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第一部分 总论：构建符合我国国情的智能电网3

1智能电网的背景、定义及国内外发展现状3

2我国发展智能电网的战略目标、指导思想和整体思路4

2.1战略目标4

2.2指导思想4

2.3整体思路4

3我国发展智能电网的重大科学问题5

3.1电网接纳大规模可再生能源领域的科学问题和关键技术5

3.2智能输变电领域的科学问题和关键技术5

3.3智能调度和运行控制领域的科学问题和关键技术6

3.4智能配电与用电领域的科学问题和关键技术6

3.5智能电网信息与通信领域的科学问题和关键技术6

4我国发展智能电网相关政策、措施的建议8

4.1加强组织管理架构建设，科学统筹协调智能电网发展8

4.2加强技术标准体系建设，建立适应智能电网发展规律的标准体系8

4.3加强创新型人才培养，加快交叉学科人才梯队建设9

4.4加大政策保障力度，构建智能电网发展的良好外部环境9

5我国发展智能电网对产业带动的相关建议11

5.1新能源装备与产业11

5.2电动汽车产业11

5.3智能配用电装备与产业11

5.4智能电网信息产业12

第二部分 智能电网的内涵和特点与重大科学问题15

1智能电网的定义和提出背景15

1.1智能电网提出的背景15

1.1.1应对风能、太阳能等可再生能源发电规模快速增长对电网的挑战15

1.1.2适应电动汽车、小容量分布式电源等用电结构变化的影响16

1.1.3发达国家电网设备老化和更新换代的需要17

1.1.4网络经济向以能源体系为代表的实体经济渗透和新产业革命的推动17

1.2智能电网的定义18

2国际智能电网的发展现状和趋势19

2.1美国智能电网的发展历程和趋势19

2.2欧洲智能电网的发展历程和趋势20

2.3我国智能电网的发展现状22

2.4国际智能电网发展趋势的展望24

3我国发展智能电网的主要驱动力分析25

3.1应对大规模集中式风能、太阳能电站建设对电网提出的挑战25

3.2保障大区互联电网安全、稳定、高效运行需要电网运行维护的智能化26

3.3电网规模的快速增长需要明确未来电网的发展路线以保障投资效益27

3.4改变高能耗生产方式和推动节能减排需要智能互动的电网运营模式支持27

4智能电网的内涵和主要框架29

4.1智能电网的内涵29

4.2智能电网的外延29

4.3智能电网的构建框架30

4.3.1智能电网的技术框架30

4.3.2智能电网的物理框架31

5智能电网中的重大科学问题32

5.1电网接纳大规模可再生能源领域的科学问题和关键技术32

5.2智能输变电领域的科学问题和关键技术33

5.3智能调度和运行控制领域的科学问题和关键技术34

5.4智能配电与用电领域的科学问题和关键技术35

5.5智能电网信息与通信领域的科学问题和关键技术36

第三部分 电网接纳大规模可再生能源关键技术与装备39

1概述39

1.1可再生能源的概念、特征40

1.2电网接纳大规模可再生能源的相关技术构成及发展趋势44

1.2.1风力发电技术44

1.2.2太阳能光伏发电技术49

1.2.3风力发电并网控制技术54

1.2.4风电场的设计技术57

1.2.5风机和风电场的建模仿真技术59

1.2.6可再生能源的预测预报技术61

1.2.7储能技术64

1.3国外电网接纳大规模可再生能源研究发展现状67

2我国可再生能源的需求分析70

2.1我国发展大规模可再生能源存在的问题70

2.2我国发展大规模可再生需要重点解决的问题72

3电网接纳大规模可再生能源的关键技术和科学问题74

3.1电网、电源与可再生能源的统筹规划74

3.1.1风资源评估技术74

3.1.2调峰调频电源的规划76

3.1.3灵活发电资源和传统储能设施的协调发展技术78

3.1.4对电网进行加强和扩建技术79

3.1.5大区域内风电场群的波动特性研究技术80

3.2电网接纳大规模可再生能源的安全可靠性技术82

3.3电网接纳大规模可再生能源的经济运行技术86

3.4电网接纳大规模可再生能源的研究平台技术88

3.4.1风光储能互补的研究平台88

3.4.2风电场机组性能及接入电网性能验证平台89

4可再生能源装备与产业91

4.1风电91

4.2太阳能发电94

5建议97

参考文献99

第四部分 智能电网输变电关键技术103

1概述103

2智能输变电技术104

2.1我国输变电系统面临的挑战104

2.2我国输变电智能化的发展目标105

2.3我国智能输变电的主要技术领域105

2.3.1智能电网规划设计技术105

2.3.2输变电系统的建模和仿真技术106

2.3.3先进的输电技术106

2.3.4智能变电站技术107

