能源服务网络中的分布式能源模拟 9787111571582 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Salavador Acha 著

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• 分布式能源
• 能源服务网络
• 模拟
• 电力系统
• 能源互联网
• 优化
• 算法
• 建模
• 能源管理
• 智能电网

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111571582

商品编码：29797298023

包装：平装-胶订

出版时间：2017-11-01

图书基本信息
图书名称	能源服务网络中的分布式能源模拟	作者	Salavador Acha
定价	69.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111571582	出版日期	2017-11-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《能源服务网络中的分布式能源模拟》介绍了一种对含嵌入式技术的能源服务网络进行集成稳态优化的建模框架。书中开发的新模型称为时间协调优化潮流（TCOPF）模型，此模型可通过一系列必要步骤计算天然气和电力网络的优化能流，同时计算插电式混合动力汽车（PHEV）和热电联产（CHP）装置的优化调度。因此，TCOPF工具可以管理及协调配电网运营商和分布式能源之间的相互关系。 《能源服务网络中的分布式能源模拟》中对分布式能源系统应当遵循的优化调度模式进行了描述，这种模式有望改善城市能源服务网络的性能。集成建模为希望有效协调分布式能源运行与能源公用事业运营策略的利益相关方提供了一个新的视角。结尾，本书结合用于模拟PHEV行驶状况的基于agent的模型对TCOPF模型框架进行了扩展，以便更好地评估PHEV所代表的负载灵活性。 综上，为开发由多种能源基础设施与嵌入式分布式能源集成的综合模型，《能源服务网络中的分布式能源模拟》涵盖了电力系统工程师所需要关注的各类关键元素。

作者简介

Salvador Acha 是英国帝国理工学院的研究员，也是帝国理工-森宝利集团合作研究团队的带头人。该合作旨在达成两个目标：在超市实施智能控制以提高能效，同时通过整体的能源投资决策可持续地减少森宝利的碳足迹。团队主要围绕能效策略、能源模拟及预测、低碳路线图进行研究。Acha博士的研究领域包括智能电网架构、插电式混合动力汽车推广、分布式能源资源优化管理、能源预测和环境报告。

