智能配電網(wǎng)技術及應用叢書 智能配電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制
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本書為智能配電網(wǎng)技術及應用叢書中的一個分冊。分布式能源在配電網(wǎng)層面的大規(guī)模接入給傳統(tǒng)配電網(wǎng)運行與控制帶來挑戰(zhàn)和機遇,智能配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制已成為當前國內外配電領域的研究熱點。本書立足配電網(wǎng)運行與控制前沿技術,全書共分7 章,包括概述、分布式電源并網(wǎng)特性與控制、負荷管理技術、儲能并網(wǎng)運行特性與控制、信息物理融合的配電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制、源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制應用示范工程等內容。本書可供從事智能電網(wǎng)技術、新能源技術、虛擬電廠技術、需求響應技術以及配電網(wǎng)規(guī)劃、設計、運行及維護等工程技術人員與管理人員參考,也可供高校師生及相關科研與產(chǎn)業(yè)工作者參考。
前言國家雙碳目標提出后,新型電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)的作用日益突出,特別是分布式能源在配電網(wǎng)大規(guī)模與高滲透率應用,會對配電網(wǎng)的規(guī)劃、調度、控制和保護等方面帶來不容忽視的影響。本書聚焦于分布式能源接入配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制關鍵技術。全書共分為7 章,主要內容如下。第1 章闡述發(fā)展智能配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制的背景,介紹國內外的技術發(fā)展動態(tài)、研究的價值與意義,建立源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制總體技術架構,提出全局優(yōu)化與局部自治相結合的區(qū)域內自治-區(qū)域間交互-全局協(xié)調的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制技術體系。第2 章闡述分布式電源并網(wǎng)特性與控制,介紹分布式電源大規(guī)模并網(wǎng)后的運行特性、接入模式及消納模式,并進一步探討分布式電源并網(wǎng)的協(xié)調控制以及分布式電源管理單元。第3 章闡述負荷管理技術,介紹不同規(guī)模負荷特性,并建立負荷設備模型和聚合模型,以及負荷側優(yōu)化管理方法,最終提出負荷主動管理系統(tǒng)與用戶終端實現(xiàn),支撐柔性負荷與電網(wǎng)運行協(xié)調的優(yōu)化管理和控制。第4 章闡述儲能并網(wǎng)運行特性與控制,介紹功率型、能量型及復合型儲能系統(tǒng)的構成、特性以及儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的供蓄能力指標,并進一步探討儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的控制策略與儲能控制管理單元。第5 章闡述信息物理融合的配電網(wǎng),以配電網(wǎng)信息物理融合形態(tài)為出發(fā)點,討論配電網(wǎng)的信息物理協(xié)同優(yōu)化控制以及數(shù)字孿生配電網(wǎng)技術,并探討了配電網(wǎng)的信息物理安全分析及防御方法。第6 章闡述源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制,介紹源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制的核心配電網(wǎng)的協(xié)同控制策略,包括區(qū)域感知及協(xié)同控制方法,重點介紹源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)與設備。第7 章闡述源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制應用的示范工程的組成及運行效果,包括貴州紅楓示范工程、廣州從化明珠工業(yè)園示范工程、上海虛擬電廠示范工程及江蘇源網(wǎng)荷儲示范工程。智能配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制技術是一個新興發(fā)展的領域,是虛擬電廠、主動配電網(wǎng)及需求響應等方面應用的核心技術,其涵蓋內容遠不止文中所述,受限于我國尚處于其技術發(fā)展初期,受作者自身能力水平和經(jīng)驗積累所限,本書還存在諸多不當之處,歡迎讀者不吝賜教,以便改正與進步。本書受到國家重點研究發(fā)展計劃項目電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)分析與控制的基礎理論及方法(基礎研究類:2017YFB0903000)和國家自然科學基金智能電網(wǎng)聯(lián)合基金重點項目電力信息物理系統(tǒng)形態(tài)演進理論及分析方法(U2166210)的支持。本書由上海交通大學劉東教授總體策劃并組織,上海交通大學陳飛、翁嘉明、黃玉輝,南網(wǎng)貴州電網(wǎng)有限責任公司李慶生、唐學用,廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局劉育權、曾順奇,國網(wǎng)上海市電力公司趙建立,國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學研究院袁宇波、孫健,國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司梁云、黃莉,國電南瑞科技股份有限公司李滿禮、李曉,南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司尤毅、高新華,廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院宋旭東等參加編寫。天津大學葛少云教授、河海大學沈兵兵教授擔任主審。限于時間,疏漏在所難免,不足之處請廣大讀者提出寶貴意見。編著者2024 年5 月
