具體描述
內容簡介
微電網的概念自提齣以來，迅速得到瞭學者和工程師的關注。《微電網分層運行控製技術及應用》聚焦於微電網的運行控製技術的理論分析。全書共7章：第1章闡述微電網的概念及其運行控製多層構架係統；第2章概要介紹微電源模型與控製，包括光伏發電、風力發電機、微型燃氣輪機、柴油發電機和儲能裝置等微電源的模型，以及恒功率控製和下垂控製等兩種逆變器的主流控製策略；第3章介紹微電網的頻率特性及無差調頻控製；第4章分析微電源VF控製及其電壓質量分析與優化；第5章介紹基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析，包括分析方法、模型和算例仿真等；第6章介紹含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略；第7章介紹基於用戶側互動的微電網優化調度策略。 本書適閤微電網理論研究、工程建設和運行管理等相關領域的科技工作者閱讀，也可供高等院校分布式能源與微電網相關專業的教師、研究生和高年級本科生參考。
作者簡介
清華大學副教授，IEEE Member, 中國電機工程學會可靠性專業委員會委員，中電聯電力行業可靠性管理委員會委員，北京電機工程學會風能發電專業委員會委員，國傢科技部十三五智能電網戰略規劃專傢組成員。主要研究方嚮為電力係統可靠性、風電太陽能發電並網分析與控製、分布式電源及微電網、能源與電力宏觀規劃。主持國傢自然科學基金1項、863子課題1項，科技支撐項目子課題2項，國際閤作項目1項。齣版**作者專著3部，發錶論文60餘篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄40餘篇。獲省部級及國傢電網、南方電網奬勵3項。
目錄
目錄
第1章微電網的概念及其運行控製多層構架係統
第1節從分布式電源到微電網的理念變遷
第2節微電網的基本結構及定義
第3節微電網運行控製多層構架係統
1? 微電網運行控製係統的設計需求
2? 運行控製係統的四層架構模型設計
3? 四層架構模型各層的功能
第4節國內外微電網研究動態
1? 國內外的微電網示範工程
2? 微電網運行控製相關技術研究現狀
參考文獻
第2章微電源模型與控製
第1節微電源模型
1? 光伏發電
2? 風力發電機
3? 微型燃氣輪機
4?柴油發電機
5? 儲能裝置
第2節逆變器控製
1? 恒功率控製
2? 下垂控製
參考文獻
第3章微電網的頻率特性及無差調頻控製
第1節微電源的功頻特性及其仿真驗證
1? 微電源的功頻特性
2? 微電源功頻特性仿真驗證
第2節微電網的頻率特性及其仿真驗證
1? 微電網的頻率特性
2? 微電網頻率特性仿真驗證
第3節基於VF控製的微電網無差調頻控製策略
1? 基本原理
2? 理論分析
3? 仿真驗證
第4節基於PQ控製的微電網無差調頻控製策略
1? 基本原理
2? 理論分析
3? 仿真驗證
第5節微電網無差調頻控製係統參數特性分析
1? 無差調頻控製器參數
2? 逆變器的PQ控製參數
3? 逆變器的VF控製參數
參考文獻
第4章微電源VF控製及其電壓質量分析與優化
第1節VSC型微電源的模型及其VF控製策略
1? 物理層的主要組成部分
2? VSC型微電源及其數學模型
3? VSC型微電源的控製策略分析
4? VSC型微電源VF控製策略分析及控製器參數設計
第2節微電網孤網運行的電能質量分析與優化
1? 微電網孤網運行的電能質量分析
2? 無功補償裝置對微電網孤網運行電壓諧波的影響
3? 非綫性負載對微電網孤網運行電壓諧波的影響及抑製
參考文獻
第5章基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析
第1節小乾擾穩定性分析方法
第2節小乾擾穩定性分析模型
1? 微電網結構
2? 微電源坐標變換
3? 同步發電機小乾擾穩定性分析模型
4? 異步發電機小乾擾穩定性分析模型
5? VSC小乾擾穩定性分析模型
6? 微電網小乾擾穩定性分析模型
7?模型可擴展性分析
第3節小乾擾穩定性仿真分析
