智能电网:让电力系统适应新的挑战

本书讲述电力网络所面临的挑战，包括统称为智能电网的新技术、新方法和市场机制。重点阐述新的挑战对电力网络的影响，这些挑战包括可再生能源发电的接入、能源效率、电力市场的引入和进一步开放，以及新的挑战对可靠性和电能质量不断增加的需求，与对电网传输容量不断增长的需要。本书分别阐述三种完全不同的解决方案：仅涉及电网的解决方案（如高压直流输电和有源配电网），包含电网用户但在电网运营商控制下的解决方案（如对发电装置和限电的要求），以及完全由市场驱动的解决方案（如需求响应）。并概述由新技术所带来挑战的诸多解决方案，其中有些是在其他刊物中反复探讨的，也有已经被摒弃的解决方案。 本书可供政府相关职能部门人员、电力企业管理者、高校研究所科研人员及研究生、本科生参考使用。

马斯·H.J.博伦教授分别于1985年和1989年获得埃因霍温理工大学（Eindhoven University of Technology）理学硕士和博士学位。他曾是曼彻斯特理工大学（University of Manchester Institute of Science and Technology，UMIST）的讲师和查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology，CTH）的电力系统教授。 目前，他是吕勒奥理工大学（Lulea University of Technology）的电力工程教授、瑞典哥德堡STRI实验室的技术总监和瑞典爱斯基摩斯坦的瑞典能源市场监管局（Energy Markets Inspectorate）的技术专家。 他是电力系统领域的杰出专家，发表期刊、会议论文300多篇。 他将电压骤降定义为一个研究领域，近期主要关注2～150kHz的谐波畸变。他提出了“消纳能力”的概念，并将其作为电网接受新型发电或消费能力的重要衡量标准。他已经出版了三本关于电能质量的专著，分别是Understanding Power Quality Problems、Signal Processing of Power Quality Disturbances和Integration of Distributed Generation in The Power System。 另外，他是国际电气与电子工程师协会会士（IEEE Fellow），曾获国际大电网委员会（CIGRE）技术委员会杰出奖。

第1章 引言
1.1 电力网络
1.2 智能电网
1.3 利益相关者
1.4 挑战
1.5 解决方案
第2章 挑战
2.1 可再生能源发电
2.1.1 接入配电网络
2.1.2 接入输电网络
2.1.3 更换传统发电机
2.1.4 预测
2.2 能源效率
2.2.1 用电量的减少
2.2.2 电网损耗
2.2.3 不断增加的电力应用
2.2.4 热电联产
2.3 电力市场
2.4 供电连续性和电压质量
2.4.1 对更高性能的需要
2.4.2 新的发电和用电
2.4.3 可靠性指标
2.4.4 电压质量指标
2.5 传输容量
2.5.1 配电
2.5.2 次级输电网和输电网
2.5.3 发电
2.5.4 传输容量不足
2.6 性能指标
第3章 电网中的解决方案
3.1 常用解决方案
3.2 传输容量
3.2.1 高压直流输电
3.2.2 柔性交流输电
3.2.3 动态传输容量
3.2.4 基于风险的运行方法
3.3 大型输电网络
3.4 能量储存
3.5 有源配电网络
3.5.1 配电系统保护
3.5.2 电压控制
3.5.3 微电网
3.5.4 自动恢复供电
3.6 监控
第4章 电网用户的参与
4.1 发电单元设置要求
4.2 限电：现有的应用
4.3 联动跳闸
4.3.1 工业设施
4.3.2 风力发电站
4.3.3 网格状电网
4.3.4 过载引起连接断开
4.4 限电的更多应用
4.4.1 防止过载
4.4.2 放射状电网中的热过载
4.4.3 网格状电网中的热过载
4.4.4 辐射状电网中的过电压和欠电压
4.4.5 配电网中的能量储备
4.4.6 电压和电流质量
4.4.7 功角稳定性
4.4.8 频率稳定性
4.4.9 电压稳定性
4.5 限电示例
4.5.1 示例1：太阳能发电引起的过载
4.5.2 示例2：风力发电引起的变压器过载
4.5.3 示例3：风力发电引起的过电压
第5章 市场激励
5.1 批发和零售市场
5.2 日前市场
5.2.1 现货市场
5.2.2 当地电价及市场分割
5.3 需求响应
5.3.1 分时定价
5.3.2 改进型分时定价方法
5.3.3 小时定价
5.3.4 峰值电价
5.3.5 峰值电价折扣
5.3.6 阶梯电价
5.3.7 由于需求响应导致的用电峰值减少
5.3.8 系统层面的需求响应
5.3.9 关停用电示例
5.3.10 用电量转移示例
5.3.11 基于二氧化碳排放的需求响应
5.3.12 恢复峰值
5.4 现货市场以外的市场
5.4.1 不同市场的概述
5.4.2 价格变化示例
5.4.3 需求响应平衡
5.4.4 需求响应对平衡的影响
5.5 市场和网络
5.6 辅助服务市场
5.6.1 备用容量
5.6.2 频率控制
5.6.3 无功功率及电压控制
5.6.4 短路容量
5.6.5 电压质量
5.6.6 黑启动
5.6.7 电网的孤岛运行
5.6.8 惯性
5.6.9 稳定性
5.6.10 概述
5.7 电网用户
5.7.1 一般电网用户
5.7.2 小型消费者
5.7.3 小型和大型发电
5.7.4 储能
5.7.5 中型和大型用户
5.7.6 电动汽车
5.7.7 微电网及虚拟发电站
5.7.8 智能电表及其他通信
第6章 讨论
6.1 网络运营经济学
6.1.1 资费监管
6.1.2 性能指标
6.2 保留方案
6.3 初步趋势
6.3.1 配电网络
6.3.2 次级输电网络
6.3.3 输电网络及其系统
6.3.4 电网用户
第7章 结论
参考文献
索引