上海交通大學長聘教授、博士生導師,電氣工程系學術委員會主席,國家重點研發(fā)計劃項目負責人,教j育y部新世紀優(yōu)秀人才。
目錄叢書序 用配電網(wǎng)新技術的知識盛宴以饗讀者序前言第1 章 概述 11.1 技術背景 · 11.1.1 配電網(wǎng)形態(tài)的變化與升級 · 11.1.2 國內外技術發(fā)展動態(tài) · 41.2 源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制的價值與意義 81.3 源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制技術架構 · 111.3.1 概念辨析 111.3.2 基本特征 121.3.3 技術架構 12第2 章 分布式電源并網(wǎng)特性與控制 152.1 分布式電源分類及特性 152.1.1 不可控類設備 162.1.2 可控分布式電源類設備 172.1.3 其他特殊分布式電源 182.2 分布式電源接入指標 192.3 分布式電源控制模式 212.3.1 分布式電源有功消納模式 212.3.2 分布式電源無功控制模式 282.4 分布式電源控制管理單元 · 342.4.1 不可控類設備控制管理單元 342.4.2 可控分布式電源類設備控制管理單元 37第3 章 負荷管理技術 ·403.1 負荷特性 413.1.1 負荷響應特性 · 413.1.2 負荷控制特性 · 443.2 負荷設備建模 463.2.1 空調建模 463.2.2 電熱水器建模 · 473.2.3 其他民用開關類設備建模 493.2.4 電動汽車建模 · 503.2.5 工業(yè)負荷建模 · 513.3 負荷聚合建模 523.3.1 模型的一般化形式 523.3.2 空調統(tǒng)一建模 · 543.3.3 電熱水器統(tǒng)一建模 553.3.4 電動汽車統(tǒng)一建模 563.3.5 工業(yè)負荷統(tǒng)一建模 583.4 負荷側優(yōu)化管理 593.4.1 負荷聚合商集群建模 · 593.4.2 基于負荷群的聚合管理 653.4.3 基于智能臺區(qū)的負荷管理 673.5 負荷主動管理系統(tǒng)及用戶終端實現(xiàn) 713.5.1 總體架構分析 · 713.5.2 負荷主動管理系統(tǒng)及用戶終端系統(tǒng)實現(xiàn) 73第4 章 儲能并網(wǎng)運行特性與控制 784.1 儲能系統(tǒng)特性及應用領域 · 784.1.1 儲能系統(tǒng)對于配電網(wǎng)支撐特性分析 · 784.1.2 儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷領域中的應用分析 824.2 儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的組成和典型結構 · 844.2.1 基本組成 844.2.2 子模塊功能說明 844.3 儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的供蓄能力分析 854.3.1 儲能系統(tǒng)的供蓄能力指標 864.3.2 配電網(wǎng)供蓄能力指標求解算法 904.4 儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的協(xié)調控制 · 934.4.1 儲能并網(wǎng)運行控制策略 934.4.2 儲能控制管理單元 96第5 章 信息物理融合的配電網(wǎng) 985.1 配電網(wǎng)信息物理融合形態(tài) 985.1.1 配電物聯(lián)網(wǎng) 985.1.2 配電網(wǎng)的信息物理融合特性 · 1015.1.3 數(shù)字孿生配電網(wǎng)的基本形態(tài) 1055.2 配電網(wǎng)的信息物理協(xié)同優(yōu)化控制 1065.2.1 配電網(wǎng)的網(wǎng)格自治與協(xié)同處理 1075.2.2 配電控制區(qū)域 1095.2.3 配電網(wǎng)拓撲識別和動態(tài)分區(qū)機制 · 1165.3 配電網(wǎng)的信息物理安全分析及防御 1205.3.1 配電網(wǎng)CPS 安全要素分析 1205.3.2 配電網(wǎng)CPS 安全性分析方法 1285.3.3 配電網(wǎng)CPS 安全性時空防御 139第6 章 源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制 1486.1 協(xié)同控制信息流特征分析 1486.2 區(qū)域感知及協(xié)同控制方法 1496.2.1 區(qū)域態(tài)勢感知 1496.2.2 區(qū)域協(xié)同控制模式 · 1566.2.3 基于競標機制的區(qū)域協(xié)調控制方法 1596.3 源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)與設備 · 1666.3.1 全局運行決策系統(tǒng) · 1676.3.2 協(xié)同交互控制器 169第7 章 源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制應用示范工程 1737.1 貴州紅楓示范工程 1747.1.1 工程概述 1747.1.2 運行效果 1787.2 廣州從化明珠工業(yè)園示范工程 · 1927.2.1 工程概述 1927.2.2 運行效果 1967.3 上海虛擬電廠示范工程 · 2027.3.1 工程概述 2027.3.2 運行效果 2047.4 江蘇源網(wǎng)荷儲示范工程 · 2067.4.1 工程概述 2067.4.2 運行效果 · 209后記 · 214參考文獻 216