2.3.5输变电在线安全运行控制技术107

2.3.6一体化智能电网调度与控制技术108

2.3.7高压设备智能化技术109

3国内外现状及趋势110

3.1智能电网规划设计技术110

3.1.1国内外现状110

3.1.2智能电网发展目标下电力系统规划方法面临的挑战115

3.2输变电系统的建模和仿真技术119

3.2.1电网模型的现状与趋势119

3.2.2仿真技术的现状与趋势121

3.3先进的输电技术126

3.3.1灵活交流输电技术126

3.3.2柔性直流输电技术130

3.3.3超导输电技术132

3.4智能变电站技术133

3.4.1国外变电站智能化目标、特征、技术条件133

3.4.2国内变电站智能化水平和发展趋势133

3.5输变电在线安全运行控制技术136

3.5.1输变电设备在线安全监测、评估诊断与辅助决策技术136

3.5.2适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术141

3.5.3交直流系统协调控制技术143

3.6一体化智能电网调度与控制技术145

3.6.1国外现状145

3.6.2国内现状149

3.7高压设备智能化技术150

4关键技术和科学问题152

4.1智能电网的规划设计技术152

4.1.1智能电网规划管理机制研究152

4.1.2大规模间歇式能源接入电网规划理论152

4.1.3智能电网规划方法和技术153

4.2输变电系统的建模和仿真技术155

4.2.1新型输电技术的建模技术155

4.2.2电磁暂态和机电暂态混合仿真技术155

4.2.3实时仿真分析技术156

4.2.4分布式仿真问题156

4.3先进的输电技术157

4.3.1可控并联电抗器157

4.3.2故障电流限制器158

4.3.3静止同步串联补偿器（SSSC）160

4.3.4统一潮流控制器（UPFC）161

4.4智能变电站技术162

4.4.1信息与通信支撑技术162

4.4.2智能高压设备的应用162

4.4.3信息综合应用技术163

4.5输变电设备在线安全运行和控制技术164

4.5.1输变电设备在线安全监测和评估诊断技术164

4.5.2适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术166

4.5.3交直流系统协调控制技术167

4.6一体化智能电网调度与控制技术170

4.6.1基于MAS的分布协调／自适应控制170

4.6.2快速仿真决策技术171

4.6.3基于知识的综合决策支持171

4.6.4需求响应资源整合171

4.6.5节能发电调度技术172

4.6.6大规模可再生能源及分布式能源接入控制技术172

4.6.7海量信息处理技术172

4.6.8智能可视化技术173

4.6.9极端外部灾害下的调度防御技术173

4.7高压设备智能化技术173

4.7.1传感器技术173

4.7.2智能高压设备体系结构174

4.7.3状态分析技术175

4.7.4功能一体化175

4.7.5信息互动化176

5装备与产业177

5.1智能电网仿真系统177

5.2输电线路状态监测关键装备178

5.2.1输电线路状态监测装置178

5.2.2输电线路状态监测系统179

5.3柔性直流输电关键装备179

5.4灵活交流输电关键装备179

5.5智能变电站关键设备180

5.6高压设备181

6建议182

6.1国家政策和管理机制182

6.2国家应组织开展的研究工作182

6.3电力行业应组织开展的重点研究工作182

参考文献184

第五部分 智能调度和厂网协调技术与装备189

1概述189

2国内外研究和应用现状综述190

2.1大电网广域量测系统构建支撑平台190

2.2大电网广域保护与智能控制技术191

2.2.1广域保护技术研究191

2.2.2自适应继电保护研究192

2.2.3智能控制技术研究192

2.3大电网智能分析及预警技术195

2.3.1大电网智能分析、预警及决策195

2.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术196

2.3.3数据整合与开放式建模仿真技术198

2.4大电网智能调度技术199

2.5厂网协调技术200

3关键技术和科学问题203

3.1大电网广域量测系统构建支撑平台203

3.1.1广域测量技术203

3.1.2广域监测信息的接入、管理和利用技术203

3.1.3支撑平台的构建及模型数据管理205

3.1.4高级应用功能关键技术205

3.1.5数据通信支撑技术207

3.1.6系统安全防护体系207

