白晓民智能电网技术与标准研究进展.ppt
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1、智能电网技术与标准研究进展 白晓民 中国电力科学研究院 2012年11月15日,1. 工程和技术进展 2. 从实例看研究重点与方向 3. IEC标准组织与SG3工作,1.1 国家电网智能电网建设,2011年智能电网国际会议,可再生能源发电:预测与控制系统,公司3792万风电,2008的4.3倍; 智能变电站:5座新建智能变电站和3项变电站智能化改造工程; 110kV以上18座,在建56座; 电动汽车充换电设施: 26省市108座标准化充换电站和7245个充电桩;青岛杭州换电; 智能电网调度技术支持系统:国调等第一批9家试点系统研发建设和工程化应用; 输变电设备状态监测系统:华北等15家公司输变
2、电设备状态监测系统主站部署,实现状态监测主站系统应用功能,原有在线监测系统改造、接入以及与现有相关生产系统的集成整合; 配电自动化:在23个核心区建设,北京等7个城市核心区的配电自动化建设和改造任务; 用电信息采集系统:26个网省公司采集系统主站建设,220万户采集终端和智能电能表安装的基础上,2010年共新增采集用户3503万户,去年底公司直供直管用户累计实现自动采集4559万户,覆盖率达到26.4%; 智能用电服务:电力光纤到户:电力光纤到户组网典型设计方案,2.3万户试点建设任务;智能小区试点工程在华北、北京和重庆公司6个智能小区(含1幢别墅),服务居民2404户,在建22个,覆盖3.5
3、万户。,技术完备性/可靠性、技术先进性、社会性、实用性,1.分布式发电与可再生能源 2. 从实例看研究重点与方向 3.下阶段SG3计划,例1:从智能变电站说起什么是智能变电站,下一代变电站,常规变电站、数字化变电站与智能变电站的差异性分析: 从变电站定位、功能、管理等方面,对一次设备智能化、信息基础、对时要求、智能应用到辅助系统智能化进行差异性分析。,王晶晶,关于常规变电站、数字化变电站与智能变电站差异化问题的探讨, 华北电科院,2010,一次设备智能化的差异性,智能高级应用差异性: 1)实现全站告警信息的分类告警、信号过滤、基于逻辑推理的智能告警,提出事故及异常处理方案;(2)实现电压/无功
4、协调连续控制、变压器经济运行、电能质量控制;(3)支持设备信息和运行维护策略与调度中心/集控中心实现全面互动,实现基于设备状态的全寿命周期管理;(4)实现自适应保护功能,在电网紧急运行状态下,与相邻变电站和调度中心/集控中心协调配合,可动态改变继电保护和稳定控制的策略及参数。,什么是智能电器-AMI应用-需求响应,智能电器: 可自动对电价信号和其他信号做出响应 与AMI和EMS通信,共同工作 当智能电表显示动态电价发生变化时,智能家电可自动调整其运行方式 可跟踪TOU或其他电价模式,在出现高峰电价时间做出响应 用户可设置控制参数,需求响应(DR): 通过设计的程序修改负荷,Energy Eff
5、iciency (EE) Energy Conservation (EC) Demand Side Management (DSM) Interruptible Load (IL) Direct Load Control (DLC),例2. 需求和应用是主要目的,Dynamic Pricing (DP) Time of Use Pricing (TOU,分时计价) Critical Peak Pricing (CPP) Critical Peak Rebate (CPR) / Peak Time Rebate (PTR) Real Time Pricing (RTP),与几类电价密切相关:,E
6、stimates of Percentage Reduction in Load,Compilation of Edison Electric Institute 2008 Study,Source: http:/www.smartgridinformation.info/pdf/2399_doc_1.pdf,例3:美国企业在开展的 项目-Green Button,Green Button是一种应用:使电力用户能够从他们的电力公司或电力供应商网站安全地下载自己需要的易于理解的能源使用信息。 Green Button基于由美国商务部国家标准与技术研究院支持的企业合作开发的一个常规技术标准。有了这
7、个标准,软件开发人员和其他企业家们能够建立一个足够大的市场, 开发帮助消费者充分利用其能源使用情况的应用程序。,Green Button倡议2011年1月启动,致力于在2012年为将近1200万户家庭提供Green Button功能。两大公司(太平洋燃气电力公司和圣迭戈燃气电力公司)已经在他们的网站上实施了一些灵活的功能。最近,另外九大公司和电力供应商签署了这项倡议,承诺为1500万个家庭使用在线Green Button获得他们的能源数据。总的来说,这些承诺确保2700万户家庭能够访问他们自己的能源信息,而且这个数字随着公司在全国范围推广将继续扩大。,Green Button数据可以包括以下类
