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序言
作者介紹
目錄

本書(shū)關(guān)注電力儲(chǔ)能系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)，凝聚了作者近年來(lái)在電力儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的理論積累與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。全書(shū)分為3篇，第1篇為概論，面向電力系統(tǒng)的變革性發(fā)展，分析了儲(chǔ)能應(yīng)用于系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、可再生能源消納、輸配電阻塞管理、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)等的作用，介紹了目前典型儲(chǔ)能的技術(shù)原理與應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)。第2篇重點(diǎn)介紹了電池和飛輪儲(chǔ)能的系統(tǒng)構(gòu)成、電網(wǎng)接入拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)，分析了復(fù)合儲(chǔ)能的理論基礎(chǔ)與控制方法，以及儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)分析方法與應(yīng)用。第3篇分析了基于儲(chǔ)能的微電網(wǎng)雙模式運(yùn)行與對(duì)等控制方法，儲(chǔ)能應(yīng)用于可再生能源發(fā)電波動(dòng)平抑與調(diào)頻調(diào)壓特性改善的方法，以及基于儲(chǔ)能的虛擬電廠(chǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。

本書(shū)旨在從電力系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展出發(fā)，為儲(chǔ)能技術(shù)和電力系統(tǒng)之間搭起一座橋梁，以適宜的儲(chǔ)能，更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的應(yīng)用需求。本書(shū)可供電氣工程、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，以及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生閱讀使用。

適讀人群：電氣工程、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，以及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生

本書(shū)是“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目、國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助出版項(xiàng)目！

本書(shū)關(guān)注電力儲(chǔ)能系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)，凝聚了作者近年來(lái)在電力儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的理論積累與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

前言

電力系統(tǒng)穩(wěn)定與高效運(yùn)行的關(guān)鍵，是要處理好能量的瞬時(shí)平衡與時(shí)空協(xié)調(diào)，由于可再生能源發(fā)電的規(guī)�；尤腼@得尤為突出，而儲(chǔ)能則是維系這種平衡與協(xié)調(diào)的重要手段。近年來(lái)多種新型儲(chǔ)能技術(shù)逐步實(shí)用化，如先進(jìn)抽水蓄能、新型壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子電池、鉛碳電池、液流電池、鈉硫電池，以及飛輪儲(chǔ)能和超級(jí)電容器等，它們具有各自獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，大大豐富了電力儲(chǔ)能技術(shù)的內(nèi)涵，也為其應(yīng)用增添了更多選擇。

目前關(guān)于儲(chǔ)能應(yīng)用于電力系統(tǒng)的研究、示范和運(yùn)營(yíng)越來(lái)越多，多種儲(chǔ)能技術(shù)及其系統(tǒng)正在其適宜的領(lǐng)域不斷完善。但由于電力儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及多學(xué)科和專(zhuān)業(yè)，如何根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇適宜的儲(chǔ)能技術(shù)、設(shè)計(jì)合理的應(yīng)用系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)高效調(diào)控，是提高其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的重要保證。

本書(shū)從電力系統(tǒng)應(yīng)用需求出發(fā)，介紹了典型的電力儲(chǔ)能技術(shù)、系統(tǒng)組成、控制架構(gòu)，結(jié)合儲(chǔ)能在微電網(wǎng)、虛擬電廠(chǎng)、可再生能源發(fā)電波動(dòng)平抑與調(diào)頻調(diào)壓等方面的應(yīng)用，重點(diǎn)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制等方面展開(kāi)分析，并給出了儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用方法。

唐西勝，博士，中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員，博士生導(dǎo)師，IEEE高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期致力于電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制、分布式電力與儲(chǔ)能、交直流微電網(wǎng)等方面的研究與產(chǎn)業(yè)化工作。