3.2大电网广域保护与智能控制技术208

3.2.1广域保护技术研究208

3.2.2自适应继电保护和控制技术的研究210

3.2.3智能控制技术213

3.3大电网智能分析及预警技术216

3.3.1大电网智能分析、预警及决策217

3.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术224

3.3.3数据整合与开放式建模仿真技术226

3.4大电网智能调度技术228

3.4.1大电网安全防御体系229

3.4.2智能调度一体化平台技术230

3.4.3大电网安全校核技术231

3.4.4节能环保智能优化调度技术232

3.4.5大电网动态多维可视化技术233

3.5厂网协调技术234

3.5.1电源和电网统一协调规划234

3.5.2常规电源厂网协调运行和控制236

3.5.3清洁能源发电的并网和运行控制技术研究238

3.5.4风能、太阳能等清洁能源电厂并网技术标准制订和应用240

3.5.5坚持统一调度管理，创建和完善厂网协调优化调度241

4装备和产业243

4.1大电网广域量测系统构建支撑平台243

4.2大电网广域保护与智能控制技术243

4.2.1广域保护技术243

4.2.2自适应继电保护和控制技术243

4.2.3智能控制技术244

4.3大电网智能分析及预警技术246

4.3.1大电网智能分析、预警及决策246

4.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术246

4.3.3数据整合与开放式建模仿真技术247

4.4大电网智能调度技术248

4.4.1新一代调度技术支持系统的开发248

4.4.2调度四大应用开发249

4.4.3需求侧响应系统的实施249

4.4.4混合动力机车等交互式供电接口设备及技术249

4.4.5智能分散能量控制系统的研制250

4.4.6电动汽车和充电站250

4.4.7新能源发电装备产业251

4.4.8先进的传感与计量技术251

4.5厂网协调技术252

4.5.1常规发电关键设备252

4.5.2大规模清洁能源关键设备252

4.5.3智能电网调度领域中的厂网协调252

5组织实施方案和保障措施254

5.1大电网广域量测系统构建支撑平台254

5.2大电网广域保护与智能控制技术254

5.2.1智能电网广域保护技术研究254

5.2.2智能电网自适应继电保护和控制技术研究254

5.2.3智能控制技术255

5.3大电网智能分析及预警技术255

5.3.1大电网智能分析、预警及决策255

5.3.2极端自然灾害下大电网广域监测、安全预警及防御技术256

5.3.3数据整合与开放式建模仿真技术256

5.4大电网智能调度技术257

5.5厂网协调技术259

参考文献259

第六部分 智能配电与用电关键技术与装备267

1概述267

1.1智能配电网的概念、特征267

1.2智能配电与用电系统相关技术构成及发展趋势268

1.2.1智能配电网的优化规划和自愈结构设计268

1.2.2智能配用电的量测和通信技术268

1.2.3智能配电信息系统270

1.2.4智能配电网的高级配电自动化技术270

1.2.5配电新技术与新装备271

1.2.6用电新技术272

1.3国外智能配电与用电系统研究发展现状272

2我国智能配用电发展的需求分析274

2.1我国配电系统与用电系统存在的问题274

2.2我国发展智能配电与用电系统需要重点解决的问题277

2.2.1分布式可再生能源发电并网关键技术277

2.2.2可靠、高效、优质智能配电技术277

2.2.3配电与用电智能互动集成技术277

2.2.4智能配电网的量测、通信技术278

3智能配用电关键技术和科学问题279

3.1分布式可再生能源发电并网技术279

3.2可靠、高效、优质智能配电技术281

3.2.1高级配电自动化技术282

3.2.2智能配电网信息集成技术284

3.2.3配电网智能分析与智能调度技术286

3.2.4高级资产管理技术287

3.2.5柔性配电／定制电力技术290

3.2.6故障电流限制技术291

3.3配电与用电智能互动集成技术292

3.3.1智能读表与用户互动技术293

3.3.2智能量测体系及技术294

3.3.3智能需求侧管理296

3.3.4电动车充放电技术298

3.4智能电网的量测、通信技术300

3.4.1智能电网传感与量测技术300

3.4.2智能配电网通信技术302

4智能配用电装备与产业305

4.1分布式能源发电设备及储能设备产业305

4.2电动汽车产业307

4.3智能配电设备产业308

4.4配电信息系统产业309

