大規(guī)模可再生能源發(fā)電：發(fā)電、輸電和存儲(chǔ)先進(jìn)技術(shù)

原書前言
主編、編委會(huì)和審稿專家
第1章可再生能源系統(tǒng)不確定性建模技術(shù)的分類研究1
1.1簡介1
1.2概率方法2
1.2.1蒙特卡洛模擬法2
1.2.2點(diǎn)估計(jì)法3
1.2.3基于場(chǎng)景的決策 4
1.3風(fēng)力發(fā)電和負(fù)荷的不確定性建模 5
1.3.1風(fēng)力發(fā)電建模 5
1.3.2負(fù)荷的概率建模 6
1.3.3負(fù)荷的可能性建模 7
1.4仿真結(jié)果 8
1.4.1蒙特卡洛模擬法 9
1.4.2點(diǎn)估計(jì)法 10
1.4.3基于場(chǎng)景的方法 10
1.4.4基于混合的方法 13
1.5未來研究方向 14
1.6小結(jié) 15
致謝 15
參考文獻(xiàn) 15
第2章風(fēng)電總量的概率建模和統(tǒng)計(jì)特征 17
2.1簡介 17
2.2風(fēng)電總量的一般特征 18
2.2.1風(fēng)電總量的不確定性 18
2.2.2風(fēng)電總量的波動(dòng)性 20
2.3獨(dú)立風(fēng)電場(chǎng)模型 20
2.3.1風(fēng)速概率模型 21
2.3.2理想風(fēng)機(jī)輸出功率曲線 22
2.3.3理想風(fēng)電場(chǎng)模型 24
2.3.4非理想化風(fēng)電場(chǎng)建模 26
2.4地理多樣性 27
2.4.1理論基礎(chǔ) 28
2.4.2不確定性和波動(dòng)性推導(dǎo) 28
2.4.3瞬時(shí)風(fēng)電的相關(guān)性 29
2.4.4風(fēng)電變化的相關(guān)性 30
2.4.5影響相關(guān)性的其他因素 31
2.4.6風(fēng)電依賴結(jié)構(gòu) 31
2.4.7多變量模型與仿真 33
2.4.8實(shí)際問題 34
2.5風(fēng)電總量模型 34
2.5.1瞬時(shí)風(fēng)電總量模型 34
2.5.2β分布參數(shù)選擇 35
2.5.3風(fēng)電總量變化模型 36
2.5.4拉普拉斯分布參數(shù)選擇 36
2.5.5變化周期的影響 38
2.6風(fēng)電總量的統(tǒng)計(jì)特征 39
2.6.1數(shù)據(jù)集描述 40
2.6.2不確定性的統(tǒng)計(jì)分析 40
2.6.3波動(dòng)性的統(tǒng)計(jì)分析 41
2.6.4容量對(duì)不確定性和波動(dòng)性的影響 42
2.7小結(jié) 43
參考文獻(xiàn) 43
第3章GaAs太陽電池轉(zhuǎn)換效率的改進(jìn) 46
3.1簡介 46
3.1.1太陽能背景知識(shí) 46
3.2薄膜太陽電池的基本結(jié)構(gòu) 48
3.3 AR涂層和SWG結(jié)構(gòu)的背景知識(shí) 50
3.3.1AR涂層 50
3.3.2蛾眼工作原理 51
3.4納米光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 54
3.5納米結(jié)構(gòu)仿真的FDTD軟件 55
3.5.1FDTD仿真方法的基本原理 55
3.5.2FDTD方法的二維方程 55
3.5.3Lorentz-Drude模型 57
3.6仿真結(jié)果與分析 59
3.7不同納米光柵的最小光線反射 62
3.8小結(jié) 63
致謝 64
參考文獻(xiàn) 64
第4章新興SMES技術(shù)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和智能電網(wǎng)中的應(yīng)用 66
4.1簡介 66
4.2能量存儲(chǔ)技術(shù) 67
4.3SMES電路和控制技術(shù) 68
4.3.1工作原理 68
4.3.2控制與保護(hù)原理 71
4.3.3一種新型數(shù)字預(yù)測(cè)控制方法的原理與實(shí)現(xiàn) 73
4.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與特性分析 76
4.4.1實(shí)驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì) 76
4.4.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與比較 77
4.5SMES裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 83
4.6SMES應(yīng)用拓?fù)浜托阅茉u(píng)估 85
