具体描述
| 图书基本信息 | |||
| 图书名称 | 微电网优化配置关键技术及应用 | 作者 | 赵波 |
| 定价 | 128.0元 | 出版社 | 科学出版社 |
| ISBN | 9787030447456 | 出版日期 | 2015-06-01 |
| 字数 | 400000 | 页码 | |
| 版次 | 1 | 装帧 | 平装 |
| 开本 | 16开 | 商品重量 | 0.4Kg |
| 内容简介 | |
| 《微电网优化配置关键技术及应用》较为全面地介绍了微电网优化配置所涉及的内容，阐述了相关理论、模型和方法，并依托实际工程，对优化配置问题进行了详细讨论。《微电网优化配置关键技术及应用》共8章，第1章介绍可再生能源以及微电网基本概念；第2章介绍微电网优化配置技术体系和相关优化配置软件；第3章讨论微电网发电模型、经济模型，以及自然资源模型；第4、5章分别讨论离网型微电网和并网型微电网的优化配置问题；第6章进一步讨论了考虑综合因素下的微电网优化配置问题；第7章论述微电网优化配置软件设计与实现；第8章以实际工程为例，对不同类型典型微电网优化配置问题进行分析。 |
| 作者简介 | |
| 目录 | |
| 编辑推荐 | |
| 《微电网优化配置关键技术及应用》可供从事微电网研究及工程设计的人员参考，也可作为相关电力专业的高年级本科生和研究生的教材。 |
| 文摘 | |
| 第1章绪论 近年来，基于可再生能源的分布式发电技术得到了越来越广泛的应用，但分布式发电同样会带来诸多潜在的问题。当大量分布式电源接入电网时，有可能造成电网对其不可控制和难以管理的局面，并引发诸如安全稳定性和电能质量等相关问题。国内外现有研究表明，将分布式发电系统以微电网的形式接入电网，是发挥分布式发电系统效能的有效方式。本章首先对不同可再生能源及其特点进行简要介绍，然后从微电网发展现状、基本概念及关键技术等方面进行阐述，为读者全面了解微电网优化配置的关键技术提供参考和帮助。 1.1可再生能源 可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。 1.1.1太阳能 太阳能（solar energy）是太阳内部连续不断进行核聚变反应所产生的能量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能。太阳能是一种洁净能源，其开发和利用几乎不产生任何污染，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源。 地球上，太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔、地理状况和气候条件有关，资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数大，为世界太阳能资源丰富地区。 我国属太阳能资源丰富国家，太阳能年总辐射量大致为930~2330kW？h/（m2？年）。以1630kW？h/（m2？年）为等值线，自大兴安岭西麓向西南至滇藏交界处，把中国分为两大部分，其西北地区高于1630kW？h/（m2？年），此线东南侧低于这个等值线。大体上说，中国有2/3以上地区的太阳能资源较好，特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带，利用太阳能的条件尤其有利。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区，如表1.1所示。 表1.1我国太阳能资源区域划分 太阳能具有如下优点。 （1）太阳光无地域限制，处处皆有，可直接开发和利用，无须开采和运输，便于采集； （2）开发利用太阳能不会污染环境，它是清洁的能源之一； （3）每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t煤，是现今世界上可以开发的大能源； （4）根据太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。 其缺点如下。 （1）尽管到达地球表面的太阳辐射总量很大，但是能流密度很低； （2）由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔等自然条件的限制及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的； （3）太阳能利用装置因为效率偏低，成本较高，经济性还不能与常规能源相竞争。 太阳能发电主要有两大类：一类是太阳光发电（也称太阳能光发电）；另一类是太阳热发电（也称太阳能热发电）。 