坚强智能电网技术标准体系研究电力系统自动化样本.doc
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1、坚强智能电网技术标准体系研究(国家电网企业智能电网部,北京,100031)摘要: 本文介绍了国际智能电网技术标准研究现实状况;提出了构建坚强智能电网技术标准体系SLO标准;叙述了含有“8个专业分支、26个技术领域、92个标准系列、若干具体标准”四层架构坚强智能电网技术标准体系;推荐了22项首批坚强智能电网关键技术标准。关键词: 智能电网;技术标准;标准体系;关键标准中图分类号:0引言目前,新一轮世界能源变革已经拉开序幕。欧美发达国家从发展清洁能源、应对气候改变、保障能源安全、促进经济增加需要出发,相继提出智能电网发展理念,并大力建设推行。智能电网已成为现在世界电力发展新趋势。面对新形势、新挑战
2、,国家电网企业依据中国能源和需求逆向分布、以风电为代表清洁能源大规模集中开发等基础国情,结合电网发展实际情况,提出了“建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,含有信息化、自动化、互动化特征坚强智能电网”战略目标。智能电网建设是一个十分复杂而庞大系统工程,现有技术标准无法满足智能电网全部要求。建立一个系统、完善、开放智能电网技术标准体系已迫在眉睫。经过技术标准体系建设,可有效规范智能电网计划、设计、建设、运行、设备制造等各领域、各步骤实践,保障、促进智能电网和相关新兴产业有序、健康发展。努力把含有自主知识产权智能电网关键技术标准上升为国际标准,有利于提升中国相关产业在国际智能电网市场关键竞
3、争力。1 国际智能电网技术标准研究情况在开展智能电网技术标准研究国际标准组织中,最具代表性有国际电工委员会(IEC)、美国国家标准和技术研究院(NIST)、美国电气和电子工程师协会(IEEE)和欧洲标准化组织(CEN-CENELEC)等。1.1 IEC研究进展14月,IEC成立了智能电网战略工作组(SG3),负责研究智能电网技术标准体系。SG3将智能电网技术标准体系分为通用技术和专业技术两类。在通用技术类中,关键关注通信、安全和计划3个领域;在专业技术类中,关键关注高压直流(HVDC)/柔性交流输电(FACTS)、停电预防/能量管理系统(EMS)、优异配电管理、配电自动化、智能变电站自动化、分
4、布式能源、高级量测(AMI)、需求侧响应和负荷管理、智能家居和楼宇智能化、电能存放、电动汽车、状态监测、电磁兼容、低压设施、大规模可再生能源接入15个领域。SG3认为,关键标准对智能电网建设含有重大影响,适适用于智能电网多个技术领域,并推荐包含开放性架构、互操作、网络安全性等方面IEC 62357、IEC61970、IEC61850、IEC61968和IEC62351等5个标准为智能电网关键标准。1.2 NIST研究进展2美国智能电网技术标准体系关键由NIST主导研究。NIST意在建立一个实现智能电网互操作性技术框架,对多种协议和标准模型进行协调,以实现各设备和系统之间互操作。1月,NIST公
5、布了智能电网互操作标准框架和技术路线图(1.0版),提出智能电网及其标准体系概念模型,确定了75个现有适用(或可能适用)于智能电网不停发展标准。NIST认为需要优先考虑8个领域:需求响应及用户用电效率、广域感知能力、电能储存、电气化交通、高级量测基础设施、配电网管理、信息安全和网络通信,最终形成成百上千个智能电网技术规范和标准,并提出了15个需要优先制订缺失标准。1.3 IEEE研究进展33月,IEEE同意成立了P2030工作组,其关键职责和研究关键是:为了解和定义电力系统和终端用电设备/用户之间互操作提供技术指南;关注怎样实现能源技术、信息技术和通信技术融合;研究怎样借助通信技术和控制技术,
6、实现发电、输电、用电等步骤无缝操作;研究相关接口定义;为建设愈加可靠、灵活电力系统提供新方法;推进智能电网技术标准编制和现有标准修订工作。6月,P2030工作组召开了首次会议,明确其第一阶段工作关键是编制IEEE P2030标准草案:智能电网中基于信息和通信技术电力系统和终端用电设备/用户之间互操作(简称 IEEE P2030标准草案)。编制标准草案目标,是为了解智能电网中电力系统、终端用电设施及用户之间互操作提供知识基础,包含其定义、特点、功效特征及其评价准则、工程原理应用等。1.4 其它关键机构研究进展CEN-CENELEC于3月召开了非正式会议,讨论欧洲智能电网技术标准化问题,成立了工作
7、小组,主动推进智能电网技术标准研究工作。德国智能电网技术标准路线图选出了11项关键标准,基础上为IEC标准,如IEC 62357、IEC 60870、IEC 61970/61968等。另外,德国还列出了楼宇自动化、智能表计和电力工程方面部分标准,如IEC 62443、ISO/IEC 14543等。日本经济产业省(METI)于8月建立了智能电网技术标准化战略工作组,提出了7个智能电网关键技术领域:输电系统广域感知、需求侧响应、系统侧储能技术、需求侧储能技术、电动汽车、高级量测和配电网管理,并关键关注分布式发电功率调整技术和快速充电技术。2坚强智能电网技术标准体系2.1. 构建标准根据分类信息学理
