第一章 现代电力系统的基本特征
四、现代电力系统的结构
尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们 具有相同的基本特性
1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。 发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是三 相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配，以 便有效地形成平衡的三相系统。
第一章 现代电力系统的基本特征
研究相变储热系统，提出与风电场和电网运行方式相配 合的大容量储热的调度策略。
第一章 现代电力系统的基本特征
课题三：基于大规模风/光电/高载能并网的荷-网源协调控制关键技术
研究高载能负荷运行特性、高载能负荷响应控制模型和以 可再生能源消纳为目标的荷-网-源协调控制方法。
研发大规模风/光电、高载能负荷和常规电源协调控制
原动机将一次能源（煤、水、核等）转换为机
械能，然后由同步发电机发电转换为电能。 3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。
需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配 电系统。
第一章 现代电力系统的基本特征
实际上，通常将电网分成以下子系统：
1）输电系统 2）次输电系统 3）配电系统
第一章 现代电力系统的基本特征
5、极端外部灾害下的调度防御技术研究
研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、 仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感 知外部灾害信息，针对有可能发生的电网故障提前做出预 案，增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。
第一章 现代电力系统的基本特征
国家电网公司列重大专项：
包括： 针对电网具有自组织临界性的特点，研究大规模新能源
发电集中接入的复杂电网自组织临界性的涌现机制和其临界 点附近的动态演化；
利用复杂网络理论寻找发生灾变的临界点运行区域和薄 弱环节，研究不同拓扑结构特性以及网络规模对薄弱环节或 关键元件的影响。
连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和 校正控制策略。等等…
第一章 现代电力系统的基本特征
6、大电网预警与安全防御研究
包括： 大电网含新能源并网方式下的有功、无功电压智能预警
控制技术 基于WAMS的低频振荡预警和阻尼控制技术 在线智能辅助决策及预防控制技术 输电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障安全
防御控制技术。
第一章 现代电力系统的基本特征
7、大电网连锁故障预测及自愈技术
第一章 现代电力系统的基本特征
8、开展非线性控制技术研究
可控串补、可控电抗、静止无功补偿器（SVC）、统 一潮流控制器 、故障电流限制器
在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备， 提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性；在重 要联络线加装统一潮流控制器 ，可调节输电网的潮流分 配；为有效控制短路电流，加装故障电流限制器可实现即 限制短路电流又不增加线损的目的。
第一章 现代电力系统的基本特征
2012年国家科技部所列重大科技项目其中一个 方向就是：大规模集中接入间歇式能源并网技术。 在该方向中列了4个课题：
课题一：风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发 课题二：间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发 课题三：大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发 课题三：间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发
6、新能源大规模接入后的复杂电网的建 模成为当前电力系统分析需要亟待解决的重 要问题
1）各种类型风电机组的静、动态建模 2）大规模风电集群静、动态聚合建模 3）储能设备的建模
第一章 现代电力系统的基本特征
7、大规模电网的数据采集、处理、分析和存储 问题
1）各种发电、变电、用电等设备的统一建模 2）各地区、省、区域电网运行数据的集中采集、 处理、分析和存储； 3）数据的分层下送和上传交互 4）电网事故状态下的分析和处理 5）物联网的数据交互
第一章 现代电力系统的基本特征
相邻电网的互联通常在输电系统的水平上实现。 整个电力系统由多个发电电源和几层输电网络组 成。它们提供的高度结构冗余使系统能够承受非正 常的偶然故障而不致影响对用户的供电。
4、研究电网侧提升可再生能源消纳能力的关 键技术
随着风光电的的迅速发展，电网对风光电的接纳能力受 到限制，部分风光电投运后不能并网送出。2013弃风/弃光 电量达到15%以上。
2014年国家科技部列重大科技项目以寻求解决的途径。主 要列了3个课题：
第一章 现代电力系统的基本特征
课题一：消纳风电的热-电联合优化规划及运行控制技术 研究储热式电采暖、热负荷特性与风电消纳的关联关系， 实现城市供热系统、风电消纳与热负荷互动的联合优化运行 控制。 课题二：大容量储热提升可再生能源消纳的关键技术
5、现代电网可以在各地区之间互供电力、互通有无、互 为备用
6、现代电网能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能的 质量。
7、现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调 度。