太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式，包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能。它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等；另一种是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 1.1.2风能 风能（wind energy）是地球表面大量空气流动产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同及空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向，高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源取决于风能密度和可利用的风能年累积小时数。 地球上的风能资源十分丰富。根据相关资料统计，每年来自外层空间的辐射能为1.5×1018kW？h，其中2.5%（即3.8×1016kW？h）的能量被大气吸收，产生大约4 3×1012kW？h的风能。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家。世界气象组织于1981年发表了全世界范围风能资源估计分布图，按平均风能密度和相应的年平均风速将全世界风能资源分为10个等级。8级以上的风能高值区主要分布于南半球中高纬度洋面和北半球的北大西洋、北太平洋及北冰洋的中高纬度部分洋面上，大陆上风能则一般不超过7级，其中以美国西部、西北欧沿海、乌拉尔山顶部和黑海地区等多风地带的风级较大。 中国风能资源丰富，新风能资源普查初步统计结果显示，中国陆上离地10m高度的风能资源总储量约43.5亿kW，居世界第1位。其中，技术可开发量为2.5亿kW，技术可开发面积约20万km2，此外，还有潜在技术可开发量约7900万kW。另外，海上10m高度的可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。全国10m高度的可开发和利用的风能储量超过10亿kW，仅次于美国、俄罗斯，居世界第3位。陆上风能资源丰富地区主要分布在三北地区（东北、华北、西北）、东南沿海和附近岛屿。 风能具有如下优点。 （1）风能为洁净能源，无污染，绿色环保； （2）风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于其他发电机； （3）风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态； （4）风能为可再生能源，可满足未来长远能源需求。 其缺点如下。 （1）风能具有间歇和波动性，风能无法存储（除非储存在电池里），风能也不能被驾驭，以满足电力需要的时机； （2）一般比较好的风力发电站往往设在偏远地区，远离城市及负荷中心区域； （3）风力发电需要大量土地来兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源； （4）进行风力发电时，风力发电机会发出巨大的噪声，造成声污染。 1.1.3水能 水能（water energy）是一种清洁绿色能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。全球水能资源的理论蕴藏量约为39.9万亿kW？h，技术可开发量约为14.6万亿kW？h，其中亚洲占比大。 我国国土辽阔，河流众多，大部分位于温带和带季风气候区，降水量和河流径流量丰沛；地形西部多高山，并有世界上高的青藏高原，许多河流发源于此；东部则为江河的冲积平原；在高原与平原之间又分布着若干次一级的高原区、盆地区和丘陵区。地势的巨大高差，使大江大河形成极大的落差，如径流丰沛的长江、黄河等落差均有4000多米。 我国水能资源居世界。根据2003年全国水力资源复查结果，我国水能资源的理论蕴藏量、技术可开发量分别为6.08万亿kW？h和2.47万亿kW？h（随着进一步的勘察，水能资源量可能会进一步增加），均居世界，分别占世界水能资源的15%和17%。从分布上看，主要分布在西南地区和长江、雅鲁藏布江等流域，四川、西藏、云南、贵州、重庆等西南省（市、地区）占比在70%左右，长江、雅鲁藏布江及西藏诸河、西南国际诸河占比80%左右。 水能具有如下优点。 （1）水能发电成本低，积累多，投资回收快，大中型水电站一般3～5年就可收回全部投资； （2）水能无污染，是一种清洁能源； （3）水电站一般都有防洪灌溉、航运、养殖、美化环境、旅游等综合经济效益； （4）水电投资与火电投资差不多，施工工期也并不长，属于短期近利工程； （5）操作、管理人员少，一般不到火电1/3的人员就足够了； （6）运营成本低，效率高； （7）可按需供电； （8）控制洪水泛滥，提供灌溉用水，改善河流航动。 