目录

目 录 译者序 原书序 原书前言 缩略语表 符号表 章能源资源、基础设施和转换技术有效管理所面临的挑战1 1.1全球城市化和能源系统效率1 1.2城市能源系统的演变5 1.3能源系统的综合管理8 第2章集成建模综述12 2.1关于分布式能源的建模问题12 2.1.1分布式发电面临的挑战12 2.1.2热电联产技术对电网的影响14 2.1.3PHEV技术对电网的影响17 2.2模拟多能源网络的方法22 2.2.1多联产分析22 2.2.2综合能源运输系统22 2.2.3能源枢纽建模23 2.2.4天然气和电力的一体化研究24 第3章能源服务网络建模26 3.1电网建模26 3.1.1电力系统的基本原理26 3.1.2定义电力潮流问题27 3.1.3节点公式和导纳矩阵28 3.2天然气网络建模31 3.2.1天然气系统的基本原理31 3.2.2定义天然气潮流问题32 3.2.3节点公式和关联矩阵33 3.3能源服务网络类比36 3.3.1部件和变量的建模36 3.3.2牛顿-拉夫逊算法37 3.3.2.1电力系统的雅可比矩阵38 3.3.2.2天然气系统的雅可比矩阵39 3.3.2.3潮流总结41 第4章能源服务网络中嵌入式技术的建模43 4.1有载分接开关（OLTC）变压器的建模43 4.1.1OLTC变压器的基本原理43 4.1.2OLTC模型方程45 4.2压缩机站建模47 4.2.1压缩机站的基本原理47 4.2.2压缩机模型方程48 4.3热电联产技术建模49 4.3.1热电联产机组的基本原理49 4.3.2含热电联产天然气网络的节点公式56 4.3.3储热管理方程58 4.4PHEV技术建模60 4.4.1PHEV的基本原理60 4.4.2含PHEV电网的节点公式68 4.4.3电化学储能管理方程70 第5章能源服务网络的时序优潮流73 5.1TCOPF问题概述73 5.1.1问题描述73 5.1.2优化求解75 5.1.3TCOPF工具的输入数据和假设77 5.2TCOPF的目标函数78 5.2.1即插即忘78 5.2.2燃料成本78 5.2.3能量损失78 5.2.4能源成本79 5.2.5综合目标79 5.3TCOPF的数学公式79 5.3.1目标函数的公式79 5.3.1.1即插即忘情景80 5.3.1.2燃料成本小化情景80 5.3.1.3能量损失小化情景80 5.3.1.4能源成本小化情景80 5.3.1.5多目标小化情景（如现货价格成本与排放成本）81 5.3.2约束条件82 5.3.2.1关于电网82 5.3.2.2关于天然气网82 5.3.2.3关于嵌入电网的PHEV83 5.3.2.4关于嵌入天然气网络的热电联产装置83 5.3.3TCOPF问题和求解的特性84 第6章能源服务网络中的分布式能源优化：案例分析86 6.1TCOPF能源服务网络案例研究86 6.1.1输入数据和假设86 6.1.2案例研究和能源系统参数的说明89 6.2技术-经济性结果93 6.2.1概述93 6.2.2集成与非集成系统94 6.2.3天然气网络96 6.2.4热电联产技术100 6.2.5电网107 6.2.6PHEV技术110 6.3结果综述116 第7章能源服务网络中电动汽车流动性的建模119 7.1PHEV流动性的建模119 7.1.1建模方法119 7.2基于agent的模型与潮流模型的综合120 7.2.1车辆基于agent的模型121 7.2.2PHEV的优化潮流公式122 7.2.2.1PHEV充电成本小化情景123 7.3PHEV充电的ABM-TCOPF案例研究124 7.3.1输入数据和假设124 7.3.1.1驾驶员资料124 7.3.1.2PHEV特性124 7.3.1.3城市布局124 7.3.1.4电力负载资料和网络特性125 7.3.2案例研究和能源系统参数126 7.4技术-经济性结果127 7.4.1基于agent的模型结果127 7.4.2优化潮流模型结果130 第8章结束语134 8.1总结和贡献134 8.2研究的受益者136 8.3未来的研究方向137 附录139 附录A城市群数据139 附录B英国的能流分析140 附录C电力负载潮流代码142 附录D天然气负载潮流代码145 附录E有载分接开关偏导数147 附录F标幺值148 附录GKKT优化条件149 附录H牛顿迭代法149 参考文献151

编辑推荐

《能源服务网络中的分布式能源模拟》内容源于英国帝国理工学院BP城市能源系统项目。《能源服务网络中的分布式能源模拟》呈现了项目过程中非常有趣和创新的一部分研究成果，即围绕包括需求中心、插电式混合动力汽车、热电联产和能源服务（燃气和电力）网络在内的混合城市能源系统的运行优化开发出的复杂工具。书中对这一工具的开发过程进行了描述，通过文字描述示范了同时考虑能源系统的多个方面如何带来收益，并展示了如何将该工具与采用新技术后引发的对未来需求模式的前瞻性仿真相结合。总而言之，《能源服务网络中的分布式能源模拟》代表了向智能、高效的未来城市能源系统过渡的一个重要里程碑，可以为工程师解决复杂的跨学科能源问题提供启发和思路。

