中国智能电网的技术与发展PDF电子书下载

第一部分 总论：构建符合我国国情的智能电网 3

1智能电网的背景、定义及国内外发展现状 3

2我国发展智能电网的战略目标、指导思想和整体思路 4

2.1战略目标 4

2.2指导思想 4

2.3整体思路 4

3我国发展智能电网的重大科学问题 5

3.1电网接纳大规模可再生能源领域的科学问题和关键技术 5

3.2智能输变电领域的科学问题和关键技术 5

3.3智能调度和运行控制领域的科学问题和关键技术 6

3.4智能配电与用电领域的科学问题和关键技术 6

3.5智能电网信息与通信领域的科学问题和关键技术 6

4我国发展智能电网相关政策、措施的建议 8

4.1加强组织管理架构建设，科学统筹协调智能电网发展 8

4.2加强技术标准体系建设，建立适应智能电网发展规律的标准体系 8

4.3加强创新型人才培养，加快交叉学科人才梯队建设 9

4.4加大政策保障力度，构建智能电网发展的良好外部环境 9

5我国发展智能电网对产业带动的相关建议 11

5.1新能源装备与产业 11

5.2电动汽车产业 11

5.3智能配用电装备与产业 11

5.4智能电网信息产业 12

第二部分 智能电网的内涵和特点与重大科学问题 15

1智能电网的定义和提出背景 15

1.1智能电网提出的背景 15

1.1.1应对风能、太阳能等可再生能源发电规模快速增长对电网的挑战 15

1.1.2适应电动汽车、小容量分布式电源等用电结构变化的影响 16

1.1.3发达国家电网设备老化和更新换代的需要 17

1.1.4网络经济向以能源体系为代表的实体经济渗透和新产业革命的推动 17

1.2智能电网的定义 18

2国际智能电网的发展现状和趋势 19

2.1美国智能电网的发展历程和趋势 19

2.2欧洲智能电网的发展历程和趋势 20

2.3我国智能电网的发展现状 22

2.4国际智能电网发展趋势的展望 24

3我国发展智能电网的主要驱动力分析 25

3.1应对大规模集中式风能、太阳能电站建设对电网提出的挑战 25

3.2保障大区互联电网安全、稳定、高效运行需要电网运行维护的智能化 26

3.3电网规模的快速增长需要明确未来电网的发展路线以保障投资效益 27

3.4改变高能耗生产方式和推动节能减排需要智能互动的电网运营模式支持 27

4智能电网的内涵和主要框架 29

4.1智能电网的内涵 29

4.2智能电网的外延 29

4.3智能电网的构建框架 30

4.3.1智能电网的技术框架 30

4.3.2智能电网的物理框架 31

5智能电网中的重大科学问题 32

5.1电网接纳大规模可再生能源领域的科学问题和关键技术 32

5.2智能输变电领域的科学问题和关键技术 33

5.3智能调度和运行控制领域的科学问题和关键技术 34

5.4智能配电与用电领域的科学问题和关键技术 35

5.5智能电网信息与通信领域的科学问题和关键技术 36

第三部分 电网接纳大规模可再生能源关键技术与装备 39

1概述 39

1.1可再生能源的概念、特征 40

1.2电网接纳大规模可再生能源的相关技术构成及发展趋势 44

1.2.1风力发电技术 44

1.2.2太阳能光伏发电技术 49

1.2.3风力发电并网控制技术 54

1.2.4风电场的设计技术 57

1.2.5风机和风电场的建模仿真技术 59

1.2.6可再生能源的预测预报技术 61

1.2.7储能技术 64

1.3国外电网接纳大规模可再生能源研究发展现状 67

2我国可再生能源的需求分析 70

2.1我国发展大规模可再生能源存在的问题 70

2.2我国发展大规模可再生需要重点解决的问题 72

3电网接纳大规模可再生能源的关键技术和科学问题 74

3.1电网、电源与可再生能源的统筹规划 74

3.1.1风资源评估技术 74

3.1.2调峰调频电源的规划 76

3.1.3灵活发电资源和传统储能设施的协调发展技术 78

3.1.4对电网进行加强和扩建技术 79

3.1.5大区域内风电场群的波动特性研究技术 80

3.2电网接纳大规模可再生能源的安全可靠性技术 82

3.3电网接纳大规模可再生能源的经济运行技术 86

3.4电网接纳大规模可再生能源的研究平台技术 88

3.4.1风光储能互补的研究平台 88

3.4.2风电场机组性能及接入电网性能验证平台 89

4可再生能源装备与产业 91

4.1风电 91

4.2太阳能发电 94

5建议 97

参考文献 99

第四部分 智能电网输变电关键技术 103

1概述 103

2智能输变电技术 104

2.1我国输变电系统面临的挑战 104

2.2我国输变电智能化的发展目标 105

2.3我国智能输变电的主要技术领域 105

2.3.1智能电网规划设计技术 105

2.3.2输变电系统的建模和仿真技术 106

2.3.3先进的输电技术 106

2.3.4智能变电站技术 107

2.3.5输变电在线安全运行控制技术 107

