Renewable and Storage Energy Integration for Smart Grid Housing

This paper presents the design, implementation and testing of an embedded system that integrates solar and storage energy resources to smart homes within the smart mierogrid. The proposed system provides the required home energy by installing renewable energy and storage devices. It also manages and schedules the power flow during peak and off-peak periods. In addition, a two-way communication protocol is developed to enable the home owners and the utility service provider to improve the energy flow and the consumption efficiency. The system can be an integral part for homes in a smart grid or smart microgrid power networks. A prototype for the proposed system was designed, implemented and tested by using a controlled load bank to simulate a scaled random real house consumption behavior. Three different scenarios were tested and the results and findings are reported. Moreover, data flow security among the home, home owners and utility server is developed to minimize cyber-attaeks.

智能电网技术体系探讨

电网智能化是促进可再生能源发展、实现节能减排的重要手段。随着电力电子、IT、通信等技术的不断发展,智能电网将成为电力工业的重要发展方向。文章首先论证发展智能电网的必要性;介绍智能电网的性能要求,包括:自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。指出智能电网的实现需要加强基础技术和功能实现2方面的研发:基础技术主要包括电力设备、量测和通信设备、信息管理系统、决策与控制理论4个方面;功能实现则主要包括智能控制中心、智能变电站、智能线路、智能保护系统、智能需求侧管理5个方面。最后从电网性能、经济效益、社会效益3方面简要论述智能电网的绩效评价体系。上述问题的解决将有助于对智能电网的深入研究和应用。

全寿命周期成本理论在主变压器选择中的应用

目前在变电工程领域运用全寿命周期成本LCC(life cycle cost)理论对主变压器选择进行研究分析已有了部分成果,但未能提出完整的、系统的应用方法。本文简要介绍LCC理论及在智能电网中的应用前景,以全寿命周期成本理论为基础,建立变电设备全寿命周期成本模型,并将其应用到主变压器容量和台数选择中来,创新性地提出了全寿命周期成本理论在主变压器选择中的应用方法,通过实例分析证明其可行性,并进一步得到降低变电设备成本的有效措施,以期达到在保证电力系统安全可靠性的基础上,减少投资成本,节约能耗,优化设备选择过程的目标。

主动配电网中云计算资源的优化配置模型

主动配电网允许高渗透率的分布式电源、电动汽车、智能家居等可控元件,以及智能电表、同步测量单元等监测元件的接入。这些元件的大量接入,使得主动配电网对信息存储、计算等信息与计算(information&computation technology,ICT)资源的需求与日俱增。云计算作为一种新的ICT资源的商业化提供模式,在技术和经济两方面较传统的ICT资源配置方案更具优势。文章具体研究了云计算提供商的定价策略,并基于云计算的商业模式,针对主动配电网中不同电力系统应用对ICT资源的需求特性进行应用分类。基于以上分类与定价策略,提出主动配电网中云计算资源的优化配置模型。通过算例展示了云计算的商业模式在降低主动配电网ICT投资成本,实现计算资源互补方面的潜在应用效果。

电子式电流互感器温度循环试验方法研究

电子式电流互感器是智能电网的关键设备之一,但由于其工作原理所决定,采用了大量的光电器件,易受到温度变化的影响。目前IEC标准、国家标准以及国网公司性能检测方案等提出的电子式互感器温度循环的试验方法和要求相对比较简单,不能完全满足电子式互感器在变电站现场复杂环境的使用要求。针对其试验方法和要求进行了分析研究,提出了在全温度范围内实时测量电子式互感器温度特性的试验方法和要求。对选取的电子式互感器样机进行了试验验证与结果分析,表明提出的电子式互感器试验方法和要求更能考核电子式互感器的温度特性。

电子式电流互感器振动试验方法研究

电子式电流互感器是建设智能电网的关键设备,其稳定、可靠性是智能电网安全运行的重要保证。本文针对电子式电流互感器在与断路器耦联振动下的试验方法进行了研究,提出了两种可行的试验方法,并在两种试验方法下对电子式电流互感器的振动特性进行了研究,进而分析了振动对电子式电流互感器输出影响的原因。

