目录录序前言书智能电网概述第一节电网的发展及面临的挑战第二节智能电网的理念和驱动力6第三节名智能电网研究现状.8第四节坚强智能电网11第二章智能电网基础技术?17第一节传感与量测技术17第二节电力电子技术·38第三节超导技术.55第四节仿真分析及控制决策技术·68第五节信息与通信技术·82101第三章大规模新能源发电及井网技术第一节大规模新能源发电101第二节大规模储能.113第三节大规模新能源发电集中并网12542u第四章智能输电网技术第一节先进输电技术142第二节智能变电站16811
第三节智能电网调度技术.190第四节输电线路状态监测技术220智能225电第五章智能配电网技术网技第一节225高级配电运行自动化术第二节229高级配电管理自动化第三节高级配电自动化支撑技术.234第四节.243配电网定制电力技术-.249第五节智能配电网规划第六节分布式发电与微电网技术25627智能用电技术-第六章第一节279概述..283第二节高级量测体系.287第三节用电信息采集.295第四节智能家居与智能楼宇/小区…·...304第五节电动汽车充放电技术310第六节需求响应·.319第七节双向互动服务门户3202第七章智能电网实践与展望326第一节特高压交直流示范工程333第二节上海世博园智能电网综合示范工程346第三节用电信息采集系统工程...350第四节其他试点工程353第五节智能电网应用展望...360附录A智能电网技术标准体系..368智能电网国际组织与研究机构附录B373附录C专业名词中英文对照表375参考文献12
第一章智能电网概述电网是电力网的简称，通常是指联系发电与用电，由输电、变电、配电设备及相应的二次系统等组成的统一整体。现代电网是目前世界上结构最复杂、规模最大的人造系统和能量输送网络。进入21世纪以来，随着世界经济的发展，能源需求量持续增长，环境保护问题日益严峻，调整和优化能源结构，应对全球气候变化，实现可持续发展成为人类社会普遍关注的焦点，更成为电力工业实现转型发展的核心驱动力。在此背景下，智能电网成为全球电力工业应对未来挑战的共同选择。第一节电网的发展及面临的挑战发展，是人类文明进步的永恒主题和不竭动力。电网的建设历程，始终是求进步、谋发展的探索过程，始终是依靠科技进步和技术创新迎接挑战、实现超越的实践过程。100多年来，电力工业从无到有，经历了不同时代的变迁、不同技术发展路线的选择和不同经营管理模式的实践，取得了令人瞩目的巨大成就，成为国民经济的基础产业和重要的公用事业，在经济社会发展中具有举足轻重的地位。一、电网的发展历程作为清洁、高效的二次能源，电力的应用遍及人类生产和生活的各个领域，电气化成为社会现代化水平和文明进步的重要标志。（一）电网发展概述1831年，法拉第提出了著名的电磁感应定律。次年，法国物理学家皮克斯研制成功世界上第一台发电机，并在巴黎公开展示。1866年西门子发明了自励式直流发电机，1876年贝尔发明了电话，1879年爱迪生发明了电灯。这三大发明与瓦特发明蒸汽机具有同样的划时代意义，从此开创了电气化的新纪元。1
1875年，世界上第一座火电厂在巴黎北火车站建成；1879年，美国旧金山电厂建成并开始出售电力。从19世纪80年代开始，随着具有工业规模的发电厂智能的建设，电能开始得到大规模利用。1882年，爱迪生建成世界上第一座具有工业电意义的发电厂一纽约市珍珠街发电厂，装有6台共900hp的直流发电机，并网技通过110V电缆，为6200盏白炽灯供电，最大送电距离为1.6km。到1913年，术全世界的年发电量已达500亿kWh。电力工业作为独立的工业部门，进入人类的生产活动领域。由于电以光速传输，电能难以大量存储，电力的生产与消费必须同时完成，因此必须在发电厂和用户之间建设输电线路以实现电能的传输。1873年，法国的弗泰内在维也纳国际博览会上，首次进行了远距离电能输送技术的试验。1874年，俄国的皮罗茨基建立了输送功率为4.5kW的直流输电线路，并于1876年将低压直流电沿铁路轨道输送了3.6km。