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智能电网之电力需求侧管理概述

时间:2014-04-09 17:00来源:李宇 作者:lgg 点击:
本文是电力工程师论文,本文主要将常规电力需求侧管理工作与未来电网建设相结合,分析了智能电网下需求侧管理概念,并通过比较常规需求侧管理工作与未来需求侧管理工作的联系

第一章 绪论


1.1 研究背景、意义
全球工业化的快速发展,给人们的带来了诸多便利,但随之所产生的问题,却成为了制约人类发展的因素。当今全球所面临的两大主要问题便是环境污染和严重的能源消耗。电力产业是能源消耗的主要行业,其快速发展伴随着能源消耗的加大,煤炭等资源的发电所带来的环境问题也日益严重。二十世纪七十年代世界范围内能源危机的爆发,环境以及能源短缺问题逐步引起了人们的关注,发展到今天已经成为世界各国倍加关注的焦点问题。据《BP 世界能源统计 2006》的报告显示,全球已探测出的石油、天然气、煤炭储量分别可开采 40 年、65 年和 155 年,之后将基本被开采殆尽[1]。不可再生能源的短缺以及人口数量的众多在中国尤为突出,作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的 13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约 80、15 和近 50,大致为全球平均水平的 50%、40%和 70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。由于中国人口基数大,石油、天然气的人均可开采剩余储量仅为世界平均水平的 8%和 7%,即使是煤炭资源比较丰富,也不到世界人均水平的 60%,就目前的情况来看,我国的燃煤、天热气、石油剩余开采储量分别为 60 年、40 年和 13 年,情况不容乐观[2]。
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1.2 国内外研究现状
智能电网下电力需求侧管理是在现有电力需求侧管理的基础上,结合智能电网的相关技术,使需求侧管理工作更加方便、快捷、高效的运行,其研究发展状况是伴随着电力需求侧管理的发展而发展起来的。20 世纪 70 年代美国等西方国家爆发能源危机后,发电成本明显增高、核能发电也受到大众的质疑,与此同时环境压力也有所增加,致使电力公司面临着前所未有的压力,经营状况一度恶化,在此压力下,美国等西方国家电力公司开始实施需求侧管理的研究。需求侧管理是综合资源规划的重要组成部分,通过制定一系列的节能节电措施,实现降低电力公司发电成本的规划,美国的大部分州分别采用了资源规划,也就是早期的需求侧管理,900 多个不同的电力单位分别实施开展了电力需求侧管理工作,通过采用科学的负荷管理技术加以合理的电价制度,引导了用户合理用电,形成了良好的用电习惯,取得的节能节电效果明显。在 1985 到 1995 的 10 年间,美国通过电力需求侧管理工作,消减了高峰时段用电负荷约 29Gw,每千瓦时的发电成本约降低 2美分,使美国电力工业的综合平均效益每年提高了约 6%,证明了电力需求侧管理的科学性和可行性[14]。70 年代后期,为了进一步开展需求侧管理工作,美国先后出台了多项政策法规,如《公共电力公司管制法》、《国家节约能源法》等,最早应用到电力和天然气的公司中,在电力方面的应用更加成熟些,其主要的工作有:①进行节能宣传活动,通过各种媒介进行需求侧管理知识宣传。②为用户提供免费的咨询服务,使用户对节能知识有全面了解,引导用户合理用电。③对于进行需求侧管理项目的研究给予经济补贴,发放项目贷款。
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第二章 智能电网及需求侧管理


2.1 智能电网概述
随着经济社会的不断发展,科学技术水平也随之提高,计算机通信技术的成熟以及大范围的使用,促使电网建设进入智能时代,一种高效、可靠、经济、灵活、互动的电网逐渐进入人们视野,并成为研究的热点。由于智能电网(smart power grids)的发展仍属于起步阶段,世界上不同国家对于智能电网的准确定义还没有形成统一的认识,美国电力科学研究院(EPRI)将智能能电网描述为一个完全自动化的电力网络传输系统,可以监测控制系统中的每个节点和终端的用户,并保证电力流和信息流在发电、输电、变电、配电、用电的设备间进行双向流动,可以对与之相连的运行设备(包括集中式电源、分布式电源、直接与高压网络或配电系统相连接的工业用户、楼宇的智能化系统、各种储能设备、其它终端用户以及这些设备中的自动调节装置、电动汽车的充放电装置、终端用户的家用电器设备等)进行自动的优化和监测、保护。欧洲电力工业联盟为了提高欧洲范围内电力系统的运行效率,增加其安全性和可靠性,认为智能电网是指能够有效的整合发电侧、供电侧、用户侧电能特性的行为和行动,能够有效保证电力的持续供应,确保电力网络的经济和安全,可容纳大规模的分布式可再生能源发电系统的并网,并确保其链接的可靠性、具有交互运行能力的电力系统服务网络。我国国家电网电力科学研究院对智能电网做了以下定义:就是以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架,各电压等级电网协调发展的坚强智能电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网,它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置,确保电力供应的安全性可靠性和经济性,满足环保的约束,保证电能质量,适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
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2.2 智能电网的发展