4.6.1基本的VSC和CSC應(yīng)用拓?fù)?85
4.6.2電力電網(wǎng)中的集成應(yīng)用拓?fù)?87
4.6.3電力電網(wǎng)中SMES的應(yīng)用 89
4.7SMES在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景 94
4.7.1SMES在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例 94
4.7.2未來智能電網(wǎng)中SMES的應(yīng)用前景和分析 98
致謝 103
參考文獻(xiàn) 103
第5章用于可再生能源發(fā)電機(jī)組與中壓智能微電網(wǎng)直接集成的無升壓變壓器
的多電平變換器108
5.1簡介 108
5.2多電平變換器拓?fù)?110
5.2.1中性點(diǎn)鉗位變換器 112
5.2.2快速充電電容變換器 114
5.2.3模塊化多電平級(jí)聯(lián)變換器 115
5.3多電平變換器拓?fù)涞倪x擇 116
5.4變換器電平個(gè)數(shù)的選擇 119
5.5基于FPGA的開關(guān)控制器 121
5.6高頻鏈路MMC變換器 123
5.7小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 127
第6章大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的互連規(guī)則綜述 129
6.1簡介 129
6.2電網(wǎng)互連規(guī)則的必要性 131
6.2.1資源的可變性與不確定性 131
6.2.2發(fā)電廠位置 131
6.2.3發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)條件 131
6.3電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究 131
6.4電網(wǎng)互連中的主要技術(shù)問題 132
6.4.1靜態(tài)規(guī)則 133
6.4.2電能質(zhì)量 137
6.4.3擾動(dòng)期間和擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)規(guī)則 139
6.5大規(guī)模光伏發(fā)電站的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 143
6.6總結(jié)和未來趨勢(shì) 143
6.7小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 145
第7章大規(guī)?？稍偕茉锤浑娋W(wǎng)的彈性分析：基于網(wǎng)絡(luò)滲流的方法 147
7.1簡介 147
7.2系統(tǒng)模型 148
7.3滲流和網(wǎng)絡(luò)彈性 150
7.4連通性測(cè)度-度中心性 153
7.5獨(dú)立性測(cè)度-緊密中心性 154
7.6通信控制測(cè)度-介數(shù)中心性 156
7.7仿真結(jié)果 159
7.8小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
第8章未來電網(wǎng)的頻率控制和慣性響應(yīng)方案 164
8.1簡介 164
8.2系統(tǒng)頻率響應(yīng) 168
8.3風(fēng)力發(fā)電的頻率響應(yīng) 172
8.4風(fēng)力發(fā)電頻率響應(yīng)控制器 174
8.4.1風(fēng)機(jī)級(jí)控制器 174
8.4.2調(diào)節(jié)器響應(yīng)控制器 178
8.4.3風(fēng)電場(chǎng)級(jí)控制器 183
8.4.4電力系統(tǒng)級(jí)控制器 184
8.5合成或人工慣性 186
8.6高壓直流輸電系統(tǒng)提供頻率響應(yīng) 188
8.7小結(jié)193
參考文獻(xiàn)193
第9章大規(guī)模可再生能源的有功功率和頻率控制 197
9.1簡介197
9.2有功功率控制的傳統(tǒng)方案 198
9.2.1主級(jí)有功功率/頻率控制 198
9.2.2輔助高級(jí)控制 199
9.2.3多機(jī)四區(qū)域電力系統(tǒng)示例 201
9.3適用情況 203
9.3.1市場(chǎng)環(huán)境下的功率/頻率控制 204
9.3.2可再生能源滲透的功率/頻率控制 207
9.3.3互連系統(tǒng)交流/直流輸電線下的功率/頻率控制 214
9.4先進(jìn)控制概念在有功功率控制中的應(yīng)用 220