1882年，法国物理学家德普勒完成了有史以来第一次真正意义上的远距离直流输电试验，他通过长度57km的电报线（直径为4.5mm的钢线），以1500～2000V电压，将安装在米斯巴赫煤矿的直流发电机发出的电能，输送到慕尼黑明兴国际博览会，为1台驱动装饰喷泉水泵的电动机供电。19世纪80年代以后，交流输电开始走上历史舞台。1886年，威斯汀豪斯在美国麻省进行了电压为3kV、距离为1.2km的交流输电示范演示：同年，在意大利的塞奇建成电压为2kV、长度为17英里的交流输电线路。1888年，俄国的多布罗沃斯基提出三相交流制，效率较高的三相异步电机随之问世，交流输电的优越性逐渐显现。1891年，由劳芬至明兴河畔的世界上第一条三相交流高压输电线路一一法兰克福线路在德国投入运行，总长175km，电压为15.2kV。进入20世纪以后，交流输电的优越性更加明显，特别是直流发电机被三相交流发电机取代后，采用直流电源和负荷串联方式的直流输电很快被交流输电所取代。直到20世纪50年代，大功率汞弧阀问世，采用交直流换流方式的直流输电技术才再次得到工程应用。至20世纪六七十年代，电力电子技术和微电子技术迅速发展，并在直流输电工程中得到厂泛应用，促使直流输电技术得到较快发展。人类最早建设发电厂的目的在于照明，电厂安装直流发电机，直接为串联弧光灯供电，供电半径仅为1～2km。从19世纪末到20世纪初的10年里，电动机01hp=735.5W。②1英里=1609.3m2
第一章械成为工业生产中机械设备的主要拖动装置，面对不断增长的需求，电力开始集中供应，通过高压输电网，将不同发电厂连成整体，形成地区电网。随着用电量智能的不断增长和对供电可靠性要求的日益提高，人们一方面研制更大容量的发电设电备，建设大型发电厂：另一方面不断提高输电电压等级，扩大电网规模，将初期网概发展时分散的孤立小电网联成统一或联合的大电网，以增加电力供应能力，提高述供电可靠性。从20世纪30年代开始，随着水电资源的大力开发和高压输电技术的不断进步，各工业发达国家积极开展110～400kV线路建设，超高压输电线路开始出现。20世纪50年代后，电力工业快速发展，电压等级不断提高，电网规模日益扩大，特别是20世纪70年代以后，百万千瓦乃至于万千瓦等级装机容量的大型水电站、火电厂和核电站的建成，促进了超/特高压输电和互联电力系统的发展，电力工业进入以大机组、大电厂、超/特高压输电、大规模互联电网为特点的新时期。1952年，世界上第一条380kV交流输电线路在瑞典投运；1964年，第一条500kV交流输电线路在苏联投运；1965～1969年，加拿大、苏联和美国先后建成735、750kV和765kV线路。随后，一些国家还开展了特高压交流输电技术的研究。1985年，苏联1150kV特高压输电线路投入试验运行：2009年，世界上第一条商业化运行的1000kV特高压交流输电线路在中国投运。与此同时，直流输电工程建设也得到迅速发展。从1954年瑞典果特兰岛高压直流输电工程投入工业化运行以来，至2008年底，全世界投入运行的高压直流工程总数已超过76个，总容量超过70000MW，其中±450～±600kV直流输电工程有20多个。纵观电力工业100多年的发展历程，不难发现电网发展的客观规律。一是与电源的开发密切相关，电源的建设极大地促进和推动了电网的发展。这是由电网的基本功能定位所决定的，即电网首先是电力传输的物理载体，电力需求决定了电网的发展方式。二是规模经济特征突出，孤立电网逐步发展成为规模较大的互联电网，其核心的驱动力是效率的提高和服务的提升。（二）中国电网的发展中国电力工业的发展几乎与欧美同步。1882年，由英国人成立的上海电气公司在上海建设了中国第一座发电厂，并于当年7月26日开始供电。自1882年上海外滩点燃15盏弧光灯，到装机容量和年发电量居世界第二位，中国的电力工业已经走过120多年的发展历程。中3