1?小乾擾穩定性特徵值分析
2? PQ控製小乾擾穩定性靈敏度分析
3? PV控製小乾擾穩定性靈敏度分析
參考文獻
第6章含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略
第1節並網/孤網/並網切換控製策略設計原則
第2節並網/孤網/並網切換過程高質量供電的實現基礎
1?並網開關
2?負荷分級
3?孤網運行的VF源
4?兩種VF源控製特性比較
第3節並網/孤網/並網切換控製策略設計及分析
1?電網運行層控製流程圖
2? VSC切換控製策略設計
3? VSC同期過程的控製策略設計
第4節仿真分析
參考文獻
第7章基於用戶側互動的微電網優化調度策略
第1節微電網優化調度功能模塊
第2節用戶側參與互動的需求側響應措施
1? 時段平移
2? 移峰填榖
3? 負荷削減
第3節優化調度策略模型
1? 目標A――經濟性
2? 目標B――環保性
3? 目標C――自治性
4? 目標D――綜閤
第4節微電網調度性能綜閤評價指標
1? 經濟性指標
2? 環保性指標
3? 自治性指標
4? 綜閤指標
5? 用戶滿意度指標
第5節微電網優化調度算例分析
1? 優化調度算例結構及參數
2? 算例結果分析
參考文獻
前言/序言
前言
在化石能源枯竭和氣候變化的現實威脅下，電力清潔化成為智能電網的重要發展方嚮，而清潔的可再生能源發電，如風電、光伏等，都屬於能量密度較低的發電方式，集中與分布並重的模式被行業公認為未來最可能的發展模式。因此，係統地研究分布式發電和微電網成為電力技術近年來關注的新熱點。目前，歐美等發達國傢已開始廣泛地研究能源多樣化、高效、經濟的分布式發電係統，並取得瞭突破性的進展。中國也積極開展瞭相關領域的研究，與發達國傢齊頭並進。
從係統的觀點來看，微電網將發電機、負荷、儲能裝置及控製裝置等相結閤，形成瞭一個單一可控的單元，同時嚮用戶供給電和熱。微電網既可與大電網聯網運行，也可在電網故障或需要時與主網斷開單獨運行，它具有雙重角色：對於公用電力企業，微電網可視為電力係統可控的細胞，例如，這個細胞可以被控製為一個簡單的可調度的負荷，這些負荷可以在數秒內作齣響應以滿足傳輸係統的需要；對於用戶，微電網可以作為一個可定製的電源，滿足用戶多樣化的需求，例如，增強局部可靠性、降低饋電損耗、支持當地電壓，通過利用廢熱提高效率，提供電壓下陷的校正或不可中斷電源。其靈活的“可調度性”、可適時嚮大電網提供有力支撐、對用戶高可靠性的供電保障，都成為微電網的關鍵技術優勢。但這些優勢的發揮，依賴於微電網控製技術的完善設計和應用。
本書聚焦於微電網運行控製技術方麵的理論分析，共7章。
第1章是微電網的概念及其運行控製多層構架係統，首先介紹瞭從分布式電源到微電網的理念變遷，給齣瞭微電網的基本結構及定義，然後從設計需求、四層構架模型的詳細結構和功能描述方麵詳細闡述瞭微電網運行控製多層構架係統，最後介紹瞭國內外微電網技術研究動態和示範工程建設情況。
第2章是微電源模型與控製，介紹瞭光伏發電、風力發電機、微型燃氣輪機、柴油發電機和儲能裝置等微電源的模型和技術特性，並對恒功率控製和下垂控製兩種逆變器的主流控製策略進行瞭介紹和分析。
第3章是微電網的頻率特性及無差調頻控製，首先介紹瞭逆變器接口、同步發電機接口和異步發電機接口三種接口的微電源的功率特性，並進行瞭仿真驗證；然後擴展到微電網，介紹其頻率特性，並針對VF和PQ控製型逆變器組成的微電網、VF逆變器和有差型微型燃氣輪機組成的微電網、多微電源-多負荷組成的復雜微電網三種不同類型進行瞭微電網頻率特性仿真驗證。在微電網的無差調頻控製策略方麵，分彆介紹瞭基於VF控製的微電網無差調頻控製策略和基於PQ控製的微電網無差調頻控製策略，最後對其控製參數特性進行瞭全麵分析。
第4章是微電源VF控製及其電壓質量分析與優化，首先介紹瞭VSC型微電源的數學模型、控製策略和控製器參數設計，然後進行瞭微電網孤網運行的電能質量分析，並從無功補償裝置對微電網孤網運行電壓諧波的影響、非綫性負載對微電網孤網運行電壓諧波的影響及抑製兩個角度進行瞭電能質量的優化分析。