8、型的信息: 当天每小时的负载 最近15天每十五分钟的负载 最近一个月或一年的日负荷 月度统计数据 能源使用和能源需求 燃气、水使用情况 每年的月度数据总结,Green Button,对用户,Green Button可以帮助你得到能源使用数据(通用格式),你可以选择使用应用程序来帮助你更好的管理能源。能源使用信息会告诉你: 每15分钟,每天,或每个月你使用多少电量或能量,这取决于你购电公司的允许情况。美国能源部也推出了一个在线地图显示公共公司在提供客户能源数据方面取得的进展。如果你的公司不是以Green Button通用格式提供数据,你可以对他们提出要求或发送Green Button的链接给他们
9、了解。你还可以看到哪些公司正在为企业和消费者开发应用程序或服务来使用Green Button的标准数据。通过上传你的Green Button数据,可以使用越来越多的程序。,BACK,Green Button 可为客户以一种标准安全的方式提供能源使用信息。Green Button中“Download my Data”功能受越来越多的公共公司技术供应商支持。Green Button也符合隐私性和安全性,因为客户必须首先在公司网站入口通过用户名和密码登录认证后才能看到和下载信息。如果客户允许,消费者之间可以分享自己的数据。,对电力企业,Green Button给你一个展示价值和见解、建议的方式,帮助
10、消费者应用能源使用信息。 Green Button强大的数据类型可以使用通用的XML格式,你可以即刻设想和开发应用这种数据格式的应用程序来实现一些用户可能需要的功能,例如: 提供建议: 在网站上分析能源使用情况,为用户提供更加环保的可行建议 温度调节: 既节省又舒适的自动调整温度 思想教育: 社区之间和学生之间节能竞赛 改进措施: 提高决策支持工具来促进节能改造 验证成效: 衡量能源效率投资 房产交易: 对租户或购买者收取能源费用 太阳能使用: 优化屋顶太阳能电池板的大小和成本效益,对服务或应用提供商,在Green Button提出后加州的太平洋燃气电力公司和圣迭戈燃气电力公司在自己的网站上就
11、提供了生动的功能。南加州爱迪生公司,Glendale电力与照明, Oncor , Pepco控股公司和其他几个美国公共公司共同宣布他们计划在2012年底推出一些功能。最近,又有九个公共公司承诺采用Green Button,确保2700万户家庭能够访问他们自己的能源信息。,Green Button进展,到目前为止,美国公共公司将共同在华盛顿特区和下面17个州推行Green Button:阿肯色州、加州、伊利诺伊州、印第安纳州、肯塔基州、路易斯安那州、马里兰州、马萨诸塞州、密歇根州、北卡罗来纳州、俄亥俄州、俄克拉荷马州、宾夕法尼亚州、田纳西州、德克萨斯州、维吉尼亚、西维吉尼亚州。,通过链接http
12、:/en.openei.org/apps/?keyword=Green%20Button%20Apps 可以找到Green Button的一些应用程序。,BACK,2011全球光伏电池前12名有9名是中国大陆和台湾的光伏企业,站系统,MW,例5:关键是市场竞争,Market Growth from 27GWp in 2011 to 46GWp in 2015,Source: IMS Research, March 2012,The Next Phase Of PV Growth: Where?,The Largest Energy Markets are Driving The Next Ph
13、ase of Growth,18,The Next Phase Of PV Growth: Where?,技术标准首先需遵守国家层面的相关法律法规,其次需满足行业层面的导则与规范 通过顶层设计与系统规划,推动导则与规范的补充完善,促进相关法律法规的制订修改,使法律法规、导则规范能适应智能电网发展建设的实际需要。 建立和完善系统的法律法规体系,加强国家标准制定管理水平,推进标准化进程,顶层设计与系统规划,例5:顶层设计和跨领域研究,IEEE P2030 草案主要目标:提供关于智能电网互操作性的知识库 给出智能电网互操作性参考模型(Smart Grid Interoperability Refer
14、ence Model, SGIRM),作为工具辅助进行智能电网的规划与设计,IAP由域(domain)、实体(entity)和接口(interface)或数据流(data flow)构成,确定传递逻辑信息 确定接口传递手段 确定数据类型 确定数据特性要求,电力系统视角互操作模型(PSIAP) 总共由20个实体(如用户侧交流负载、大规模电源、输电线路传感器与测量装置、配电变电站、供电服务方、输电运行与控制、市场等)和69个接口构成,通信技术视角互操作模型(CTIAP) 总共由23个实体(如网级电源网络、输变电网络、馈线分布式电源/微网网络、能源服务接口/户内网、广域网、公众internet等)和