文摘

序言

智慧能源浪潮下的新篇章：分布式能源系统构建与运营的深度探索 当前，全球能源格局正经历一场深刻的变革。传统的集中式、高碳能源体系面临着严峻的挑战，而以可再生能源为代表的分布式能源（Distributed Energy Resources, DERs）正以前所未有的速度崛起，成为构建清洁、高效、可靠未来能源体系的关键。本书并非聚焦于某一特定领域的模拟技术，而是致力于勾勒出一幅更为宏大且贴近现实的能源服务网络蓝图，深入探讨如何将这些分散的力量有效整合，构建一个互联互通、智能协同的能源服务生态系统，并为其运营和优化提供坚实的理论基础与实践指导。 第一章：分布式能源的时代召唤与技术基石 本章将首先回顾能源发展史上的关键转折点，阐述为何分布式能源已成为不可逆转的时代潮流。我们将深入剖析分布式能源的内涵与外延，涵盖太阳能光伏、风力发电、小型水电、生物质能、地热能以及储能技术（如锂离子电池、飞轮储能等）等多元化组成部分。同时，本章将重点介绍支撑分布式能源并网和系统运行的关键技术，包括但不限于： 微电网技术： 探讨微电网的架构、运行模式（孤岛运行与并网运行）、控制策略以及在提升区域能源独立性和韧性方面的作用。 先进电力电子技术： 介绍高性能变流器、开关技术在实现分布式能源高效接入、功率控制和电能质量改善中的核心地位。 通信与信息技术： 强调物联网（IoT）、边缘计算、5G通信等在实现设备互联、数据采集、实时监控和远程调度方面的关键作用。 先进传感与计量技术： 阐述智能电表、传感器网络在精确度量分布式能源发电量、负荷需求和电网状态中的重要性。 第二章：能源服务网络的系统构建：互联互通的智慧枢纽 在本章中，我们将跳出对单一分布式能源节点的孤立研究，将视角拓展至整个能源服务网络。我们将详细阐述构建这样一个复杂网络的关键要素与设计原则： 网络拓扑与连接方式： 分析不同分布式能源节点的空间分布、连接模式（如点对点、星型、网状）及其对网络性能的影响。 能量路由器与协调控制： 探讨能量路由器在不同能源节点之间进行能量交换、分配和优化的功能，以及实现全局最优运行的协调控制策略。 标准与互操作性： 强调制定统一的通信协议、数据格式和接口标准对于实现不同设备、系统和平台之间的无缝对接至关重要，从而打破信息孤岛。 虚拟电厂（VPP）的概念与实践： 深入解析虚拟电厂如何聚合分散的分布式能源资源，形成一个具有规模效应的虚拟发电厂，参与电网调度和辅助服务市场。 能源互联网的愿景与路径： 描绘能源互联网的宏伟蓝图，探讨其在实现能源的优化配置、高效利用和绿色转型中的核心价值。 第三章：分布式能源服务网络的智能运营与优化 拥有一个构建完善的能源服务网络只是第一步，如何使其高效、可靠、经济地运行是本书的另一个核心关注点。本章将聚焦于分布式能源服务网络的智能运营与优化策略： 负荷预测与生成预测： 探讨先进的预测算法，包括时间序列分析、机器学习模型（如LSTM、GRU）等，用于准确预测用户的用电需求和分布式能源（如太阳能、风能）的发电量，为调度决策提供依据。 智能调度与需求侧响应： 研究如何利用预测信息，结合电网实时状态，进行最优的能量调度，包括分布式能源的发电计划、储能系统的充放电策略以及引导用户参与需求侧响应（Demand Response, DR），通过价格信号或激励机制调整用电行为。 