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可再生能源发电与智能电网Renewable Energy Power and Smart Grid
合肥阳光电源有限公司
Sungrow Power Supply Co., Ltd.
曹仁贤研究员
Cao Renxian
Page 2一、智能电网概述
二、光伏并网发电技术
三、风力并网发电技术
四、分布式发电、储能技术与智能电网
五、结论
Page 3?智能电网定义: 通过信息化手段，使能源资源开发、转换（发电）、输电、储电、配电、供电、售电及用电的电网系统各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电，在保证供电安全的前提下，提高能源利用效率，最大限度地接纳可再生能源，以节省用电成本、降低环境压力。
一、智能电网概述
Page 4火力
风力
水力发电—变电—输电—储电—配电—用电太阳能
……
智能电网就是对这一过程实现
自动、可视、互动、智能化
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Page 6?可再生能源技术：燃料电池、太阳能、风能、生物质能
?集成通信：电力宽频通信技术、无线通信技术、光纤通信?传感与测量：智能电卡（分时定价，实时监测）、传感器?高级电力设施：电力电子装置（交流直流变换器）、超导装置
（超导电缆）
?储能技术：抽水储能，蓄电池储能，飞轮储能，超级电容储能，蓄冷储能，超导储能，压缩气体储能等
?高级控制（自动控制系统，停电管理、资产优化等应用，电网监测分析）
?决策支持（可视化技术，优化电网管理）
智能电网的关键技术
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Page 8?根据美国能源部现代电网发展报告，目前的论述普遍采用这一说法：
?1)具有自我修复的能力（自愈性）
2)激发用户主动参与电网的运作（激励性）
3)抵御袭击（安全性）
4)提供高质量的电能，减少停电损失（高质量）
5)能够容纳各种发电和蓄电形式，特别是新能源
6)繁荣电力市场
7)优化设备运行，降低电网运行费用
智能电网的七大特征
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IT让电网更智能
通过IT创建开
放的系统和建
立共享信息模
式的基础，整
合系统中的数
据，可以优化
电网的运行和
管理，让电网
更智能，从三
个层次提高电
网的可靠性、
管理效率和服
务水平。
高级分析决策
传输和集成
电力企业信息
实时监测电网运行状态、
资产设备状态和电力信息
Page 10?通过大量光伏组件串并联多台逆变器分布式上网发电?安装、扩容、移动、维修方便
?低压发电、逆变器自身输出端电压仅270V～400V
?日电，仅在白天发电，受资源影响，满发小时低，平均每天3 ～5小时
二、光伏并网发电
某一个晴天多云天气
Page 11●独立供电系统
－PV组件
－蓄电池
－充放电控制器
●并网发电系统
－PV组件
－并网逆变器
－计量装置
－公用电网
●混合供电系统
－分布电网
－储能电池
DC负载
逆变器+ AC负载
Page 121.直接逆变系统
光伏并网逆变技术
Page 13直接逆变系统的优缺点
优点：
?省去了笨重的工频变压器：特高的效率（98%左右）、重量轻、结构简单。
缺点：
(1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，对人身安全不利。
(2) 直流侧MPPT电压需要大于350V。对于太阳电池组件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
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2.高频不隔离（Boost 升压）系统
3.工频隔离，分布发电，多支路并联上网技术1—50MW Page 15
具有应急发电\调峰功能的混合供电系统(一) Page 16
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具有应急发电\调峰功能的混合供电系统(二)
Page 18光伏阵列的最大功率跟踪技术（MPPT）
a.跟踪方法
b.跟踪动态时间
c.跟踪精度
d.跟踪器效率
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Page 20?所谓孤岛效应是指当电网的
部分线路因故障或维修而停
电时，停电线路由所连的并
网发电装置继续供电，并连
同周围负载构成一个自给供
电的孤岛的现象。
孤岛效应的定义：
孤岛效应发生的机理
光伏并网发电系统的功率流图孤岛效应保护技术
Page 21?被动检测：电网电压的幅值、频率和相位。当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。
孤岛效应检测技术
?主动式检测：指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其中一种方法就是通过在并网电流中注入很小的失真电流。通过测量逆变器输出的电流的相位和频率，采用正反馈的方案，加大注入量。从而在电网失电时，能够很快地检测出异常值。
解决方案
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SG100K3: <3% 在额定负载时
SG250K3: <3% 在额定负载时
SG500KTL: <3% 在额定负载时
电能质量：输出电流总谐波输出电流谐波抑制方法：
1.拓扑结构选择：L-C ，L-C-L
2.电感和电容参数的设计
3.控制算法，PWM驱动方式
4.采样精度
5.运算精度
目前国际标准要求<5%，但许多用户要求<3%
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电磁兼容技术
