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序言
作者介紹
目錄

本書關注電力儲能系統(tǒng)及其應用技術(shù)，凝聚了作者近年來在電力儲能、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)等領域的理論積累與實踐經(jīng)驗。全書分為3篇，第1篇為概論，面向電力系統(tǒng)的變革性發(fā)展，分析了儲能應用于系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、可再生能源消納、輸配電阻塞管理、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)等的作用，介紹了目前典型儲能的技術(shù)原理與應用發(fā)展態(tài)勢。第2篇重點介紹了電池和飛輪儲能的系統(tǒng)構(gòu)成、電網(wǎng)接入拓撲及其控制技術(shù)，分析了復合儲能的理論基礎與控制方法，以及儲能大數(shù)據(jù)分析方法與應用。第3篇分析了基于儲能的微電網(wǎng)雙模式運行與對等控制方法，儲能應用于可再生能源發(fā)電波動平抑與調(diào)頻調(diào)壓特性改善的方法，以及基于儲能的虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度方法。

本書旨在從電力系統(tǒng)的未來發(fā)展出發(fā)，為儲能技術(shù)和電力系統(tǒng)之間搭起一座橋梁，以適宜的儲能，更好的技術(shù)經(jīng)濟性，滿足電力系統(tǒng)的應用需求。本書可供電氣工程、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等相關領域的工程技術(shù)人員，以及高等院校相關專業(yè)的師生閱讀使用。

適讀人群：電氣工程、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等相關領域的工程技術(shù)人員，以及高等院校相關專業(yè)師生

本書是“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目、國家科學技術(shù)學術(shù)著作出版基金資助出版項目！

本書關注電力儲能系統(tǒng)及其應用技術(shù)，凝聚了作者近年來在電力儲能、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)等領域的理論積累與實踐經(jīng)驗。

前言

電力系統(tǒng)穩(wěn)定與高效運行的關鍵，是要處理好能量的瞬時平衡與時空協(xié)調(diào)，由于可再生能源發(fā)電的規(guī)模化接入顯得尤為突出，而儲能則是維系這種平衡與協(xié)調(diào)的重要手段。近年來多種新型儲能技術(shù)逐步實用化，如先進抽水蓄能、新型壓縮空氣儲能、鋰離子電池、鉛碳電池、液流電池、鈉硫電池，以及飛輪儲能和超級電容器等，它們具有各自獨特的技術(shù)經(jīng)濟特點，大大豐富了電力儲能技術(shù)的內(nèi)涵，也為其應用增添了更多選擇。

目前關于儲能應用于電力系統(tǒng)的研究、示范和運營越來越多，多種儲能技術(shù)及其系統(tǒng)正在其適宜的領域不斷完善。但由于電力儲能系統(tǒng)涉及多學科和專業(yè)，如何根據(jù)不同的應用需求選擇適宜的儲能技術(shù)、設計合理的應用系統(tǒng)，并實現(xiàn)高效調(diào)控，是提高其技術(shù)經(jīng)濟性的重要保證。

本書從電力系統(tǒng)應用需求出發(fā)，介紹了典型的電力儲能技術(shù)、系統(tǒng)組成、控制架構(gòu)，結(jié)合儲能在微電網(wǎng)、虛擬電廠、可再生能源發(fā)電波動平抑與調(diào)頻調(diào)壓等方面的應用，重點從系統(tǒng)設計、運行控制等方面展開分析，并給出了儲能大數(shù)據(jù)分析及應用方法。

唐西勝，博士，中國科學院電工研究所研究員，博士生導師，IEEE高級會員。長期致力于電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制、分布式電力與儲能、交直流微電網(wǎng)等方面的研究與產(chǎn)業(yè)化工作。

