智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀

馮垛生和王飛等編著的《智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀》內(nèi)容分為2篇：第1篇(第1~5章)為基礎(chǔ)篇，重點(diǎn)講述智能電表、EMS和智能電網(wǎng)的技術(shù)支撐；第2篇(第6~11章)講述世界各國智能電網(wǎng)發(fā)展動向(以歐洲、美國、日本、中國為主，兼介紹非洲和南美洲)和未來前景。第11章向讀者展現(xiàn)了一個智能電網(wǎng)全面實(shí)現(xiàn)后，人們生活情景的想象空間，并預(yù)測未來將產(chǎn)生一場智能技術(shù)(縮寫為ST)革命。

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《智能電網(wǎng)技術(shù)知識解讀》以通俗易懂的語言和表現(xiàn)方式闡述了“智能電網(wǎng)”的興起、現(xiàn)狀及未來展望?！爸悄茈娋W(wǎng)”技術(shù)方興未艾，國際、國內(nèi)都正在探討其技術(shù)內(nèi)涵和設(shè)計(jì)方案。由于智能電網(wǎng)技術(shù)牽涉多學(xué)科技術(shù)(電力、通信、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī))，本書不可能一一詳細(xì)介紹，而只能從目前已初步實(shí)現(xiàn)的個案，如：區(qū)域能量管理系統(tǒng)(EMS)、新能源入網(wǎng)、智能電表、電動汽車、儲能、超高壓輸電等作介紹。

我國已經(jīng)建立了系統(tǒng)的特高壓與智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，編制相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)，特高壓交流電壓已成為國際標(biāo)準(zhǔn)電壓。

國際電工委員會主席克勞斯·武赫雷爾表示，中國的特高壓輸電技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先水平，這種能夠減少長距離輸電損耗的技術(shù)，在世界其他地區(qū)也將有廣泛的應(yīng)用前景。

智能電網(wǎng)新型配電技術(shù)的應(yīng)用

未來的配電技術(shù)必須具有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)快速自愈、抗擾動能力強(qiáng)、提供優(yōu)質(zhì)電力、與用戶互動等。這些智能電網(wǎng)配電技術(shù)都會促進(jìn)云計(jì)算數(shù)據(jù)機(jī)房的供電系統(tǒng)更加安全可靠。

1、同步開斷技術(shù)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，由于電力需求量大，常涉及到高壓供電。高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時間長、分散性大。這種慢過程的機(jī)械開斷容易引起操作過電壓，加速設(shè)備老化或者直接損害設(shè)備。同步開斷，又稱智能開關(guān)，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。采用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)，在理論上應(yīng)用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。

2、故障電流限制技術(shù)

由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，數(shù)據(jù)中心的用電電流是很大的，短路電流也呈日益增大的趨勢，如果不采取有效的抑制短路電流的措施，一旦發(fā)生短路故障，開關(guān)及用戶設(shè)備將是無法承受的。隨著電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等的發(fā)展，限制短路電流已成為可能，這就依賴于故障電流限制器（FaultCurrentLimiter,FCL）的研制和開發(fā)。國外對超導(dǎo)FCL和電力電子FLC研究較多，這可以在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中借鑒和應(yīng)用。

3、主動配電網(wǎng)技術(shù)

未來“主動配電網(wǎng)”可能采取類似英特網(wǎng)的形式，即分布式?jīng)Q策和雙向潮流。在遍布全系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)上都將有控制設(shè)備。主動配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶需求有效連接起來，允許雙方共同決定如何最好地實(shí)時運(yùn)行。要達(dá)到這一要求，控制水平要遠(yuǎn)高于配電網(wǎng)的水平。這包括潮流評估、有競爭力的電壓控制和保護(hù)技術(shù)，以及比配電網(wǎng)擁有更多的傳感器和自動裝置的新型通信控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的主動預(yù)警，負(fù)載均衡和三相平衡等。

4、儲能技術(shù)

儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運(yùn)行過程中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動的一種手段。