市场机制与交易模式： 分析在分布式能源广泛接入的背景下，新型电力市场的设计与运作。探讨点对点（P2P）电力交易、社区能源交易、辅助服务市场等模式，以及如何为分布式能源生产者和消费者创造价值。 风险管理与可靠性保障： 针对分布式能源的间歇性和波动性，研究如何通过多元化能源组合、储能协同、智能互联以及故障诊断与自愈机制，提升能源供应的可靠性和系统的鲁棒性。 数据分析与性能评估： 强调对网络运行数据进行深度挖掘，利用大数据分析和可视化技术，对网络的性能进行持续监测、评估和优化，发现潜在问题并提出改进方案。 第四章：用户参与与价值共享：构建和谐的能源生态 分布式能源的发展不仅是技术的革新，更是能源消费模式的转变。本章将深入探讨用户在能源服务网络中的角色及其价值： 用户能源管理系统（UEMS）： 介绍用户侧智能设备和系统的作用，如何帮助用户更有效地管理自身的能源消耗和分布式能源的生产。 能源众包与共享经济： 探讨分布式能源资源的共享经济模式，如屋顶光伏的余电上网、社区储能的共享使用等，如何促进资源的优化配置和普惠。 激励机制与行为引导： 研究不同类型的激励机制（如绿色电力证书、碳积分、参与电网调度的经济补偿等），如何有效引导用户投资分布式能源、参与需求侧响应，并积极拥抱能源转型。 能源服务模式创新： 探讨基于分布式能源的各类创新能源服务模式，如能源合同管理、智能家居能源解决方案、区域能源优化服务等，为用户提供更便捷、经济、绿色的能源体验。 公众参与与政策推动： 强调提升公众对分布式能源的认知度，鼓励公众积极参与能源决策和建设，以及政策法规在推动分布式能源发展和构建和谐能源生态中的重要作用。 第五章：未来展望与挑战：迈向可持续的能源新纪元 在本书的最后，我们将对分布式能源服务网络的未来发展趋势进行展望，并探讨当前面临的挑战以及应对策略： 能源数字化与智能化升级： 预测人工智能、区块链、数字孪生等前沿技术在能源领域的深度融合，推动能源系统的智能化水平迈向新高度。 跨界融合与多能协同： 探讨分布式能源与其他能源形式（如氢能、热能）以及其他基础设施（如电动汽车充电网络）的融合，实现系统性的能源优化。 政策法规的演进与完善： 分析随着分布式能源的普及，现有能源政策法规可能面临的挑战，以及未来需要进行的调整和创新。 网络安全与数据隐私： 强调在高度互联的能源服务网络中，保障网络安全、数据隐私和信息不被滥用的重要性，并提出相应的防护措施。 公平与包容的能源转型： 探讨如何在能源转型过程中，兼顾不同社会群体的利益，确保能源的可负担性，实现公正、包容的能源发展。 本书旨在为能源行业的从业者、研究人员、政策制定者以及对未来能源感兴趣的读者，提供一个全面、深入、系统的视角，帮助理解和把握分布式能源服务网络的发展脉络、核心技术、运营模式和未来趋势。我们相信，通过对这些关键要素的深刻理解和有效实践，我们能够共同构建一个更加清洁、高效、可靠、智能的未来能源体系，为可持续发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