. 电磁干扰
?电网对逆变器产生的干扰：电压涨跌，频率漂移，电气噪声，浪涌等。要求逆变器不能损坏。
?逆变器对于电网产生的干扰：电流谐波，电压波动、电压闪变、无功功率、电网阻抗、干扰叠加等。必须符合相关标准。
?逆变器对于其他电器的干扰：传导干扰，空间辐射干扰等。必须符合相关标准。
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群控、调度技术
1、并网逆变器的启动和停止控制——“早出晚归”
●小型电站，逆变器自己运算解决
●大型电站，加装日照控制、群体控制解决
2、并网逆变器轻载时的效率问题
●按需要逆变器逐个并联投运
●按光伏阵列并联支路分配逆变器
Page 253、并网逆变器的信息交流技术
●计量认定、认证
●通讯技术RS232
RS485
CAN OPEN
Internet
GSM
4、电网调度技术
●正常电网时的限功率运行
●电网检修时的停机（计划性）
●电网故障时的急停（随机性）
●弱网时的调度策略
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弱电时的调度策略
Page 27弱网时Z
N
或Z
L
导致U
L
策略：
当发现电网电压是由于日照增强而升高时，应进入逆变器限功率运行，确保弱电网时电压升高在允许值范围。
Page 281、瞬时功率计算
2、分钟及小时功率预测
3、基于天气预报的天功率预测
4、日、月、季、年发电量预测
光伏并网发展趋势
Page 29?高可靠、长寿命逆变技术
——普通逆变器5～8年
——长寿命逆变器12～20年
?高效逆变技术
η
max
最大效率98.5%
η
Euro
欧洲效率98%
ηcec以最佳直流母线电压计算效率?多用途逆变技术
——无功补偿功能（SVC）
——电网失电后的应急供电功能（EPS）
——动态电压支撑功能（DPS）
——动态电压补偿（ＤＶＲ）
——频率补偿
Page 30?装机容量未来10年200万KW，单个电站?直流系统电压3000V
DC
?逆变效率≥99%
?组件功率500Wp/块
?分布式发电
?低电压穿越
?全球联网30年以后
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有何影
响？
如何解
决？光伏发电的LVRT
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保持并网
允许脱网
提供无功
T1T2低电压穿越与孤岛保护的矛盾
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功率调节与频率控制Page 34
未来的太阳能发电技术
Page 35全球并网技术，彻底改写太阳能为“日电”历史
全球光伏联网设想图Page 36
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Page 38(一)、大型风力发电机组的变速运行
(二)、双馈型变流器
(三)、全功率变流器
(四)、变流器的发展方向
三、风电变流技术
(一)、大型风力发电机组的变速运行Page 39
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浅析智能电网与新能源 摘要：智能电网和微电网是本世纪新兴的两个概念。文中从智能电网与微电网 的关系出发，通过阐述中国式智能电网和微电网的内涵，提出未来智能配电网的 一种新的组织形式智能微电网，并分析了智能电网与新能源的协调发展。 关键词：智能电网；智能微电网；新能源；协调发展 0引言 近年来国际范围内逐步开展了智能电网的研究与实践计划，智能电网的概念 首先是在欧美发达国家提出的。由于计算机、通信、电力电子等新技术的飞速发展，社会各行各业都已经应用这些新技术提高行业的现代化水平，电力工业是一 个传统的产业，已经经历了上百年的历史，而且欧美发达国家的电网设备已经进 入老化的时期，迫切要求更新改造，而这些新技术的发展使得实现电网智能化成 为可能。 智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理 与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技 术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系 统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开 发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能 源的大规模的开发利用。因此，积极研究智能电网环境下的分布式能源发展模式 对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。 1智能电网与微电网概述 智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基 础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进 的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和 使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及 资产的优化高效运行。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动 化和互动化，简称为“坚强的智能电网。 智能电网的智能化主要体现在： 可观测——采用先进的量测、传感技术； 可控制——对观测状态进行有效控制嵌入式自主处理技术； 实时分析——完成数据到信息的提升，自适应和自愈等几个方面。 为整合分布式发电的优势，削弱分布式电源对电网的冲击和负面影响，充分 发挥分布式能源的效益和价值，应积极构建基于分布式能源的微电网。 微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要是由电力电子装置负责能量转换，并提供必须的控制；微 电网相对外部大电网表现为单一的可控单元，同时满足用户对电能质量和供电可 靠性、安全性的要求。 智能电网和微电网是21世纪新兴的两个概念，随着世界多个国家的积极探索和研究，已迅速延伸至政府、电力、信息、经济、金融等多个行业和领域，成为 电力系统未来发展的重要方向。智能电网和微电网在国际上的蓬勃发展，对中国 未来电网的规划和建设有着很好的启示和借鉴意义。随着中国电力体制改革的深 入完善、电网结构的不断调整和发展方式的逐步转变，将给建设智能电网和微电 网带来巨大的发展机遇。
