《微電網(wǎng)緊急工況下的運行與控制》介紹了微電網(wǎng)的概念及微電網(wǎng)運行的必要條件，強調(diào)了基于高速通信網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)管理系統(tǒng)是協(xié)調(diào)分布式電源、儲能設(shè)備及可控負(fù)荷統(tǒng)一運行的重要工具。
微電網(wǎng)zui 突出的特點就是既可以并網(wǎng)工作，也可以孤網(wǎng)運行。為應(yīng)對微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行狀態(tài)，需事先設(shè)想一整套的緊急處理方案。本書提供了可以確保微電網(wǎng)在孤網(wǎng)條件下穩(wěn)定運行的可行方案。推薦措施綜合考慮了不同電壓、頻率類型的逆變器控制模型在緊急情況下的控制方式，以獲得可靠的運行模式，避免孤網(wǎng)條件下運行情況的惡化。這些控制方式在制定過程中綜合考慮了微電網(wǎng)的各類特性，尤其是不同類型微型電源的反應(yīng)特性。
為充分挖掘微電網(wǎng)的發(fā)電能力，本書就如何在低壓電網(wǎng)中快速進(jìn)行黑啟動進(jìn)行了探討和研究。本書提供的一些快速黑啟動方法，也有利于提高配電網(wǎng)的可靠性，減少用戶的停電時間。黑啟動過程中，微電網(wǎng)的恢復(fù)措施包括對一些環(huán)境條件的檢查和應(yīng)對行動的次序的識別。電壓和頻率的控制方法，及對儲能設(shè)備的必要儲備，是確保恢復(fù)過程順利實現(xiàn)的必要因素。
適讀人群 ：《微電網(wǎng)緊急工況下的運行與控制》可供從事微電網(wǎng)緊急工況運行與控制的人員閱讀使用。
快速跟進(jìn)和掌握微電網(wǎng)新技術(shù)，提升國有技術(shù)和產(chǎn)品的市場競爭力
微電網(wǎng)技術(shù)很好的解決了分布式中小型電源的應(yīng)用問題，為風(fēng)、太陽能等可再生能源發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用找到了出路，適應(yīng)了新能源的發(fā)展方向，是未來電網(wǎng)發(fā)展的重點之一。其概念自1999年問世以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展，在歐美日等地區(qū)獲得了大量的應(yīng)用驗證，技術(shù)逐步成熟，已具備商業(yè)化應(yīng)用的條件。2012年以前，中國因缺乏市場發(fā)展的內(nèi)在動力，技術(shù)沉淀較少，整體上處于技術(shù)跟隨狀態(tài)。為快速跟進(jìn)和掌握該領(lǐng)域最新技術(shù)，提升國有技術(shù)和產(chǎn)品的市場競爭力，計劃引進(jìn)該領(lǐng)域最新科技著作。
Microgrids: Operation and Control Under Emergency一書是2011年之前歐洲微電網(wǎng)運行和控制技術(shù)階段性發(fā)展成果的總結(jié)。該書對微電網(wǎng)的概念及可靠運行的必要條件進(jìn)行了歸納和總結(jié)，并在如何建模和分析微電網(wǎng)系統(tǒng)方面進(jìn)行了探索。該書提出的分布式電源接入方法、微電網(wǎng)并網(wǎng)和離網(wǎng)運行控制、微電網(wǎng)在配電網(wǎng)黑啟動中的潛在能力等，都獲得了仿真驗證支持，具有良好的運用前景。希望該書的引進(jìn)可以對國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展起到促進(jìn)作用。
譯 者
2015年于南京
蔣雷海,高工，南京南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院），有近10年的繼電保護(hù)研發(fā)經(jīng)歷，參與過南瑞集團(tuán)穩(wěn)定控制系統(tǒng)和高壓繼電保護(hù)裝置的研發(fā)工作，開發(fā)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于中國電力系統(tǒng)。在國內(nèi)核心期刊上發(fā)表過多篇論文，獲授權(quán)發(fā)明專利7項。曾獲省部級三等獎一項、國網(wǎng)公司創(chuàng)新班組成員。主要作品有：《常用電工電氣設(shè)備知識讀本》《國家電網(wǎng)公司物資采購標(biāo)準(zhǔn)：繼電保護(hù)及自動裝置卷》。
譯者序
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表格清單
名詞縮寫
1 簡介1
1.1 背景和目的1
1.2 主要內(nèi)容3
1.3 本書的章節(jié)結(jié)構(gòu)4
2 分布式發(fā)電模式6
2.1 簡介6
2.2 分布式發(fā)電概念8