2.3.6一体化智能电网调度与控制技术 108

2.3.7高压设备智能化技术 109

3国内外现状及趋势 110

3.1智能电网规划设计技术 110

3.1.1国内外现状 110

3.1.2智能电网发展目标下电力系统规划方法面临的挑战 115

3.2输变电系统的建模和仿真技术 119

3.2.1电网模型的现状与趋势 119

3.2.2仿真技术的现状与趋势 121

3.3先进的输电技术 126

3.3.1灵活交流输电技术 126

3.3.2柔性直流输电技术 130

3.3.3超导输电技术 132

3.4智能变电站技术 133

3.4.1国外变电站智能化目标、特征、技术条件 133

3.4.2国内变电站智能化水平和发展趋势 133

3.5输变电在线安全运行控制技术 136

3.5.1输变电设备在线安全监测、评估诊断与辅助决策技术 136

3.5.2适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术 141

3.5.3交直流系统协调控制技术 143

3.6一体化智能电网调度与控制技术 145

3.6.1国外现状 145

3.6.2国内现状 149

3.7高压设备智能化技术 150

4关键技术和科学问题 152

4.1智能电网的规划设计技术 152

4.1.1智能电网规划管理机制研究 152

4.1.2大规模间歇式能源接入电网规划理论 152

4.1.3智能电网规划方法和技术 153

4.2输变电系统的建模和仿真技术 155

4.2.1新型输电技术的建模技术 155

4.2.2电磁暂态和机电暂态混合仿真技术 155

4.2.3实时仿真分析技术 156

4.2.4分布式仿真问题 156

4.3先进的输电技术 157

4.3.1可控并联电抗器 157

4.3.2故障电流限制器 158

4.3.3静止同步串联补偿器（SSSC） 160

4.3.4统一潮流控制器（UPFC） 161

4.4智能变电站技术 162

4.4.1信息与通信支撑技术 162

4.4.2智能高压设备的应用 162

4.4.3信息综合应用技术 163

4.5输变电设备在线安全运行和控制技术 164

4.5.1输变电设备在线安全监测和评估诊断技术 164

4.5.2适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术 166

4.5.3交直流系统协调控制技术 167

4.6一体化智能电网调度与控制技术 170

4.6.1基于MAS的分布协调／自适应控制 170

4.6.2快速仿真决策技术 171

4.6.3基于知识的综合决策支持 171

4.6.4需求响应资源整合 171

4.6.5节能发电调度技术 172

4.6.6大规模可再生能源及分布式能源接入控制技术 172

4.6.7海量信息处理技术 172

4.6.8智能可视化技术 173

4.6.9极端外部灾害下的调度防御技术 173

4.7高压设备智能化技术 173

4.7.1传感器技术 173

4.7.2智能高压设备体系结构 174

4.7.3状态分析技术 175

4.7.4功能一体化 175

4.7.5信息互动化 176

5装备与产业 177

5.1智能电网仿真系统 177

5.2输电线路状态监测关键装备 178

5.2.1输电线路状态监测装置 178

5.2.2输电线路状态监测系统 179

5.3柔性直流输电关键装备 179

5.4灵活交流输电关键装备 179

5.5智能变电站关键设备 180

5.6高压设备 181

6建议 182

6.1国家政策和管理机制 182

6.2国家应组织开展的研究工作 182

6.3电力行业应组织开展的重点研究工作 182

参考文献 184

第五部分 智能调度和厂网协调技术与装备 189

1概述 189

2国内外研究和应用现状综述 190

2.1大电网广域量测系统构建支撑平台 190

2.2大电网广域保护与智能控制技术 191

2.2.1广域保护技术研究 191

2.2.2自适应继电保护研究 192

2.2.3智能控制技术研究 192

2.3大电网智能分析及预警技术 195

2.3.1大电网智能分析、预警及决策 195

2.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术 196

2.3.3数据整合与开放式建模仿真技术 198

2.4大电网智能调度技术 199

2.5厂网协调技术 200

3关键技术和科学问题 203

3.1大电网广域量测系统构建支撑平台 203

3.1.1广域测量技术 203

3.1.2广域监测信息的接入、管理和利用技术 203

3.1.3支撑平台的构建及模型数据管理 205

3.1.4高级应用功能关键技术 205

3.1.5数据通信支撑技术 207

3.1.6系统安全防护体系 207

3.2大电网广域保护与智能控制技术 208

3.2.1广域保护技术研究 208

