第1章 智能电网：动力、风险和前景 1
1.1 概述 1
1.2 为电力系统服务的信息和通信技术 4
1.3 先进技术的引入 5
1.4 欧洲能源的前景 7
1.5 向以电力为能量载体转变 12
1.6 智能电网发展的主要原因 12
1.7 智能电网的定义 13
1.8 智能电网的目标 14
1.8.1 输电网特性 14
1.8.2 配电网特性 15
1.8.3 配电网的必然趋势：智能电网 15
1.9 社会经济与环境目标 15
1.10 智能电网中的利益相关者 16
1.11 智能电网的科学研究 17
1.11.1 创新概念的发展实例 17
1.11.2 科学、技术、商业和社会的挑战 21
1.12 发展智能电网所需的能力准备 23
1.13 结论 23
1.14 参考文献 24
第2章 从智能电网到智能用户 26
2.1 主要趋势 26
2.1.1 危机 26
2.1.2 环境意识 27
2.1.3 新技术 27
2.2 个体与能源关系的演变 28
2.2.1 对能源的关切 28
2.2.2 透明的必要性 29
2.2.3 责任 29
2.3 能源公司的历史模式 30
2.3.1 自然垄断中的传统运营商 30
2.3.2 以技术知识为重点 30
2.3.3 未开发的客户关系 31
2.4 消费者理解的智能电网 32
2.4.1 第一步：数据革命 32
2.4.2 第二步：智能生态系统的建立 34
2.4.3 消费者的反对 35
2.5 商业模式 36
2.5.1 世界各国对商业模式的探讨 36
2.5.2 政府对有效监管模式的研究 38
2.5.3 新型利益相关者的机遇 39
2.6 参考文献 41
第3章 输电网：智能电网的利益相关者 42
3.1 变化的能源环境：可再生能源的发展 42
3.2 变化的能源环境：新型消费模式 45
3.3 新的挑战 50
3.4 输电网的发展 52
3.5 结论 55
3.6 参考文献 56
第4章 智能电网与能量管理系统 57
4.1 引言 57
4.2 分布式发电资源管理 58
4.2.1 分布式可再生能源发电的特征 58
4.2.2 将可再生能源整合到管理过程中 59
4.3 需求响应 62
4.4 储能技术、微电网及电动汽车的发展 64
4.4.1 新的储能方式 65
4.4.2 微电网 65
4.4.3 电动汽车 65
4.5 高压直流输电连接管理 66
4.6 电网可靠性分析 67
4.6.1 基于模型的稳定性分析 67
4.6.2 基于连续测量的分析：相量测量单元 68
4.6.3 动态极值 69
4.6.4 自愈电网 70
4.7 智能化设备管理 70
4.8 智能电网推广 72
4.8.1 试点项目的需要 72
4.8.2 电网可靠性的投资激励 73
4.8.3 可再生能源 73
4.8.4 能源效率的投资激励 73
4.8.5 成本／利润分配 73
4.8.6 新的监管框架 74
4.9 标准 74
4.9.1 智能电网案例分析 74
4.9.2 工作进展 75
4.9.3 合作 75
4.10 系统架构项目 76
4.10.1 发展前景 76
4.10.2 考虑垂直变化 78
4.10.3 开发集成工具 79
4.11 致谢 80
4.12 参考文献 80
第5章 智能电网的核心——配电系统 81
5.1 配电网简述 81
5.2 复杂化是当今电网的变化趋势 82
5.3 智能电网促进无碳能源转型 82
5.4 智能电网的组成 83
5.5 智能设备寿命 84
5.6 智能运行 84
5.7 智能电表 85
5.7.1 Linky智能电表项目 85
5.7.2 用户新服务 85
5.7.3 智能电表极大地推动电网管理现代化 86
5.8 智能服务 86
5.9 智能局部优化 87
5.9.1 分布式发电 87
5.9.2 积极的需求侧管理 88
5.9.3 分布式储能方式 88
5.9.4 新用途（包括电动汽车） 89
5.9.5 系统的局部优化 89
5.10 配电商是未来智能电网的核心 90
5.11 参考文献 90
第6章 配电网的规划和重组 92
6.1 引言 92
6.2 配电网的结构 93
6.2.1 高／中电压变电站 93
6.2.2 网状和环状配网 94
6.2.3 导线的种类 96
6.2.4 地埋线／架空线 97
6.2.5 中低压变电站 97
6.3 配电网的规划 97
6.3.1 规划／工程的原则 98
6.3.2 电网架构必须满足的标准 99
6.3.3 案例 99
6.3.4 长期和短期的规划 102
6.3.5 接入分布式电源对中压电网结构的影响 106
6.3.6 提高分布式电源渗透率 111
6.3.7 提议的新环形结构：混合结构 113
6.4 减少能量损失的重新配置 115
6.4.1 铜损问题 115
6.4.2 优化问题的数学公式 117
6.4.3 组合优化 120
6.4.4 寻找最优配置的不同方法 124
6.4.5 部分网状结构电网的重建 131
6.5 参考文献 132
第7章 能源管理及辅助决策工具 135
7.1 引言 135
7.2 电压控制 135
7.2.1 配电网电压控制简介 135
7.2.2 配电网的电压控制 136
7.2.3 含分布式发电的配电网电压控制 136
7.2.4 结论 144
7.3 保护方案 144
7.3.1 中压保护方案 145
7.3.2 中性点接地模式 147
7.3.3 故障特征 147
7.3.4 停电 148
7.3.5 分布式发电对馈线保护的影响 148
7.4 故障后重置：INTEGRAL项目的结果 151