儲能技術(shù)可用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急供電狀況，以及充分利用當(dāng)?shù)氐姆骞入妰r差?，F(xiàn)有的電能存儲方式主要可分為機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和相變儲能等。超導(dǎo)儲能由于超導(dǎo)體電流大，能量密度高，存取快速，可作為理想的電磁能儲藏器，超導(dǎo)材料臨界溫度低一直是超導(dǎo)儲能應(yīng)用的限制因素，直接冷卻超導(dǎo)儲能（HTc-SMES）的研究受到了美日等國的高度重視，但絕大部分超導(dǎo)儲能裝置為低溫超導(dǎo)儲能系統(tǒng)。

智能電網(wǎng)新型用電技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)的框架下，需要新型用電技術(shù)提高電力需求彈性，提升電力需求側(cè)管理的智能化水平，幫助電力用戶與智能電網(wǎng)進(jìn)行互動，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心更加方便、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的管理用電。

1、先進(jìn)傳感器技術(shù)

未來的數(shù)據(jù)中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風(fēng)、火、水、電、氣、溫度、濕度、煙霧、二氧化碳等都是傳感器的采集對象。傳感器不僅可以分析和提取數(shù)據(jù)中心環(huán)境的特征數(shù)據(jù)，而且可以和特定的數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，可以對數(shù)據(jù)中心的日常數(shù)據(jù)、整體效能和環(huán)境指數(shù)提供整體分析和科學(xué)評估。

2、先進(jìn)用電監(jiān)控技術(shù)

用電監(jiān)控技術(shù)分為兩個層面：用電監(jiān)測技術(shù)和用電控制技術(shù)。新型用電監(jiān)測技術(shù)對用戶的電力消費(fèi)信息進(jìn)行動態(tài)的準(zhǔn)實(shí)時監(jiān)測，幫助用戶了解自身的詳細(xì)用電信息，以指導(dǎo)用戶優(yōu)化系統(tǒng)的用電行為。新型用電控制技術(shù)在信息獲取的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的用電需要，對整個數(shù)據(jù)中心用電系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)電能更合理的分配。

智能電網(wǎng)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

目前，物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的每個環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，協(xié)助實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)的智能控制和優(yōu)化配置，提高電力規(guī)劃的管理能力。

第一：發(fā)電環(huán)節(jié)。對常規(guī)能源發(fā)電的機(jī)組的運(yùn)行情況、設(shè)備之間的互動以及各種參數(shù)指標(biāo)實(shí)行實(shí)時監(jiān)控，對風(fēng)力、太陽能發(fā)電進(jìn)行電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性進(jìn)行穩(wěn)定性分析預(yù)測，實(shí)現(xiàn)發(fā)電環(huán)節(jié)的自動、穩(wěn)定和高效。

第二：輸送環(huán)節(jié)。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)在每個節(jié)點(diǎn)上的監(jiān)控能力，對整個輸送線路上的導(dǎo)線溫度、線路電容、絕緣子污穢以及線路風(fēng)振進(jìn)行全程監(jiān)測，并作出評估和診斷。由于智能電網(wǎng)具有自愈的特性，對發(fā)現(xiàn)破壞或者不正常的情況進(jìn)行自我治愈，對用戶實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。

第三：變電環(huán)節(jié)。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到智能電網(wǎng)后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器對重要變電設(shè)備進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)傳送到管理終端，實(shí)現(xiàn)對整個變電站的實(shí)時檢修，對周圍的安全進(jìn)行防護(hù)，更好地提高變電環(huán)節(jié)的可靠性和智能化水平。

第四：配電環(huán)節(jié)。由于我國國土廣闊，所以配電規(guī)模和配電設(shè)備數(shù)量都十分巨大。物聯(lián)網(wǎng)可靠傳遞特性恰好可以針對這一情況實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)中的配電現(xiàn)場作業(yè)、配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及運(yùn)行狀態(tài)信息的有效傳遞并進(jìn)行安全防護(hù)，避免大規(guī)模人力、物力的投入。