其缺点如下。 （1）对生态有一定的破坏作用，大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等； （2）需筑坝移民等，基础建设投资大，搬迁任务重； （3）在降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电； （4）下游肥沃的冲积土减少。 1.1.4生物质能 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy）就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时是一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。 很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿t，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10~20倍，利用率不到3%。 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 生物质能具有如下优点。 （1）生物质能属可再生资源，生物质能由于通过植物的光合作用可以再生，可保证能源的永续利用； （2）生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOx、NOx较少，可有效地减轻温室效应； （3）生物质能分布广泛，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； （4）生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。随着农林业的发展，特别是炭薪林的推广，生物质资源还将越来越多； （5）生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济的各个领域。 其缺点如下。 （1）由于其分散性，生物质能适合于小规模分散利用； （2）植物的光合作用仅能将少量的太阳能转化为有机物，能量密度较低； （3）根据现有技术和相关支持政策，生物质能的规模利用和高效利用尚有一定的困难，经济效益较差。 1.1.5地热能 地热能（geothermal energy）是从地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80~100km的深度处，温度会降至650~1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1~5km的地壳，热力得以转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水终会渗出地面。运用地热能简单和合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。 地热能集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区的应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW？h。据2010年世界地热大会统计，全世界共有78个国家正在开发利用地热技术，27个国家利用地热发电，总装机容量为10715MW，年发电量为67246GW？h，平均利用系数为72%。目前，世界上大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站，其台地热发电机组（11MW）于1960年启动，以后的10年中，2号（13MW）、3号（27MW）和4号（27MW）机组相继投入运行。20世纪70年代共投产9台机组，80年代以后又相继投产一大批机组，其中除13号机组容量为135MW，其余多为110MW机组。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低，主要分布在云南、西藏、河北等地区。 地热发电是地热利用的重要方式，高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。不同的是，地热发电不像火力发电那样需要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后把机械能转变为电能的过程。 …… |
| 序言 | |
用户评价
