本书分析全球化石能源和清洁能源分布及发展现状，针对世界能源发展面临的严峻挑战，从实现能源开放、互联、对等、分享等角度出发，提出一种新的能源网络结构——能源互联网。详细介绍能源互联网的概念和框架结构，同时对能源互联网中的能源接口、能源交换机、能源路由器等关键模块进行建模分析，阐述能源互联网的孤岛检测方法、能源互联网的关键节点辨识、能源互联网的分级网络控制、能源互联网的储能优化，以及能源互联网的能量评估与稳定分析。本书以作者所在校园某实验楼为主体搭建的一个狭义能源互联网（校园能源互联网）为案例，进一步研究能源互联网的结构与特性，通过实际应用发现其中存在的问题进而加以改进，展望能源互联网的发展前景。
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前言
第1章 能源与电网 1
1.1 能源现状 1
1.1.1 能源的发展 1
1.1.2 世界能源现状 3
1.1.3 中国能源现状 5
1.2 能源利用、转换与存储 7
1.2.1 能源利用 7
1.2.2 能源转换 11
1.2.3 能源存储 13
1.3 智能化的现代电力系统 19
1.3.1 数字电力系统 20
1.3.2 FRIENDS柔性配电系统 21
1.3.3 微网 22
1.3.4 智能电网 24
1.4 本章小结 27
第2章 能源互联网分类与框架 28
2.1 能源与能源互联网 28
2.1.1 能源互联网的提出 28
2.1.2 能源互联网的自能源 30
2.1.3 能源互联网的性质与分类 32
2.2 全球能源互联网 35
2.3 广义能源互联网 36
2.4 狭义能源互联网 37
2.4.1 狭义能源互联网的核心设备 39
2.4.2 狭义能源互联网的关键技术 40
2.5 能源互联网的信息技术 42
2.5.1 能源互联网中的通信 42
2.5.2 能源互联网中的软件结构 42
2.5.3 能源互联网的标准协议 45
2.6 能源互联网的继电保护方案 45
2.6.1 改进纵联保护方案 46
2.6.2 低电压加速反时限过电流保护原理 47
2.6.3 能源互联网保护配置方案 48
2.7 能源互联网与电网的交互影响 49
2.7.1 电网对能源互联网的影响 49
2.7.2 能源互联网对电网的影响 52
2.8 本章小结 58
第3章 能源互联网的能源接口 60
3.1 能源接口 60
3.2 广义能源接口 60
3.2.1 一次能源-电能接口 61
3.2.2 一次能源-热能接口 62
3.2.3 一次能源-其他形式能量接口 64
3.3 狭义能源接口 66
3.3.1 狭义能源接口中的数据采集 68
3.3.2 狭义能源接口中的信息技术 70
3.3.3 狭义能源接口的硬件设计 73
3.4 本章小结 76
第4章 能源互联网的能源交换机 77
4.1 能源交换机概述 77
4.1.1 能源交换机基本概念 77
4.1.2 能源互联系统中的能源交换机 78
4.2 三种典型能源交换机 80
4.2.1 DC/AC交换机 80
4.2.2 DC/DC交换机 80
4.2.3 AC/AC交换机 81
4.3 能源交换机控制策略 81
4.3.1 下垂控制方法 81
4.3.2 数据驱动控制方法 84
4.3.3 基于多智能体的自适应协调控制 84
4.4 能源交换机与电能质量调节 93
4.4.1 能源互联网中的电能质量问题 93
4.4.2 能源交换机在电能质量调节中的应用 94
4.4.3 基于能源交换机的能源互联网三相不平衡补偿策略 94
4.5 本章小结 103
第5章 能源互联网的能源路由器 104
5.1 能源路由器总述 104
5.1.1 引言 104
5.1.2 能源路由器的总体框架 105
5.1.3 能源路由器的运行模式 107
5.2 能源路由器的功能需求 107
5.2.1 能源互联网的发电/负荷预测 107
5.2.2 能源互联网的故障隔离 108
5.2.3 能源互联网的时间同步 109
5.3 固态变压器模块的结构设计 110
5.3.1 固态变压器基本概念 110
5.3.2 能源路由器的固态变压器模块结构及工作原理 111
