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第1章 绿色能源及其技术的选择1

1.1 引言1

1.2 决策过程的复杂性1

1.2.1 表决2

1.2.2 成本效益3

1.2.3 回报矩阵分析4

1.2.4 加权评分4

1.2.5 数学优化5

1.2.6 效用函数5

1.2.7 经济模型5

1.2.8 仿真模型6

1.2.9 多属性效用分析6

1.2.10 系统动态模型6

1.3 如何做出决定6

1.4 工程决策分析7

1.5 决策支持系统7

1.5.1 实物期权理论方法8

1.5.2 系统规划方法中的权衡9

1.5.3 多准则分析法10

1.6 社会挑战12

1.7 结论12

参考文献13

第2章 并网准则：目标与挑战15

2.1 引言15

2.2 并网准则的规范17

2.2.1 规划准则18

2.2.2 连接准则21

2.2.3 操作准则24

2.2.4 数据通信准则26

2.2.5 平衡准则26

2.3 并网挑战27

2.4 可再生能源的集成和并网运行27

2.5 并网准则与传统发电方案29

2.6 并网准则和核能发电30

2.7 结论31

参考文献32

第3章 故障穿越标准的发展33

3.1 引言33

3.2 新西兰的FRT标准制定35

3.3 基本考虑思路36

3.3.1 系统特点36

3.3.2 保护问题37

3.3.3 技术37

3.3.4 频率穿越40

3.3.5 国际惯例40

3.4 方法和假设41

3.4.1 负荷建模的假设42

3.4.2 附加控制器43

3.4.3 负荷和发电场景43

3.4.4 可信的突发事件43

3.4.5 保护性能43

3.5 分析及结果44

3.5.1 测试案例研究44

3.5.2 新西兰LVRT的总结和比较47

3.5.3 最终提出了FRT极限48

3.6 合规性测试49

3.7 建议和未来方向49

3.8 结论49

附录A50

附录B51

参考文献53

第4章 低压配电网中屋顶光伏发电高渗透率问题：电压的不平衡及其改进55

4.1 引言55

4.2 低压配电网中的电压不平衡56

4.2.1 电网结构57

4.2.2 功率分析58

4.2.3 灵敏度分析58

4.2.4 随机评估59

4.3 灵敏度和随机分析结果60

4.3.1 单一光伏发电系统在电压不平衡情况下的灵敏度分析61

4.3.2 电压不平衡的随机评估64

4.4 用户电力设备对电压不平衡的改善67

4.4.1 配电网静止同步补偿器67

4.4.2 动态电压恢复器68

4.5 CPD的应用：稳态结果69

4.5.1 标称情况69

4.5.2 配电网静止同步补偿器的应用69

4.5.3 动态电压恢复器的应用71

4.5.4 随机分析结果72

4.6 CPD的应用：动态特性73

4.6.1 配电网静止同步补偿器的应用73

4.6.2 DVR的应用74

4.7 结论75

附录A76

附录B76

参考文献77

第5章 采用不同MPPT控制器的并网太阳能光伏系统的性能评估79

5.1 引言79

5.2 三相太阳能光伏发电系统81

5.3 太阳能光伏电池82

5.4 DC-DC升压变换器和MPPT算法83

5.4.1 开路电压比例法84

5.4.2 短路电流比例法85

5.4.3 扰动观察法85

5.4.4 电导增量法85

5.4.5 模糊逻辑控制法87

5.4.6 人工神经网络88

5.4.7 遗传算法88

5.5 太阳能光伏系统并网三相逆变器88

5.6 太阳能光伏系统电力电子变换器的功率损耗和结温估计90

5.7 热模型91

5.8 基于自适应神经模糊推理系统的控制器92

5.9 性能比较96

5.10 结论99

参考文献99

第6章 基于遗传算法和最优潮流的风力发电机最优选址与定容102

6.1 引言102

6.1.1 动机和方法102

6.1.2 文献综述和贡献104

6.1.3 章节组成104

6.2 模型特性104

6.2.1 随时间变化的负荷需求和风力发电的建模104

6.2.2 所提出方法的结构106

6.2.3 仿真程序107

6.3 遗传算法实现107

6.4 配电网运营商收购市场配置108

6.4.1 约束条件109

6.4.2 可调度负荷的建模110

6.4.3 约束成本变量公式110

6.4.4 步进控制的原始－对偶内点法111

6.5 测试系统描述112

6.5.1 从配电网运营商的角度计算风电机组的报价114

6.6 案例研究与仿真结果114

6.7 结论118

参考文献118