第5章是基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析，從小乾擾穩定性分析方法、分析模型和算例仿真三方麵進行瞭全麵闡述。
第6章是含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略，重點介紹瞭並網/孤網/並網切換控製策略，並分彆從控製策略設計原則、實現基礎、策略設計及分析等方麵進行瞭介紹，最後給齣瞭仿真算例。
第7章是基於用戶側互動的微電網優化調度策略，介紹瞭用戶側參與互動的時段平移、移峰填榖和負荷削減三個需求側響應措施對微電網運行優化的積極作用，並從經濟性、環保性、自治性及其綜閤四個層級對優化調度策略建立瞭評價模型和評價指標，最終基於一個微電網算例進行瞭實效評估分析。
本書希望通過上述內容勾勒齣微電網分層運行控製係統的總體框架，一方麵梳理微電網內部設施的主要因素及其作用機理，另一方麵探討微電網與大電網的交互影響。
本書集成瞭作者所在的清華大學電機係在微電網領域多年積纍的大量研究成果，王彩霞、時珊珊、王陽、陳慧粉等博士深度參與瞭相關研究工作。本書還引述瞭國內外眾多微電網專傢、學者的部分觀點，可作為從事分布式電源和微電網研究與管理的研究人員和工程技術人員的參考書。
由於作者水平有限，難免有疏漏之處，請廣大讀者批評指正，多多提齣寶貴的意見。
作者
2016年9月
用戶評價
當我看到《微電網分層運行控製技術及應用》這個書名時，我的第一反應是它可能涵蓋瞭目前能源領域一個非常前沿和實用的技術方嚮。微電網的概念我有所耳聞，知道它是一種能夠獨立運行或者與主電網連接的局部電力係統，對於提高能源效率、整閤可再生能源有著重要意義。而“分層運行控製”這個詞，則引發瞭我更深入的思考。我想象中，微電網的運行一定是一個復雜而精密的協調過程，需要考慮的因素很多，比如能源的生産、儲存、分配以及用戶側的需求。將這種控製過程“分層”來處理，似乎是一種更有效率的管理策略，能夠將復雜問題分解成多個相對獨立但又相互關聯的部分，從而更容易實現和優化。我很好奇，書中是否會詳細闡述這種分層控製的具體架構？比如，是否會區分齣不同的控製層級，如策略層、協調層、執行層等？每層的主要功能是什麼？它們之間是如何進行信息交互和指令傳遞的？是否會涉及到一些具體的控製算法或者模型，來支撐不同層級的運行？此外，“應用”部分也讓我對這本書充滿瞭期待。我希望書中能夠提供一些具體的、有說服力的案例研究，展示微電網技術在不同場景下的實際應用效果。例如，在一些電網基礎設施薄弱的地區，微電網是否能夠提供可靠的電力供應？在工業園區，微電網又如何通過優化能源使用來降低成本和減少碳排放？通過這些實際的應用案例，我希望能更直觀地理解微電網技術所帶來的價值和可能性，並且瞭解它在未來能源體係中將扮演怎樣的角色。
評分這本書的封麵設計相當吸引人，那種深邃的藍色調，搭配上微小的節點和綫條交織的圖案，一下子就讓人聯想到電力的流動和網絡的連接，很有科技感。拿到手裏，紙張的觸感也很好，不是那種粗糙的紙，而是比較細膩光滑的那種，印刷字體清晰，排版也比較規整，讓人閱讀起來會很舒服。我之前對微電網這個概念隻是一知半解，知道它大概是比傳統電網更靈活、更分散的一種能源網絡，但具體是怎麼運行的，有哪些技術支撐，我一直沒太搞清楚。這本書的標題，尤其是“分層運行控製技術”，聽起來就很有深度，似乎能揭示微電網背後的奧秘。我個人對這種能夠解決實際問題的技術類書籍一直很感興趣，特彆是當它涉及到能源這個與我們生活息息相關的領域時。我期待書中能夠詳細介紹微電網在不同層級上的控製策略，比如是自上而下的指令，還是自下而上的協同，亦或是某種混閤模式？這些分層控製到底是如何實現的，使用瞭哪些理論模型和算法？書中的“應用”兩個字也讓我很好奇，到底有哪些具體的應用場景，是傢庭式的微電網，還是工業園區，甚至是區域級的，它們在實際運行中會遇到什麼挑戰，這本書又提供瞭怎樣的解決方案？我希望它能給我一個清晰的藍圖，讓我看到微電網技術如何在現實世界中發揮作用，並且能夠解決一些現有電網的痛點。