可再生能源独立发电系统简介（郑立国白树华）（图） | [<<][>>] 摘要：可再生能源发电主要指风力发电、光伏发电、氢能等能源发电形式。该文介绍了新型可再生能源独立发电系统的基本结构、特点、设备选型、输配电系统、电气主接线等有关问题。 关键词：可再生能源；独立发电系统 1 独立可再生能源发电系统的结构 独立可再生能源发电系统，按能源的构成形式可分为单一能源发电系统和多能源互补式发电系统；按有无储能设备可分为有储能系统和无储能系统。图1为单一可再生能源发电系统结构，图2为多能源互补独立发电系统结构。
图1 单一可再生能源发电系统结构 图2 多能源互补独立发电系统结构
2 独立可再生能源发电系统的特点 独立可再生能源发电系统区别于常规的电力系统，具有它自身的特点。分析它的特点，对于判断系统可能存在的问题，选择合适的分析方法和提出解决问题方案都有很重要的意义。 发电系统的电力由风力发电机组、太阳能光伏电池等获得，在发电能源获取形式上分属于风力或太阳能等类型。因此，它们分别具有风力发电系统、光伏发电系统等所具有的特殊结构和特点，同时整个系统在运行方式等方面也具自身特有的特点。 因为它采用风能、太阳能等为能源，同时又采用常规的交流输配电技术，故决定了系统具有采用电力电子变换装置以及直流和交流的系统并存的特点。 区别于常见的小型供电系统，以及并网运行的分布式电源系统，它具备系统结构相对完整的特点，包括发电、输配电、用电和控制保护系统。 它还具有常规独立电力系统的特点，如具有系统独立、容量有限、调节能力低等。这些特点，在分析独立电力系统的稳定性问题时，尤
智能电网发展史 1.1智能电网概念 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重
构建利于可再生能源发 展的电力系统 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
构建利于可再生能源发展的电力系统 受化石能源资源有限性和气候变化等环境问题的影响，加快开发利用可再生能源已成为国际社会的共识。可再生能源具有资源潜力大、对环境影响小并可永续利用的特点。但同时还具有能量密度低、存在间歇不连续等问题。 如何破解可再生能源的不连续性与能源需求连续性之间的矛盾，是推动可再生能源大规模发展的核心问题。为了不断扩大可再生能源的利用规模，在加强科技创新、促进技术进步的同时，必须转变思路，加快建立适应可再生能源发展的政策体系和电力系统。 加快开发和应用储能技术推动可再生能源规模化发展 促进可再生能源规模化发展必须解决好两个方面的问题:一是要把可再生能源转化成符合要求的电力；二是可再生能源发出的电力必须与用户的电力需求相平衡，这是由电力供需的瞬时平衡特性决定的。可再生能源是自然界客观运行产生的能量，是不能人为调控的，如风能和太阳能等，都具有不可控制和间歇随机的特点，往往在用电低谷时发电量大，而在需要用电的时候又发不出来。 如果要大规模开发利用具有随机间歇特性的可再生能源，必须采取技术措施解决可再生能源发电的不连续性与用电需求连续性之间的问题。 从目前来看，加快开发和推广大容量储能技术是促进规模化开发利用可再生能源的重要措施。长期以来，抽水蓄能电站是目前电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术，也是以电站方式管理的储能技术。随着可再生能源发电比重的增加，仅靠抽水蓄能电站还不够，还应重视分布式储能技术的应用。分布式储能技术的应用一是在发电侧，主要是在风电和太阳能电站内配置必要的储能容量，用于调节风电和太阳能电站的发电出力特性，使其较好地适应用电负荷变化需要，减少风电、太阳能发电随机间歇性对电力系统的影响；二是在用户侧，在包括居民在内的所有电力用户中，都配置必要的储能设施，用于调节用电的不平衡性，使用电特性尽可能做到平稳，以减少用电变化对电力系统的影响。可以设想，今后每个电力用户包括家庭电力用户都是一个可独立运行的电力系统，它的电源就是类似电池的储能设备，与大电力系统联网运行，在用电负荷低谷时可向储能设备充电，在用电负荷高峰时段储能设备可为用户提供电力，使用户的用电特性尽可能平稳，特别是在发生事故时还可以独立运行，能有效提高电力系统供电的安全性和可靠性。这实际就是智能电网的发展目标。
智能电网背景下新能源发电的挑战与机遇王宇华 摘要：智能电网具有绿色、高效、环保、安全等优点，在世界范围内得到了大 力的推广与应用，具有广阔的发展前景。我国人口众多、资源分布不均，能源危 机日益突出。在智能电网背景下，进行新能源开发具有重要意义。 关键词：新能源；智能电网；建设 随着我国电力需求的不断增加，对电能质量提出了更高的要求，加上我国传 统能源存量的不断减少，有必要将新能源技术应用于未来电力事业发展，着力寻 求智能电网建设的方法和途径，从而在稳步提高电能质量的基础上，有效的缓解 能源危机。同时，我国目前新能源技术在电力生产应用方面取得了诸多成效，具 有一定的技术基础上，为智能电网建设提供了有力保障。文章在分析我国目前智 能电网建设现状的基础上，阐述了新能源背景下我国知网电网建设面临的问题， 并着重分析了新能源背景下智能电网建设策略，可为相关工作者提供参考。 