3.2.2自适应继电保护和控制技术的研究 210

3.2.3智能控制技术 213

3.3大电网智能分析及预警技术 216

3.3.1大电网智能分析、预警及决策 217

3.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术 224

3.3.3数据整合与开放式建模仿真技术 226

3.4大电网智能调度技术 228

3.4.1大电网安全防御体系 229

3.4.2智能调度一体化平台技术 230

3.4.3大电网安全校核技术 231

3.4.4节能环保智能优化调度技术 232

3.4.5大电网动态多维可视化技术 233

3.5厂网协调技术 234

3.5.1电源和电网统一协调规划 234

3.5.2常规电源厂网协调运行和控制 236

3.5.3清洁能源发电的并网和运行控制技术研究 238

3.5.4风能、太阳能等清洁能源电厂并网技术标准制订和应用 240

3.5.5坚持统一调度管理，创建和完善厂网协调优化调度 241

4装备和产业 243

4.1大电网广域量测系统构建支撑平台 243

4.2大电网广域保护与智能控制技术 243

4.2.1广域保护技术 243

4.2.2自适应继电保护和控制技术 243

4.2.3智能控制技术 244

4.3大电网智能分析及预警技术 246

4.3.1大电网智能分析、预警及决策 246

4.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术 246

4.3.3数据整合与开放式建模仿真技术 247

4.4大电网智能调度技术 248

4.4.1新一代调度技术支持系统的开发 248

4.4.2调度四大应用开发 249

4.4.3需求侧响应系统的实施 249

4.4.4混合动力机车等交互式供电接口设备及技术 249

4.4.5智能分散能量控制系统的研制 250

4.4.6电动汽车和充电站 250

4.4.7新能源发电装备产业 251

4.4.8先进的传感与计量技术 251

4.5厂网协调技术 252

4.5.1常规发电关键设备 252

4.5.2大规模清洁能源关键设备 252

4.5.3智能电网调度领域中的厂网协调 252

5组织实施方案和保障措施 254

5.1大电网广域量测系统构建支撑平台 254

5.2大电网广域保护与智能控制技术 254

5.2.1智能电网广域保护技术研究 254

5.2.2智能电网自适应继电保护和控制技术研究 254

5.2.3智能控制技术 255

5.3大电网智能分析及预警技术 255

5.3.1大电网智能分析、预警及决策 255

5.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术 256

5.3.3数据整合与开放式建模仿真技术 256

5.4大电网智能调度技术 257

5.5厂网协调技术 259

参考文献 259

第六部分 智能配电与用电关键技术与装备 267

1概述 267

1.1智能配电网的概念、特征 267

1.2智能配电与用电系统相关技术构成及发展趋势 268

1.2.1智能配电网的优化规划和自愈结构设计 268

1.2.2智能配用电的量测和通信技术 268

1.2.3智能配电信息系统 270

1.2.4智能配电网的高级配电自动化技术 270

1.2.5配电新技术与新装备 271

1.2.6用电新技术 272

1.3国外智能配电与用电系统研究发展现状 272

2我国智能配用电发展的需求分析 274

2.1我国配电系统与用电系统存在的问题 274

2.2我国发展智能配电与用电系统需要重点解决的问题 277

2.2.1分布式可再生能源发电并网关键技术 277

2.2.2可靠、高效、优质智能配电技术 277

2.2.3配电与用电智能互动集成技术 277

2.2.4智能配电网的量测、通信技术 278

3智能配用电关键技术和科学问题 279

3.1分布式可再生能源发电并网技术 279

3.2可靠、高效、优质智能配电技术 281

3.2.1高级配电自动化技术 282

3.2.2智能配电网信息集成技术 284

3.2.3配电网智能分析与智能调度技术 286

3.2.4高级资产管理技术 287

3.2.5柔性配电／定制电力技术 290

3.2.6故障电流限制技术 291

3.3配电与用电智能互动集成技术 292

3.3.1智能读表与用户互动技术 293

3.3.2智能量测体系及技术 294

3.3.3智能需求侧管理 296

3.3.4电动车充放电技术 298

3.4智能电网的量测、通信技术 300

3.4.1智能电网传感与量测技术 300

3.4.2智能配电网通信技术 302

4智能配用电装备与产业 305

4.1分布式能源发电设备及储能设备产业 305

4.2电动汽车产业 307

4.3智能配电设备产业 308

4.4配电信息系统产业 309

