可持续电力系统的建模与控制 面向更为智能和绿色的电网PDF电子书下载

第1章 智能电网的实时建模与控制 1

1.1简介 1

1.2相量测量技术和装置概述 2

1.2.1相量 2

1.2.2相量测量装置（PMU） 3

1.2.3相量数据集中器（PDC） 3

1.3广域监测与控制（WAMC）测试平台 3

1.3.1广域监测与控制 3

1.3.2已有的广域监测与控制测试平台装置 4

1.4相量设备的性能测试 7

1.4.1 RSCAD中的电力系统 7

1.4.2相量测量值显示 7

1.4.3频率监测 8

1.4.4非额定频率下的电压监测 8

1.5基于相量测量的控制算法 9

1.5.1基于PMU的控制测试实例 9

1.5.2控制算法的实现 10

1.6微网的建模与仿真 14

1.6.1微网简介 14

1.6.2微网控制 15

1.6.3仿真结果 17

1.7小结 21

参考文献 21

第2章 计及分布式发电和需求侧管理的智能电网运行 23

2.1简介 23

2.2智能电网基础设施 25

2.3数学模型 26

2.3.1离散变量的处理 28

2.3.2约束条件 28

2.4案例分析 29

2.4.1示例系统 29

2.4.2仿真结果 31

2.5讨论 36

2.6小结 37

参考文献 37

第3章 并网分布式发电系统的有功和无功功率控制 40

3.1简介 40

3.2系统描述 43

3.3 P、 Q控制方案 44

3.3.1 Clarke变换 44

3.3.2 Park变换 46

3.3.3电压源变换器的建模 48

3.3.4同步参考坐标系统中的电压方程式 49

3.3.5一般控制方案 50

3.3.6电流参考值的计算 50

3.3.7直流电压调节器 51

3.3.8电流回路控制 53

3.3.9锁相环 54

3.3.10电压调制 55

3.4仿真结果 57

3.4.1储能系统的仿真 57

3.4.2分布式发电系统的仿真 58

3.4.3在一个电压跌落期间可再生能源发电系统的仿真 61

3.5小结 68

致谢 68

参考文献 68

第4章 孤岛运行下有源配电系统的建模与控制 70

4.1简介 70

4.2孤岛运行下有源配电系统的控制理念 73

4.2.1孤岛运行下有源配电系统的频率控制理念 73

4.2.2孤岛运行下有源配电系统的基于多代理技术的控制器 79

4.3配有RTDS和用于SCADA DNP3的MatrikonOPC服务器的测试平台 82

4.3.1测试平台的构成 82

4.3.2 RTDS和用于SCADA DNP3的MatrikonOPC服务器之间的通信测试 84

4.4有源配电系统的模型 86

4.4.1分布式发电系统 86

4.4.2 IEEE 9-bus系统 90

4.5有源配电系统频率控制的案例研究 94

4.5.1分布式发电系统的案例研究 94

4.5.2 IEEE 9-bus系统的案例研究 98

4.6小结 104

参考文献 104

第5章 风力发电中不平衡运行条件下网侧逆变器的控制方法 106

5.1简介 106

5.2风电应用中不平衡网侧逆变器运行方面的研究进展 107

5.3不平衡运行条件下的网侧逆变器 110

5.4不平衡电网电压和平衡线路阻抗环境下网侧逆变器谐波完全消除的方法 112

5.5电网电压和线路阻抗同时不平衡的条件下谐波消除的一般方法 116

5.5.1理论方法 117

5.5.2电网电压和线路阻抗同时不平衡的情况下网侧逆变器的谐波消除控制方法 119

5.6算例 119

5.7小结 124

参考文献 125

第6章 配电系统管理技术的研究进展 128

6.1简介 128

6.2配电系统的停电管理 129

6.2.1基于本地的控制方法 130

6.2.2计及短期负荷预测 135

6.2.3基于应用管理中心的策略 137

6.2.4利用智能电表数据的停电分析 138

6.2.5讨论 140

6.3在线智能电网分析的高性能计算 140

6.3.1配电系统的状态估计 141

6.3.2详解CPU和GPU结构 144

6.3.3电力系统数值计算方法的特点 146