1 智能电网概念及建设现状 1.1 智能电网概念 当前，智能电网并没有一个统一的定义，但是我们可以通过下面的表述对其 进行了解：它是未来发展的一种新型电网，其物理基础以各种发电、用电和储能 设备为主，同时还有配套的输配电网络，另外，它还集成了诸如新型传感测量技术、通信技术，自动化与智能控制技术、网络和计算机技术等；可以实现对其中 的任意一个发电设备、输配电设备用户和节点等的实时监控，也即可以完全实现 自动化，保证了所有节点的电流、信息的双向流动；有效实现自愈，其可以自我 恢复发生的任何事故，从而保证了电网的可靠运行；可以自行调节对用户所需要 的电能质量的满足；支持接入分布式电源的接入，使得电网整体、灵活和效率等 性能得到了提高；完美解决和大量可再生能源发电系统的接入和整合等等。 1.2 我国智能电网建设现状 当前，世界上不同的国家对智能电网涵义还没有一个完全统一的认识和了解，且每个国家的能源、用户分布和电网建设情况也是相差甚远。考虑到我国的基础 国情，在今后一段时期内对电网的建设要依靠特高压电网实现大容量、远距离、 低损耗输电，减小煤炭运输压力，实现能源资源在全国范围的统一高效配置和高 效利用。上文也探讨过智能电网的诸多优势，这些优势势必为我国建设的大容量 电力，远距离外送的电网提供坚强的技术保障。另外，特高压输电的诸多优势也 使得其成为国际上输电技术的重点发展方向。因此，我国也具有很高的特高压输 电技术、产业等领域的优势，我国应该积极探索自己的智能电网发展模式，笔者 结合工作实际实践认为，我们应该对统一坚强的输电网进行优先发展，并把中国 电网的建设重心始终放在对骨干电网的建设上。以上种种都对能源的清洁和高效 利用具有重要现实意义，接下来，我国要始终把只能电网的发展集中在对新能源 利用的探讨上。 2 新能源背景下我国智能电网建设面临问题 当前，我国新能源发展下的智能电网建设还面临着诸多问题，需要对这些问 题进行探讨，将未来我国智能电网的积极发展提供现实意义。 2.1 可再生能源分布的分散性 可再生能源具有分散性的特点且在存在统一大电网的同时，使得靠近负荷侧 就地利用的分布式发电也会逐渐凸显重要。因此，在未来的电网中，不可避免地 要出现这么一种格局：统一的大电网与分布式电网平行发展。另外未来电网可能
解析可再生能源电力“消纳难”等问题 近年来，我国电源结构继续优化。截至2018年一季度，我国可再生能源发电装机达到6．66亿千瓦，占比约36．9％。但同时，可再生能源发电行业出现了连年限电——这深刻反映出我国现行电力规划、运行和体制机制模式，已越来越不能适应可再生能源发电行业发展，电力行业体制机制存在深层次矛盾。 存在“限电问题加重”风险 为落实“减少煤炭消费、增加清洁能源比重、推动能源革命”战略任务，我国必须持续提高可再生能源发电装机和电量比重。如果不在体制机制上进行深层次变革，未来消纳可再生能源电力的难度将越来越大，存在“限电范围扩大”和“限电量增加”的风险。所以，必须采取全方位、系统性的应对措施。 近年来，我国可再生能源发电装机不断提升。据中电联统计，2017年底全国发电装机容量17．8亿千瓦，同比增长7．6％。其中，水电装机容量为3．41亿千瓦（含抽水蓄能0．29万千瓦），占全部装机容量的19．2％；并网风电装机容量1．64亿千瓦，占全部装机容量的9．2％；并网太阳能发电装机容量1．30亿千瓦，占全部装机容量的7．3％。 可再生能源发电量继续保持高速增长。2017年全国全口径发电量6．4万亿千瓦时，同比增长6．5％。其中，水电发电量1．2亿千瓦时，同比增长1．7％，占全国发电量的18．6％，并网风电和并网太阳能发电量分别为3057亿千瓦时和1182亿千瓦时，同比分别增长26．3％和75．4％，合计占全国发电量的比重达到6．6％。 可再生能源消纳总体有所改善，但解决限电难度愈加增大，存在限电范围扩大和电量增加的风险。 通过落实可再生能源目标引导制度、实施可再生能源保障性收购制度、建立新能源消纳和投资预警制度、优化电网运行调度和火电灵活性运行、推进本地区和跨省区电力市场化交
可再生能源发电 可再生能源发电是近些年发展起来的无污染，取之不尽用之不竭的发电技术。近些年越来越受到国家的重视，开始兴建可再生能源发电站。可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。通过利用先进的技术和自然条件，就能够将其转化为电能。 由于可再生能源的不稳定性，导致可再生能源发电的也不稳定，并使其成为制约可再生能源发电的普及应用的瓶颈，这就需要我们解决大规模储的关键核心技术问题。与此同时，由于其不稳定性，可再生发电还不能接入我国的电网，这对中国智能电网的建设至关重要。 但是目前我国的存储技术很多，而且储能产业没有统一的标准。所以我认为，为了促进可再生能源发电的发展，必须建立统一的标准与要求。同时，为了要保证电价的稳定，就要降低存储技术的成本。通过我国的市场规律可以发现，只有有竞争，才能有发展。所以，为了发展我国的存储技术，也为了降低存储技术的成本，我国可以同时研制几个存储技术，并投入市场，通过其竞争和市场的选择，就能够找出最适合可再生能源发电的技术。 对于可再生电并入电网，我认为也可以通过储能技术，保证向电网输送的电能是稳定的，或者接近稳定的，这样就能够实现将其并入电网。电力企业和其他企业一样，也需要盈利，可是可再生能源，特别是风能发电的并网和远距离传输的经济效益还不是很高。对于这种情况，我觉得可以通过两种方式解决，第一种是合理的与火电配合，找到两种发电方式的契合点，通过两种方式在时间，空间上的不同，科学配合，保证电能充分利用。第二种是强制性，由于可再生能源的造价可能高一些，可以强制人们在购买电能的同时必须要购买一部分的可再生电能，其份额可以不是很高，是大家可以接受的部分，这样既可以保证了盈利，也可以实现节能减排，减少了污染。 可再生能源发电的前景十分广阔，在这个能源危机的时代，哪个国家占有能源，哪个国家就能强大。生活离不开能源，工作离不开能源，我们生活中的一切都与能源息息相关，作