2.2.1 智能电网的重要性
智能电网是电力工业随时代发展的必然产物,由于计算机领域、通信领域及自动化领域相关技术的不断发展,各种先进的技术被应用到了各个领域。这些技术在电力工业领域的应用必将全方位的提高电网的智能化水平,为电力系统的智能化发展打下良好的技术基础。人与机的有效配合使电网运行更加完善,全面提高电网的供电可靠性,为其他行业的快速发展提供电力支持。对于电网自身而言,高级传感器技术和先进通信技术的引入,能够为系统进行电网运行状态分析提供有力的技术支持,提高突发事件的应对能力,确保工作人员的人身安全,为广大电力用户提供更好的电力服务。新技术和传统物理电网的有效集成,将会推动智能电网的全面建设。智能电网的发展也是社会发展的必然要求。随着风能、太阳能等各种清洁能源的逐步开发,对于电网的要求也越来越高,如一些不稳定能源的入网问题,成为摆在社会发展面前的一大难题,若不能提高电网的灵活性和兼容性,对于清洁能源的发展将形成阻碍,不利于清洁能源的健康发展,节能减排、低碳经济的目标也不能很好的完成,因此智能电网的发展,对于社会、经济的发展具有重要的作用。
………………


第三章 智能电网下需求侧管理.........13
3.1 基本概念 ......13
3.2 智能电网下需求侧管理特点.....13
3.3 智能电网下需求侧管理模型.....14
3.4 智能电网下电力需求侧管理主要内容.......15
3.5 智能电网下需求侧管理主要实施办法......17
3.6 本章小结 .....19
第四章 梯度峰谷分时电价联合优化.......20
4.1 电价分类 .....20
4.2 梯度峰谷分时电价联合优化模型........22
4.2.1 梯度峰谷分时电价基本概念.........22
4.2.2 需求弹性矩阵.........23
4.2.3 梯度峰谷分时电价各方利益.........23
4.2.4 算例分析 ....27
4.2.5 仿真结果 ....28
4.3 本章小结 .....30
第五章 智能电网下需求侧管理关键技术.....31
5.1 高度发达的通信技术.....31
5.2 先进的测量系统.......31
5.3 智能电表 ......32
5.4 本章小结 ......37


第五章 智能电网下需求侧管理关键技术


5.1 高度发达的通信技术
智能化的基础是具有高度集成的高速双向实时通信系统,具有覆盖整个区域的通信网络,没有这样的通信基础,就无法实现智能电网的数据信息检测、保护功能,也无法实现对用电负荷的实时监控、智能调度功能,不能对终端用户用电负荷全面了解,无法与用户进行有效的信息互动,因此建立大范围的信息通信系统是完成智能电网建设的关键步骤,只有这样,才能将通信和电网信息落实到户,形成紧密的通信和电力网络,更好的完成智能电网的建设。智能电网的高速双向信息通信系统能够对电网本身进行自我的诊断和校正,完成自愈特性,抵抗自然灾害、人为破坏等突发情况,电力系统的电气设备间的互动也离不开此通信系统,在发生电力故障时,能够及时有效的解决故障,防止大面积停电事故发生,从而提高供电的可靠性,提高对终端用户的服务水平,保证将优质的电能输送给用户,要完成此通信系统需要解决以下两方面的技术难题:(1)建设覆盖面积广的开放通信架构,形成一个即插即用的用电环境,使电力系统的各元件能够进行准确有效的通信互动。(2)在全国制定统一的技术规范,保证电力系统中的各元件能够被智能的应用系统所识别,从而进行有效的管理,各智能电气设备供应商、能源服务公司、电力公司等必须统一规定才能实现高速双向实时的通信功能。
……………


结论


本文主要介绍了智能电网下电力需求侧管理的相关研究,它在现代计算机网络技术的基础上,结合了高度的集成和双向通信的技术优势,配合先进的传感器和测量技术,依靠现代的设备技术和可靠方法,充分满足了电网发展的要求,不仅可以有效的解决了电力供应和需求时间不平衡的问题,还降低了经济的投资,同时为用户提供了安全可靠的电力服务,对解决能源危机和环境污染问题也具有积极作用,相比一味的进行电力基础设施投资来说更加简单、快捷、有效,满足了电网发展的经济、灵活、高效、互动、环境友好的要求。其主要工作有:
(1)通过对智能电网及需求侧管理相关工作的经验总结,从推动清洁能源发展、提高用户参与积极性、优化电网负荷曲线、带动智能小区和智能城市、优化资源配置等方面分析了智能电网对于需求侧管理的促进作用,并从促进用户与电力公司共同参与电力需求侧管理、获得更有利的法律支持、多种能源形式的分布式能源发电几点阐述了对智能电网下需求侧管理特点,智能电网下需求侧管理具有先进的科学技术,高效的节电节能设备等随时代进步的技术研发,为智能电网下需求侧管理提供技术保障。
(2)讨论了智能电网下需求侧管理的主要内容,即智能负荷管理、能效管理措施、能源替代回收、分布式电源等,介绍了实施管理的办法,包括根据不同管理对象采取的不同管理办法,充分了解用户的生产方式和用电习惯,为进一步实施技术、经济、诱导、行政等手段奠定基础。
……………
参考文献(略)

(责任编辑:gufeng)
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