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第1章 分布式发电和微电网的概念1

1.1 分布式发电1

1.2 集成分布式发电的原因1

1.3 主动配电网2

1.4 微电网的概念3

1.5 典型的微电网结构4

1.6 微电网的互联6

1.7 微电网的技术和经济优势7

1.8 微电网发展的挑战和劣势8

1.9 微电网的管理和运行问题9

1.1 0微电网与主电网的动态交互9

1.1 1结论9

第2章 分布式能源11

2.1 简介11

2.2 热电联产系统11

2.3 风能转换系统21

2.4 太阳能光伏系统23

2.5 小型水力发电25

2.6 其他可再生能源26

2.7 储能设备26

2.8 结论26

第3章 微电网的影响27

3.1 简介27

3.2 热能利用的影响28

3.2.1 热能供应28

3.2.2 吸收式制冷机29

3.2.3 除湿设备30

3.2.4 热能存储30

3.3 对过程优化的影响30

3.3.1 HVAC系统的优化31

3.3.2 电能质量32

3.3.3 电力成本考虑事项33

3.3.4 输电拥堵成本33

3.3.5 微电网成本的基本考虑事项33

3.4 对市场的影响34

3.4.1 电力市场中的可能性34

3.4.2 天然气市场及其困境35

3.4.3 必要的市场改革35

3.5 对环境的影响36

3.6 对配电系统的影响37

3.6.1 辅助服务38

3.6.2 微电网引起的配电系统问题40

3.7 通信标准和规约的影响41

3.7.1 规约、通信程序和网关41

3.7.2 备选通信42

3.8 结论42

第4章 微电网和主动配电网管理系统44

4.1 简介44

4.2 微电网的网络管理需求44

4.2.1 微电源发电控制45

4.2.2 家庭过程控制45

4.2.3 能量存储46

4.2.4 调整及移峰填谷46

4.2.5 辅助服务47

4.3 微电源控制器47

4.4 中央控制器50

4.4.1 能源管理模块50

4.4.2 保护协调模块53

4.4.3 中央控制器运行所需的信息55

4.4.4 中央控制器的控制策略设计57

4.5 结论59

第5章 微电网的保护60

5.1 简介60

5.2 孤岛运行：与主电网隔离61

5.3 独立微电网的主要保护问题65

5.3.1 微电网配电系统保护66

5.3.2 微电源保护68

5.3.3 NEC对配电变压器保护的要求70

5.3.4 中性点接地要求71

5.4 结论74

第6章 电力电子接口76

6.1 简介76

6.2 背景76

6.2.1 标准计算机体系架构77

6.2.2 超大规模集成电路77

6.3 电力变换器的发展趋势77

6.3.1 自定义设计和制造78

6.3.2 功率模块的集成和组件封装78

6.3.3 电力电子积木78

6.3.4 封装框架设计78

6.4 模块－总线－软件框架79

6.4.1 集成模块的模块化组件79

6.4.2 连接总线81

6.4.3 高级软件设计环境82

6.5 BBS框架问题83

6.5.1 模块化83

6.5.2 尺寸比83

6.5.3 寄生电感83

6.5.4 交叉耦合和负载83

6.6 结论84

第7章 SCADA和主动配电网85

7.1 简介85

7.2 现有的DNO SCADA系统85

7.3 DNO SCADA系统的控制86

7.3.1 集中式SCADA系统86

7.3.2 分布式SCADA系统86

7.4 微电网中的SCADA系统87

7.5 人机界面87

7.6 硬件组件88

7.6.1 远方终端88

7.6.2 可编程序控制器89

7.6.3 主站和人机界面计算机90

7.6.4 SCADA通信基础设施90

7.7 SCADA的通信发展趋势91

7.8 分布式控制系统91

7.9 变电站的通信标准化92

7.1 0 SCADA通信和控制体系结构93

7.1 1通信设备93

7.1 2 SCADA和通信的关注点94

7.1 3结论96

第8章 分布式发电并网对电能质量和可靠性的影响97

8.1 简介97

8.2 电能质量扰动98

8.2.1 暂态98

8.2.2 电压暂降和暂升98