智能电网中的分布式发电技术综述 摘要：各种分布式电源灵活、友好的接入电网是智能电网的重要目标之一。随着智能电网概念的兴起，分布式电源的接入技术受到越来越多的重视。文章简要介绍了分析了分布式电源接入对电网产生的影响，并着重讨论分析了分布式发电技术在智能电网中的发展方向。 关键词：分布式发电；智能电网；微网；虚拟发电厂 引言：在世界绿色产业革命的大环境下，人类面临化石能源资源短缺、地球气候变暖等一系列严峻问题，智能电网所提出的“安全、经济、高效、清洁、低碳”的变革理念标志着世界电力发展进入了一个新的历史阶段。分布式发电（Distributed Generation, DG）作为高效、清洁、灵活的发电技术，成为智能电网中关键技术领域之一。文章对分布式电源并网对系统的影响进行归纳分析，并对分布式电源技术在智能电网中的发展方向进行了展望。 1智能电网的发展： 1.1智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临界负荷保护，实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。
综合能源系统与智能电网随着人类进入工业化时代，一直发展到今天，化石燃料一直占据着我们生活中的主要地位。但社会在发展，现如今，环境问题，能源问题日益突出，人类对能源的数量和质量要求不断提升，所以，新型能源在不断发展，与此同时，智能电网规模也在逐渐扩大。 智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。 智能电网在世界的发展还属于起步阶段，智能电网的简历是一个巨大的历史性工程，目前有很多复杂的智能电网项目正在进行中，但是缺口仍然是巨大的。智能电网的简历，尚有许多技术难题需要攻克。例如：配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表等。 智能电网对世界经济社会发展的促进作用，智能电网建设对于应对全球气候变化，促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在：（1）促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展。 （2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。 （3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。 （4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。 （5）实现电网与用户的双向互动，革新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。 综合能源系统将各种新型的清洁能源以及分布式能源并入电网，但是在技术上还有很多难题有待解决。 以V2G为例，传统汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一，据科学家的测算，全球汽车每年向大气层排放的CO2约为40多亿吨，占人类碳排放总量
2018年度全国可再生能源电力发展情况 一、全国可再生能源电力发展总体情况 截至2018年底，全国可再生能源发电装机容量7.29亿千瓦，占全部电力装机的38.4%，其中水电装机（含抽水蓄能）3.52亿千瓦，风电装机1.84亿千瓦，光伏发电装机1.75亿千瓦，生物质发电装机1781万千瓦。2018年全国可再生能源发电量18670.34亿千瓦时，占全部发电量的26.7%，其中水电发电量12329.27亿千瓦时，占全部发电量的17.6%，风电发电量3659.60亿千瓦时，占全部发电量的5.2%，光伏发电量1775.47亿千瓦时，占全部发电量的2.5%，生物质发电量906亿千瓦时，占全部发电量的1.3%。 二、各省（区、市）可再生能源电力消纳情况 2018年，包含水电在内的全部可再生能源电力实际消纳量为18158.97亿千瓦时，占全社会用电量比重为26.5%，同比持平。综合考虑各省（区、市）本地生产、本地利用以及外来电力消纳情况，2018年各省（区、市）可再生能源电力消纳量占本地全社会用电量比重如下：
表1 2018年各省（区、市）可再生能源电力消纳情况 *2018年浙江省因来水偏少造成水电发电量减少、灵绍特高压通道输送可再生能源电量占总输电量比重未达到国家规定比重等因素影响，实际消纳可再生能源电量偏少，浙江省购买可再生能源绿色电力证书折算可再生能源电力消纳量20亿千瓦时。
三、各省（区、市）非水电可再生能源电力消纳情况 2018年，全国非水电可再生能源电力消纳量为6314.20亿千瓦时，占全社会用电量比重为9.2%，同比上升1.2个百分点。综合考虑各省（区、市）本地生产、本地利用以及外来电力消纳情况，2018年，各省（区、市）非水电可再生能源电力消纳量占本地区全社会用电量比重如表2。 从非水电可再生能源电力消纳比重水平来看，宁夏、青海、内蒙古和吉林最高，均超过17%；从消纳水平同比增长来看，湖南、陕西和西藏三省（区）同比增长较快，分别上升3.0个百分点、2.9个百分点和2.9个百分点；按照国家发展改革委、国家能源局《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》（发改能源〔2019〕807号）公布的2020年各省（区、市）非水电可再生能源电力最低消纳责任权重，云南、宁夏、新疆等11个省（区、市）非水电可再生能源消纳比重已达到2020年最低消纳责任权重，江苏、广东、安徽、贵州、山东、内蒙古和广西距离达到2020年最低消纳责任权重不到1个百分点，京津冀、黑龙江、甘肃和青海非水电可再生能源电力消纳比重较2020年最低消纳权重仍有较大差距。