从内容组织来看，作者对逻辑结构的掌控达到了炉火纯青的地步。他们似乎遵循着一个“由表及里、由宏观到微观”的完美路径。开篇宏观地勾勒出全球能源转型的宏大背景和挑战，然后迅速聚焦到“分布式能源”这个核心，接着层层深入到具体的建模技术、优化算法，最后落脚于实际应用中的验证与评估。这种结构安排，让读者能够始终把握住研究的全局观，避免在细节中迷失方向。书中对不同时间尺度下的动态过程分析，如超短期预测与长期规划的耦合处理，显示出作者深厚的功底。我个人非常欣赏它对“不确定性量化”的重视，这一点在可再生能源渗透率日益提高的当下，是任何有效规划都绕不开的核心难题。作者没有采用一笔带过的处理方式，而是用几章的篇幅详细阐述了不同的概率分布模型和蒙特卡洛模拟的应用，这对于提升我们决策的可靠性具有实际指导意义。这本书提供的不仅仅是知识，更是一种严谨的、面向未来的工程思维范式。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验更像是一次深入的智力探险，而非轻松的知识获取之旅。它对“分布式”这一概念的诠释，远比我预想的要深刻得多，它探讨的不是简单的分散式发电，而是如何通过先进的控制算法和信息技术，实现系统层面的协同和韧性。我特别欣赏作者在介绍不同仿真工具和平台时的客观性，他们没有偏袒任何一种技术路线，而是清晰地列出了每种方法的优势、局限性以及适用的场景，这对于我这种需要进行技术选型和路线规划的工程师来说，简直是教科书级别的指南。书中关于“网络效应”的讨论尤其引人深思，当越来越多的异构能源设备接入网络时，传统集中式管理的弊端如何被放大，以及分布式智能如何去缓解这些压力，这些内容的阐述逻辑流畅，论证有力。我甚至觉得，这本书更像是为下一代能源系统架构师准备的蓝图，它没有直接给出“答案”，而是提供了一整套提问和分析问题的科学方法论。读完之后，我发现自己对能源政策的解读也变得更加批判性和多维度了。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的感受是它的“时代感”和“前瞻性”。它完美捕捉到了当前能源系统正经历的范式转换，并提供了一套描述和分析这种转换的强大工具箱。不同于许多停留在描述当前技术状态的文献，这本书大量引用了最新的研究成果，尤其是关于去中心化治理和边缘计算在能源调度中的潜力探讨。作者在讨论技术可行性的同时，也并未回避其潜在的社会和经济影响，例如，对分布式能源参与者行为激励机制的分析，就展现了作者对跨学科议题的敏感度。整本书的文字风格非常自信且充满洞察力，很少使用模棱两可的词汇，而是用精准的术语勾勒出复杂的物理和信息交互过程。对于任何希望站在行业前沿，参与到下一代能源基础设施设计中的专业人士来说，这本书无疑是一份极具价值的投资。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份邀请函，邀请读者共同参与到这场深刻的能源革命的理论构建与实践探索之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和标题都透露出一种严谨的学术气息，让人不禁对手册的深度和广度抱有很高的期待。我印象最深的是它对于复杂系统建模的细致入微的处理。作者似乎非常擅长将那些抽象的、难以捉摸的能源流动和网络拓扑结构，转化为一套清晰、可操作的数学框架。阅读过程中，我多次被那种层层递进的逻辑推导所折服，尤其是在讨论多目标优化和风险评估的部分，那种对现实世界不确定性的深刻洞察力，绝非一般教材所能企及。它不仅仅停留在理论的层面，还穿插了大量实际案例的分析，这些案例的选择非常巧妙，几乎涵盖了当前能源转型中遇到的所有关键挑战，比如微电网的稳定性、需求侧响应的激励机制设计等。对我个人而言，最大的收获在于它提供了一种看待能源基础设施的全新视角——不再是孤立的发电厂和电网，而是一个由无数相互依赖的“智能节点”构成的动态有机体。全书的语言风格属于那种精炼且信息密度极高的类型，需要读者投入相当的专注力去消化每一个公式和图表，但这种付出绝对是值得的，因为它为你构建了一个坚实的理论基石，让你有能力去设计和评估未来的能源解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的专业性之强，让我一度感到自己需要不断查阅背景资料才能跟上作者的思路，但这恰恰证明了其内容的权威性和前沿性。我尤其关注到其中关于“信息物理系统”（CPS）在能源领域应用的章节，作者对数据安全、通信延迟对实时控制带来的影响进行了深入的量化分析，这一点在很多同类书籍中是被忽略的“软肋”。他们不仅提出了问题，还给出了基于博弈论和鲁棒控制的解决方案，这种跨学科的融合是现代工程领域最宝贵的财富。阅读过程中，我发现书中的插图和流程图制作得极为精良，复杂的交互关系通过图形化的方式得到了极佳的展现，大大降低了对抽象概念的理解门槛。虽然文字部分略显晦涩，但辅以这些清晰的图示，使得整体的知识传递效率非常高。它不是一本让你快速入门的书，而是一本在你已经有一定基础后，帮助你实现质的飞跃的“内功心法”。对于有志于在能源互联网和智能电网领域深耕的人来说，这本书绝对是案头必备的参考资料，经得起反复推敲和查阅。