7.4.1 INTEGRAL项目目标 151
7.4.2 示范点描述 151
7.4.3 一般自愈原则 154
7.4.4 结论 156
7.5 可靠性 159
7.5.1 蒙特卡罗模拟的基本概念 160
7.5.2 可靠性结论 165
7.6 参考文献 165
第8章 充电式电动汽车接入配电网 167
8.1 个人电动交通工具的变革 167
8.1.1 技术可靠性的提升 167
8.1.2 案例分析：Fluence ZE 168
8.1.3 对电网的影响如何？ 168
8.1.4 需求管理与V2G 169
8.2 电动汽车作为“主动负荷” 169
8.2.1 能源服务 169
8.2.2 频率调整 170
8.2.3 负荷备用及削减 171
8.2.4 其他服务 171
8.3 经济影响 172
8.3.1 未来有利可图但又有局限性的市场 172
8.3.2 新的商业模式 172
8.3.3 市场一体化 173
8.4 环境影响 173
8.4.1 间歇能源的协同效应 173
8.4.2 能源效率 174
8.4.3 其他优势 174
8.4.4 环境影响评估 174
8.5 技术挑战 175
8.5.1 体系结构 175
8.5.2 通信基础设施 175
8.5.3 控制策略 176
8.5.4 反馈 176
8.6 不确定因素 177
8.6.1 消费者对电动汽车的接受意愿 177
8.6.2 需求管理的可行性 177
8.6.3 技术因素 177
8.6.4 经济因素 177
8.7 结论 178
8.8 参考文献 178
第9章 信息和通信技术如何影响智能电网 181
9.1 引言 181
9.2 分布式控制 181
9.2.1 为什么智能电网不能称为“智慧型电网”？ 181
9.2.2 从家庭局域网到智能家居网络 182
9.2.3 智能家居网络用于本地能效优化 184
9.2.4 从家庭到微网：子网自主控制 185
9.3 互操作性和连通性 185
9.3.1 “效用计算”：当电网成为一个信息技术模型 185
9.3.2 连通性：从物理层到信息模型 186
9.4 从同步性到异步性 187
9.4.1 底层和顶层的绝对或相对同步 187
9.4.2 从异步数据到异步电力 188
9.4.3 从数据包到能量包 188
9.5 智能电网的未来 189
9.5.1 智能电网和物理网络共享的基础设施：传感器 189
9.5.2 基础设施共享：云智能电网 190
9.6 结论 190
9.7 参考文献 191
第10章 电网的计量与管理信息系统 192
10.1 引言 192
10.1.1 信息系统分类 192
10.1.2 方法 193
10.2 计量信息系统 193
10.2.1 计量系统介绍 193
10.2.2 计量系统的结构 194
10.2.3 操纵性数据 198
10.2.4 计量系统的布置 199
10.3 电网管理中的信息系统计量 200
10.3.1 配电网与IS管理的连接 200
10.3.2 智能电网三联图 201
10.4 结论：计量系统的现代化 202
10.4.1 两种方法 202
10.4.2 “生产用户”信息 202
10.4.3 总结 203
10.5 参考文献 204
第11章 智能电表和智能电网的经济学方法 205
11.1 需求响应：开放电力行业以及环境关注提高的结果 205
11.1.1 电力的特殊性 205
11.1.2 引入竞争的影响 206
11.1.3 二氧化碳减排目标的影响 207
11.2 传统的价格监管方式的局限 208
11.2.1 避免缺电 208
11.2.2 昂贵的先进发电方式降低了投资激励 208
11.2.3 强调价格的季节性差异 209
11.3 智能电表：实现减负荷和衡量市场容量的工具 211
11.3.1 向节电型市场发展 211
11.3.2 谁为安装智能电表买单？ 213
11.3.3 智能电网运行的经济效果 213
11.4 从智能电表到智能电网 214
11.5 参考文献 216
第12章 智能电网的调度 217
12.1 智能电网的监管及资金 217
12.1.1 是否必须建立激励机制以支持研发？ 217
12.1.2 如何处理智能电网的实施成本？ 218
12.1.3 哪些投资、多少投资可以计入输电价？ 218
12.1.4 是否需要建立合作机制？ 218
12.2 监管和经济模型 218
12.3 价值链的演变 220
12.3.1 电力和信息通信技术部门之间应该如何合作？ 220
12.3.2 价值链中用户及新主体的角色是什么？ 222
12.4 智能电网商业模式的出现 222
12.4.1 欧洲是否需要制定能源监管框架以促进智能电网实施？ 222
12.4.2 法国有哪些变化？ 223
12.5 监管有助于智能电网的发展 225
12.5.1 如何保证系统运行者在投资决策中考虑公众利益？ 225
12.5.2 Linky智能电表 225
12.5.3 如何为智能电网投资筹措资金？ 227
12.5.4 应该采用怎样的能源监管框架来鼓励智能电网有效投资？ 227
12.5.5 消费者可以接受怎样的价格？ 227
12.5.6 能源监管机构如何促进智能电网的发展？ 228
12.6 商业模式构建 228
12.7 智能电网标准化 229
12.7.1 为什么说标准化是电力系统发展的重要因素？ 229
12.7.2 标准化能否满足智能电网互操作性的需要？ 230
12.7.3 欧洲智能电网标准化完成了哪些工作？ 231
12.7.4 标准化是不是一个重要的商业议题？ 233
12.8 结论 233
12.9 参考文献 234