智能电能表的通信端口设置研究

针对电能表运行中RS-485通信端口作用有限的问题,追溯了电能表各通信端口要求的历史来源和各通信端口的功能;研究了电能表的通信端口,特别是红外通信的特点;探讨了使用红外通信端口实现RS-485端口所有功能的可行性。红外端口为空间开放端口,多对红外端口同时通信时容易产生干涉;而RS-485端口为有线通信,则不存在干涉问题。针对多个红外通信通道同时通信容易互相干涉,且红外信号太强无法通信的特点,提出在2个红外通信端口间增加衰减介质的方法,使得2个红外端口之间信号衰减到能够正常通信的强度,且散射光衰减到可以忽略的程度。同时,研究了红外端口通信速率慢对校表效率的影响及防止非法校表的操作。研究结果表明,在大多数场合下,RS-485通道其实并不是必要的,去除载波电能表RS-485通道可以有效降低成本和功耗,同时保持载波电能表的功能。

智能电网发展的加乘法则及与互联网融合

中国正在发生一系列深刻变革,互联网的影响不断向各个领域渗透,互联网作为经济发展和社会发展关键技术推动力量的地位和作用进一步凸显。立足经济社会发展宏观视角,分析了智能电网发展面临的内外部形势,提出了智能电网发展的加乘法原则,提出了智能电网与互联网融合发展的POSBM分析框架,并对智能电网与互联网融合发展的重点领域及表现形式进行了分析。

ZCW9-252智能隔离断路器中光学电流互感器的应用

文中介绍了ZCW9-252智能隔离断路器中光学电流互感器的具体应用,对产品的结构、原理和试验情况作了详细分析。产品集成了磁光玻璃式和全光纤式两种光学电流互感器,由对应的采集单元统一上送给合并单元,在合并单元中进行数据对齐和组帧等处理,以IEC 61850 9-2标准数据格式输出。ZCW9-252智能隔离断路器中光学电流互感器的成功应用,体现了智能电网小型化、集成化、智能化的战略发展方向,可以在新一代智能变电站中推广应用。

人工智能技术在电力系统故障诊断中的应用

介绍了电力系统故障诊断的研究现状,总结和归纳了近10年来国内外学者应用人工智能技术进行电力系统故障诊断的方法——专家系统、人工神经网络、Petri网、模糊理论、概率理论、粗糙集理论及多种融合方法,阐述了各种方法的基本思想、各种方法的特点与不足,探讨了新形势下电力系统故障诊断的发展趋势。

PON技术的电力系统应用前景浅析

针对PON技术特点及在接入网技术中的显著优势,并结合电力系统通信需求,深入地论述了其在智能电网中应用的可行性,还对应用时需注意的有关问题加以说明。

我国公用电网电能质量治理设备的发展及规模分析

公用电网电能质量治理设备主要解决电网电能质量问题。近年,随着对电能质量要求的日益提高,该类装备的市场发展十分迅速。介绍了我国公用电网电能质量治理设备的分类、市场发展规模以及代表性的国内制造商,对由智能电网引发的电网电能质量装备的发展前景做了分析。

建设陕西坚强智能电网效益分析

文章结合智能电网的研究，指出坚强智能电网建设的重要意义，并结合陕西电网的实际情况，阐述了陕西智能电网总体的发展构想。深入研究了建设坚强智能电网对陕西经济社会发展的影响，从推动低碳经济发展等4个方面定量分析了陕西建设坚强智能电网的经济及社会效益。

广东电网调度运行电子发令系统的设计与实践

传统的调度电话发令模式日现弊端,文中介绍一种调度运行电子发令系统,可实现调度指令下发、检修单查询、日志记录等功能的一体化,并设计了相应的安全和可靠性策略。在广东省电网推广初期,实行双轨制运作流程及组织管理措施。