6.3.4并行迭代法 149

6.3.5评估多核GPU的应用 152

6.3.6讨论 153

6.4小结 154

参考文献 154

第7章 含有储能系统的电力系统排放控制 158

7.1简介 158

7.2电池储能系统 159

7.3模型建立 160

7.3.1目标函数 160

7.3.2约束条件 160

7.4一种基于λ迭代和遗传算法的混合优化方法 162

7.4.1第一个阶段 163

7.4.2第二个阶段 163

7.5数据分析与结果 164

7.6小结 169

参考文献 169

第8章 使用光伏阵列和质子交换膜（PEM）燃料电池的混合智能微网的建模与控制 171

8.1简介 171

8.2由PEM燃料电池构成的微网的建模与控制 173

8.2.1燃料电池发电装置 173

8.2.2仿真结果和模型对比 175

8.2.3 DC-DC变换器 176

8.2.4燃料电池发电装置和DC-DC变换器的测试 178

8.2.5逆变器 178

8.2.6燃料电池发电装置和带有控制器的电压源逆变器 181

8.2.7具有电压源逆变器和控制器的系统测试 184

8.3光伏系统的建模与控制 185

8.3.1系统的总体配置和数学建模 185

8.3.2建模和仿真结果 190

8.4具有光伏阵列和PEM燃料电池的混合微网 194

8.4.1连接到电网的微网（孤岛模式） 194

8.4.2连接到电网的微网（当P、 Q为正或负时） 195

8.4.3作为用户驱动型微网系统的影响 200

8.5小结 200

参考文献 200

第9章 基于多阶段最优潮流和遗传算法的有源配电网的风力机布点的优化问题 202

9.1简介 202

9.2利用多阶段最优潮流算法评估有源配电网中风能的最大获取 204

9.2.1有载分接开关的协调电压控制 205

9.2.2弃风 205

9.2.3发电机无功功率的协调控制 205

9.3多阶段最优潮流 206

9.4风力机优化配置的遗传算法-多阶段潮流的混合优化方法 208

9.5系统描述 210

9.5.1时变负荷及风力发电的建模 210

9.5.2短路计算 212

9.5.3电网运行约束 212

9.6算例分析 212

9.7讨论 214

9.8小结 215

参考文献 215

第10章 计及风电不确定性的电网规划 219

10.1简介 219

10.2低电压穿越能力 224

10.2.1概述 224

10.2.2关键的建模要求 225

10.2.3单台风电机组低电压穿越能力评估 229

10.3无功功率支撑要求 234

10.3.1概述 234

10.3.2稳态评估 234

10.3.3动态评估 237

10.4惯性响应和频率控制要求 241

10.4.1概述 241

10.4.2 DFIG的频率控制和惯性响应——定性评估 244

10.4.3频率控制和惯性响应——动态模拟 245

10.4.4频率控制和惯性响应——其他的风力机技术 246

10.4.5小结 248

参考文献 249

第11章 多电平变换器的拓扑结构和控制策略 251

11.1多电平变换器的拓扑结构 252

11.1.1单元级联型（CM）变换器 252

11.1.2飞跨电容多单元型（FCM）变换器 255

11.1.3层叠式多单元型（SM）变换器 257

11.2多电平变换器的控制策略 259

11.2.1基于载波的SPWM算法 259

11.2.2空间矢量脉宽调制技术 265

11.2.3特定谐波消除 268

参考文献 272

第12章 微网内分布式电源中DC-AC变换器的建模与控制 275

12.1简介 276

12.2微网中DC-AC变换器的建模 277

12.2.1微网概述 277

12.2.2微网控制过程 280

12.2.3微网中含电力电子接口的分布式电源建模 280

12.3微网中分布式电源的功率变换器的控制技术 282

12.3.1线性控制方法 282

12.3.2鲁棒控制方法 284

12.4有关不同控制方法性能的讨论 287

12.5微网中DC-AC功率变换器的性能测试 288

12.6小结 294

参考文献 294