第7章 风力发电系统的潮流分析和无功功率补偿120

7.1 引言120

7.2 异步发电机稳态模型121

7.3 风力机连接122

7.4 潮流分析122

7.4.1 潮流分析顺序法123

7.4.2 潮流分析同步法124

7.4.3 潮流分析同步法和顺序法的收敛特性125

7.5 强化电网125

7.6 无功功率补偿128

7.6.1 并联补偿129

7.6.2 串联补偿131

7.6.3 串并联补偿133

7.7 结论135

附录A137

附录B138

参考文献139

第8章 可变速风力发电机对美国东部互联网络频率调节和振荡阻尼的贡献141

8.1 引言141

8.2 可变速风力发电机的快速有功功率控制技术142

8.3 电力系统和变速风力发电机模型143

8.3.1 风力发电机模型143

8.3.2 电力系统模型143

8.3.3 仿真场景建设144

8.4 变速风力发电机对EI频率调节的贡献145

8.4.1 风力惯性控制145

8.4.2 风力调速控制145

8.4.3 风力AGC146

8.4.4 案例分析：发电之旅146

8.4.5 案例分析：减负荷148

8.4.6 风力发电机频率调节控制的影片展示149

8.4.7 讨论150

8.5 变速风力发电机对EI振荡阻尼的贡献151

8.5.1 风力PSS控制151

8.5.2 利用本地反馈信号的振荡阻尼151

8.5.3 使用广域反馈信号的区域间振荡阻尼152

8.5.4 使用广域反馈信号协调区域间振荡阻尼154

8.5.5 广域风力发电机控制区域间振荡阻尼的影片展示154

8.6 结论156

参考文献156

第9章 基于高密度可再生能源发电的中低压电网能量管理158

9.1 引言158

9.2 中低压网络的负荷分配控制技术159

9.2.1 基于下垂的控制方法159

9.2.2 基于通信的控制方法165

9.2.3 带有通信的下垂控制方法168

9.3 结论与展望169

附录A170

参考文献172

第10章 在配电系统中引入绿色能源：研究的影响和控制方法的发展175

10.1 引言175

10.2 静态电压稳定性分析179

10.2.1 高光伏渗透率的影响179

10.2.2 突发事故中系统的状态181

10.3 动态分析系统建模182

10.3.1 太阳能光伏183

10.3.2 静止同步补偿器184

10.3.3 负荷185

10.4 不同负荷组成的影响186

10.5 静止同步补偿器控制器设计188

10.5.1 线性二次调节器控制器188

10.5.2 范数有界的线性二次调节器控制器190

10.5.3 设计步骤191

10.6 性能评估192

10.6.1 故障Ⅰ：靠近变电站的三相短路故障193

10.6.2 故障Ⅱ：接近分布式电源单元的不对称故障195

10.7 结论196

附录A197

附录B198

参考文献199

第11章 智能插电式混合动力汽车在未来智能电网中的集成应用201

11.1 引言201

11.2 电网G2V模式影响202

11.3 V2G技术203

11.4 V2G系统简单结构204

11.5 插电式混合动力汽车作为配电网中储存能量的电源205

11.6 V2G系统优势206

11.6.1 可再生能源的支持206

11.6.2 环境效益207

11.6.3 辅助设备208

11.7 V2G概念的挑战209

11.8 研究范畴210

11.9 结论210

参考文献211

第12章 微电网应急操作中分布式能源的协调控制219

12.1 引言219

12.2 微电网结构和通信设施220

12.2.1 智能电网的通信技术及其在微电网的应用221

12.3 微电网控制和应急功能225

12.3.1 初级电压和频率管理225

12.3.2 电动汽车对初级频率控制的支撑作用227

12.3.3 二级负荷频率控制228

12.3.4 负荷响应231

12.3.5 微电网孤岛后的能量管理234

12.4 微电网服务恢复过程237

12.4.1 电动汽车参与微电网恢复过程238

12.4.2 黑起动理论238

12.4.3 电动汽车参与微电网改造的效益分析239

12.5 微电网应急操作实验验证241

12.5.1 微电网和电动汽车实验室：电力基本设施241

12.5.2 微源功率变换器和双向电动汽车充电原型243

12.5.3 通信和控制结构243

12.5.4 微电网自治操作的实验验证244

12.6 结论250

参考文献251

第13章 一种应用于风电场中的新型机械转矩补偿系数聚合技术253

13.1 引言253

13.2 DFIG风力机模型255

