第1章 智能电网概述 1
1.1 简介 1
1.2 智能电网相关组织概述 2
1.2.1 智能电网标准发展组织 3
1.2.2 面向智能电网的技术联盟、论坛和专家组 6
1.2.3 其他政治、市场及贸易组织、论坛和联盟 8
1.3 美国智能电网发展现状 10
1.3.1 战略发展规划 11
1.3.2 政策和执法 12
1.3.3 政府和公司试点项目 13
1.4 欧盟智能电网发展现状 13
1.4.1 欧盟的活动 13
1.4.2 欧盟成员国的活动 15
1.5 日本智能电网发展现状 17
1.6 韩国智能电网发展现状 18
1.7 中国智能电网发展现状 19
1.8 小结 20
参考文献 20
第2章 可再生能源发电 24
2.1 简介 24
2.2 可再生能源系统与智能电网 25
2.2.1 水力发电 25
2.2.2 太阳能 29
2.2.3 风能 35
2.2.4 燃料电池 40
2.2.5 地热能 43
2.2.6 生物质能 46
2.3 可再生能源系统面临的挑战 51
2.3.1 成本过高 51
2.3.2 可再生能源集成并网 51
2.3.3 供电可靠性 51
2.3.4 输电 51
2.3.5 配电 52
2.4 小结 52
参考文献 52
第3章 电网 55
3.1 电网系统 56
3.2 电网重要标准概述 57
3.3 智能电网通信 57
3.3.1 变电站通信：IEC 61850标准 57
3.3.2 远程控制通信：IEC 60870-5标准 62
3.3.3 控制中心通信：IEC 60870-6标准 65
3.4 能量管理系统 69
3.4.1 应用程序接口：IEC 61970标准 69
3.4.2 软件应用程序间集成：IEC 61968标准 74
3.5 远程保护设备 82
3.5.1 IEC 60834概述 82
3.5.2 远程保护指令方案的类型 83
3.5.3 指令型远程保护系统的要求 83
3.5.4 远程保护系统的性能要求 84
3.5.5 远程保护系统性能测试 84
参考文献 85
第4章 智慧储能和电动汽车 89
4.1 简介 89
4.2 电能存储 90
4.2.1 电能存储概述 90
4.2.2 电能存储技术及应用 90
4.2.3 标准化项目和工作 93
4.3 分布式能源 95
4.3.1 分布式能源概述 95
4.3.2 技术和应用 96
4.3.3 相关标准化进程和项目 97
4.4 电动汽车 99
4.4.1 电动汽车概述 99
4.4.2 电动汽车的发展历史 100
4.4.3 电动汽车的类型 101
4.4.4 电动汽车的电池 102
4.4.5 电动汽车并网技术的机遇与挑战 104
4.4.6 电动汽车的标准化 106
4.5 小结 112
参考文献 113
第5章 智慧能源消费 116
5.1 简介 116
5.2 需求响应 116
5.2.1 需求响应技术概述 116
5.2.2 需求响应技术与障碍 117
5.2.3 需求响应相关标准化工作 118
5.3 高级计量体系标准 120
5.3.1 AMI系统 121
5.3.2 IEC 62056和ANSI C12标准 122
5.3.3 计量标准化项目和相关工作 125
5.4 智能家居与楼宇自动化标准 127
5.4.1 ISO/IEC信息技术——家庭电子系统（HES） 132
5.4.2 ZigBee/HomePlug SEP 2.0 135
5.4.3 OpenHAN 2.0 143
5.4.4 Z-Wave 147
5.4.5 ECHONET 149
5.4.6 ZigBee家庭自动化（ZHA）公共应用程序配置文件 150
5.4.7 BACnet 153
5.4.8 LONWORKS 154
5.4.9 INSTEON 156
5.4.10 KNX 156
5.4.11 ONE-NET 158
5.4.12 智能家居与楼宇自动化标准的比较 159
5.5 小结 161
参考文献 161
第6章 智能电网通信 165
6.1 简介 165
6.1.1 智能电网通信要求 166
6.1.2 标准列表 167
6.2 智能电网的通信系统架构 171
6.2.1 智能电网中的互联网协议 172
6.3 有线通信 173
6.3.1 电力线通信 173
6.3.2 光纤通信 177
6.3.3 数字用户线和以太网 180
6.4 无线通信 180
6.4.1 概述 180
6.4.2 无线超短距离通信 183
6.4.3 无线个域网和未授权频谱中的相关技术 185
6.4.4 授权频谱中的蜂窝网络和WiMAX技术 193
6.4.5 卫星通信 197
6.5 小结 199
参考文献 200
第7章 智能电网防护与安全 204
7.1 简介 204
7.2 智能电网的威胁性和脆弱性 205
7.2.1 网络脆弱性 205
7.2.2 通信错误 206
7.3 智能电网通信网络标准 206
7.3.1 无线网络标准 206
7.3.2 有线网络标准及其安全扩展 206
7.4 智能电网无线网络防护机制 207
7.4.1 无线标准化智能电网防护机制概述 207
7.4.2 设备接入 207
7.4.3 保护正常通信 210
7.5 智能电网中有线网络的防护／安全机制 212
7.5.1 有线智能电网安全技术概述 212
7.5.2 通信基础设施的基本安全机制 214
7.5.3 安全扩展原则 214
7.5.4 安全拓展中的安全措施 214
7.6 功能性安全的典型标准 217
7.6.1 IEC 62351标准 217
7.6.2 IEC 61508标准 219
7.7 讨论 221
7.7.1 安全与防护 221
7.7.2 防护等级 222
7.7.3 安全等级 222
7.7.4 开放性问题 222
7.8 小结 224
参考文献 224
第8章 互操作性 227
8.1 简介 227
8.1.1 互操作性和互换性 227
8.1.2 网络互操作性的挑战 228
8.1.3 增加互操作性的应用程序 228
8.2 互操作性标准 229
8.3 NIST确定的标准清单 233
8.4 NIST互操作性 233
8.5 智能电网概念参考模型 234
8.6 标准化确定的不同优先领域 235
8.6.1 广域态势感知 235
8.6.2 需求响应和消费者能源效率 236
8.6.3 智能储能 236
8.6.4 电力交通 236
8.6.5 网络安全 236
8.6.6 网络通信 237
8.6.7 AMI 237
8.6.8 配电网管理 237
8.7 优先行动计划 238
8.8 不同层次的互操作性 239
8.9 小结 240
参考文献 241
第9章 多种可再生能源并网 242
9.1 简介 242
9.2 间歇性可再生能源系统并网的挑战 243
9.2.1 传统电力系统的运行 243
9.2.2 间歇性可再生能源系统并网的影响 244
9.3 向高可再生电网的过渡 246
9.3.1 规划研究 246
9.4 高并网率和规模化电网储能 251
9.4.1 电网匹配分析——以色列电网案例 251
9.4.2 存储设计和调度-互连电网案例 254
9.5 可再生能源并网相关标准清单 259
9.6 小结和建议 260
参考文献 260
第10章 智能电网的前景 263
10.1 智能电网预述 263
10.2 智能电网该提供些什么 264
10.2.1 绿色电力 264
10.2.2 系统灵活性 264
10.2.3 实惠的服务 265
10.2.4 可靠、可持续的电网 269
10.3 智能电网的挑战 269
10.3.1 广泛的设计目的 269
10.3.2 电网运行挑战 271
10.3.3 策略挑战 271
10.4 未来方向 272
10.5 小结 272
参考文献 272
附录 智能电网标准列表 275