定 價：69 元
叢書名：智能電網(wǎng)關鍵技術研究與應用叢書
- 作者：Beno?t Robyns, Christophe Saudemont,Hautes Etudes d’
- 出版時間：2017/9/1
- ISBN：9787111575085
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM61
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
本書共分7章展開論述，依次介紹了規(guī)模化電能儲存面臨的技術經(jīng)濟性問題、典型儲能技術的新進展、電力系統(tǒng)中的儲能應用場景，以及這些應用場景中儲能系統(tǒng)的能量管理策略和程序構(gòu)建方法。本書重點在于提出了一套基于模糊邏輯的能量管理程序開發(fā)方法，利用這套方法能夠?qū)崿F(xiàn)間歇性能源/儲能裝置的系統(tǒng)能量管理，完成不同運行模式之間的轉(zhuǎn)換控制。本書的特點是理論方法與實際案例相結(jié)合，輔以詳盡直觀的圖表、數(shù)據(jù)，使讀者不僅能夠掌握相關的理論知識，更能夠通過不同應用場景的實例，掌握能量管理設計方法。
電能儲存問題由來已久，時至今日，尤其是從經(jīng)濟學的角度，這一問題只解決了一小部分�？稍偕茉吹拈_發(fā)以及對二氧化碳低排放量交通工具的需求引起了人們對儲能的關注，而這也是可持續(xù)發(fā)展的一個關鍵組成部分。本書旨在幫助了解當前現(xiàn)有的及正在開發(fā)中的儲能技術，尤其是儲能技術的管理及其對經(jīng)濟發(fā)展的促進作用。
全書包括7個章節(jié)，均強調(diào)了儲存電能對智能電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的重要性，討論了儲存電能可提供和支持的服務多樣性。
本書在遵循一般方法的前提下基于人工智能等提出了各種方法論工具，并結(jié)合具體案例進行討論，以提供各個工具適用的實例。
原書前言
電能儲存是一個長期存在的問題，這一問題至今仍沒有完全解決，尤其是從經(jīng)濟角度來看。到目前為止，電力生產(chǎn)一直主要依賴于靈活資源（基于不可再生燃料的水力和火力資源）進行及時生產(chǎn)�？稍偕茉吹陌l(fā)展以及可降低二氧化碳排放量的輸送手段的需求，已經(jīng)在儲能方面引起了新興趣，已成為可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。本書有助于更好地了解現(xiàn)有儲能技術以及正在開發(fā)的那些儲能技術，特別是關于這些技術的管理及其經(jīng)濟性的提高。
本書的目的是:
1）展示電能儲存在智能電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展背景下的重要性。
2）顯示電能儲存可以提供的各種服務。
3）介紹利用一般教育方式構(gòu)建儲能管理系統(tǒng)所采用的方法工具。這些工具都是基于因果形式主義、人工智能和明確的優(yōu)化技術，將貫穿全書并結(jié)合具體案例進行介紹。
4）通過大量有關可再生能源并入電網(wǎng)的具體和有教育意義的例子，對這些方式方法進行說明。
