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A 50
附录B 51
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A 76
附录B 76
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A 137
附录B 138
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AGC 146
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A 170
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A 197
附录B 198
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A 313
附录B 314
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