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編輯推薦

適讀人群 ：本書適閤從事電力係統儲能技術研究的科研工作人員或企業研發人員閱讀。
　　《電力係統儲能（原書第2版）》針對風力發電、太陽能發電自身固有的間歇性問題，討論瞭各種儲能技術，詳細論述瞭各種儲能方法的基本概念、工作原理和應用。目的是在用電低榖將多餘的能量儲存起來，用電高峰期再釋放齣來，解決新能源發電功率間歇性問題，提供利用儲能技術獲得更高發電和用電效率的方案，在理論基礎上，解決實際問題，具有學術價值的同時，具備很強的實踐指導意義。

內容簡介

　　《電力係統儲能（原書第2版）》主要討論儲能技術在電力係統中的具體應用，詳細介紹瞭各種儲能技術的基本原理及具體示例、儲能對電力係統的影響，並對各種儲能技術的特點進行瞭分析，重點關注瞭可再生能源與儲能之間的關係。本書適閤從事電力係統儲能技術研究的科研工作人員或企業研發人員閱讀。

目錄

譯者序原書前言緻謝引言第一部分儲 能 應 用第1章電力係統的發展趨勢31.1需求側特點31.1.1儲能方法61.1.2日負荷麯綫結構71.2供給側特點91.3發電機組擴展規劃171.4滿足負荷需求18第2章作為電力係統結構單元的儲能裝置212.1概述212.2儲能單元的能量與功率平衡242.3儲能數學模型262.4儲能計量經濟模型28第3章儲能技術的應用303.1概述303.2儲能裝置的靜態職能303.3用戶級儲能323.4儲能與輸送333.5儲能裝置的動態職能343.6可能的應用領域35第二部分儲 能 技 術第4章熱能儲存394.1概述394.2儲能介質444.3安全容器464.3.1鋼製容器474.3.2預應力混凝土壓力容器474.3.3預應力鑄鐵容器474.3.4地下洞室474.3.5含水層儲存高溫水484.3.6安全容器設計總結484.4功率提取494.4.1變壓力蓄能器494.4.2擴容蓄能器494.4.3等容蓄能器504.5發電廠熱能儲存524.6經濟評估54第5章飛輪儲能575.1概述575.2作為中央儲能的飛輪585.3能量釋放問題615.4飛輪儲能的應用61第6章抽水蓄能636.1概述636.2功率提取係統646.3抽水蓄能中央儲能686.4迪諾威剋69第7章壓縮空氣儲能757.1概述757.2基本原則777.3中央儲能787.4功率提取係統817.5兩個工業示例877.5.1享托夫（Huntorf）877.5.2麥金托什（McIntosh）907.6調度與經濟局限性91第8章氫氣與其他閤成燃料儲能938.1概述938.2閤成儲能介質938.3氫氣的生産948.4氫氣儲存容器998.5氫化物概念100第9章電化學儲能1039.1概述1039.2蓄電池1049.3燃料電池1099.4儲能單元裝配1119.5熱動態1139.6功率提取係統115第10章電容器儲能11610.1理論背景11610.2電容器儲能介質11910.3功率提取119第11章超導磁儲能12111.1基本原則12111.2超導綫圈12311.3低溫係統12611.4功率提取12711.5環境與安全問題12811.6項目與實現131第12章電力係統自身儲能13412.1作為飛輪的電力係統13412.2超高壓電網互聯135第13章儲能係統選擇注意事項13713.1儲能技術對比137第三部分電力係統儲能注意事項第14章儲能係統集成14514.1問題界定14514.2電力係統成本函數14714.3係統約束條件15014.4儲能裝置引入的設計標準153第15章儲能對電力係統瞬態的影響15615.1問題界定15615.2模型描述15715.3穩態穩定性分析15815.4確保瞬態穩定性的儲能參數16215.5儲能選址16815.6多功能儲能裝置參數選擇169第16章電力係統儲能優化機製17116.1電力係統儲能機製17116.2優化機製標準17216.3單節點係統簡化標準17516.4優化機製算法176第17章儲能與可再生能源17917.1為什麼使用可再生能源17917.2可再生能源的類型18117.2.1波浪能18217.2.2風能18317.2.3潮汐能18417.2.4小規模水電能源18417.2.5太陽能熱能技術與太陽能光伏18517.3使用可再生能源的獨立電力係統中儲能的作用18717.4間歇性來源的穩定電力18817.5使用可再生能源並網發電的綜閤電力係統中儲能的作用19017.6結論194結論196參考文獻202