15、71个接口构成。CTIAP比较特殊的一点在于有部分实体是独立的,即不属于任何域,如广域网、员工移动网(workforce mobile network)、区域互联网等,信息技术视角互操作模型(ITIAP) 总共由27个实体(如电厂控制、能量管理、地理信息管理、用户能量管理与控制、用户管理门户、测量数据管理、能源市场出清等)和35个数据流构成,注意解决跨领域的系统设计,本表对传输的数据特性进行分类,以确立不同需求目标下的数据传输要求,数据分成特性和类型或量值. 特性包括:使用分类;距离,信息传送时间;延时;同步;可靠性;数量;安全等。 类型或量值指的是:确定通信需求必须要确定的具体参数。,从不同
16、角度建立体系结构来确立智能电网的组成元素及其关联。要建立的系统架构有:概念性架构、功能性架构、通信架构、信息安全架构、信息架构、面向服务的架构。可将类似架构的建立作为深化研究的目标 通过互操作参考模型,组成跨领域系统各实体间功能交互、通信和信息集成,例6:工作策略与方法-自下而上和自上而下,to outline a strategy and a work method (combined bottom-up and top-down) that has been approved during the plenary meeting and recorded in the circulated
17、 minutes (118/15/RM ) copied/paste below: “After several deep discussions and proposals from participants, the Chairman summarized that the work of PC 118 will be carried out through two main concurrent approaches. One is bottom-up by collecting and analyzing what exists currently as main user inter
18、face solutions. Probably the twenty or thirty solutions might share actually a limited number of fundamental concepts and architectures. He commented that this is a necessary inventory effort to acknowledge and take into account what different groups have been producing, and the result will be valua
19、bly put in perspective for the industry in a white paper or a technical report. And that the industry might need several solutions depending on specifics of the application case. The complementary approach is top-down by analyzing needs and Use Cases, and distilling Requirements from the industry. T
20、herefore it will be possible to match which “family of solutions” will match to which “family of needs”, and decide the development of missing pieces or links.”,工程需要的基础性工作,开发和利用新的系统分析工具- Usecase,软件工程和系统工程;方法学,工具,架构,支持应用。 开发系统或子系统的用户功能需求 用例提供一个或多个场景,表明系统如何与用户(角色actor)交互,以便完成特定的商业目标或功能。 角色可以是终端用户或其他系统
21、。 通常避免技术分析,表明用户和领域专家意见,通常由商业分析师和终端用户合作完成。 无论是在开发和修改相关体系,还是描述接口、协议和数据格式,抑或是修改现有标准或制定新标准时,都需要具有高度系统化的方法。用例需要方法论和IT工具在以下几个方面支持:模板;用例管理;用例之间的互联;协调指导用户,从功能的观点和角度来分析标准,而不是作为一个设备体系的关联关系。 将智能电网分成子系统,组件(Components)和数据接口 通过分层数据库方法解决复杂性问题 通过开发工具将需求、量值、结构和标准关联起来。Mapping Chart Tool的最终价值将体现在它是管理整个IEC智能电网标准的组合。 从部
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