4.5配电自动化产业311

4.6新型检测计量技术产业313

4.7智能用电设备及技术产业315

4.8智能配电与用电通信产业316

5建议319

参考文献320

第七部分 用户侧智能用电管理与节能技术327

1概述327

1.1配电网电气节能的必要性及意义327

1.2配电网电气节能技术的构成及发展趋势328

1.2.1无功功率补偿与谐波抑制技术328

1.2.2变频节能技术331

1.2.3绿色照明节能技术332

1.2.4企业配电网管理节能技术332

1.2.5可再生能源技术在企业配电网节能中的应用333

1.3电气节能技术对建设智能电网的重要影响334

2我国配电网电气节能技术的需求分析335

2.1我国实施配电网电气节能存在的问题335

2.2我国实施配电网电气节能需要重点解决的问题337

3企业配电网电气节能的关键技术和科学问题339

3.1配电网电能质量治理技术340

3.1.1无功补偿与谐波抑制技术340

3.1.2不平衡补偿技术343

3.1.3动态电压恢复技术344

3.1.4配电网电力电子装置协调控制技术345

3.2配电网电能质量检测、规划及电气节能管理系统346

3.2.1配电网电能质量检测与评估技术346

3.2.2配电网电气节能管理系统347

3.2.3配电网电气节能设计和规划350

3.3变频节能技术351

3.4含可再生能源高效企业配电网构建技术352

4配电网电气节能装备及产业356

4.1动态无功功率补偿与谐波抑制技术356

4.2变频节能技术359

4.3绿色照明节能技术361

4.4管理优化节能技术362

5建议364

参考文献365

第八部分 智能电网信息与通信技术369

1概述369

2国内外现状与趋势371

2.1国外电网信息与通信技术发展现状371

2.2国内电网信息与通信技术发展现状373

2.3智能电网信息与通信技术发展趋势375

3关键技术和科学问题381

3.1智能电网信息通信技术381

3.1.1光纤通信技术381

3.1.2电力特种光缆技术382

3.1.3电力线载波通信技术384

3.1.4无线通信技术385

3.1.5网络通信业务平台技术387

3.1.6下一代网络与物联网技术388

3.2智能电网信息化应用技术391

3.2.1一体化智能信息集成平台391

3.2.2移动作业支持技术393

3.2.3地理信息与空间服务平台395

3.2.4电网柔性智能化支撑技术397

3.2.5智能电网对外增值服务399

3.3智能电网数据挖掘技术400

3.3.1数据挖掘方法的研究400

3.3.2数据挖掘和信息处理技术的应用406

3.4智能电网信息安全技术411

3.4.1智能电网通信及数据网络的信息安全监视和脆弱性分析411

3.4.2智能电网应用的多级安全管理、接入和互联技术413

3.4.3智能电网信息安全体系架构的研究414

4装备与产业417

4.1智能电网通信网络关键装备与相关产业417

4.1.1骨干传输网关键装备与产业417

4.1.2配电和用电环节关键装备与产业418

4.2智能电网信息化与高级应用关键装备与相关产业420

4.2.1一体化智能信息应用集成平台420

4.2.2智能移动作业支持平台421

4.2.3复杂事件处理引擎421

4.2.4实时数据库管理系统及套件422

4.2.5通用挖掘工具和面向特定领域的挖掘工具422

4.3智能电网信息安全关键装备和相关产业423

4.3.1信息安全监视及脆弱性分析平台423

4.3.2信息安全管理、接入和互联平台424

4.3.3支撑智能电网信息安全体系架构的专用安全设备425

5建议427

参考文献428

第九部分 关于构建我国智能电网相关问题的建议435

1指导思想、总体目标和总体思路435

2关于相关政策、措施的建议436

2.1加强组织管理架构建设，科学统筹协调智能电网发展436

2.2加强技术标准体系建设，建立适应智能电网发展规律的标准体系437

2.3加强创新型人才培养，加快交叉学科人才梯队建设438

2.4加大政策保障力度，构建智能电网发展良好的外部环境439

3关于技术保障措施的建议441

3.1中国智能电网技术趋势总结分析441

3.2需要发展的核心技术442

4关于产业带动的相关建议444

4.1新能源装备与产业444

4.1.1装备及产业现状444

4.1.2发展建议445

4.2电动汽车产业446

4.2.1装备及产业现状446

4.2.2发展建议447

4.3智能配用电装备与产业448

4.3.1装备及产业现状448

4.3.2发展建议449

4.4智能电网信息产业449

4.4.1装备及产业现状449

4.4.2发展建议451