. 53 亿）,提 高送电能力60 万千瓦；?65上都电厂采用附加 励磁控制(SEDC)抑制次同步振荡(SSR)66串补引起的次同步谐振（SSR）问 题L C系统 system线路 串补Turbine generator高压缸 中压缸 低压缸 发电机 励磁机系统SystemF(f0-fc)ft671970s，Mohave Power Plant （USA）68国内某电厂600MW 机组#29螺栓孔处 裂纹#29 crack#31螺栓孔处 裂纹#31 crack#35螺栓孔处裂 纹#35 crack69国内某电厂600MW 机组#31螺栓孔处裂纹(裂纹长180mm)70SEDC+TSR方案系统 SystemSSR发散/疲劳损伤保护主开关 Main Switch保护① TM/TSR高压缸 转速主开关HIP高压缸 转速LPALPBGEx调节 Adjust②SEDC增强阻尼，抑制SSR71三机拉合上承一线现场试验72国内现有的不同SSR解决案例电厂 上都 锦界 伊敏 托克托 方案SEDC +TSR SVC+ TSR研发单位清华+四方投运已投运运行损耗小于0.1kw &0.1kw投资20OO万/4 机鞍山荣信已投运约600kw，占 1.5亿/ 4机机组功率0.1% 年损失电费260万可控串 中国电科院 补 +TSR 阻塞滤 美国GE 波器 +TSR已投运未统计3.0亿/4机尚未约650kw，机组功率的0.1%4.0亿 / 8机73上都电厂抑制SSR的新方案 ---新增2X600MW机组后2X10Mvar STATCOM747. 关于张家港智能电力研究院及研究院与清华大学电机系联合研究所张家港智能电力研究院? 柔性输配电技术; ? 可再生能源与储能技术; ? 物联网和智能监控技术; ? 智能电网芯片技术四个研究所； ?电力电子技术研究所; ?光电传感器与等离子技术(电工新技术研究所 基于清华大学电机系在过去十五年的研究积累， 半年多来，几个所依托张家港智能电力研究院的 平台,开展了进一步产品化的工作.清华大学电机工程与应用电子技术系? ①在迄今全国历届教育部对高校“电气工程”学科水平 评估中无论总分及全部单项都名列第一。1997以来：她 主持或承担国家级“973”、 “863”等研究项目47项； 主持或参加国家自然基金会重大或重点基础研究项目8项， 开展国际合作44项；拥有发明专利34项；获得国家级科 技二等奖以上奖励8项，省部级科技奖24项； ? ②为了迎接百年校庆，为了对清华的研究和教学水平有 个客观的评价。学校挑出12个实力比较强的院系分别请 本学科领域国际顶尖专家进行评估。16位国际专家对电 机系的综合评语：2位是“World leading”，12位是 “International Excellent”，2个是“World Recognized”，也就是说 ? 2票 世界领先,12票 国际先进,2票 世界知名。 去掉最高分和最低分可能说“国际先进”不会过份！成立联合研究所就可以与清华电机系更加紧密的合 作，会有更多的电机系的精英团队加盟研究院， 更多的科研成果注入研究院,使研究院可以远源远 流长可持续发展.? 研究院的定位:智能电力领域的科技研发、成 果转化、专业人才培训、招才引智、技术支撑/ 产业化; ? 5项国家级的研究项目已经在张家港研究院的 新平台上进行：包括 A．科技部重点技术支撑项目子项目― 35KV/200M-STATCOM工业示范装置研制； B．973子项目---物联网安全可靠性仿真研究平 台建设；初步搭建了信息网与电力网耦合的仿 真研究平台； C．863子项目---轻型直流输电技术研究； D．863子项目---电池储能的能量管理系统研究； E．自然科学重点基金项目―基于广域动态安全 监测系统的大电力系统动态参数辨识研究；已经有一批国内领先的成果可以产业化③世界单台容量最大的STATCOM---今年上半年将在东莞投运③★?20兆乏-先进静止无功补偿器研究，国家电力总公司重大攻关项目，与河南省电力 司合作,历时6年,投入师生近100 人年； 经受了现场专项试验和持续运行的检验； * 通过了部级鉴定(2000.6)；* 使中国成为继日美德后第4个能够自主研 发万千瓦级大功率逆变器的国家； * 2000年被评为全国高校十大科技成就之一; * 2001年获电力部科技进步一等奖; * 