5.3.3 能源路由器的固态变压器模块数学建模及控制策略 114
5.3.4 仿真分析 118
5.4 能源路由器的协调控制策略 120
5.4.1 多智能体协调控制方法简介 120
5.4.2 以能源路由器为核心的能源互联网智能协调控制系统 120
5.4.3 基于多智能体包含控制算法的多个能源路由器间协调控制策略 125
5.4.4 仿真分析 128
5.5 本章小结 130
第6章 能源互联网的孤岛检测 132
6.1 孤岛效应概述及检测盲区 132
6.2 单个能源交换机的孤岛检测 134
6.2.1 旋转型DG孤岛检测 134
6.2.2 逆变型DG孤岛检测 138
6.3 多能源交换机孤岛检测 143
6.3.1 两台能源交换机均采用AFD法 144
6.3.2 两台能源交换机分别采用AFD法和SFS法 145
6.4 稳定性分析 146
6.4.1 孤岛检测控制器的小信号数学模型 146
6.4.2 输出滤波器与耦合电感的小信号数学模型 148
6.4.3 能源子网电源的小信号数学模型 150
6.4.4 能源子网电源根轨迹分析 151
6.5 本章小结 153
第7章 能源互联网的关键节点辨识 154
7.1 能源互联网的节点定义与节点划分 154
7.1.1 能源互联网的节点定义 154
7.1.2 能源互联网的节点划分 155
7.2 基于网络可控性的关键节点辨识方法 156
7.2.1 网络的可控性分析 157
7.2.2 基于网络可控性的关键节点辨识 160
7.2.3 仿真分析 162
7.3 基于网络最大流的关键节点辨识方法 165
7.3.1 基于网络最大流构建系统模型 166
7.3.2 基于网络最大流的关键节点辨识 167
7.3.3 仿真分析 168
7.4 本章小结 171
第8章 能源互联网的分级网络控制 173
8.1 能源互联网的网络控制架构 173
8.2 基于能源互联网结构的网络控制建模 175
8.2.1 能源接口的建模 175
8.2.2 能源交换机的建模 179
8.3 基于多智能体的能源互联网网络控制算法 182
8.3.1 能源交换机的算法切换信号设计 183
8.3.2 能源交换机层网络拓扑结构及算法设计 184
8.4 基于网络控制的能源互联网运行特性 188
8.4.1 能源互联网运行特性 188
8.4.2 基于IEEE-34标准节点能源互联网运行特性 192
8.5 本章小结 194
第9章 能源互联网的储能优化 195
9.1 能源互联网传输线上储能优化 195
9.1.1 逆变电源建模 195
9.1.2 互联系统间联络线功率特性分析 196
9.1.3 储能优化配置效果研究 201
9.2 基于暂态能量函数的能源互联网储能优化 204
9.2.1 能源互联网结构保留模型 205
9.2.2 结构保留模型能量函数建立 207
9.2.3 储能优化布局 209
9.2.4 储能优化配置效果研究 211
9.3 本章小结 217
第10章 能源互联网的能量评估与稳定分析 218
10.1 能源互联网的参数建模 218
10.1.1 电机阻尼系数建模 219
10.1.2 能源互联网逆变器/整流器功率建模 220
10.2 能源互联网的能量评估 222
10.2.1 能量函数评估方法 222
10.2.2 能源路由器的能量函数设计 223
10.2.3 能源互联网的能量函数设计 227
10.3 能源互联网的稳定性分析 229
10.4 本章小结 231
第11章 能源互联网的实现 232
11.1 狭义能源互联网构建 232
11.1.1 狭义能源互联网的架构 232
11.1.2 狭义能源互联网中的重要设备实现 235
11.1.3 狭义能源互联网中的接入设备 236
11.2 狭义能源互联网工作状态分析 243
11.2.1 狭义能源互联网的能源互联模式 244
11.2.2 狭义能源互联网的传统网络模式 245
11.3 狭义能源互联网监控系统 245
11.3.1 狭义能源互联网监控系统模块介绍 246
11.3.2 狭义能源互联网监控系统简介 247
11.4 本章小结 250
参考文献 251
京公网安备 11010102004214号