前言

第1篇概論1

第1章儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的作用3

11參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)3

12參與電力系統(tǒng)調(diào)峰5

121常規(guī)調(diào)峰手段5

122用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能調(diào)峰6

13提高可再生能源發(fā)電消納能力8

131改善可再生能源發(fā)電特性8

132通過(guò)時(shí)移消納棄風(fēng)棄光9

133提高電力系統(tǒng)的供電充裕度10

14延緩輸配線(xiàn)路升級(jí)改造11

15分布式發(fā)電和微電網(wǎng)13

16主輔結(jié)合，展現(xiàn)儲(chǔ)能多重價(jià)值14

第2章主要電力儲(chǔ)能技術(shù)16

21抽水蓄能16

22壓縮空氣儲(chǔ)能17

23電化學(xué)儲(chǔ)能18

24飛輪儲(chǔ)能21

25超級(jí)電容器22

26超導(dǎo)儲(chǔ)能23

27其他24

第2篇電力儲(chǔ)能系統(tǒng)25

第3章電池儲(chǔ)能系統(tǒng)27

31電池儲(chǔ)能系統(tǒng)組成27

32儲(chǔ)能PCS主電路拓?fù)?2

321基于△/變壓器拓?fù)?3

322三單相變壓器組合式拓?fù)?3

323基于直流母線(xiàn)分裂電容拓?fù)?4

324三相四橋臂拓?fù)?4

325基于級(jí)聯(lián)H橋的中高壓拓?fù)?4

33儲(chǔ)能PCS控制技術(shù)35

331PCS數(shù)學(xué)模型36

332V/f控制45

333PQ控制46

334下垂控制47

目錄電力儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用第4章飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)50

41飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)50

42飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的主電路拓?fù)?1

421主電路拓?fù)?1

422永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型52

423電機(jī)側(cè)控制器參數(shù)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性52

43飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行控制55

431并網(wǎng)準(zhǔn)備55

432并網(wǎng)運(yùn)行56

433飛輪儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)56

第5章復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)66

51復(fù)合儲(chǔ)能的提出66

52復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)模型與分析67

521復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)建模67

522功率能力的提高69

523內(nèi)部損耗的降低72

524運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)75

53復(fù)合儲(chǔ)能的控制策略76

531直接并聯(lián)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)76

532通過(guò)電感器并聯(lián)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)77

533有源式復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)78

54復(fù)合儲(chǔ)能應(yīng)用案例81

第6章儲(chǔ)能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析86

61大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在儲(chǔ)能中的運(yùn)用86

62儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析88

621鉛碳電池89

622BMS數(shù)據(jù)91

623PCS數(shù)據(jù)94

624儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)特點(diǎn)97

63基于聚類(lèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法98

631儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)分析思路98

632聚類(lèi)算法介紹99

64儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例104

641數(shù)據(jù)預(yù)處理104

642數(shù)據(jù)清洗105

643初步統(tǒng)計(jì)107

644聚類(lèi)的預(yù)處理——權(quán)重分配109

645聚類(lèi)的預(yù)處理——手肘法確定聚類(lèi)數(shù)112

646k-means聚類(lèi)結(jié)果115

647電池健康狀態(tài)分化120

第3篇儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用125

第7章儲(chǔ)能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用127

71微電網(wǎng)中儲(chǔ)能的作用和微電網(wǎng)的主要應(yīng)用形態(tài)127

711微電網(wǎng)中儲(chǔ)能的作用128

712微電網(wǎng)的主要應(yīng)用形態(tài)131

72基于儲(chǔ)能的微電網(wǎng)并/離網(wǎng)控制132

721并網(wǎng)運(yùn)行控制133

722離網(wǎng)運(yùn)行控制134

723并/離網(wǎng)切換控制142

73基于儲(chǔ)能的微電網(wǎng)對(duì)等控制146

731對(duì)等控制146

732改進(jìn)下垂控制148

733主從下垂控制158

74微電網(wǎng)應(yīng)用案例163

第8章儲(chǔ)能用于可再生能源波動(dòng)平抑166

81風(fēng)電功率波動(dòng)特征及其影響分析166

811風(fēng)電功率波動(dòng)特征分析與建模166

812風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)頻率和電壓的影響175

813風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)低頻振蕩的影響181

82儲(chǔ)能平滑風(fēng)電有功功率波動(dòng)187

821多類(lèi)型儲(chǔ)能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的總體架構(gòu)188

822基于一階低通濾波器的儲(chǔ)能控制189

823基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能控制194

第9章風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓204

91風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻204

911電力系統(tǒng)調(diào)頻204

912風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻207

913儲(chǔ)能參與風(fēng)電調(diào)頻211

914風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻控制212

92風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)壓214

921電力系統(tǒng)調(diào)壓214

922風(fēng)電機(jī)組調(diào)壓216

923風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)壓控制219

93風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓220

931風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓方案220

932風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓控制策略222

933風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓案例224

第10章基于儲(chǔ)能的虛擬電廠(chǎng)231

101虛擬電廠(chǎng)概述231

102虛擬電廠(chǎng)資源模型234

1021可控電源模型234

1022不可控電源模型235

1023可中斷負(fù)荷模型236

1024儲(chǔ)能系統(tǒng)模型236

1025其他資源237

103考慮不確定性的VPP優(yōu)化調(diào)度237

1031兩階段分布魯棒優(yōu)化模型238

1032求解算法241

1033虛擬電廠(chǎng)案例242

參考文獻(xiàn)247

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