智能用电营销服务一体化应用模型研究与探索

在国家"十二五"电力营销智能电网建设的背景下,提出了一种新型的客户双向互动智能化电力营销体系。对比传统的电力营销模式,从全业务电子化管理、全过程电子化监控、量测管理智能化、业务渠道多样化、安全管控自动化等几个方面进行分析,阐述了体系的基本功能和实现路径。

智能电网分段实时定价优化策略研究

在智能电网实时定价研究中,为了提高用户偏好刻画的精度,在二次效用函数的基础上提出了一种与用户实际情况更贴切的分段效用函数。以所有用户的效用之和减去电力供应商成本后的结果作为目标函数,发电容量为约束构造分段实时定价的系统模型。针对模型中分段效用函数的整体不光滑性引入一种光滑化方法,可以将分段光滑的函数全局近似光滑化以优化模型求解的有效性。光滑后的效用函数代入到系统模型中,可直接使用拉格朗日乘子法对模型进行求解。仿真结果验证了分段实时定价策略的有效性和合理性。

基于社会-技术系统转型分析的智慧电网发展障碍及路径研究

本文基于社会—技术转型理论,首先从宏观环境、中观体制和微观利基三个层次分析了中国电网向智慧电网转型的关键要素及机制,并据此将电网转型分为宏观压力强化、多利基涌现、优势利基成长、新体制确立四个阶段;然后从电网安全、电网结构演化、政策引导和市场消费者习惯四个方面分析了电网转型存在的障碍,提出了突破电网转型障碍的四种路径:运行安全、管理智能、使用智能和绿色电网。最后,从加强政策引导和电网监管提出了加速电网转型的建议。

北斗RNSS授时技术在智能电网雷电定位系统中的应用

智能电网雷电定位系统是一项重要的电力业务,其雷电定位精度很大程度上取决于时间同步的精度。研究并比较了3种北斗授时方式,发现RNSS授时方式最适合应用于雷电定位系统。进而研究了RNSS授时的原理和特点,并提出了一种低成本的用户终端授时软硬件架构和算法,利用经过卡尔曼滤波的北斗秒脉冲信号,通过PID算法,校准用户时钟并调节压控温补晶振,使得用户终端时间和GNSS时间的偏差在任何时刻都控制在100 ns以下,以满足雷电定位系统的精度要求。

零碳视角下电气化码头源网荷储协同优化研究

港口运输系统的深度电气化与智能微电网的多元融合,是当前“双碳”背景下交通能源互联互通的趋势。以电气化码头为背景,建立以购电费用最小为目标,考虑功率平衡约束、购售电约束、风光出力约束、储能出力约束、可转移负荷约束等条件的源网荷储协同优化调度模型;以天津港C段码头为例,通过选取源荷近似、源远大于荷、源远小于荷的3类典型日,设置仅调控储能、仅调控负荷和储荷协同调控方案验证运行效果。仿真结果表明:3种方案均能实现码头源网荷储的时序调控并起到降费增收的目标,其中储能占主导,在源荷近似场景下协同调控方案较原始费用下降了15.34%,效果最佳。最后对降碳减排结果进行讨论,并提出码头“零碳排放”,受源荷时序特性、分时电价、购售电量、核算边界等多因素影响,不与购电费用最小化呈严格的正相关性。

欧洲能源电力发展路线研究

为在能源转型过程中更准确研判能源形势、科学制定能源政策,分析了欧盟能源电力政策,以便为我国制定能源政策提供参考。首先总结了三代能源改革方案、2030气候与能源框架协议以及战略能源计划等欧盟的能源政策与战略,分析了部分发展目标对欧盟输电网运营商联盟制定十年规划的影响,展望了未来直流输电相关的关键技术。通过分析,提出欧盟能源电力政策对我国的启示:立法先行、考虑革命性技术对电力负荷的影响、加强直流技术储备。