前言/序言

　　20世紀五六十年代，電力行業發生瞭諸多變化。20世紀50年代以來，電力行業先後連續建設瞭一批核電站、燃煤發電廠、燃油發電廠和燃氣聯閤循環發電廠。不同規模與發電量的傳統發電廠嚮用戶提供連續、可靠、廉價的電力。這些發電廠在集中管理與控製的電力市場中運營，通過高壓電網保證規模輸送效率，並確保資源使用的安全性。　　自20世紀90年代以來，電力行業又發生瞭新的變化。這些變化起因於電力供應自由化、對發電的環境影響的關注、對現有和新建熱電廠實行相關排放控製，以及最近將可再生能源開發列為國傢目標。無法斷定在接下來的50年中隨著經濟、政治和技術的發展會不會給電力行業帶來根本性變化。但是有一種變化是可以預料到的，尤其是考慮到可再生能源發電的增長所帶來的變化，那就是儲能的發展和應用。　　不能單獨考慮電能的供應，必須同時考慮雙重電力和能量供應要求。可再生能源的主要缺陷在於盡管可以在一年內提供一定量的電能，但大多數可再生能源是間歇性的（用“多變”錶述更閤適），另外一些是隨機性的，這樣就無法按需提供電能。因此，它們對供電安全的貢獻有限。如果可再生能源大規模使用，電力輸齣的這種變化可能會給電力係統帶來問題。在利用可再生能源發電滿足供電係統需求時必須對隨機間歇性供電與供電安全性之間的相互影響進行更為詳細的研究。注意供電安全需要的是電力輸送的連續性而不是能量的連續性。而且，可再生能源發電的特徵是針對具體係統而定的，並取決於係統的自然地理情況和位置。　　供電的變化性可以同時具有短期和長期的性質，其中短期變化性與儲能的使用關係更為密切。對於長期變化性的情況，即間歇發電對變化性沒有影響或影響很小時（例如，當大型反氣鏇天氣係統覆蓋大部分風力發電場時，這種沒有影響或影響很小的情況會持續幾天），供電安全可能取決於與當前峰值需求有關的傳統發電廠的裝機容量裕量。　　從短期看，電力輸齣的日常變化在一定程度上可以通過現有傳統發電廠來補償，但是這樣會産生額外的成本。産生這些成本的因素包括頻繁循環的低效率欠載運行及快速負荷增加，這會對發電設備造成損壞，從而需要耗費更多的維護成本。另外，也可以采用大量快速反應發電廠，例如開式循環燃油（燃氣）輪機或柴油發電機以及其他同樣經濟效益低下並會産生汙染的方案。在這些情況下，使用儲能裝置從技術和經濟角度來說都是值得考慮的，特彆是風力發電具有很高滲透率的情況。例如，風能可以提供大量電力，但不一定具備滿足峰值需求的能力，這就會大大增加係統成本。　　關於更高效發電和用電的儲能應用存在於Ter�睪azarian博士在本書中提到的包括化學、生物、電化學、電氣、機械和熱力在內的各種可選擇方案中。新興的潛在顛覆性技術正在不斷湧現，為儲能提供可選擇的未來解決方案， 以此來滿足從小規模消費者到電力係統規模儲能的各個不同層麵的市場需求。　　除瞭已經在發電和能量傳輸中成為主流儲能形式的化學燃料（包括氫）以外，目前最主要的儲能形式包括：　　�r蓄電池：大約從21世紀頭10年中期開始，就已經研究齣瞭較新的蓄電池技術。這些技術目前可以提供重要的公共電網的載荷平衡能力，隨著鋰電池技術在電動汽車上的應用，在接下來的10年中，隨著鋰蓄電池性能的明顯提高，電動和混閤動力汽車將會大量被消費者所使用。　　�r電網儲能： 電網儲能也被稱為汽車—電網儲能係統。在該係統中，並入能量網的現代化電動汽車可以在需要時將儲存在蓄電池中的電能釋放迴電網中。　　�r燃料電池： 電動裝置可以通過燃料電池供電，但是在所有潛在市場中，供氫成瞭重要的問題。