智能电网与新能源发电技术 摘要：伴随着我国特高压电网的大力建设和电力行业体制改革的不断推进，着力发展智能电网技术成为我国电网未来探索的新领域。本文主要简述了智能电网的概念及特点，并指出了目前国内外智能电网的发展现状。通过分析我国智能电网发展的现有条件以及未来的发展趋势，提出国内新能源未来的发展规划，以期实现新能源发电和智能电网的协调发展，实现建设资源节约型与环境友好型社会的基本目标，争取早日实现我国未来社会、经济和环境的可持续发展。 关键词：智能电网；新能源；协调发展 Smart Grid and New Energy Power Generation Technology (Industrial Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,.) Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditions of the development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, to achieve the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible. Key words:Smart grid; new energy; coordinated development 引言： 智能电网(smart power grids)，也就 是电网智能化，它的基础是建立在集成、高速、双向的通信网络，并通过先进的传感测量技术及先进的设备技术、控制方法等，以达到可靠、安全、经济、高效的电网使用环境。 智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能源的大规模的开发利用。因此， 积极研究智能电网环境下的分布式能源发 展模式对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。智能电网作为未来电网发展的主要方向，以及新能源发展的有力平台，促进智能电网的发展相应地也会促进新能源产业的发展，是可持续发展的基本要求。首先，智能电网经过近些年的发展和改进，其配置与容纳能力得到较大提高，能够保证新能源合理入网及利用；其次，不断发展的新能源相关产业同时也为智能电网的大力发展提供强有力 的技术保障，两者相互促进、相辅相成，共同发展与完善。 我国新能源近年发展迅速，由于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运机“智能电网”的提出，有利于促进可再生能源的发展，实现可再生能源与电力系统有机融合，相对彻底的解决目前困扰新能源发电入网等技术问题。 1 智能电网的概念及发展现状 1.1 智能电网的概念 国家电网公司对中国智能电网有一个概述:智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自
“我们为什么需要智能电网”-综合新能源(1) - 奥巴马的能源新政使“智能电网”和“智慧能源”成为全球能源界热议的焦点，在国内也已成为一系列能源研讨会的主要议题，专家们对于发展智能电网的重要性和宏观意义认识高度一致。但在一些具体问题上，特别是通过具体事例描述智能电网及相关技术用途时，专家们的意见却迥然不同，可谓仁者见仁，智者见智。 一些专家的构想也使大家陷入迷茫。有一位著名专家提出发展智能电网就是要将220kV的输电线路上架设光缆，使信息控制水平得以提升。事实上，中国早已完成220kV输电线路的光纤化通讯，110kV的输电线路及变电站基本也采用了光纤通讯，在许多更低等级的输电线路和变电站，甚至开闭站上都采用的各种先进的通讯控制手段。中国的电网是全球最先进的电网之一，多项技术领先于世界，信息智能化控制管理水平远远超过美国，甚至欧洲、日本，电网反应速度已经达到毫秒级，跨大区域的统一电网正在逐步形成，这些都是美国在未来10~20年的奋斗目标。但是，中国的电网企业仍然感到电网不够安全，停电事故还是时有发生，电网难以满足未来经济社会发展的需要，所以国家电网提出要建设一个“坚强的国家电网”。坚强电网需要智能和分布式能源 包括国家电网的许多专家都同意这样一个观点，电网智能化
仅仅是智能电网的一个环节，智能电网要解决的问题远远超出电网智能控制本身。一个“坚强的国家电网”仅靠特高压、超高压端的巩固是不够的，也难以确保“坚强”，必须在低压的用户终端同步优化，必须有低压端的依托。 奥巴马新能源革命中突出强调的“智能电网”，源于从1996年到2003年美国发生的一系列大停电，特别是2003年8月14日的美加大停电，造成400多台发电机组解列，波及5000万人口，停电导致每日超过300亿美元的直接经济损失。为提高美国的电网安全以满足不断增加的电力需求，美国能源部于当月成立了负责输配电的办公室（OETD）并提出了构建安全可靠电网的“Grid2030计划”。该计划旨在采用先进技术和先进材料、超导技术、电力电子控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、分布式的微型燃气冷热电技术、储能技术、可再生能源发电技术等构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和由分布式能源系统支撑的微电网等多层次电力网络构架，以保障整个电网的安全性、稳定性和负荷变化的应对性，供电的可靠性及电能品质的优良，以及提高能源利用效率，减少污染排放。第一次提出要建设信息能源系统——“综合能源及通信系统体系结构”（IECSA），并全面展开研发和实施。 对于“8.14”大停电的总结中，电力专家普遍认为仅仅凭借电网自身的能力，即便采用更多的先进技术设备，也无法确保供电安全。地震、冰雹、雷暴、飓风、大雾、洪水、热浪、森林火灾、冰冻雨雪、恐怖袭击等等，甚至太阳风暴、地球磁暴这些宇宙天体现象都可以随时瘫痪电力系统，金字塔式的由上至下的电力系