这本书的引言部分，作者赵波首先描绘了微电网在现代电力系统中的重要地位和发展趋势，这为后续内容的展开奠定了坚实的基础。我尤其赞同他对微电网作为解决可再生能源波动性、提升电网韧性的关键角色的定位。书中关于微电网规划的数学模型，我非常期待能够看到详细的推导过程。例如，在考虑多能源互补、储能配置、负荷预测等方面，模型是如何构建的？涉及到的优化目标函数和约束条件又有哪些？我希望作者能够详细解释模型的假设条件、参数选择的依据，以及如何针对不同应用场景进行模型修正。对于大规模微电网的优化配置，计算复杂度是一个巨大的挑战，书中是否会提出一些有效的降维或近似计算方法？我对此深表期待。另外，书中对微电网可靠性和安全性的探讨，也是我非常看重的。在微电网中，如何通过优化配置来提高其抗干扰能力，应对电网故障，保证供电的连续性和质量？书中是否会涉及一些关于故障诊断、隔离与重构的技术，以及如何在优化配置过程中兼顾可靠性指标？我希望能够从中学习到一些实用的方法和经验。
评分这本书的封面设计很吸引人，那种简洁而专业的风格，一看就知道是研究领域内的力作。封面上“微电网优化配置关键技术及应用”这几个字，直击主题，让我对书中将要探讨的核心内容充满了好奇。我尤其在意“关键技术”这四个字，通常意味着书中会深入剖析那些解决实际问题、推动技术进步的根本方法和创新思路。赵波这个名字，虽然我之前没有直接接触过他的著作，但结合“科学出版社”这个响亮的名字，我预感这会是一本有深度、有学术价值的作品。我希望书中能够详细阐述微电网优化配置的各种模型和算法，比如，是否会涵盖基于遗传算法、粒子群优化、蚁群算法等智能优化方法在微电网中的应用？这些方法在处理微电网这种多目标、非线性、动态性强的复杂系统时，各自的优势和局限又体现在哪里？我期待书中能够对不同算法的收敛性、鲁棒性以及计算效率进行深入的比较和分析，并给出在不同场景下的选择建议。另外，“应用”这个词也表明了这本书不仅仅停留在理论层面，而是会结合实际工程案例进行讲解，这对于我们这些一线工程师来说，无疑是极大的福音。我迫切希望看到书中能够提供一些具体的微电网项目案例，例如，在分布式能源接入、储能系统协调、负荷削峰填谷、电网稳定性提升等方面，书中是如何通过优化配置来解决实际问题的。这些案例的细节，比如实际数据、参数设置、运行效果的评估，如果能详细披露，将对我的工作有非常直接的指导意义。
评分这本书的作者赵波，名字的出现，加上科学出版社的背书，让我对书中内容的原创性和前瞻性有了更高的期许。我希望书中能够不仅仅是现有技术的梳理，更能展现作者在微电网优化配置领域的研究成果和创新思想。我尤其关注书中关于微电网故障恢复策略的研究。当微电网发生故障时，如何能够快速、可靠地恢复供电，是保障用户需求的关键。我希望书中能够提出一些智能化、自适应的故障恢复方案，例如，利用人工智能技术来分析故障类型、预测故障发展趋势，并自动生成最优的恢复路径。书中是否会介绍一些分布式故障诊断和重构的先进技术，以及如何实现微电网的自主恢复能力？我期待能够从书中学习到一些关于提升微电网韧性和可靠性的前沿技术。
评分这本书的内容涵盖了从理论基础到工程实践的多个层面，这对于我这样希望全面了解微电网技术的读者来说，无疑是一份宝贵的财富。我特别想深入了解书中关于分布式电源（如太阳能、风能）的接入对微电网稳定性影响的研究。这些新能源具有间歇性和波动性，如何通过优化配置来最大化其利用率，同时又不破坏微电网的整体稳定性，是一个非常关键的问题。书中是否会详细阐述如何选择合适的分布式电源类型、容量配置，以及如何与储能系统协同工作？我期待能够看到一些关于如何平衡可再生能源渗透率和系统可靠性的具体方法。另外，书中关于微电网故障分析和保护策略的部分，也让我倍感期待。微电网的故障情况可能比传统电网更为复杂，如何快速准确地检测故障、隔离故障区域，并恢复供电，是保障微电网可靠运行的关键。我希望书中能够介绍一些先进的故障诊断技术和适应性保护方法，并给出在不同微电网结构下的保护配置建议。
评分我注意到书中“应用”部分的篇幅不少，这让我对书中的实践指导性充满了信心。我尤其感兴趣的是书中关于微电网在智能建筑、工业园区、偏远地区等不同应用场景下的优化配置案例。这些案例能否涵盖不同规模、不同复杂度的微电网项目？我希望书中能够详细介绍每个案例的背景、目标、设计思路、关键技术以及最终的运行效果。例如，在智能建筑中，如何通过优化配置来提高能源利用效率，降低运行成本？在工业园区中，如何实现多能源的综合利用，提高能源的自主可控能力？在偏远地区，如何构建可靠的离网型微电网，解决电力供应难题？这些具体的案例分析，将极大地拓宽我的视野，并为我解决实际问题提供宝贵的参考。此外，书中对于微电网与大电网的互动策略，我也非常关注。随着微电网数量的增加，它们如何与大电网进行协调，实现能量的双向流动，共同构建更加智能、高效的未来能源系统？我希望书中能够探讨相关的技术挑战和解决方案。
