第一部分 通用智能电网 2
第1章 智能电网 2
1.1概述 2
1.1.1效率和可靠性 2
1.1.2环境效益 3
1.1.3用户利益 3
1.1.4安全性 3
1.2技术方面 3
1.2.1双向通信 4
1.2.2控制和监测技术 4
1.2.3高级部件 4
1.2.4储能 5
1.3第一个智能电网／当前尝试 6
1.3.1科罗拉多州波尔得市 7
1.3.2得克萨斯州奥斯汀市 7
1.3.3加拿大安大略省 8
1.3.4意大利 8
1.4电网系统的未来 8
1.4.1前景 8
1.4.2网络安全 9
1.4.3用户隐私 9
1.4.4政治资助和支持 9
1.4.5当前研究 9
1.5小结 10
致谢 10
参考文献 10
第2章 智能电网需求管理和电网稳定性分布式算法 13
2.1智能电网元件 13
2.1.1分布式能源 14
2.1.2分布式储能 14
2.1.2.1可再生能源整合 15
2.1.2.2辅助服务 15
2.1.2.3车辆到电网的分布式存储示例 16
2.1.3管理电力需求 16
2.2电力市场 18
2.2.1市场代理 18
2.2.2市场运作 19
2.3需求响应 21
2.3.1直接负载控制 22
2.3.2定价政策 25
2.4需求侧管理的网络拥塞 26
2.4.1需求和电网负载管理网络模型 27
2.4.2拥塞博弈 27
2.4.3需求和电网负载管理博弈 28
2.4.4数值示例 29
2.5更复杂模型介绍 30
2.5.1分布式发电 31
2.5.2分布式存储 31
2.5.3问题和评论 32
2.6小结 33
致谢 33
参考文献 33
第3章 对微电网中本地发电能力的有效管理 38
3.1智能微电网 38
3.2相关文献 39
3.3微电网模型 39
3.3.1电气模型 39
3.3.2经济模型 41
3.4智能微电网 41
3.4.1重新设计目标优化 43
3.4.2非凸性声明 43
3.5次优解 44
3.5.1最快下降算法 44
3.6分布式实现 46
3.7数值结果 47
3.8小结 50
致谢 50
附录A明确式（3.2）的参数 50
参考文献 52
第4章 虚拟发电厂多视角服务管理的应用 53
4.1概述 53
4.2虚拟发电厂 54
4.3多视角服务管理 56
4.3.1术语和定义 57
4.3.1.1企业架构 57
4.3.1.2业务、应用和基础设施服务 58
4.3.1.3利益相关者、关注点、观点和角度 59
4.3.2视角 60
4.3.3多视角服务管理的元模型 61
4.3.4多视角服务管理分析 62
4.4虚拟发电厂服务管理 64
4.4.1虚拟发电厂中的利益相关者 66
4.4.2虚拟发电厂管理信息模型 67
4.4.2.1企业层 67
4.4.2.2运营管理层 67
4.4.2.3流程控制层 68
4.4.2.4控制层 68
4.4.3用例 69
4.4.3.1场景用例1：创建一个提前行动计划 69
4.4.3.2场景用例2：创建一个反应行动计划 72
4.5小结和展望 74
参考文献 75
第5章 插电式电动汽车配电网优化 77
5.1概述 77
5.2现有技术 78
5.2.1研究方法 78
5.2.2配电网模拟 79
5.3配电网优化 79
5.3.1系统功能 79
5.3.2系统架构 80
5.3.2.1前端 81
5.3.2.2后端 82
5.3.2.3外部工具 83
5.3.3系统优化 83
5.3.3.1电力负载模型 83
5.3.3.2模拟解释 84
5.3.3.3方案选择 85
5.4结果 85
5.4.1设施状况 85
5.4.1.1不同网络下的设施状况 85
5.4.1.2不同情况下的设施状况 87
5.4.2负载增加 87
5.4.3配电网健康 88
5.4.4变压器状况 89
5.5小结和未来工作 89
参考文献 90
第6章 基于本体的资源描述和低碳电网网络发现框架 92
6.1概述 92
6.2低碳网络和资源管理 93
6.3虚拟化管理 95
6.4 ICT能源本体 96
6.5建议的系统架构 97
6.6碳感知资源发现 99
6.7实验结果 100
6.8小结 101
致谢 101
参考文献 102
第二部分 智能电网的通信与网络 106
第7章 分布式电源和通信网络设计的最佳方法 106
7.1概述 106
7.2 ICT与气候变化 106
7.3微电网 107
7.4微电网背后的动机 108
7.5数学模型 109
7.5.1模型中使用的变量说明 109
7.5.2模型公式 109
7.5.3简单的样本问题 110
7.5.4计算结果 110