第五：用電環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與門禁系統(tǒng)、防盜防火系統(tǒng)以及有情境控制的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動。革新電力服務(wù)的傳統(tǒng)模式為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，提高了人民生活質(zhì)量。2100433B

前言

第一部分 智能電網(wǎng)發(fā)展概況

1-1 什么是智能電網(wǎng)？

1-2 智能電網(wǎng)具備哪些主要特征？

1-3 智能電網(wǎng)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在哪些方面？

1-4 為什么說智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢？

1-5 智能電網(wǎng)將對世界經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展產(chǎn)生哪些促進(jìn)作用？

1-6 建設(shè)智能電網(wǎng)對我國電網(wǎng)發(fā)展具有哪些重要意義？

1-7 我國建設(shè)智能電網(wǎng)具有哪些有利條件？

1-8 我國何時正式提出建設(shè)智能電網(wǎng)？

1-9 美國智能電網(wǎng)發(fā)展主要關(guān)注哪些領(lǐng)域？

1-10 美國在發(fā)展智能電網(wǎng)方面主要開展了哪些工作？

1-11 歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展主要關(guān)注哪些領(lǐng)域？

1-12 歐盟在發(fā)展智能電網(wǎng)方面主要開展了哪些工作？

1-13 日本在發(fā)展智能電網(wǎng)方面主要開展了哪些工作？

1-14 韓國在發(fā)展智能電網(wǎng)方面主要開展了哪些工作？

1-15 丹麥在風(fēng)力發(fā)電方面開展了哪些工作？

1-16 西班牙在太陽能發(fā)電方面開展了哪些工作？

1-17 意大利在自動抄表方面開展了哪些工作？

1-18 以色列在推動電動汽車應(yīng)用方面開展了哪些工作？

1-19 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在智能電網(wǎng)方面主要開展了哪些工作？

1-20 國外研究智能電網(wǎng)的主要組織有哪些？

第二部分 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃

2-1 什么是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)？

2-2 為什么必須以堅(jiān)強(qiáng)為基礎(chǔ)來發(fā)展智能電網(wǎng)？

2-3 為什么要建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)？

2-4 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的社會經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在哪些方面？

2-5 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對于節(jié)能減排有何重要意義？

2-6 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對于清潔能源發(fā)展有何重要作用？

2-7 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對于提升能源資源的優(yōu)化配置能力有何重要意義？

2-8 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對于電力系統(tǒng)的發(fā)展有何重大意義？

2-9 智能電網(wǎng)將給人們的生活帶來哪些好處？

2-10 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)思想是什么？

2-11 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基本原則是什么？

2-12 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略框架是什么？

2-13 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的總體發(fā)展目標(biāo)是什么？

2-14 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的兩條主線是什么？

2-15 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)分為哪三個階段？

2-16 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)體系架構(gòu)包括哪四個部分？

2-17 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵包括哪五個方面？

2-18 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)包括哪些環(huán)節(jié)？

2-19 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)第一階段主要開展了哪些重點(diǎn)工作？

2-20 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的框架體系如何組成？

2-21 電網(wǎng)智能化規(guī)劃包括哪些內(nèi)容？

……

第三部分 智能發(fā)電

第四部分 智能輸電

第五部分 智能變電

第六部分 智能配電

第七部分 智能用電

第八部分 智能調(diào)度

第九部分 通信信息

第十部分 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用展望

附錄A 名詞術(shù)語中英文對照

參考文獻(xiàn)2100433B

《智能電網(wǎng)基礎(chǔ)》內(nèi)容涉及面廣，語言通俗易懂，介紹深入淺出，便于讀者學(xué)習(xí)、掌握。

《智能電網(wǎng)基礎(chǔ)》一方面是對國內(nèi)外現(xiàn)有智能電網(wǎng)研究的較全面的總結(jié)，具有內(nèi)容新、資料全的特點(diǎn)；另一方面，也是作者在此方面研究與實(shí)踐的初步總結(jié)?！吨悄茈娋W(wǎng)基礎(chǔ)》可供從事智能電網(wǎng)研究和應(yīng)用的人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。