电力系统并行计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:78

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出版时间:1998-3

价格:3.50元

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isbn号码:9787801255686

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《现代电网调度与控制：信息技术赋能下的高级策略》 内容概述 本书深入探讨了在当前日益复杂和动态的电力系统运行环境下，如何运用先进的信息技术来提升电网的调度和控制水平。本书聚焦于如何利用实时数据、高性能计算、人工智能算法以及通信网络技术，实现电网运行的智能化、高效化和高可靠性。内容覆盖了从理论基础到实际应用的广泛谱系，旨在为电力系统工程师、研究人员以及相关领域的专业人士提供一套系统性的、前瞻性的知识框架。 核心内容 第一部分：现代电网的挑战与信息技术基础 1. 当前电力系统面临的挑战： 可再生能源的并网与波动性： 太阳能、风能等清洁能源的快速发展带来了电网频率和电压的波动性，增加了电网调度的难度。本书将分析这些不确定性因素对电网稳定性的影响，并初步介绍应对策略。 负荷侧的复杂性： 智能家居、电动汽车充电等分布式负荷的接入，使得负荷预测和实时响应变得更加复杂。本书将探讨如何对这些新型负荷进行有效管理和预测。 电网的互联互通与广域协调： 区域性乃至跨区域电网的互联，提高了电网的鲁棒性，但也带来了更复杂的协调调度问题。本书将解析广域互联带来的机遇与挑战。 老化基础设施与智能化升级需求： 许多传统电网设备面临老化问题，而新一代智能电网的建设需要集成先进的信息技术，本书将阐述这一技术升级的必要性。 网络安全威胁： 随着信息技术在电网中的应用深入，网络安全风险日益凸显，本书将强调网络安全在调度和控制系统中的重要性。 2. 关键信息技术支撑： 大数据技术与应用： 现代电网产生海量数据（传感器数据、 SCADA 数据、负荷数据等），本书将介绍大数据存储、处理和分析的技术，以及如何从中提取有价值的信息来指导电网运行。 物联网（IoT）与传感器网络： 部署在电网各处的智能传感器是信息采集的基础，本书将阐述物联网在电网监测、状态估计和故障诊断中的作用。 通信网络技术： 高速、可靠的通信网络是实现实时调度和控制的前提。本书将介绍光纤通信、5G 等新兴通信技术在电网通信中的应用前景。 云计算与边缘计算： 云计算提供强大的数据处理和存储能力，而边缘计算则能够实现数据的本地化实时处理，降低延迟。本书将分析这两种计算模式在电网调度和控制中的协同作用。 网络安全技术： 探讨防火墙、入侵检测、加密技术等在保护电网调度和控制系统免受网络攻击方面的应用。 第二部分：高级调度策略与优化方法 1. 实时调度与优化： 动态经济调度： 考虑实时发电成本、机组出力限制、潮流限制等因素，实现发电成本最小化的实时调度。本书将深入讲解求解算法，如序列二次规划（SQP）、内点法等。 无功功率与电压控制： 实时优化无功功率的分配，维持电网电压在安全范围内，提高电网运行效率和稳定性。本书将介绍基于模型预测控制（MPC）的电压稳定策略。 频率控制与辅助服务： 面对可再生能源波动引起的频率扰动，本书将阐述如何利用快速响应的发电单元、储能系统或需求侧响应来提供频率调节辅助服务。 负荷预测技术： 结合机器学习、时间序列分析等方法，提高短期、中期和长期负荷预测的准确性。本书将介绍多种预测模型的优缺点及应用场景。 2. 机组组合与经济调度（Unit Commitment & Economic Dispatch）： 传统机组组合问题： 介绍求解机组启停和出力分配的经典模型和算法，如混合整数规划（MIP）。 考虑可再生能源的机组组合： 整合风电、光伏等不确定性电源，制定更鲁棒的机组组合计划。本书将探讨如何利用概率模型和情景分析来解决这一问题。 