9.4.1應(yīng)用于LFC系統(tǒng)的先進(jìn)LQR控制器設(shè)計(jì) 220
9.4.2先進(jìn)控制應(yīng)用的一般示例 224
9.5小結(jié) 226
附錄 227
參考文獻(xiàn) 228
第10章相關(guān)性風(fēng)電高滲透對(duì)電力系統(tǒng)可靠性的影響 230
10.1簡介 230
10.2基于非序貫MCS的可靠性評(píng)估 231
10.3相關(guān)時(shí)變?cè)?232
10.4時(shí)變變量表征模型 233
10.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果 235
10.5.1案例1：可變負(fù)荷和無風(fēng)電場(chǎng) 237
10.5.2案例3: 約束輸電網(wǎng)絡(luò) 238
10.5.3案例4: 三風(fēng)電場(chǎng)和可變負(fù)荷 240
10.6小結(jié) 240
參考文獻(xiàn) 241
第11章海上風(fēng)電場(chǎng)的高壓直流輸電 243
11.1簡介 243
11.2海上風(fēng)電面臨的挑戰(zhàn) 244
11.3海上電網(wǎng): 交流與直流拓?fù)?246
11.4海上風(fēng)能能量變換系統(tǒng)的不同概念 248
11.5海上風(fēng)能高壓直流輸電的線路換相變換器 249
11.6海上風(fēng)電高壓直流輸電的電壓源型變換器 251
11.7海上風(fēng)電高壓直流輸電的新趨勢(shì) 252
11.7.1混合拓?fù)?252
11.7.2模塊化多電平變換器 255
11.8電纜技術(shù)257
11.9小結(jié) 258
參考文獻(xiàn) 259
第12章風(fēng)電場(chǎng)保護(hù) 262
12.1簡介 262
12.2傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組布局 263
12.3風(fēng)電場(chǎng)布局 263
12.4風(fēng)電場(chǎng)與傳統(tǒng)發(fā)電保護(hù) 263
12.5故障穿越標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)和協(xié)調(diào)控制 264
12.6案例研究 266
12.6.1所研究電網(wǎng) 266
12.7風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)動(dòng)態(tài)故障研究 267
12.7.1模型階次對(duì)故障電流或電壓的影響 267
12.7.2時(shí)間步長對(duì)故障電流或電壓的影響 267
12.7.3短路電阻對(duì)故障電流或電壓的影響 268
12.7.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比較故障分析 269
12.8研究結(jié)果的意義 270
12.8.1類型1和類型2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)性能 272
12.8.2類型3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)性能 273
12.8.3類型4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)性能 273
12.8.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的保護(hù)性能總結(jié) 274
12.9小結(jié) 274
附錄 275
參考文獻(xiàn) 277
第13章風(fēng)電場(chǎng)和FACTS設(shè)備對(duì)距離繼電器性能的影響 278
13.1簡介 278
13.2距離繼電器建模 280
13.3基于變換器的系統(tǒng)對(duì)距離繼電器性能的影響 285
13.3.1風(fēng)電場(chǎng)（DFIG方案） 285
13.3.2測(cè)試系統(tǒng) 286
13.3.3STATCOM288
13.3.4UPFC 291
13.3.5串聯(lián)補(bǔ)償 293
13.3.6非濾波頻率分量輸入信號(hào)在距離繼電器阻抗估計(jì)中的作用 295
13.4以Prony法為濾波技術(shù)的距離保護(hù)算法 300
13.4.1Prony法 300
13.5距離保護(hù)算法分析 302
13.5.1接觸誤差補(bǔ)償（風(fēng)電場(chǎng)） 302
13.5.2接觸誤差補(bǔ)償(STATCOM) 303