智能电网在新能源发电项目中的应用 摘要：当前，随着时代的不断发展，电力系统的安全性逐渐备受关注，尤其在可再生能源与分布式发电覆盖面扩大的背景下，新能源的接入往往会引发各类安全问题，对此需要针对实际的情况引入灵活且智能的系统调度技术。鉴于此，本文从理论角度出发，进一步探究了智能电网在新能源发电中的应用。 关键词：智能电网；新能源发电；应用 在新时代，化石能源过度消耗，导致环境问题日益突出，在此背景下积极开发新能源至关重要。其中新能源的推广在一定程度上影响了电网，特别是绿色能源因为具备随机性与间接性，所以会导致电网运行控制难度提高，对电网运行的安全稳定造成影响，对此需要大力发展智能电网，如此才能满足时代发展的要求，为新能源产业发展而奠定基础，提供保障。 1、智能电网的基本概述 严格意义上分析，智能电网并非是单独的设备、系统或者网络，在学术领域有关智能电网的定义并没有达成统一。其中有相关学者认为，智能电网是通过对通信技术与信息技术加以应用，实现电力传输与配电的优化，当然也有学者认为智能电网属于高度自动化且广泛分布的能量交换网络，所涉及到的内容众多，包括了电力的流动、传输，可以实现从发电厂到用户用电之间的监督与控制。此外，根据国家电网公司所发布的定义了解到，智能电网是将特高压电网作为骨架网架，在电网协调发展下而形成的现代电网。 依据智能电网是时代发展的趋势，将其特点概述为六点。①具有坚强性与智能性，所谓的坚强是指智能电网的稳定性比较强，风险抵御能力较高，智能性则是指电网自动化水平比较高，能够实现自我修复； ②具有自愈性，智能电网可以实现对自身运行状况的监控，并根据实际的情况采取有效的措施加以防范，解决电网当中所存在的安全隐患 [1]。③互动性，智能电网能够为供应商与消费者之间的信息提供支持， 比如供应商能够将电价停电信息及时地传送给用户，而用户可以将自己的用电计划反馈给供电商，实现两者的均衡性。④优质电能供应，当前在时代的不断发展下，人们对电能的质量提出了更多的要求，智能电网则是严格按照用户实际需求而提供供电方案的一种现代电网，并且还能对电能质量加以诊断，进一步提高电能质量。⑤具有兼容性； ⑥能够活跃市场，智能电网有效加强了供电企业与电力用户之间的沟通，能够实现双方的有效互动，进一步推动电力市场的发展与进步。 2、智能电网与新能源发电之间的关系 无论从宏观角度还是微观角度分析，均可以清楚的了解了智能电网与新能源发电之间有着密切的联系，并且体现在两个方面。 2.1新能源开发是智能电网建设的基础
智能电网的愿景概述 佘曦超陈晨李阳罗俊鹏 （东南大学江苏省南京市） Development Trend of Smart Grid SHE xi-chao CHEN chen LI yang LUO jun-peng （Southeast university Nanjing Jiangsu province） ABSTRACT: Smart Grid has become a hot topic in recent years when it comes to the development trend of grid at home and abroad. However, there is not a unified definition of the smart grid up to now. It is considered in this paper that smart grid includes features such as flexible, clean, secure, economic, friendly and so on, combining the energy technology and information technology, highlighting the interaction and response between the user side and the grid side. And we predict five trends of the development of smart grid in this paper. It is no doubt that smart grid will lead a new industrial revolution, and China should seize the opportunity to play a lead role in this field. KEY WORDS: smart grid; interaction; response; development trend; industrial revolution 摘要：智能电网已经成为近年来国内外有关电网发展趋势的热门话题，关于未来智能电网的形态，世界上尚未有统一定论。本文认为智能电网是能源技术和信息技术的高度结合，具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能，突出了用户侧和电网侧的互动和响应，并提出了对未来智能电网的五点的愿景。智能电网必将引领新的一场产业变革，中国应该抓住后发国家优势，成为未来智能电网的引领者。 关键词：智能电网；互动；响应；愿景；产业变革 引言 随着全球资源环境压力的不断增大，社会对环境保护、节能减排和可持续性发展的要求日益提高。同时，电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力供应，能够适应多种能源类型发电方式的需要，能够更加适应高度市场化的电力交易的需要，能够更加适应客户的自主选择需要，进一步提高庞大的电网资产利用效率和效益，提供更加优质的服务。为此，以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而同地提出要建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网，将智能电网视为未来电网的发展方向。 而在当前的国内外经济社会形势下，建设中国智能电网对于促进节能减排，发展低碳经济，拉动内需，带动相关产业发展，改善民生，保障经济社会和谐发展具有重要意义，成为国家能源战略的必然选择。 目前中国正在建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的坚强智能电网。预计到2020年后，智能电网将逐步进入成熟模式，
