微电网——架构与控制

内容概要

Nikos Hatziargyriou,主编，希腊雅典国立技术大学电气与计算机工程学院电气部教授。从2007年开始担任希腊公用电力公司（PPC）副总裁，负责输配电网、岛屿配电网运营和测试研发中心管理；国际大电网会议（CIGRE）组织会员，电力系统动态性能委员会前任主席，欧电联（EURELECTRIC）会员，欧盟智能电网技术平台顾问委员会联合主席。主要研究方向是智能电网、分布式能源、微电网、可再生能源和电力系统安全分析。

Thomas Degner，德国卡塞尔弗劳恩霍夫风能与能源系统技术研究

书籍目录

译者序

原书序

原书前言

作者简介

第1章微电网的概念

1.1引言

1.2微电网是分布式电源接入的工具

1.3微电网含义的澄清

1.3.1什么是微电网

1.3.2什么不是微电网

1.3.3微电网与虚拟发电厂

1.4微电网的运行与控制

1.4.1微电网中的可控元素

1.4.2微电网的运行策略

1.5微电网的市场模型

1.5.1简介

1.5.2微电网的内部市场与商务模型

1.5.3微电网的外部市场与监管

1.6微电网的应用现状与展望

参考文献

第2章微电网控制

2.1引言

2.2控制功能

2.3信息与通信技术的作用

2.4微电网控制架构

2.4.1分层控制

2.4.2微电网运营商

2.5集中控制与分散控制

2.6预测

2.6.1简介

2.6.2负荷预测

2.6.3风电与光伏发电预测

2.6.4热需求预测

2.6.5电价预测

2.6.6预测的不确定性评价

2.7集中控制

2.7.1经济运行

2.7.2电能市场的参与

2.7.3数学模型

2.7.4求解方法

2.7.5研究案例

2.7.6案例结果

2.8分散控制

2.8.1多代理系统理论

2.8.2代理通信与发展

2.8.3代理通信语言

2.8.4代理本体与数据模型

2.8.5微电网控制的协调算法

2.8.6博弈论与市场规则的算法

2.8.7可扩展性与先进架构

2.9状态估计

2.9.1简介

2.9.2微电网状态估计

2.9.3模糊状态估计

2.10小结

附录2.A微电网案例研究

参考文献

第3章智能本地控制器

3.1引言

3.2微电网逆变器控制

3.2.1有功功率控制

3.2.2电压调节

3.3多逆变器的控制策略

3.3.1主从控制

3.3.2多主逆变器控制

3.3.3VSI的下垂控制

3.3.4辅助服务

3.3.5二次控制（可选）

3.4线路参数对频率和电压下垂控制的影响

3.4.1低压电网的功率传输

3.4.2低压电网中下垂控制的比较

3.4.3下垂控制的间接实现

3.5提高稳定性的新型本地控制方法的发展与评价

3.5.1控制算法

3.5.2孤岛模式的稳定性

3.5.3互联运行的稳定性

3.6小结

参考文献

第4章微电网保护

4.1引言

4.2微电网保护所面临的挑战

4.2.1配电系统保护

4.2.2配电网馈线过电流保护

4.2.3配电网馈线过电流保护和分布式电源

4.2.4并网模式下的微电网外部故障

4.2.5并网模式下的微电网内部故障

4.2.6并网模式下的用户终端故障

4.2.7孤岛模式下的微电网内部故障

4.2.8孤岛模式下的用户端故障

4.3微电网自适应保护

4.3.1简介

4.3.2基于提前计算整定值的自适应保护

4.3.3并网模式下不含分布式电源的微电网保护

4.3.4并网和孤岛模式下有同步型分布式电源接入的微电网

4.3.5基于实时计算整定值的自适应保护系统

4.3.6自适应保护的通信体系和协议

4.4利用故障电流源实现孤岛模式下的有效保护

4.5微电网故障电流限制

4.6小结

附录4.A.1中压/低压微电网集中式自适应保护系统

附录4.A.2FCS样机的描述

参考文献

第5章多微电网的协调运行

5.1引言

5.2多微电网控制与管理架构