评分这本书的科学出版社出版的身份，让我对内容的严谨性和学术性有了很高的期待。我希望书中能够提供扎实的理论基础，并辅以严谨的数学推导。例如，在微电网潮流计算方面，我希望能够看到传统的潮流计算方法在微电网中的改进与应用，以及如何应对微电网中含有的大量逆变器以及其特殊的阻抗特性。书中是否会介绍一些针对微电网特点的潮流计算算法，例如，如何更高效地处理包含大量分布式电源和储能的潮流计算问题？我希望能够从中学习到一些在复杂微电网潮流计算中的技巧和注意事项。此外，书中关于微电网电压稳定性和动态响应的研究，也让我感到非常有价值。微电网中分布式电源的接入，特别是当其占比较高时，会对电网的电压稳定性和动态响应产生显著影响。我希望书中能够详细分析这些影响，并提出相应的优化配置策略来提升微电网的电压稳定性和动态性能。
评分当翻开这本书，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，这让我对整本书的知识体系有了初步的认识。从目录的设计来看，作者似乎很注重逻辑的连贯性和内容的循序渐进。我特别关注到了关于微电网控制策略的部分，因为这是微电网稳定运行的命脉。书中是否会详细介绍集中式控制、分布式控制以及混合式控制的原理和优缺点？对于分布式控制，我比较好奇它如何解决信息交互和协同控制的难题，尤其是在微电网拓扑结构发生变化时，分布式控制的鲁棒性如何得到保证？书中对于不同控制策略在实际应用中的部署方式和技术要求，是否有详细的阐述？我希望作者能够提供一些具体的控制框图和算法流程，以便我能够更直观地理解。此外，书中关于微电网经济性优化和市场接入策略的讨论，也是我非常感兴趣的部分。在当前的能源市场环境下，微电网如何通过优化配置实现经济效益最大化，并有效地参与到电力市场中，是亟待解决的问题。我期待书中能够深入探讨微电网的发电成本、运行成本、投资回报等经济指标，以及如何通过技术手段来提升其经济竞争力。例如，书中是否会涉及到能源交易、需求侧响应、虚拟电厂等概念在微电网中的应用？能否提供一些量化的分析和计算方法，帮助我们评估微电网的经济可行性？
评分从书中的章节标题来看，作者似乎对微电网的并网与孤岛运行模式切换技术有独到的见解。这部分内容对于微电网在实际运行中的灵活性和适应性至关重要。我希望书中能够详细介绍并网模式下的功率潮流控制、电压频率支撑等技术，以及在孤岛模式下如何实现自启动、维持系统稳定运行。尤其是在模式切换的瞬间，如何保证系统的平滑过渡，避免对用户造成不便？书中是否会提供一些具体的切换策略和控制算法，并分析其在不同工况下的表现？我期待能够看到一些仿真结果或实际案例来佐证这些技术的可行性。此外，书中对微电网运行状态监测与评估的部分，也引起了我的注意。一个高效的微电网管理系统，离不开对运行状态的实时掌握和准确评估。我希望书中能够介绍一些先进的监测技术和评估指标，例如，如何利用大数据和人工智能技术来预测微电网的运行风险？如何对微电网的性能进行量化评估，并为优化控制提供依据？我希望能够从中学习到一些关于微电网智慧化运维的理念和方法。
评分我对于书中“应用”部分的细致程度有着极高的期待，这往往是区分一本学术著作与一本实用指南的关键。我希望书中能够对不同行业、不同场景下的微电网应用案例进行深入的剖析，而不仅仅是泛泛而谈。例如，对于海上风电场的微电网，其优化配置需要考虑哪些特殊的因素？与陆上微电网相比，其通信、控制和保护策略有何不同？书中是否能够提供具体的工程设计和仿真结果？再比如，对于数据中心或通信基站等对供电可靠性要求极高的场景，微电网的优化配置应如何侧重于提升供电连续性和质量？我希望书中能够给出详细的技术说明和案例分析，让读者能够理解不同应用场景下，优化配置的具体需求和实现路径。同时，我也希望书中能对未来微电网的发展趋势进行展望，例如，在与电动汽车充电、智能家居等新兴技术的结合方面，有哪些新的优化配置方向和技术挑战。
评分我非常欣赏这本书在内容深度上的追求，从“关键技术”这个词就可以感受到作者的野心。我期待书中能够深入探讨微电网的储能系统配置与优化问题。储能技术是解决可再生能源波动性的重要手段，但如何根据微电网的特点选择合适的储能类型（如锂电池、飞轮储能、液流电池等）、确定最优的储能容量和充放电策略，是一个非常复杂的问题。我希望书中能够提供详细的建模和优化方法，以实现储能系统的经济效益和技术效益的最大化。例如，书中是否会考虑储能系统的寿命、循环次数、充放电效率等因素，并将其纳入优化模型？此外，书中关于微电网运行风险评估与管理的部分，也是我非常关注的。微电网在运行过程中可能面临各种风险，如设备故障、网络攻击、自然灾害等。我希望书中能够介绍有效的风险评估方法和相应的管理对策，以提高微电网的鲁棒性和抗风险能力。
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