Page 1 可再生能源发电与智能电网Renewable Energy Power and Smart Grid 合肥阳光电源有限公司 Sungrow Power Supply Co., Ltd. 曹仁贤研究员 Cao Renxian Page 2一、智能电网概述 二、光伏并网发电技术 三、风力并网发电技术 四、分布式发电、储能技术与智能电网 五、结论
Page 3?智能电网定义: 通过信息化手段，使能源资源开发、转换（发电）、输电、储电、配电、供电、售电及用电的电网系统各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电，在保证供电安全的前提下，提高能源利用效率，最大限度地接纳可再生能源，以节省用电成本、降低环境压力。 一、智能电网概述 Page 4火力 风力 水力发电—变电—输电—储电—配电—用电太阳能 …… 智能电网就是对这一过程实现 自动、可视、互动、智能化
Page 5 Page 6?可再生能源技术：燃料电池、太阳能、风能、生物质能 ?集成通信：电力宽频通信技术、无线通信技术、光纤通信?传感与测量：智能电卡（分时定价，实时监测）、传感器?高级电力设施：电力电子装置（交流直流变换器）、超导装置 （超导电缆） ?储能技术：抽水储能，蓄电池储能，飞轮储能，超级电容储能，蓄冷储能，超导储能，压缩气体储能等 ?高级控制（自动控制系统，停电管理、资产优化等应用，电网监测分析） ?决策支持（可视化技术，优化电网管理） 智能电网的关键技术
Page 7 Page 8?根据美国能源部现代电网发展报告，目前的论述普遍采用这一说法： ?1)具有自我修复的能力（自愈性） 2)激发用户主动参与电网的运作（激励性） 3)抵御袭击（安全性） 4)提供高质量的电能，减少停电损失（高质量） 5)能够容纳各种发电和蓄电形式，特别是新能源 6)繁荣电力市场 7)优化设备运行，降低电网运行费用 智能电网的七大特征
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/746948218.html, 智能电网背景下新能源发电的挑战与机遇 作者：张红敏张博张依强 来源：《山东工业技术》2016年第02期 摘要：传统能源锐减、环保要求提高等多因素促使新能源发电技术快速发展，智能电网 也应运而生。本文通过对智能电网的特点进行分析；剖析新能源发电对智能电网的影响和在发展中遇到的挑战。最后，从超导输电技术、输能管网技术等多个方面对未来新能源得以快速安全发展的关键技术进行了展望。 关键词：智能电网；新能源；机遇；挑战 DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/746948218.html,ki.37-1222/t.2016.02.140 0 引言 21世纪，随着传统能源的日益减少和环境污染、气候恶化等难题，大规模开发利用新能 源引起各国重视。由于受自然因素的影响，风能和太阳能等发电的输出功率出现间歇性、随机性和波动性[1]，所以在接入电网、电力调度和能源消纳等方面带来了一系列新问题。为了保 障电网的安全性、可靠性，智能电网的理念应运而生[2]。 1 智能电网概念及发展现状 （1）智能电网的概念。国家电网公司对中国智能电网有一个概述：智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自动控制系统实现电网上的各个设备及用户无缝连接和实时互动；在发生电力故障时，电网具有足够的自愈能力保障系统的安全运行。 （2）新能源在智能电网发展中的地位。国际上发展智能电网的初衷也许不尽相同，但是有一个共同点就是都把新能源的发展涵括进来并把新能源的利用作为了智能电网发展的核心部分。国家电网公司正在实施“一特四大”的发展战略，将国家电网建设成为以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化和互动化特征的坚强智能电网，促进大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源基地的集约化开发利用。 （3）新能源发电对智能电网的影响。中国的风能、太阳能等新能源发电得到了大规模的开发利用，据统计，中国一次能源的发电比例将呈现降低趋势，而风能发电将得到大幅度的提升。可以预见，新能源电力必将成为主流能源。 2 新能源发展的挑战
精心整理电力物联网在中国智能电网中的应用、挑战及解决方案 The Appliacation、Challenge and Solution of IOTIPS in Chinese Smart Grids 摘要：本文以电力物联网及智能电网的概念、特征为基础，着重介绍了电力物联网在中国智能电网 中的应用、挑战及未来发展的解决方案。 型网络， 关键词：物联网；智能电网；电力系统 Abstract：The paper introduces the appliacation characteristics of IOTIPS and smart grids. IOTIPS 、database and communication and 1 1.1 The Internet of things"，是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。顾名思义，电力物联网是指物联网技术在电力系统中的应用，通过各种信息传感设备或分布式识读器，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描等种种装置，按约定的协议，在电力系统应用中形成智能管理的一种网络。 1.2 电力物联网的特征
务，使用智能检测、控制、通信和自愈技术，有效整合发电方、用户或者同时具有发电和用电特性成员的行为和行动，以期保证电力供应持续、经济、安全。欧盟提出智能电网必须具备：灵活、易接入、可靠、经济等特征。 2.3 中国智能电网的概念及特征 中国正处于经济建设高速发展时期，电力系统基础建设面临巨大压力；同时地区能源分布和经