13.5.3接觸誤差補(bǔ)償(UPFC) 303
13.5.4接觸誤差補(bǔ)償 (串聯(lián)補(bǔ)償) 303
13.5.5接觸誤差補(bǔ)償(實(shí)際故障事件) 304
13.6結(jié)果分析 306
13.7小結(jié) 306
參考文獻(xiàn) 307
第14章大規(guī)模海上風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)狀VSC-HVDC輸電系統(tǒng)的保護(hù)方案 309
14.1簡介 309
14.2多端網(wǎng)狀直流風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò) 310
14.2.1多端網(wǎng)狀直流風(fēng)電場(chǎng)拓?fù)?310
14.2.2保護(hù)測(cè)試研究的超級(jí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 311
14.3大規(guī)模網(wǎng)狀電力系統(tǒng)直流故障分析 313
14.3.1適合直流故障分析的電纜建模 313
14.3.2直流母線故障 315
14.4網(wǎng)狀直流系統(tǒng)保護(hù)方案 315
14.4.1大功率直流開關(guān)設(shè)備配置 316
14.4.2直流斷路器繼電器協(xié)調(diào)關(guān)系 318
14.4.3保護(hù)方案 319
14.4.4無中繼通信的保護(hù)選擇 321
14.5直流風(fēng)電場(chǎng)保護(hù)仿真結(jié)果 323
14.5.1直流徑向電纜短路/接地故障條件 324
14.5.2直流回路電纜短路/接地故障條件 326
14.5.3直流母線短路/接地故障條件 326
14.5.4電纜模型比較 328
14.6小結(jié) 329
參考文獻(xiàn) 329
第15章新興無刷雙饋磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制 331
15.1簡介 331
15.2動(dòng)態(tài)模型 333
15.3控制器設(shè)計(jì) 334
15.4控制原理 336
15.4.1矢量控制 336
15.4.2磁場(chǎng)定向控制 338
15.4.3BDFRG風(fēng)機(jī)工作條件 338
15.4.4最優(yōu)控制策略 339
15.4.5風(fēng)機(jī)特性 339
15.5初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果 340
15.6小結(jié) 343
參考文獻(xiàn) 344
第16章間歇性風(fēng)力發(fā)電的能源中心管理 346
16.1簡介 346
16.1.1問題提出346
16.1.2相關(guān)工作回顧 348
16.2風(fēng)險(xiǎn)管理 348
16.3問題描述 350
16.3.1能源中心建模 350
16.3.2火電機(jī)組約束 351
16.3.3風(fēng)電、電價(jià)和需求等關(guān)鍵問題的不確定性建模 352
16.3.4決策變量 355
16.3.5目標(biāo)函數(shù) 356
16.4仿真結(jié)果 356
16.4.1數(shù)據(jù) 356
16.4.2Pareto最優(yōu)前沿測(cè)定 358
16.4.3最終解的選擇 359
16.5討論 366
16.6小結(jié) 366
附錄 366
附錄A場(chǎng)景縮減技術(shù) 366
附錄BPareto最優(yōu)性 367
附錄C模糊滿意度方法 367
參考文獻(xiàn) 368
第17章基于IEC公共信息模型的智能電網(wǎng)交互性和知識(shí)表示方法 370
17.1簡介 370
17.2智能電網(wǎng)的概念 371
17.3交互性理論 372
17.3.1工程系統(tǒng)的交互性 375
17.3.2交互性和面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu) 376
17.3.3交互性和CIM 377
17.4應(yīng)用案例 377
17.5智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu) 378
17.6IEC CIM 380
17.6.1CIM作為電力域的本體 382
17.6.2CIM與其他標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一 382
17.7信息集成與知識(shí)表示 383
17.8小結(jié) 384
參考文獻(xiàn) 385