第1章介紹電能儲存的一些問題，電能不能直接以交流電流進行儲存。這一觀察已形成了當前的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以發(fā)出就消耗的電力為基礎的。然而，間歇性可再生能源的發(fā)展以及朝著更加智能化電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，特別是就能量分布而言，有利于這種能量的儲存。本章將介紹儲能可以為電網(wǎng)提供的各種服務，從而促進其經(jīng)濟性提高并解決其管理問題。本章將引入基于人工智能的管理設計方法；這 特別適用于復雜系統(tǒng)的管理，這些系統(tǒng)中包括與發(fā)電量、用電量和電力網(wǎng)方面等相關的多種不確定性，定位于多個目標，并要求進行實時處理，這是未來智能電網(wǎng)的一項重大挑戰(zhàn)。
第2章將對目前在工業(yè)領域或以示范形式所使用的各種電能儲存技術進行簡要說明，并通過一些實例對這些技術進行說明，對它們的主要特性進行介紹，并將其進行相互比較。
第3章將對電力系統(tǒng)組件的一般特性進行檢查，并將對輸電和配電網(wǎng)絡管理模式進行介紹，著重介紹其平穩(wěn)運行所需要的一些服務，其中包括與電壓和頻率控制有關的輔助服務。同時，本章將討論儲能對這些服務的潛在貢獻。顯然，這些網(wǎng)絡運營商、能量生產(chǎn)商和用戶以及由電力市場自由化產(chǎn)生的新參與者都與這些服務直接相關。最后，本章將以具體示例展示儲能對擁堵處理以及孤網(wǎng)突發(fā)不穩(wěn)定時動態(tài)頻率控制的貢獻。
第4章對模糊邏輯進行介紹，這是本書其余部分所采用的一種人工智能方法。模糊邏輯的基本概念將應用于慣性儲能系統(tǒng)的管理，該系統(tǒng)是向孤立現(xiàn)場供電的風能/柴油發(fā)電機混合系統(tǒng)的組成部分。
第5章將開發(fā)一種方法，能夠使某一系統(tǒng)電力管理程序的系統(tǒng)設計納入電能儲存系統(tǒng)。由于這種方法基于模糊規(guī)則所表示的系統(tǒng)專門知識，因此，這種方法，包括圖形創(chuàng)建，都不需要數(shù)學模型。輸入可以是隨機的，管理可以同時瞄準多個目標。由于運行模式是由模糊變量來確定的，所以，它們之間的轉(zhuǎn)換是漸進性的。最后，這種方法通過朝著荷電狀態(tài)（SoC）進行收斂且利用實時處理對其復雜性加以限制，而得以對儲能進行管理。將其應用于慣性儲能系統(tǒng)與變速風力發(fā)電機的關聯(lián)，該關聯(lián)構(gòu)成了一個系統(tǒng)，能夠供給輔助服務或以獨立方式進行工作。我們將利用一個實驗性應用來討論這種類型的管理程序的實時實現(xiàn)，并將利用實驗性試驗對管理程序的不同變化形式進行比較。
在第6章中，一種能量管理程序的設計方法將被用于多源和多儲能系統(tǒng)。本章研究的多源設施由一臺風力發(fā)電機、一個可預見且可控制的源及兩個擁有不同特性的儲能系統(tǒng)組成。盡管風力發(fā)電機源具有隨機性，且相關的發(fā)電量預測具有誤差，但本章的目標是讓該設施成為生產(chǎn)計劃的一部分，進而納入一個經(jīng)典的網(wǎng)絡，并通過參與變頻控制對網(wǎng)絡的穩(wěn)定性做出貢獻。本章將在不同的多源系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)上對該管理程序的設計方法進行檢驗，以說明其系統(tǒng)化和模塊化的特性。本章還將借助量化指標對各種拓撲結(jié)構(gòu)的性能進行比較。
第7章講述了納入具有可再生風能發(fā)電量電力網(wǎng)的絕熱壓縮空氣儲能的管理和經(jīng)濟性提高。本章的目的是分析中功率和高功率儲能裝置（從數(shù)十兆瓦至數(shù)百兆瓦）如何提高電力網(wǎng)的經(jīng)濟性、用途和益處。本章將利用前面幾章中所介紹的管 理建構(gòu)方法開發(fā)一種實時儲能管理策略，以最大限度地提供服務，并使盈利能力最大化。此外，本章還將對管理程序的三種變體進行比較:一種管理程序只限于基于某一天為第二天所計劃供需的傳統(tǒng)經(jīng)濟性提高，另一種是基于模糊邏輯的實時管理程序，最后一種則是第二種管理程序的布爾型變體。模擬結(jié)果表明，如果經(jīng)濟儲能收益成為具有實時管理系統(tǒng)服務的一部分，則這種收益具有重要的意義。