2002年获全国科技进步二等奖;★?50兆乏-先进静止无功补偿器研究,2006年投入运行;★?200兆乏-先进静止无功补偿器研究,2011年8月19在东莞正式投入运行.? D-STATCOM,APF装置综合利用 可以有效提高用户侧电能质量2MW-DSTATCOM工业应用-大幅度节能减排钢厂概况：隔天生产， 每次生产时间 19 小时， 6炉钢，6吨/炉无补偿有补偿DSTATCOM稳定了母线电压、节能、增效、抑制闪变现场测试结果－对电弧炉炼钢总效果DSTATCOM 投入运行无补偿9月21日 42CrMo 5CrNiMo 20CrNi2MoA 5CrNiMo吨数 7.1 6.3 6.8 6.3耗电 40 6120吨耗电 总平均吨钢耗电 816.90 .10 无统计数据 976.47 .43 无统计数据SVG补偿后节能效果在25％～30％以上！第83页 思源清能节能产品应用介绍DSTATCOM在钢厂的应用案例? 瑞典Uddeholm Tooling钢铁公司的DSTATCOM 项目电炉母线电压 10.5kV电弧炉额定功率精炼炉额定功率 DSTATCOM的动态补偿范围 电压闪变减少倍数 补偿后公共连接点处电压闪变水平 公共连接点处功率因数---节能 电极消耗减少----节材 耗电减少----节能 单炉冶炼时间减少31.5/37.8MVA6/7.7MVA +22MVA 3~5 Pst(95%) = 1 P.F. & 0.95 0.27 kg/吨（11%） 25度/吨（4%） 18分钟（14.5%）年产60万吨计，直接经济效益可以达到2000万元以上。第84页 思源清能节能产品应用介绍供电安全与电能质量综合解决方案动态监测 对供电系统安全―电能质量―节能降耗综合解决供电安全 电能质量跌落区 域 保 护 控 制 及 恢 复 多 电 源 备 用 与 切 换 动 态 电 压 恢 复 器节能降耗分析诊断谐波有 源 无 源 综 合 滤 波功率因数低 损耗大综 固定补偿 合 无 TSC 功 补 TCR 偿 系 STATCOM 统综合解决 方案变 频 调 速技术基础：电力系统技术，现代信息技术， 现代控制理论，大功率电力电子? 轻型直流和直流配网的发展 值得关注? 电力的传输是从直流开始的.但爱迪生在与GE的PK中落败;? 19世纪90年代三相交流输电系统的发展，成为大规模电力 系统发展的里程碑。? 直流输电在超过600公里的远距离输电中占优势;上世纪50 年代后逐渐发展,在中国有广阔前景;但换相失败影响严重! ? 柔性直流输电技术不存在换相失败问题，可以输出或吸收 大量无功，在一定范围内有功、无功可以非常快速并且独 立地进行调节，还可以快速地转换有功功率的传送方向。 ? 避免系统的电压和频率稳定问题，系统薄弱的部分有了柔 性直流输电的支持也可以保持稳定运行， ? 在极端情况下还可以为电网提供黑启动的能力。 ? 对于增强电网的可控性具有重要意义， ? 可代替交流输电线路成为省级或区域电网之间的互联手段。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16工程名称中国现有直流输电工程 距离（km） 功率 电压(MW)50 00 00 00 00（kV）-100 ?500 ?500 ?50 ?500 ?500 ?500 / ?500 ?500 / ?500 ?500 ?800 ?800 ?500投运时间（年） 00 04 06 09 10 2010架空线 42 .5 860 960 880 / / 534 976 8电缆 12 / / 59.7 / / / / / / / / / / / /舟山直流工程（单极） 葛洲坝-上海直流工程 天生桥-广州直流工程 嵊泗直流工程 三峡-常州直流工程 三峡-广东直流工程 贵州-广东I直流工程 灵宝背靠背工程 三峡-上海直流工程 贵州-广东II直流工程 高岭背靠背工程 德阳-宝鸡直流工程 三峡-上海II直流工程 （双回，葛上直流工程改造) 云南-广东特高压 向家坝-上海特高压 呼伦贝尔-辽宁直流工程17宁东-山东直流工程4000?6601335/2011到2020年，我国预计将建设的直流输电工程达50项左右， 其中包括30多个特高压工程 中国智能电网的发展与电力电子学科的新机遇90―汇集和整理大量word文档,专业文献,应用文书,考试资料,教学教材,办公文档,教程攻略,文档搜索下载下载,拥有海量中文文档库,关注高价值的实用信息,我们一直在努力,争取提供更多下载资源。}