13.3 完整DFIG风电场模型的形成257

13.4 聚合DFIG风电场模型的提出259

13.4.1 全聚合DFIG风电场模型259

13.4.2 MTCF的计算依据259

13.4.3 基于模糊逻辑系统的MTCF计算261

13.4.4 等效内部电网263

13.4.5 模型简化263

13.4.6 仿真结果264

13.4.7 基本操作265

13.4.8 电网扰动266

13.5 对所提出的聚合技术的评价267

13.5.1 逼近精度267

13.5.2 仿真计算时间268

13.6 结论268

参考文献269

第14章 变换损耗和成本优化的直流电网互连271

14.1 引言271

14.2 不同的低压直流电网的拓扑结构273

14.2.1 小型网络的拓扑结构273

14.2.2 微电网拓扑273

14.2.3 混合动力电动汽车的拓扑结构275

14.3 低压直流系统的连接276

14.3.1 单极低压直流系统276

14.3.2 双极低压直流系统276

14.4 DC-DC变换器的效率277

14.5 直流系统损耗计算278

14.5.1 电缆损耗278

14.5.2 变换和变换损失279

14.5.3 交直流变换器损耗279

14.5.4 DC-DC变换器280

14.6 总电缆成本282

14.7 结论284

参考文献285

第15章 智能电网中具有自愈能力的互连自主微电网287

15.1 引言287

15.2 具有自愈能力的网络290

15.3 配电网：配置和模型291

15.3.1 分布式电源、变换器结构及建模292

15.3.2 网络电压调整292

15.3.3 微型智能电网再同步293

15.4 多微电网系统控制策略293

15.4.1 并网模式外环控制294

15.4.2 自主模式外环控制295

15.4.3 内环控制299

15.4.4 DSTATCOM控制302

15.5 验证和仿真研究303

15.5.1 案例1：带三相平衡负荷的微电网运行304

15.5.2 案例2：微电网运行不平衡、谐波负荷304

15.5.3 案例3：相互连接的自主微电网系统307

15.6 结论312

附录A313

附录B314

参考文献314

第16章 基于智能体的智能电网的保护和安全318

16.1 引言318

16.2 智能电网的保护和安全要求320

16.2.1 微电网保护需求320

16.2.2 微电网安全需求320

16.3 微电网系统模型321

16.3.1 同步发电机的建模322

16.3.2 风力发电机的建模322

16.4 多智能体系统323

16.4.1 智能体的特点324

16.4.2 多智能体系统的工程优势324

16.4.3 多智能体系统与智能电网的交互325

16.5 智能微电网保护的多智能体架构326

16.5.1 基于多智能体系统的保护方案328

16.5.2 智能电网的保护策略329

16.6 说明性的案例和结果331

16.6.1 故障的检测和隔离331

16.6.2 智能电网中增加风力发电的影响333

16.7 智能电网安全的多智能体架构335

16.7.1 攻击对智能电网动态状态的影响335

16.7.2 攻击对智能电网部件的影响336

16.7.3 攻击对智能电网设备的影响337

16.7.4 攻击对智能电网保护方案的影响338

16.8 一些有效的网络攻击缓解技术339

16.9 结论339

参考文献340

第17章 智能电网状态估计预防错误数据入侵的漏洞342

17.1 引言342

17.2 电力系统状态估计343

17.2.1 测量数据的系统模型344

17.2.2 测量函数的计算345

17.2.3 状态估计：公式和方法345

17.2.4 错误数据监测345

17.3 配电网状态估计346

17.4 智能电网状态估计347

17.5 智能电网状态估计的缺陷：案例研究348

17.6 智能电网状态估计漏洞综述352

17.7 结论354

参考文献354

第18章 可再生集成电网的网络中心性分析障碍和模型356

18.1 引言356

18.2 系统模型和方法358

18.3 各种总线成对依赖程度364

18.3.1 最短路径364

18.3.2 总线依赖矩阵364

18.3.3 从系统数据中查找总线依赖矩阵的步骤365

18.3.4 关于总线依赖矩阵的观察366

18.4 影响的措施366

18.4.1 路径长度366

18.4.2 连接丢失366

18.4.3 负荷损耗和过负荷线路的数量368

18.5 关键节点的秩相似性369

18.6 结论371

参考文献371