5.3电压/无功协调控制

5.3.1简述

5.3.2数学模型

5.3.3推荐方法

5.3.4微电网稳态等值

5.3.5工具的开发

5.3.6主要成果

5.4频率协调控制

5.4.1分层控制概述

5.4.2分层控制细节

5.4.3主要成果

5.5紧急功能（黑启动）

5.5.1恢复规则

5.5.2黑启动程序案例

5.6动态等值

5.6.1微电网动态等值方法

5.6.2微电网系统的定义

5.6.3微电网动态等值方法的发展

5.6.4仿真主要结果

5.7小结

参考文献

第6章典型试点：成功案例与经验教训

6.1引言

6.2欧洲微电网项目综述

6.2.1在Gaidouromandra的Kythnos岛微电网（希腊）现场试验：孤岛系统的分散、智能负荷控制

6.2.2在曼海姆（Mannheim）市的现场试验:从并网模式切换为孤岛模式

6.2.3Bronsbergen微电网（荷兰）：孤岛运行和智能储能

参考文献

6.3美国的智能电网项目概述

6.3.1研发项目和示范项目

6.3.2项目总结

参考文献

6.4日本微电网项目概述

6.4.1区域电网项目

6.4.2电网技术项目

6.4.3新墨西哥州的示范项目

6.5中国微电网项目概述

6.5.1岛屿上的微电网

6.5.2工业、商业和住宅区的微电网

6.5.3偏远地区的微电网

参考文献

6.6智利的离网微电网

6.6.1项目描述

6.6.2需求侧管理

参考文献

第7章微电网的技术、经济、环境与社会效益量化

7.1微电网潜在效益概述

7.1.1微电网经济效益

7.1.2微电网技术效益

7.1.3微电网环境和社会效益

7.2效益量化研究方案

7.2.1仿真与分析方法

7.2.2欧洲微电网研究案例

7.3标准测试条件下的微电网效益量化

7.3.1标准测试条件定义

7.3.2能量平衡结果

7.3.3技术效益

7.3.4经济效益

7.3.5环境效益

7.3.6提高可靠性

7.3.7微电网发展的社会效益

7.4外部市场价格和定价策略的影响

7.4.1灵敏度分析

7.4.2能量平衡对外部市场价格和定价策略的灵敏度

7.4.3技术效益（损耗）对外部市场价格和定价策略的灵敏度

7.4.4经济效益对外部市场价格和定价策略的灵敏度

7.4.5环境效益对外部市场价格和定价策略的灵敏度

7.5微电网运行策略的影响

7.6欧洲微电网效益量化

7.7小结

参考文献

作者简介

微电网是当今电力行业中最具创新性的领域。未来微电网既可以作为配电网的能量平衡单元，又可以作为独立电网为社区供电。

本书权威性地展示了微电网的诸多内容：详细探讨了微电网的运行原理、控制和包括多微电网在内的先进构架；系统地概括了微电网运行目标和技术内涵，讨论了其给电力系统运行带来的社会、经济和环境效益。同时，还陈述了包括微电网保护在内的微电网设计和控制方面的问题，并阐释了集中和分散控制策略的实施方法。

本书主要特点如下：

1）由相关领域的国际知名学者编写，具有原创性，并且代表了微电网的最新发展水平；

2）以欧洲、美国、日本和中国的实际试点工程作为研究案例；

3）检验了微电网的市场和监管环境，并给出了标准测试条件下的评价结果；

4）从专家的角度给出了微电网的未来展望——讨论了使分布式电源效益最大化的技术解决方案以及开发微电网商务和监管框架的原则和条件；

5）可以从合作网站（wwwwileycom/go/hatziargyriou_microgrids）上获得本书所有图片的彩色版本。

本书所涵盖的内容全面且均衡，可以作为熟悉中低压配电系统的电气工程师、微电网运营商和电力系统研究人员及学者了解微电网的切入点，也可作为系统规划人员、调度人员、生产商、电网运营商、政府监管人员及电力系统研究生的参考资料。

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