8、现代电网可以接纳大规模风、光电等新能源。 9、现代电网实现了在线监测和远方控制。 10、现代电网可以采用非线性的控制技术
第一章 现代电力系统的基本特征
电网调度自动化
第一章 现代电力系统的基本特征
三、现代电网的优势和问题 （一）现代电网的优势
1、现代电网的各个区域电网间具有较强的联系 2、现代电网可以安装大容量、高效能的机组（火、 水、核电机组） 3、现代电网可以节省全网的装机容量 4、现代电网可以实现自动发电控制
第一章 现代电力系统的基本特征
第一章 现代电力系统的基本特征
（三）应进行的主要工作 1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技 术
研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理； 分析电网结构、运行方式、励磁系统、调速器对互联电网低 频振荡的影响，研究在线智能控制技术。
第一章 现代电力系统的基本特征
2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定
第一章 现代电力系统的基本特征
以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系 统，必须对多关键点电压进行控制（AVC)。
第一章 现代电力系统的基本特征
在重要联络线实现柔性控制（FACTS） 也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行 水平的重要手段。
第一章 现代电力系统的基本特征
9、 电力大数据及其应用技术
3、研究大规模集中接入和分布式新能源接入 控制技术
风电场输出功率具有波动性和不确定性，大量风电接入 电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是风电具有反 调峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。 需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适应新能源 特性的联络线功率控制技术、无功电压控制技术、发电预测 模型和方法。
研究电网大数据体系架构、多源异构数据集成、存储、 处理及可视化技术；研究大数据用于输变电设备负载能力动 态评估、故障预测、状态评价和运行风险评估技术；开发跨 平台数据获取/转换装置和融合电网、设备和环境信息综合 分析系统；研究电网信息物理系统综合建模方法及其交互影 响机理、基于IEC 61850标准的配电网开放式通信体系和网 络安全技术等。
第一章 现代电力系统的基本特征
功率（MW）
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
负荷曲线 风电功率曲线 等效负荷曲线
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104112120128136144 时间（h）
第一章 现代电力系统的基本特征
下图为现代电力系统的基本构成：
第一章 现代电力系统的基本特征
第一章 现代电力系统的基本特征
管理方式：
a、输电系统由国家、区域、省电力公司调管 输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心。
它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平（通 常为220KV及以上）。发电机的电压通常在10.5—35KV范 围内，经过升压达到输电电压水平后，电力被传送到输电 系统枢纽变电站，在此再经过降压达到次输电水平（通常 为69--138KV）。发电和输电子系统经常被称为主电力系 统。主电力系统一般由国家、区域和省电网公司调管。
第一章 现代电力系统的基本特征
b、次输电系统由地区供电（电力）公司调 管
次输电系统将电力从输电变电站输往配电变电 站。通常大的工业用户直接由次输电系统供电。次 输电系统由地区供电（电力）公司调管。
第一章 现代电力系统的基本特征
c、配电系统由县电力公司、城区分公司 调管
配电系统相当于将电力送往用户的传输过程的 最后一级。一次配电电压通常在3.0—60KV之间，较 小的工业用户通过这一电压等级的主馈线供电。二 次配电馈线从120—240V相电压向民用和商业用户供 电。配电系统在农村由县电力公司调管，在城市则 由地区供电公司的城区分公司调管。
相量测量单元（PMU）技术的应用为基于轨迹研 究电力系统稳定性提供了技术支持。PMU为电力系统 提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观 察动态行为的条件，如何充分利用PMU数据的动态特 性,快速、有效地对电力系统稳定性进行实时预测和 控制，提高大电网动态稳定水平，是电力系统面临 的重要课题。
第一章 现代电力系统的基本特征
10、研究和应用调度自动化技术，提高电网调度 自动化水平
交直流特高压的投运使我国电网成为世界上电压等级最高、 输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的电网。 电网规模扩大，电网运行工况和潮流多变，安全稳定特性更 加复杂；电网交直流混联，大电源影响增强，新能源大规模 接入的随机性和波动性，使电网调度运行控制难度加大，必 须提高电网的在线控制能力。因此，需要研究电网调度自动 化的暂态、动态控制技术，提高电网调度自动化水平。
第一章 现代电力系统的基本特征
国家电网公司对“新能源发电及源网协调 研究领域”也列了重大专项，包括：
大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用 新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用 分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工 程示范 源-网-荷互动环境下电网稳定分析方法研究