燃料電池具有應用潛力的3個市場被分類為固定應用、汽車應用和便攜應用。固定電力市場包括小功率傢用設施；商用住宅、醫院和酒店使用的中等功率設施；以及在兆瓦級工廠使用的大功率設施。旨在滿足運輸用途的主要技術已經齣現，即低溫固體聚閤物燃料電池（Solid Polymer Fuel Cell，簡稱SPFC），特彆是質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，簡稱PEMFC）。便攜式電力市場包括電力需求在幾毫瓦到數百瓦的設備，從電子産品、筆記本式計算機到軍用設備。　　�r可再生燃料電池： 這一項發展也是建立在燃料電池技術基礎之上，但是也可以被分類為蓄電池，因為其充電量受到化學成分數量的限製。　　�r太陽能光伏：作為可再生能源，與化石燃料發電相比，太陽能光伏有很多優點。太陽能光伏的突齣優點是低碳，而且由於在當地發電，不需要通過國傢電網輸送，從而減少相關的輸送損失。高成本仍然是太陽能光伏發展的主要障礙，但是如果科學傢可以製造齣可靠、低成本的太陽能電池即廉價的有機光伏産品，就可以為滿足日益增長的能源需求和減少碳排放做齣重要貢獻。　　�r大型太陽能發電廠：通過絕緣的容器存儲利用太陽能光綫加熱的熱熔鹽，這些液體將用於産生供送到汽輪機用於發電的蒸汽。最近西班牙和美國取得瞭一些進展，可能會在以色列、埃及、法國、澳大利亞、阿爾及利亞和南非進一步安裝。　　�r抽水蓄能：抽水蓄能是世界上最大的公共電網儲能方式。　　�r海洋能：目前正在考慮選擇不同的水閘或潮汐瀉湖，尤其是在英國塞汶河口。　　�r壓縮空氣：這些方案使用泵將可再生能源産生的壓縮空氣送到地下洞穴或地下蓄水層中，以便在電力需求達到峰值時，可以釋放這些壓縮空氣來供給使用天然氣的燃氣輪機。幾年來，全球範圍內隻有兩個項目：一個項目在阿拉巴馬州；另一個在德國。美國目前有新設施在建。　　�r風袋：這是壓縮空氣儲能的一種變形。目前英國正在開發一種柔性風袋，用於以海底壓縮空氣的形式儲存風力機中的多餘能量。　　�r地下儲熱：目前正在開展一些項目來調研如何使用地質構造儲存位於地質構造附近的發電廠産生的大量熱能。與此同時，此舉旨在對“礫石層”局部儲能進行調研，並將其作為較小規模儲熱的一種方式。熱能將以水的形式儲存並通過泵送到用水的住宅或公司，其運行方式與集中供熱係統的運行方式相似。　　�r熱能儲存：從20世紀80年代以來人們就開始利用熱能儲存來滿足空調需求。其工作原理是利用非峰值電力製冰，然後在峰值時段利用，從而通過冰儲存以實現製冷。2009年，已經在35個國傢的3300多棟建築中使用。　　�r飛輪：最近利用一個20MW飛輪儲能廠作為應急備用電源，同時為係統頻率調節提供輔助，即保證供電質量。供電質量是一個很重要的問題。　　世界人口每35年翻一番，對能源的需求增長則更為快速，每年約增長5%，也就是每14年翻一番，這也導緻瞭對碳氫資源的需求的增長。這種情況下，除瞭環境因素外，可持續能源的開發對於長期發展是非常重要的。盡管不確定性大大增加，但是如果假設可以提供足夠的電能（MW級），則關鍵的問題在於在考慮到係統中存在大量可變輸齣可再生資源以及智能電網隨時間變化的需求快速增長的前提下持續保證供電和需求的平衡。可再生資源將發揮重要作用，但是使用可提供容量支持從而提高可再生資源和輸電設施的價值的儲能設施也將具有重要意義。
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