8.2.3 过电压和欠电压99

8.2.4 停电99

8.2.5 谐波畸变100

8.2.6 电压缺口100

8.2.7 闪变100

8.2.8 电气噪声101

8.3 电能质量敏感的用户101

8.4 现有电能质量改善的技术102

8.4.1 备用电源技术103

8.4.2 功率调节技术103

8.5 分布式发电并网的影响106

8.5.1 简单的备用发电方案107

8.5.2 带有电能质量支持的从分布式发电系统107

8.5.3 对优先级负荷有电能质量支持的主分布式发电系统108

8.5.4 对优先级负荷有电能质量支持的软联网的分布式发电系统109

8.5.5 电能质量环境中有间歇性太阳能光伏的分布式发电系统109

8.5.6 电能质量环境中有间歇性风力发电机的分布式发电系统110

8.5.7 采用双回直流母线的超高可靠性方案110

8.6 分布式发电并网中的优质电力问题111

8.7 结论112

第9章 微电网经济性114

9.1 简介114

9.2 微电网经济性的主要问题114

9.3 微电网和传统电力系统的经济性比较115

9.3.1 热电供应联合优化115

9.3.2 供需联合优化116

9.4 微电网出现的经济问题116

9.5 微电网与主电网之间的经济性问题117

9.6 微电网经济性：英国案例117

9.6.1 微型发电117

9.6.2 监管问题及监管活动119

9.6.3 微电网发电技术：在英国的经济展望120

9.6.4 微电网潜在的经济效益120

9.6.5 微电网经济性未来的发展趋势121

9.7 结论122

第10章 微电网的市场参与123

10.1 简介123

10.2 重组模式124

10.2.1 电力库模式124

10.2.2 双边交易模式124

10.2.3 混合模式125

10.3 独立系统运营商125

10.3.1 背景125

10.3.2 ISO的作用126

10.4 电力交易中心127

10.5 市场出清价128

10.6 日前市场和时前市场128

10.7 弹性与非弹性市场129

10.8 市场支配力129

10.8.1 垂直市场支配力129

10.8.2 水平市场支配力130

10.9 搁置成本130

10.10 输电定价130

10.10.1 合同路径法131

10.10.2 兆瓦—英里法131

10.11 输电拥堵管理131

10.11.1 输电拥堵定价132

10.11.2 输电权133

10.11.3 区域间和区域内的输电拥堵管理133

10.12 微电网在电力市场竞争中的作用134

10.12.1 零售转运134

10.12.2 辅助服务135

10.12.3 整合商的作用135

10.13结论137

附录139

附录A独立运行和并网模式下微型燃气轮机的建模和性能分析139

A.1 模型描述139

A.2 模型参数141

A.3 案例研究142

附录B 双馈感应发电机风能转换系统的动态建模与性能分析147

B.1 模型说明148

B.2 案例研究154

附录C 质子交换膜燃料电池系统动态性能分析软件仿真155

C.1 PEMFC发电系统155

C.2 PEMFC动态模型156

C.3 重整装置模型158

C.4 功率调节单元模型158

C.5 模型参数159

C.6 使用PI控制器的案例研究160

C.7 模糊逻辑控制器设计163

C.8 使用模糊控制器的案例研究165

附录D 固体氧化物燃料电池在分布式发电中的应用167

D.1 SOFC发电系统167

D.2 SOFC动态模型168

D.3 SOFC发电系统模型170

D.4 案例研究172

附录E 最大功率点跟踪的独立光伏电站建模和性能评估176

E.1 光伏建模177

E.2 多晶硅电池的双二极管模型177

E.3 光伏阵列建模178

E.4 案例研究及结果180

附录F 微电网电力方案中市场出清价格的设定185

F.1 微电网参与的市场结构建议185

F.2 竞价程序186

F.3 MCP规则186

F.4 MCP的公式187

F.5 案例研究189

F.6 对电力市场的影响193

附录G 主动配电网中分布式发电机孤岛运行的仿真研究194

G.1 背景194

G.2 系统配置195

G.3 案例研究197

后记203