Agile Energy Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Clark, Woodrow W., II/ Bradshaw, Ted K.

出品人:

页数:510

译者:

出版时间:2004-12

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780080444482

丛书系列:

图书标签:

能源系统
敏捷方法
能源转型
可再生能源
电网现代化
能源管理
分布式能源
能源效率
智能电网
电力系统

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具体描述

This book aims at empowering decision makers by setting the vision for a new approach to energy systems and providing the tools and plans to achieve these objectives. It provides specific and actionable public policy and programme tools. It helps solve energy issues worldwide by illustrating how the lessons learned from the California energy crisis can be used to create an agile energy system for any region in a country. Due to the recent catastrophic energy system failures in California along with those in the North-Eastern US and Southern Canada, London, and Italy, the time has come to proclaim the failure of deregulation, privatization or liberalization and propose a new energy system. This book shows in the first section, how five precipitating forces led to the deregulation debacle in California: major technological changes and commercialization; regulatory needs mismatched to societal adjustments; inadequate and flawed economic models; lack of vision, goals, and planning leading to energy failures; and, failure and lack of economic regional development. The second half of the book examines how 'civic market', new economic models, and planning for a sustainable economic environment counteracted these five forces to create an 'agile energy system'. This system is based on renewable energy generation, hybrid or combined and distributed generation technologies. Such an agile system can be a new paradigm for both energy efficiency and reliability for any region or country, in contrast to the brittle centralized energy grid systems created by deregulation. Furthermore, the book overviews how the future of energy systems rests in the emerging 'clean' hydrogen economy.

《新世代智能电网架构与优化实践》摘要本书深入探讨了未来能源系统的核心挑战与创新解决方案，聚焦于如何构建一个更具弹性、效率和可持续性的智能电网。内容涵盖了从宏观的系统规划到微观的元件控制，全面解析了当前能源转型背景下，电网面临的结构性变革需求。本书旨在为电力行业的工程师、系统规划师、政策制定者以及能源领域的研究人员提供一套前沿、实用的理论框架与工程实践指南。第一章：能源转型浪潮下的电网重构随着全球气候变化压力加剧，化石燃料依赖的逐步削减已成为不可逆转的趋势。本章首先梳理了全球能源转型的宏大叙事，重点分析了可再生能源（如风能、太阳能）大规模接入对传统电网的冲击。传统集中式、单向流动的电力系统，难以适应分布式能源（DERs）的随机性、波动性和双向性特征。本章详细介绍了新一代电网的关键特征：数字化、去中心化和互动性。我们将探讨“虚拟电厂”（VPP）的概念，阐述其如何通过聚合和优化控制分布式资源，实现对电网的有效管理。此外，本章还对比分析了不同国家和地区在电网现代化进程中的不同路径选择，例如欧洲的超级电网概念与北美区域互联电网的升级策略。我们着重分析了电网物理层与信息层深度融合所带来的技术挑战，为后续章节的深入研究奠定基础。第二章：分布式能源集成与高级控制技术分布式能源，特别是光伏和风电，其输出功率的间歇性和不确定性是当前电网稳定运行的主要瓶颈。本章将聚焦于如何将这些不稳定的资源高效、可靠地集成到现有电网中。我们将详细阐述先进的并网控制策略。这包括： 1. 虚拟同步机（VSM）技术：探讨如何通过复杂的算法模拟传统同步发电机的惯量和阻尼特性，为弱电网提供必要的暂态支撑。 2. 高渗透率直流输电系统（HVDC）的应用：分析HVDC在连接大型海上风电场或远距离输电中的优势，以及其在电网柔性互联中的作用。 3. 先进的功率调节与无功补偿设备：对静止同步补偿器（STATCOM）和动态电压调节器（DVR）的最新发展进行评估，重点关注其在毫秒级响应下的电能质量改善能力。本章的重点是“电网柔性化”，即如何设计控制系统，使电网在面对大规模新能源冲击时，能够迅速、平稳地重新分配功率流，避免连锁性故障的发生。第三章：电力系统状态估计与高级量测体系（AMS）智能电网的本质是“信息使能”的电网。本章深入研究了电网运行状态的实时感知、估计与监测技术。传统基于周期性抄表的SCADA系统已无法满足实时决策的需求。本章的核心内容是高级量测体系（AMS）的构建与应用，特别是同步相量测量单元（PMU）的部署策略与数据处理。我们将详细介绍PMU数据的采集、同步、清洗和融合技术，以及如何利用这些高频、高精度的测量数据来执行以下关键任务：实时状态估计（RTSE）：对比迭代法与基于卡尔曼滤波法的估计算法，分析其在处理海量数据流时的性能差异。广域监测（WAMS）：讲解如何利用PMU数据构建电网的动态快照，实现对低频振荡模式的早期检测和定位。暂态过程分析：讨论如何利用PMU记录的暂态数据，对历史故障进行精确的机理分析和模型校准。第四章：储能技术在电网中的多功能应用储能系统是实现电网灵活性的关键“赋能者”。本章全面审视了当前主流的储能技术（锂离子电池、液流电池、压缩空气储能等），并侧重于其在电网层面的多功能应用场景。我们将从技术经济性角度，深入分析储能系统在以下方面的价值体现： 1. 调峰与削峰填谷：优化储能充放电调度，以平抑负荷曲线，减少峰值容量需求。 2. 惯量和备用支撑：探讨如何将快速响应的电池储能系统（BESS）用于补充旋转备用，以应对发电机跳闸等突发事件。 3. 阻塞缓解与电压稳定：分析储能系统在输电线路容量受限区域的“虚拟并联”作用，提升电网的传输能力。 4. 与可再生能源的耦合：研究混合系统（如风/光+储能）的最佳容量配置模型，以最大化能源利用率并满足电网出力要求。第五章：网络安全与运行可靠性智能电网的数字化和互联性，使其暴露于前所未有的网络安全风险之下。本章聚焦于保障电网控制和数据流安全的关键技术。本章内容涵盖：工控系统（ICS）安全架构：讲解基于“纵深防御”原则的电力信息系统架构设计，包括网络分段（Zoning and Conduits）与边界保护。网络威胁检测与响应：分析针对SCADA、PMU和AMI（智能电表）网络的特定攻击载荷和特征，并介绍基于机器学习的异常行为检测方法。数据完整性与身份认证：讨论在分布式通信环境中，如何利用加密技术和区块链概念确保电力交易和控制指令的真实性和不可篡改性。韧性设计（Resilience Engineering）：超越传统的故障恢复，本章探讨如何设计“自愈合”的电网，使其能够在遭受严重网络攻击或物理灾难后，快速隔离受损部分并恢复核心功能。第六章：面向未来的市场机制与监管框架技术进步需要匹配相应的市场和监管环境才能真正落地。本章探讨了适应高度分布式能源接入的新型电力市场机制。我们将分析：实时电能定价（RTP）与动态费率结构：如何设计激励机制，引导用户侧资源（如电动汽车、智能楼宇）参与电网平衡。辅助服务市场（Ancillary Services Market）的革新：探讨如何为快速响应的分布式资源，如储能和柔性负荷，提供公平合理的辅助服务定价和结算机制。微电网与社区能源：分析微电网作为独立运营单元时的监管挑战，以及其在提升区域供电韧性方面的潜力与并网协调问题。结论与展望本书最后总结了构建新世代智能电网所需的技术集成路线图，并对未来十年电力系统发展的前沿方向，如AI驱动的自主运行系统和跨部门的能源系统集成（电力-交通-热力耦合）进行了展望。本书旨在提供一个全面而深入的视角，助力读者驾驭这场深刻的能源技术革命。