8、论,分类应该遵照“由简到繁、由大到小”通常标准。两分法是最经济分类方法,然而也可能是最理想化、最远离实际,尽管在特定阶段和特定情况下可能是实用。全分法(完全枚举法)对大样本集体来说是最不经济,实际上它也使分类本身变得无须要。为了应对实际事务中很多原因,在两分法和完全枚举法之间达成认知平衡,衍生出多维分类体系。借鉴生物学“门纲目科属种”分类体系,基于认知规律,提出坚强智能电网技术标准体系“SLO”标准:(1)系统性(Systematic):智能电网技术标准体系需要协调和指导智能电网相关技术领域发展,指导和协调电力用户、电网企业和设备制造商,支持跨行业、跨地域开发和应用;协调和统一相关技术问题,连
9、接系统各个步骤,确保其互操作性。所以,制订智能电网技术标准体系要从系统角度出发,依据系统多种组成要素从多角度综合考虑,形成有机完整体系,指导智能电网技术标准制订。(2)逻辑性(Logical):智能电网技术应用包含传感和量测、电力电子、通信和信息、仿真分析和控制决议等技术,包含发电、输电、变电、配电、用电、调度等步骤,各步骤包含标准之间,尤其是相互之间连接过程中包含标准要充足考虑其逻辑性,表现工程建设、运行和检修、设备和材料等逻辑关系,以确保标准体系配套性,从而发挥标准体系综合作用。(3)开放性(Open):智能电网技术标准体系应该是一个开放体系,能和时俱进、动态扩展,以适应智能电网技术发展需
10、求,保持一定优异性。技术标准体系开放性使得标准制订工作能够循序渐进地进行。2.2 体系架构图1 坚强智能电网标准体系层级Fig.1 Structure of the technology standard system of strong&smart grid根据“SLO”标准,设计国家电网企业坚强智能电网技术企业标准体系为“8个专业分支(Domains)、26个技术领域(Fields)、92个标准系列(Series)、若干具体标准(Standards)”四层结构,简称“D-F-S-S”体系,图1所表示。标准体系第一层是专业分支。包含综合和计划、发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息8个
11、专业分支。标准体系第二层是技术领域。技术领域划分关注坚强智能电网各步骤关键发展方向和坚强智能电网研究和建设工作关键,共包含26个技术领域。各专业分支包含技术领域图2所表示。图2 坚强智能电网标准体系框架Fig.2 Framework of the technological standard system of strong & smart grid标准体系第三层包含92个标准系列。标准系列根据基础和综合、工程建设、运行和检修、设备和材料逻辑关系划分。详见2.3节。标准体系第四层是成百上千个具体标准。2.3 标准体系2.3.1 综合和计划(1)智能电网方法学和接口:为了解智能电网提供知识基础,
12、为指导智能电网总体计划和发展提供思想方法,为促进能源系统和信息系统之间、电力系统和用户/用电设备之间互操作性提供技术规范。本技术领域包含智能电网术语和方法学、智能电网各步骤接口2个标准系列。(2)智能电网计划设计:在智能电网发展模式下,原电网计划技术导则中电网构建标准、安全稳定标准、电力系统分析计算规范等关键内容,仍含有适用性。但在适应可再生能源接入、促进网源协调、各级电网协调发展及增强电网互动性和自愈能力等方面需要进行补充修订。本技术领域包含智能输电网计划设计、智能配电网计划设计2个标准系列。2.3.2 发电(1) 常规电源网源协调:关键指常规电源涉网保护和控制技术,传统机组调频调压等控制技
13、术和高频低频切机等保护技术。本技术领域包含网源协调技术、网源协调试验2个标准系列。(2)大规模新能源发电并网:为确保大规模新能源接入后电力系统安全稳定运行,促进电网和新能源协调发展,需要制订坚强智能电网接纳大规模新能源并网方面标准。本技术领域包含大规模新能源接入电网、大规模新能源发电并网特征测试、大规模新能源发电并网运行控制、大规模新能源发电监控系统及监控设备5个标准系列。(3)大容量储能系统并网:大容量储能技术是提升电网接纳间歇式电源关键路径,将在坚强智能电网中取得广泛应用。本技术领域包含大容量储能系统接入电网、大容量储能系统并网特征测试、大容量储能系统并网运行控制、大容量储能系统监控系统功
14、效规范和监控设备5个标准系列。2.3.3 输电(1) 特高压输电:特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展电网建设模式,是中国电网实现远距离、大容量电力传输关键手段和特征,也是坚强智能电网关键组成部分。本技术领域包含特高压交直流设计、建设、运行、设备等8个标准系列。(2) 柔性直流输电:柔性直流输电技术在新能源并网、分布式发电并网、孤岛供电等方面将取得广泛应用。本技术领域包含柔性直流输电技术导则、柔性直流输电建设、柔性直流输电运行控制、柔性直流输电设备4个标准系列。(3) 柔性交流输电:柔性交流输电技术能够提升输配电系统稳定性、可控性、运行性能和电能质量。本技术领域包含柔性交流输电技术导则、柔性
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