前言

第1篇概論1

第1章儲能在電力系統(tǒng)中的作用3

11參與電力系統(tǒng)輔助服務3

12參與電力系統(tǒng)調(diào)峰5

121常規(guī)調(diào)峰手段5

122用戶側(cè)儲能調(diào)峰6

13提高可再生能源發(fā)電消納能力8

131改善可再生能源發(fā)電特性8

132通過時移消納棄風棄光9

133提高電力系統(tǒng)的供電充裕度10

14延緩輸配線路升級改造11

15分布式發(fā)電和微電網(wǎng)13

16主輔結(jié)合，展現(xiàn)儲能多重價值14

第2章主要電力儲能技術(shù)16

21抽水蓄能16

22壓縮空氣儲能17

23電化學儲能18

24飛輪儲能21

25超級電容器22

26超導儲能23

27其他24

第2篇電力儲能系統(tǒng)25

第3章電池儲能系統(tǒng)27

31電池儲能系統(tǒng)組成27

32儲能PCS主電路拓撲32

321基于△/變壓器拓撲33

322三單相變壓器組合式拓撲33

323基于直流母線分裂電容拓撲34

324三相四橋臂拓撲34

325基于級聯(lián)H橋的中高壓拓撲34

33儲能PCS控制技術(shù)35

331PCS數(shù)學模型36

332V/f控制45

333PQ控制46

334下垂控制47

目錄電力儲能技術(shù)及應用第4章飛輪儲能系統(tǒng)50

41飛輪儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)50

42飛輪儲能系統(tǒng)的主電路拓撲51

421主電路拓撲51

422永磁同步電機數(shù)學模型52

423電機側(cè)控制器參數(shù)設計與穩(wěn)定性52

43飛輪儲能系統(tǒng)的運行控制55

431并網(wǎng)準備55

432并網(wǎng)運行56

433飛輪儲能實驗56

第5章復合儲能系統(tǒng)66

51復合儲能的提出66

52復合儲能系統(tǒng)模型與分析67

521復合儲能系統(tǒng)建模67

522功率能力的提高69

523內(nèi)部損耗的降低72

524運行時間的延長75

53復合儲能的控制策略76

531直接并聯(lián)復合儲能系統(tǒng)76

532通過電感器并聯(lián)復合儲能系統(tǒng)77

533有源式復合儲能系統(tǒng)78

54復合儲能應用案例81

第6章儲能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析86

61大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在儲能中的運用86

62儲能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析88

621鉛碳電池89

622BMS數(shù)據(jù)91

623PCS數(shù)據(jù)94

624儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)特點97

63基于聚類的儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法98

631儲能大數(shù)據(jù)分析思路98

632聚類算法介紹99

64儲能大數(shù)據(jù)應用案例104

641數(shù)據(jù)預處理104

642數(shù)據(jù)清洗105

643初步統(tǒng)計107

644聚類的預處理——權(quán)重分配109

645聚類的預處理——手肘法確定聚類數(shù)112

646k-means聚類結(jié)果115

647電池健康狀態(tài)分化120

第3篇儲能在電力系統(tǒng)中的應用125

第7章儲能在微電網(wǎng)中的應用127

71微電網(wǎng)中儲能的作用和微電網(wǎng)的主要應用形態(tài)127

711微電網(wǎng)中儲能的作用128

712微電網(wǎng)的主要應用形態(tài)131

72基于儲能的微電網(wǎng)并/離網(wǎng)控制132

721并網(wǎng)運行控制133

722離網(wǎng)運行控制134

723并/離網(wǎng)切換控制142

73基于儲能的微電網(wǎng)對等控制146

731對等控制146

732改進下垂控制148

733主從下垂控制158

74微電網(wǎng)應用案例163

第8章儲能用于可再生能源波動平抑166

81風電功率波動特征及其影響分析166

811風電功率波動特征分析與建模166

812風電功率波動對系統(tǒng)頻率和電壓的影響175

813風電功率波動對系統(tǒng)低頻振蕩的影響181

82儲能平滑風電有功功率波動187

821多類型儲能平抑風電功率波動的總體架構(gòu)188

822基于一階低通濾波器的儲能控制189

823基于模型預測控制的儲能控制194

第9章風儲聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓204

91風儲聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻204

911電力系統(tǒng)調(diào)頻204

912風電機組調(diào)頻207

913儲能參與風電調(diào)頻211

914風儲聯(lián)合調(diào)頻控制212

92風儲聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)壓214

921電力系統(tǒng)調(diào)壓214

922風電機組調(diào)壓216

923風儲聯(lián)合調(diào)壓控制219

93風儲聯(lián)合參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓220

931風儲聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓方案220

932風儲聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓控制策略222

933風儲聯(lián)合調(diào)頻調(diào)壓案例224

第10章基于儲能的虛擬電廠231

101虛擬電廠概述231

102虛擬電廠資源模型234

1021可控電源模型234

1022不可控電源模型235

1023可中斷負荷模型236

1024儲能系統(tǒng)模型236

1025其他資源237

103考慮不確定性的VPP優(yōu)化調(diào)度237

1031兩階段分布魯棒優(yōu)化模型238

1032求解算法241

1033虛擬電廠案例242

參考文獻247

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