在本書所檢驗的一些示例中，假設儲能系統(tǒng)的一些量度特性（功率、能量和動態(tài)）是預先規(guī)定的。通過納入能量管理，可以采用與管理程序參數(shù)相同的方式對這些特性相對應的參數(shù)進行優(yōu)化，其目的在于通過將智能納入管理程序而簡化這一量度及相關成本，這對經(jīng)濟可行條件下的儲能發(fā)展構(gòu)成了一種挑戰(zhàn)。本書所介紹的一些示例可以擴展到其他類型的間歇性可再生能源（光伏發(fā)電、小型水電、海洋發(fā)電等）以及其他儲能技術中。此外，還可以考慮其他目的，例如，儲能系統(tǒng)老化，以控制這些系統(tǒng)的演進。
Benot Robyns是法國里爾高級工程師學院（HEI）研究主任，里爾電氣工程及電力電子實驗室（L2EP）電力系統(tǒng)團隊負責人。
Bruno François是法國里爾中央理工學院教授，里爾電氣工程及電力電子實驗室電力系統(tǒng)團隊成員。
Gauthier Delille是法國克拉馬爾法國電力公司研究工程師。
Christophe Saudemont是法國里爾高級工程師學院教授，里爾電氣工程及電力電子實驗室電力系統(tǒng)團隊成員。
目 錄
譯者序
原書序
原書前言
第1章 電能儲存的相關問題
1.1 電能儲存面臨的困難
1.2 電能儲存的原因
1.3 電網(wǎng)儲能的增值
1.4 儲能管理
1.5 參考文獻
第2章 儲能的最新發(fā)展
2.1 概述
2.2 儲能技術
2.3 儲能系統(tǒng)的特性
2.3.1 儲能容量
2.3.2 最大功率和時間常數(shù)
2.3.3 能量損失和效率
2.3.4 老化
2.3.5 成本
2.3.6 能量和比功率
2.3.7 響應時間
2.3.8 灰色能量
2.3.9 能量狀態(tài)
2.3.10 其他特性
2.4 水力儲能
2.4.1 水力儲能原理
2.4.2 練習:黑湖電站
2.5 壓縮空氣儲能
2.5.1 壓縮空氣儲能原理
2.5.2 第一代和第二代壓縮空氣儲能
2.5.3 絕熱壓縮空氣儲能
2.5.4 空氣儲能
2.5.5 液壓氣動儲能
2.6 熱態(tài)儲能
2.6.1 顯熱儲能
2.6.2 潛熱儲能
2.7 化學儲能
2.7.1 電化學儲能
2.7.2 氫氣儲能
2.8 動能儲能
2.9 靜電儲能
2.10 電磁儲能
2.11 儲能技術的對比性能
2.12 參考文獻
第3章 電力系統(tǒng)中儲能的應用和價值
3.1 概述
3.2 電力系統(tǒng)介紹及其運行
3.2.1 發(fā)電裝置
3.2.2 電網(wǎng)
3.2.3 需求
3.2.4 電力系統(tǒng)運行的基礎知識
3.3 儲能可提供的服務
3.3.1 概述
3.3.2 并入輸電網(wǎng)所需的服務
3.3.3 為輸電系統(tǒng)運營商提供的潛在附加服務
3.3.4 儲能為配電系統(tǒng)運營商提供的潛在服務
3.3.5 為集中式發(fā)電業(yè)主提供的服務
3.3.6 為可再生能源分散式發(fā)電商提供的服務
3.3.7 為用戶提供的服務
3.3.8 從市場活動中獲取的利益
3.4 儲能對處理擁堵事件貢獻的示例
3.4.1 電網(wǎng)充電狀態(tài)的指標
3.4.2 電網(wǎng)演進愿景
3.4.3 布列塔尼擁堵事件的處理
3.5 儲能對孤島電網(wǎng)頻率控制提供動態(tài)支持的示例
3.5.1 服務背景和潛在利益
3.5.2 什么是欠頻甩負荷
3.5.3 動態(tài)支持的技術規(guī)范