基于优化理论的现代方法： 介绍更先进的优化算法，如遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）等在解决大规模机组组合问题中的应用。 3. 电网运行的可靠性与鲁棒性分析： 故障分析与恢复策略： 快速诊断故障原因，并制定最优的故障隔离与系统恢复方案，最小化停电范围和持续时间。本书将介绍基于图论和拓扑分析的故障诊断方法。 鲁棒优化方法： 在存在不确定性因素（如负荷波动、可再生能源出力变化、机组故障）的情况下，设计能够保证系统安全稳定运行的调度方案。本书将介绍机会约束规划（CCP）等鲁棒优化技术。 安全约束经济调度（SCED）： 在经济性的基础上，严格考虑电网的运行安全约束（潮流、电压、机组出力等），确保系统在所有可能的操作场景下均满足安全要求。 第三部分：智能化控制技术与实践 1. 状态估计与系统监测： 基于量测数据的状态估计： 利用 SCADA 系统、PMU（相量测量单元）等提供的量测数据，实时估计电网的电压、电流、相角等关键运行状态。本书将介绍加权最小二乘法（WLS）、最佳线性无偏估计（BLUES）等经典算法。 故障检测与诊断（FDD）： 实时监测电网运行状态，快速准确地检测和诊断各类故障，为调度员提供决策依据。本书将介绍基于数据驱动和模型驱动的 FDD 方法。 电网可视化与人机交互： 构建直观的电网运行监控平台，通过图形化界面和预警系统，帮助调度员全面掌握电网态势。 2. 基于人工智能的调度与控制： 机器学习在负荷预测中的应用： 详细介绍如支持向量机（SVM）、随机森林、深度学习（如 LSTM、CNN）等模型在负荷预测中的原理和实践。 强化学习在电网控制中的应用： 探讨如何利用强化学习训练智能体，自主学习最优的控制策略，例如用于动态电压控制、电网潮流重构等。 专家系统与模糊逻辑控制： 介绍如何构建基于专家知识的系统，辅助调度员进行决策，以及利用模糊逻辑处理不确定信息和实现平滑控制。 模式识别与异常检测： 利用机器学习算法识别电网运行中的异常模式，预测潜在的风险和故障。 3. 需求侧响应（Demand Response）与分布式能源管理： 需求侧响应策略： 探讨如何通过价格信号、激励机制等引导用户调整用电行为，以削峰填谷、提高电网灵活性。 分布式能源（DER）的集成与优化： 分析太阳能、储能、电动汽车等 DER 的接入对电网的影响，并提出优化集成方案，使其成为电网的资源而非负担。 微电网的调度与控制： 介绍微电网作为分布式能源集合体的独立运行和并网运行的调度控制策略。 第四部分：未来的发展趋势与展望 1. 未来电网的形态： 高度互联与协同的超级电网： 探讨更大范围内的电力市场交易与调度协调。 数字孪生电网： 构建高保真的电网数字模型，用于仿真、分析、预测和优化。 能源互联网： 整合电力、热力、燃气等多种能源系统，实现多能协同优化。 2. 新兴技术的前景： 区块链在电力交易与数据安全中的应用。 量子计算在复杂优化问题中的潜在突破。 基于人工智能的预测性维护与故障预警。 3. 标准化与互操作性： 跨系统、跨厂商的互联互通面临的挑战与解决方案。 本书特点 理论与实践相结合： 紧密结合电力系统实际运行中的问题，提出具有指导意义的理论模型和解决方案。 内容前瞻性： 涵盖了当前以及未来电力系统发展的前沿技术和理念。 技术全面性： 汇集了大数据、人工智能、物联网、云计算等多种信息技术在电力系统中的应用。 结构清晰，逻辑严谨： 各章节之间相互关联，层层深入，为读者提供清晰的学习路径。 案例分析与研究： （若实际内容包含）将穿插实际工程案例或研究成果，增强理论的实际可操作性。 目标读者 电力系统调度员、运行工程师、规划工程师。 高校电力系统、控制理论、计算机科学等相关专业的研究生及科研人员。 智能电网、新能源、电力电子等领域的开发工程师和技术管理者。 对现代电力系统运行机制和技术发展感兴趣的专业人士。 本书旨在成为一本电力系统领域信息技术应用方面的重要参考书，帮助读者深刻理解现代电网的复杂性，掌握先进的调度与控制技术，并为未来智能电网的发展奠定坚实的基础。