7.6结果分析 111
7.7小结 113
致谢 113
参考文献 113
第8章 智能电网测试平台：设计和验证 114
8.1概述 114
8.2背景 117
8.3相关工作 119
8.4智能电网测试平台设计 120
8.4.1电网架构 120
8.4.2信息网络架构 121
8.4.3 IPS设计 121
8.4.4功率表 124
8.4.5能源供应和能源需求者 125
8.5测试平台验证 126
8.5.1实时需求响应 126
8.5.1.1间歇电源管理 126
8.5.1.2多电流的价格需求响应 127
8.5.2中断自愈修复能力 127
8.5.3使用多路径的电流平衡 129
8.5.4功率表 129
8.6小结和未来工作 131
参考文献 131
第9章 用于IEC 61850标准中智能电网同步相量和集成的具有IEEE 1588基础系统的确定性以太网同步 133
9.1概述 133
9.2同步相量标准 134
9.2.1 IEEE标准1344 135
9.2.2 IEEE标准C37.118-2005 135
9.2.3 IEEE C37.118实验系统 136
9.2.4新型同步相量标准PC37.118.1和PC37.118.2. 137
9.3 PTP标准 137
9.3.1 IEEE 1588 v12002 138
9.3.2用于测试的PTP主时钟 138
9.3.2.1 XLi的时间间隔／事件时间 138
9.3.2.2确定网络拓扑稳定性的测试 139
9.3.3使用PTP v 1用于测试的实验系统 140
9.3.4用于测试的PTP从时钟 140
9.3.5 IEEE 1588 v22008 142
9.3.6使用PTP v2用于测试的实验系统 142
9.4 IEC 61850标准 143
9.4.1 IEEE C37.118与IEC61850和精确时间同步的协调 143
9.4.2用于事件数据交换通用格式的PC37.239. 143
9.4.3用于电力PTP的PC37.238 144
9.4.4使用PTP和IEC 61850用于测试的实验系统 144
9.5基于PTP V2的智能电网同步事件全球系统 145
9.6小结 146
致谢 147
参考文献 147
第10章 智能电网网络服务质量 149
10.1智能电网架构及其网络服务质量需求概述 149
10.2现有的无线网络协议及其服务质量机制 150
10.2.1基于IEEE 802.15.4的Zigbee 151
10.2.2基于IEEE 802.11的Wi-Fi 151
10.2.3基于IEEE 802.16的WiMax 152
10.3现有无线网络技术灵活的服务质量增强 152
10.3.1基于马尔科夫链排队模型的MAC延迟 154
10.3.2信道服务时间模型 157
10.3.3 MAC延迟、有效吞吐率和分组传输失败率 159
10.4实验设计与成果 160
10.5小结与展望 162
致谢 164
参考文献 164
第11章 实际智能电网部署的通信技术、网络和策略：从变电站到电表 166
11.1概述 166
11.2智能电网通信 167
11.2.1智能电网的目的 170
11.3智能电网的不同部分 170
11.3.1发电和输电系统 171
11.3.2配电系统 171
11.3.3供电点 173
11.4智能电网不同部分的通信 174
11.4.1一般注意事项 174
11.4.1.1定量测量所需服务 175
11.4.2发电和输电系统 176
11.4.3配电系统和供电点 177
11.4.3.1中压电网 177
11.4.3.2低压电网 179
11.4.4分布式发电 182
11.5小结 183
参考文献 183
第12章 关于支持电力移动的区域能源市场的ICT系统工程趋势研究 187
12.1概述 187
12.2智能电网最先进的ICT技术 188
12.2.1系统和基础设施 188
12.2.2低层 190
12.2.2.1室内通信技术 190
12.2.2.2广域通信技术 191
12.2.3中间层 192
12.2.4高层 192
12.3 ICT参考架构设计 193
12.3.1区域能源市场 193
12.3.2本地HAN ICT网关 193
12.3.3市场参与者和接口 194
12.4整合市场基础设施中的电力移动 195
12.4.1电力移动用例和ICT要求 195
12.4.2电力移动角色和系统模型 196
12.4.3电力市场中的电力移动角色 197
12.4.4电动汽车行驶管理 197
12.5小结和展望 199
致谢 199
参考文献 199