3.5.4 詳細研究動態(tài)支持所采用的方法
3.5.5 第一階段:理論方法
3.5.6 第二階段:動態(tài)模擬
3.5.7 第三階段:實驗室執(zhí)行
3.5.8 經(jīng)濟價值決策
3.5.9 結(jié)論
3.6 總結(jié)
3.7 參考文獻
第4章 模糊邏輯及其在混合風-柴油機系統(tǒng)動能儲存管理中的應用
4.1 概述
4.2 模糊邏輯介紹
4.2.1 模糊推理原理
4.2.2 模糊邏輯與布爾邏輯
4.2.3 模糊管理程序的階段
4.2.4 模糊推理示例
4.3 孤立網(wǎng)絡中風動能儲能與柴油發(fā)電機的組合
4.3.1 概述
4.3.2 能量管理策略
4.3.3 模糊邏輯管理程序
4.3.4 使用模糊管理程序的模擬結(jié)果
4.3.5 簡單濾波的模擬結(jié)果
4.4 結(jié)論
4.5 參考文獻
第5章 配有儲能系統(tǒng)的風力發(fā)電管理程序構(gòu)建方法
5.1 概述
5.2 研究的能量系統(tǒng)
5.3 管理程序開發(fā)方法
5.4 規(guī)范
5.4.1 目標
5.4.2 限制
5.4.3 實施動作
5.5 管理程序結(jié)構(gòu)
5.5.1 輸入值
5.5.2 輸出值
5.5.3 管理程序開發(fā)工具
5.6 各種運行狀態(tài)的確定:功能圖
5.6.1 N1功能圖
5.6.2 N1.1功能子圖
5.6.3 N1.2功能子圖
5.6.4 N1.3功能子圖
5.7 隸屬函數(shù)
5.8 運行圖
5.8.1 N1運行圖
5.8.2 N1.1運行子圖
5.8.3 N1.2運行子圖
5.8.4 N1.3運行子圖
5.9 模糊規(guī)則
5.10 實驗驗證
5.10.1 管理程序的植入
5.10.2 實驗配置
5.10.3 實驗結(jié)果和分析
5.11 總結(jié)
5.12 參考文獻
第6章 混合多源/多儲能系統(tǒng)的管理程序設計
6.1 概述
6.2 含風力發(fā)電的混合多源系統(tǒng)管理程序的構(gòu)建方法
6.2.1 系統(tǒng)規(guī)格的確定
6.2.2 管理程序架構(gòu)
6.2.3 功能框圖定義
6.2.4 隸屬函數(shù)的確定
6.2.5 運行圖的確定
6.2.6 模糊規(guī)則提取
6.3 混合多源系統(tǒng)中不同變量特性的比較
6.3.1 模擬系統(tǒng)的特點
6.3.2 不同混合源變量的模擬
6.3.3 根據(jù)不同指標對混合電源的特性進行比較
6.4 結(jié)論
6.5 附錄
6.5.1 輸出值波動范圍
6.5.2 模糊規(guī)則
6.6 參考文獻
第7章 并網(wǎng)型絕熱壓縮空氣儲能的能量管理和經(jīng)濟性提升
7.1 概述
7.2 儲能提供的服務
7.2.1 儲能規(guī)劃
7.2.2 頻率控制
7.2.3 擁塞管理
7.2.4 易變的可再生能源發(fā)電保障
7.3 監(jiān)管策略
7.3.1 方法
7.3.2 目標、限制和實施動作
7.3.3 管理程序結(jié)構(gòu)
7.3.4 功能圖的確定
7.3.5 隸屬函數(shù)的確定
7.3.6 運行圖的確定
7.3.7 模糊規(guī)則的提取
7.3.8 指標
7.4 服務的經(jīng)濟價值
7.4.1 購買/銷售機制
7.4.2 頻率控制計費
7.4.3 額外服務計費
7.5 應用
7.5.1 測試電網(wǎng)
7.5.2 儲能用于輔助服務時的貢獻收益
7.5.3 模糊管理程序與布爾管理程序的利益對比
7.6 結(jié)論
7.7 致謝
7.8 參考文獻
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