Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Heier, Siegfried

出品人:

页数:446

译者:Waddington, Rachel

出版时间:2006-6

价格:1313.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470868997

丛书系列:

图书标签:

风能
并网
电力系统
可再生能源
电力电子
控制系统
电网稳定性
风力发电
电力工程
新能源

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具体描述

Wind energy is a reliable, natural and renewable electrical power supply. The high installed capacity of today’s wind turbines and decreasing plant costs have shown that wind power can be competitive with conventional, more heavily polluting, fuels in the long term. Focusing on the electrical engineering aspects of wind energy, this completely revised edition provides a detailed treatment of electrical and mechanical components and their interdependency, power control and supervision in wind power plants, and the grid integration facility. The book incorporates all the recent technical developments in electrical power conversion systems and essential operating conditions. Provides guidelines for the design, construction and installation of wind power plants Presents the history of wind technology, wind resources and economics of wind energy generation Introduces operating results and cost considerations Describes the fundamental characteristics and theoretical tools of electrical and mechanical components Discusses conventional and new types of generators, converters and power electronics Offers a comprehensive treatment of grid integration including the effect of power fluctuations on harmonics Focuses on improved use of grid capacities and grid support for fixed-and variable-speed controlled wind power plants Outlines power conditioning and control systems to ensure the safe operation of plants Fully revised and updated, this new edition will continue to be the definitive resource for researchers and practitioners involved in the planning, installation and grid integration of wind turbines and power plants. The thorough approach will also prove highly beneficial to university students and practitioners in wind engineering, turbine design and manufacture and electrical power engineering.

探索能源转型的核心挑战与前沿解决方案：未来电网的构建与优化本书深入剖析了当前全球能源格局重塑的关键驱动力，重点聚焦于如何实现高渗透率可再生能源接入电网的稳定、可靠与高效运行。本书并非关于风能转换系统并网的具体技术手册，而是致力于提供一个宏观且深入的视角，探讨支撑未来能源基础设施转型的核心理论、系统级挑战以及跨学科的集成方法。第一部分：能源系统变革的驱动力与宏观挑战在气候变化和化石燃料资源枯竭的压力下，全球正加速向低碳、分散化能源系统过渡。本书首先建立起理解这一转型的理论基础，分析了驱动这场变革的政策环境、经济激励和社会需求。 1.1 全球能源转型的宏观视角我们考察了不同国家和地区在能源结构调整中的路线图与实践经验。这包括对能源安全、能源可及性与环境可持续性这“三重约束”的权衡分析。书中详细阐述了传统集中式电力系统的固有局限性，以及如何通过分布式能源的引入来增强系统的韧性（Resilience）与灵活性（Flexibility）。 1.2 现代电力系统的复杂性：从确定性到随机性现代电网正从一个以稳定负荷和可预测发电源为主的确定性系统，演变为一个高度依赖间歇性、随机性可再生能源的复杂系统。本书的核心议题之一，即是如何管理这种本质上的不确定性。随机性对系统稳定性的冲击：分析了高比例间歇性电源接入后，对系统惯量、阻尼、电压稳定性和暂态稳定性的影响机制。需求侧响应（Demand Response）的战略价值：探讨了需求侧如何从被动的消费者转变为主动的系统参与者，通过灵活调度消费模式来平衡供需波动，从而减轻对纯粹发电源的依赖。跨区域互联的必要性与挑战：阐述了区域电网互联（Interconnection）在平抑局部天气波动、优化资源配置方面的关键作用，同时分析了长距离输电带来的技术瓶颈与市场协调难题。 1.3 监管框架与市场机制的适应性能源系统的有效运行高度依赖于与之匹配的监管和市场设计。本书批判性地审视了现有电力市场结构在接纳大量分布式、变动性电源方面的不足。容量市场与辅助服务市场的设计优化：讨论了如何设计新的市场机制来激励储能、虚拟电厂（VPP）以及快速响应电源提供必要的系统服务，如频率调控和电压支撑。公平接入与并网成本分摊：探讨了在分布式能源快速增长的背景下，如何制定公平的电网接入标准和成本回收机制，以避免对传统用户造成不合理的负担，同时鼓励创新。第二部分：支撑未来电网的集成技术与系统优化本部分着眼于实现高比例可再生能源接入的技术蓝图，重点关注跨领域技术的融合与系统级的优化算法。 2.1 储能技术：跨越时空鸿沟的关键储能系统被视为解决可再生能源间歇性问题的“圣杯”。本书深入分析了不同类型的储能技术（电化学、机械、热力学等）在电网中的应用场景和经济性评估。多功能储能：探讨储能系统如何同时提供能量套利（Energy Arbitrage）和系统辅助服务（Ancillary Services），最大化其经济价值和电网效益。长时储能（Long-Duration Energy Storage, LDES）的战略地位：论述了在极端天气或季节性波动期间，电网对数日或数周尺度的储能需求，以及当前技术发展中的瓶颈。 2.2 数字化与智能控制：电网的神经系统现代电网的复杂性要求控制系统必须具备高度的感知、计算和决策能力。这需要依靠先进的通信技术和数据科学方法。广域监测、保护与控制（WAMPAC）：阐述了通过同步相量测量单元（PMU）等设备实现对电网状态的实时、高精度监测，以及基于这些数据进行的快速、区域性控制策略。人工智能在系统优化中的应用：探讨了机器学习和优化算法在负荷预测、状态估计、最优潮流计算以及故障诊断等方面的最新进展，以提升电网运营的自动化水平。 2.3 虚拟电厂（VPP）与聚合：实现分布式资源的协同随着大量分布式电源（DERs）、电动汽车充电站和可控负荷的接入，管理这些分散资产的协同行为成为提升电网效益的关键。 VPP的核心架构与控制策略：分析了VPP如何通过先进的软件平台，将数千个异构的分布式资源聚合成一个可调度、可交易的实体，参与到电力市场和系统调控中。区块链技术在能源交易中的潜力：探讨了去中心化技术在构建点对点（P2P）能源交易、提高交易透明度和结算效率方面的应用前景。第三部分：面向未来的韧性与安全本书最后一部分聚焦于如何确保一个高度依赖数字技术和分散能源的未来电网，能够抵御自然灾害和恶意攻击。 3.1 电网韧性（Resilience）的量化与提升韧性是指系统在遭受扰动后，保持关键功能和快速恢复的能力。从传统可靠性到韧性评估：区分了传统的故障率/停电时间指标与韧性评估框架，后者更侧重于系统在极端事件（如飓风、大规模网络攻击）下的生存能力。微电网（Microgrids）的角色：探讨了微电网作为“岛屿模式”（Islanded Mode）运行的能力，在主电网故障时，为关键设施提供持续供电的“避难所”作用。 3.2 网络安全与物理系统安全（CPS Security）电力系统的数字化转型带来了前所未有的网络安全风险。攻击面分析：识别了从SCADA系统到智能终端设备（IEDs）的网络安全薄弱点。防御策略与主动防御：讨论了纵深防御（Defense-in-Depth）策略、入侵检测系统（IDS）以及如何设计具有内在安全性的控制协议，以保护关键的物理操作不受网络入侵的影响。结论：迈向自主运行的能源生态系统本书旨在为政策制定者、系统规划者和高级工程师提供一个全面的、前瞻性的分析框架。未来的电力系统将是一个高度自适应、跨界融合（电力、通信、信息技术）的复杂生态系统。成功实现这一转型，需要技术创新、审慎的监管改革和跨领域合作，以确保能源供应的清洁、经济和绝对可靠。本书提供的知识体系，是理解和驾驭这场能源革命的必备指南。