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总的来说，这是一部集大成之作，它成功地架设了一座连接经典电力系统理论与尖端并行计算技术的坚实桥梁。我个人特别欣赏作者在处理复杂性时的“减法”艺术——他们知道何时需要深入钻研底层细节，也知道何时应该退后一步，从更宏观的系统集成角度来审视问题。书中对各种并行编程模型的对比分析非常客观，没有偏袒任何一家技术栈，而是根据不同的应用场景（例如，实时控制需要低延迟的CPU+OpenMP，而离线大规模仿真则倾向于高吞吐量的GPU集群）给出了明确的指导建议。此外，书中附带的参考文献列表非常权威且全面，涵盖了近十年的顶级会议和期刊论文，为希望进行更深入学术研究的读者提供了极佳的起点。阅读完这本书，我感觉自己对如何利用现代计算架构来应对未来电网的复杂性问题，有了一种系统化、可操作性的认识，这对于我个人的技术栈升级有着里程碑式的意义，它绝不是一本可以束之高阁的参考资料，而是一本需要反复研读、随时翻阅的实战手册。

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这本书的语言风格在不同章节之间展现出了令人惊讶的灵活性，这让阅读过程保持了新鲜感。在回顾经典算法的部分，文字精准、逻辑严密，如同精密仪器的说明书，确保每一个数学符号和推导步骤都无懈可击。然而，当章节转向面向未来的研究方向，比如量子计算在电力系统优化中的潜在应用时，作者的笔锋又变得充满激情和前瞻性，充满了对技术边界的探索欲。这种风格的切换非常自然，既保证了专业内容的准确性，又激发了读者的好奇心。例如，书中对“自适应网格加密”在电磁暂态仿真中的应用进行了探讨，这种技术本身的复杂性很高，但作者通过生动的类比，将复杂的偏微分方程求解过程比喻成对电网中“热点”区域的动态聚焦，使得即便是初次接触该领域的读者也能迅速抓住其核心思想。这种对读者体验的深度关怀，使得这本书不仅仅是一本工具书，更像是一本引导职业成长的导师语录，它鼓励我们在掌握既有技术的同时，不断审视下一个技术拐点。

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深入到技术核心部分后，这本书展现出了令人赞叹的深度和严谨性。我对其中关于大规模线性方程组求解的章节印象最为深刻。作者没有满足于介绍标准的迭代法，而是详细剖析了针对电力系统特有矩阵结构——如雅可比矩阵——所设计的各种并行预处理技术。特别是关于域分解法在电网拓扑结构下的应用讨论，简直是教科书级别的示范。书中不仅提供了详尽的数学推导，更令人惊喜的是，还配上了大量使用MPI和OpenMP框架实现的伪代码片段。这些代码示例非常贴合实际应用场景，例如如何有效地划分输电线路网络以最大化计算节点的独立性，同时最小化通信开销。我尝试对照书中的一个简化案例，在自己的计算环境中复现了其中的部分结果，发现其性能分析部分对并行效率瓶颈的预测准确性极高。这种理论与实践紧密结合的写作风格，对于希望将并行计算能力直接落地到实际电网仿真和控制中的工程师来说，无疑是巨大的福音。全书在讨论算法效率时，始终保持着对计算资源的敏感性，这一点在当前对能耗和速度要求双高的背景下尤为重要，体现了作者深厚的行业洞察力。

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这本书的装帧设计得非常精美，封面采用了一种沉稳的深蓝色调，配合烫金的书名“电力系统并行计算”，散发出一种专业而厚重的气息。初次翻阅，我立刻被其清晰的逻辑结构所吸引。作者在引言部分并没有直接深入技术细节，而是用一种非常平易近人的方式，勾勒出了现代电力系统面对海量数据和实时决策挑战的宏大背景。这种宏观的视野，让人立刻意识到这本书所探讨的主题绝非仅仅是枯燥的算法堆砌，而是关乎整个能源基础设施未来走向的关键技术。例如，书中对“数字孪生电网”概念的阐述，不仅仅停留在理论层面，还通过生动的案例说明了如何利用并行计算技术来构建一个与物理电网实时同步、高保真度的虚拟模型，这对于我们进行故障预警和优化调度具有革命性的意义。虽然我个人对底层硬件的了解尚有欠缺，但作者在描述并行化策略时，总能巧妙地穿插一些形象的比喻，比如将复杂的电力潮流计算比作一个多部门协作的巨大工程项目，每一台处理器就像一个高效运转的部门，相互配合才能在极短时间内完成全局优化。阅读过程中，我感觉自己像是在听一位经验丰富的高级工程师娓娓道来，而不是在啃一本晦涩难懂的技术手册。这种叙事上的匠心，极大地降低了学习曲线，使得我对后续更深入的章节充满了期待。

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这本书的另一个突出优点在于其对软件工程实践的关注。很多专注于算法的著作往往忽略了代码的健壮性和可维护性，但《电力系统并行计算》在这方面做得非常出色。作者用一个专门的章节讨论了如何构建一个模块化、可扩展的并行计算框架。他们强调了数据结构的统一表示、并行任务的调度机制，以及如何在异构计算环境（如CPU与GPU协同工作）下实现高效的负载均衡。书中对GPU加速的探讨尤其前沿，不仅介绍了CUDA编程模型的基本思想，还结合电力系统中的潮流计算瓶颈点，具体说明了如何将矩阵乘法和稀疏矩阵向量乘法等高频操作移植到GPU上以获得数量级的速度提升。更重要的是，作者在描述这些实践时，充分考虑了工程上的挑战，例如并行算法中的同步与锁机制、死锁的避免策略，以及如何进行有效的并行调试。这些内容超越了纯粹的理论讨论，直接面向了实际工程项目开发中的痛点，让人读后有种茅塞顿开的感觉，仿佛掌握了一套构建工业级高性能计算系统的蓝图。

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