4.5配电自动化产业 311

4.6新型检测计量技术产业 313

4.7智能用电设备及技术产业 315

4.8智能配电与用电通信产业 316

5建议 319

参考文献 320

第七部分 用户侧智能用电管理与节能技术 327

1概述 327

1.1配电网电气节能的必要性及意义 327

1.2配电网电气节能技术的构成及发展趋势 328

1.2.1无功功率补偿与谐波抑制技术 328

1.2.2变频节能技术 331

1.2.3绿色照明节能技术 332

1.2.4企业配电网管理节能技术 332

1.2.5可再生能源技术在企业配电网节能中的应用 333

1.3电气节能技术对建设智能电网的重要影响 334

2我国配电网电气节能技术的需求分析 335

2.1我国实施配电网电气节能存在的问题 335

2.2我国实施配电网电气节能需要重点解决的问题 337

3企业配电网电气节能的关键技术和科学问题 339

3.1配电网电能质量治理技术 340

3.1.1无功补偿与谐波抑制技术 340

3.1.2不平衡补偿技术 343

3.1.3动态电压恢复技术 344

3.1.4配电网电力电子装置协调控制技术 345

3.2配电网电能质量检测、规划及电气节能管理系统 346

3.2.1配电网电能质量检测与评估技术 346

3.2.2配电网电气节能管理系统 347

3.2.3配电网电气节能设计和规划 350

3.3变频节能技术 351

3.4含可再生能源高效企业配电网构建技术 352

4配电网电气节能装备及产业 356

4.1动态无功功率补偿与谐波抑制技术 356

4.2变频节能技术 359

4.3绿色照明节能技术 361

4.4管理优化节能技术 362

5建议 364

参考文献 365

第八部分 智能电网信息与通信技术 369

1概述 369

2国内外现状与趋势 371

2.1国外电网信息与通信技术发展现状 371

2.2国内电网信息与通信技术发展现状 373

2.3智能电网信息与通信技术发展趋势 375

3关键技术和科学问题 381

3.1智能电网信息通信技术 381

3.1.1光纤通信技术 381

3.1.2电力特种光缆技术 382

3.1.3电力线载波通信技术 384

3.1.4无线通信技术 385

3.1.5网络通信业务平台技术 387

3.1.6下一代网络与物联网技术 388

3.2智能电网信息化应用技术 391

3.2.1一体化智能信息集成平台 391

3.2.2移动作业支持技术 393

3.2.3地理信息与空间服务平台 395

3.2.4电网柔性智能化支撑技术 397

3.2.5智能电网对外增值服务 399

3.3智能电网数据挖掘技术 400

3.3.1数据挖掘方法的研究 400

3.3.2数据挖掘和信息处理技术的应用 406

3.4智能电网信息安全技术 411

3.4.1智能电网通信及数据网络的信息安全监视和脆弱性分析 411

3.4.2智能电网应用的多级安全管理、接入和互联技术 413

3.4.3智能电网信息安全体系架构的研究 414

4装备与产业 417

4.1智能电网通信网络关键装备与相关产业 417

4.1.1骨干传输网关键装备与产业 417

4.1.2配电和用电环节关键装备与产业 418

4.2智能电网信息化与高级应用关键装备与相关产业 420

4.2.1一体化智能信息应用集成平台 420

4.2.2智能移动作业支持平台 421

4.2.3复杂事件处理引擎 421

4.2.4实时数据库管理系统及套件 422

4.2.5通用挖掘工具和面向特定领域的挖掘工具 422

4.3智能电网信息安全关键装备和相关产业 423

4.3.1信息安全监视及脆弱性分析平台 423

4.3.2信息安全管理、接入和互联平台 424

4.3.3支撑智能电网信息安全体系架构的专用安全设备 425

5建议 427

参考文献 428

第九部分 关于构建我国智能电网相关问题的建议 435

1指导思想、总体目标和总体思路 435

2关于相关政策、措施的建议 436

2.1加强组织管理架构建设，科学统筹协调智能电网发展 436

2.2加强技术标准体系建设，建立适应智能电网发展规律的标准体系 437

2.3加强创新型人才培养，加快交叉学科人才梯队建设 438

2.4加大政策保障力度，构建智能电网发展良好的外部环境 439

3关于技术保障措施的建议 441

3.1中国智能电网技术趋势总结分析 441

3.2需要发展的核心技术 442

4关于产业带动的相关建议 444

4.1新能源装备与产业 444

4.1.1装备及产业现状 444

4.1.2发展建议 445

4.2电动汽车产业 446

4.2.1装备及产业现状 446

4.2.2发展建议 447

4.3智能配用电装备与产业 448

4.3.1装备及产业现状 448

4.3.2发展建议 449

4.4智能电网信息产业 449

4.4.1装备及产业现状 449

4.4.2发展建议 451