評分這本書的書名《微電網分層運行控製技術及應用》聽起來就充滿瞭學術深度和技術前瞻性。我對微電網這個概念一直抱有濃厚的興趣，覺得它代錶瞭未來能源係統發展的一個重要方嚮。然而，對於“分層運行控製”這個具體的提法，我有一些自己的理解和疑問。在我看來，一個微電網可能涉及到很多不同的參與者和設備，比如太陽能發電設備、風力發電設備、儲能設備、電動汽車充電樁，以及各種各樣的負載。如何將這些分散的資源有機地整閤起來，實現高效、穩定、經濟的運行，這本身就是一個巨大的挑戰。而“分層”的提法，讓我聯想到可能存在一個自上而下的管理架構，或者是不同功能模塊的集閤。也許在高層，會有整體的能源調度和市場交易策略，而在低層，則會實現具體的電力輸齣和負荷響應。我想知道書中是如何界定這些“層級”的，它們各自承擔著怎樣的職責？控製的邏輯又是怎樣的？是否會涉及一些先進的控製理論，例如分布式控製、強化學習，或者是模型預測控製等？另外，“應用”部分的內容也讓我充滿期待。微電網的齣現，是否能更好地整閤風能、太陽能等間歇性可再生能源？是否能提高電網的韌性，使其在麵對突發事件時，依然能夠維持一定的供電能力？書中是否會列舉一些在實際場景中的成功案例，例如在某個城市的應用，或者在某個特定工業領域的實踐，通過這些案例來印證其技術的有效性和可行性？我希望這本書能為我揭示微電網運行控製的奧秘，並展示其在現實世界中的巨大潛力。
評分作為一名對科技發展趨勢有一定關注的讀者，這本書的書名《微電網分層運行控製技術及應用》立刻吸引瞭我的目光。近年來，能源領域的轉型升級一直是熱點話題，而微電網作為一種新興的能源網絡形態，其重要性不言而喻。我尤其對“分層運行控製”這個概念感到好奇。在我看來，一個復雜的係統能夠穩定高效地運行，其內部的控製機製必然是關鍵。微電網作為一個可能包含多種能源接入、負載多樣化、甚至需要與主網進行交互的係統，其控製的復雜性可想而知。“分層”可能意味著在設計上采取瞭模塊化、層級化的思路，以便於管理和優化。我想瞭解的是，這種分層控製的具體技術原理是什麼？是基於通信網絡的協同控製，還是基於模型預測的優化調度？書中是否會深入探討不同控製層級之間的通信協議、數據處理以及決策機製？例如，最高層是如何為整個微電網製定運行策略的，而底層又是如何響應這些策略並與其他設備進行互動的？另一方麵，“應用”部分則讓我對微電網的實際價值有瞭更深的期待。它是否能夠解決當前電網存在的哪些痛點，比如可再生能源的波動性帶來的穩定性問題，或者偏遠地區供電睏難的問題？書中會不會介紹一些具體的案例，展示微電網在工業園區、商業建築，甚至社區層麵的成功實踐，以及這些應用所帶來的經濟和社會效益？我期待這本書能夠提供一種係統性的、深入的視角，來理解微電網技術的核心競爭力。
評分我是一名對新能源技術充滿好奇的普通讀者，看到這本書的標題，腦子裏瞬間浮現齣很多疑問。微電網，這個詞聽起來就很“未來”，仿佛是擺脫瞭傳統大型電廠束縛的另一種能源供給方式。而“分層運行控製”，更是讓我覺得裏麵蘊含著某種精妙的設計。我想象中的微電網，可能像一個個獨立的小型“發電站”，能夠根據當地的需求自行調節電力，甚至與其他微電網之間進行能量的交換。但究竟是什麼在背後指揮著這一切呢？是某種人工智能，還是復雜的算法？“分層”這個詞，是不是意味著微電網內部有不同的管理級彆，就像一個公司有總公司、分公司和部門一樣？高層負責宏觀調度，低層負責具體執行？書中會不會講解這些不同層級之間的信息交互方式，以及它們之間是如何協同工作的，以保證整個微電網的穩定運行？此外，“應用”這個部分也讓我特彆期待，因為理論再好，最終還是要落地纔能體現價值。微電網的應用，會不會涉及到我們日常生活中的智能傢居，還是更宏觀的工業生産、甚至是偏遠地區的電力供應？如果能看到一些成功的案例分析，比如某個地區如何通過建設微電網解決瞭供電不穩的問題，或者提高瞭能源利用效率，那就太有說服力瞭。我希望這本書能用相對易懂的方式，來解釋這些復雜的技術概念，讓我這個非專業人士也能有所收獲，對微電網有一個更全麵、更深入的認識。
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