2.2.1 電力系統(tǒng)發(fā)電模式的變革10
2.2.2 分布式發(fā)電和自治及非自治微電網(wǎng)形態(tài)11
2.3 分布式發(fā)電增長的主要動力12
2.3.1 環(huán)境問題12
2.3.2 商業(yè)經(jīng)濟(jì)因素12
2.3.3 國家/調(diào)控政策因素14
2.4 不同類型的分布式發(fā)電技術(shù)15
2.4.1 燃料電池15
2.4.1.1 燃料電池系統(tǒng)16
2.4.1.2 燃料電池種類17
2.4.2 微型燃?xì)廨啓C18
2.4.2.1 微型燃?xì)廨啓C技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用19
2.4.3 光伏電池20
2.4.3.1 基本工作原理20
2.4.3.2 光伏電池模塊和陣列21
2.4.3.3 光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22
2.4.4 微小型風(fēng)力發(fā)電機23
2.4.4.1 水平軸風(fēng)力發(fā)電機23
2.4.5 儲能設(shè)備24
2.4.5.1 電池組25
2.4.5.2 超級電容器26
2.4.5.3 飛輪儲能系統(tǒng)27
2.5 分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的技術(shù)挑戰(zhàn)29
2.5.1 電壓分布29
2.5.2 穩(wěn)態(tài)和短路電流32
2.5.3 配電網(wǎng)保護(hù)體系32
2.5.4 電能質(zhì)量33
2.5.5 分布式電源穩(wěn)定性34
2.5.6 電網(wǎng)運行34
2.5.7 孤島和孤島運行35
2.6 小結(jié)42
3 微型發(fā)電和微型電網(wǎng)的概念及模型43
3.1 簡介43
3.2 微電網(wǎng)概念的建立44
3.2.1 CERTS微電網(wǎng)概念45
3.2.1.1 CERTS微電網(wǎng)構(gòu)架45
3.3 微電網(wǎng)的運行和控制結(jié)構(gòu)47
3.3.1 微電網(wǎng)通信系統(tǒng)50
3.4 微型電源動態(tài)模型51
3.4.1 固體氧化物燃料電池(SOFC) 52
3.4.2 單軸微型燃?xì)廨啓C(SSMT) 55
3.4.2.1 單軸微型燃?xì)廨啓C有功控制57
3.4.2.2 單軸微型燃?xì)廨啓C引擎58
3.4.2.3 永磁同步發(fā)電機(PMSG) 58
3.4.2.4 機組側(cè)逆變器59
3.4.3 光伏電池板60
3.4.3.1 配置最大功率點跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列61
3.4.4 微型風(fēng)力發(fā)電機63
3.4.4.1 風(fēng)力透平機63
3.4.4.2 鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機64
3.4.5 儲能設(shè)備模型65
3.4.6 并網(wǎng)逆變器65
3.4.6.1 PQ逆變器控制67
3.4.6.2 電壓源逆變器控制68
3.4.6.3 暫態(tài)過載或短路狀態(tài)下的逆變器建模70
3.4.7 電網(wǎng)和負(fù)載模型71
3.5 小結(jié)71
4 微電網(wǎng)緊急控制策略72
4.1 簡介72
4.2 基于控制分類的微型電源73
4.3 孤島運行狀態(tài)下的微電網(wǎng)控制75
4.3.1 單主運行76
4.3.2 多主運行76
4.4 緊急策略78
4.4.1 頻率控制78
4.4.1.1 一次調(diào)頻控制78
4.4.1.2 二次調(diào)頻控制80
4.4.2 負(fù)荷減載81
4.4.3 電壓控制81
4.5 低壓微電網(wǎng)故障恢復(fù)服務(wù)84
4.5.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的黑啟動86
4.5.1.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障恢復(fù)策略87
4.5.1.2 電力系統(tǒng)故障恢復(fù)方案88
4.5.1.3 電力系統(tǒng)故障恢復(fù)過程中的特殊問題89
4.5.1.4 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)故障恢復(fù)比較92
4.5.2 微電網(wǎng)黑啟動93
4.5.2.1 一般性假設(shè)94
4.5.2.2 微電網(wǎng)黑啟動順序95
4.6 小結(jié)96
5 孤島和黑啟動狀態(tài)下的微電網(wǎng)緊急控制策略評估97
5.1 簡介97
5.2 微電網(wǎng)測試系統(tǒng)97
5.3 計劃形成的孤島運行微電網(wǎng)99
5.4 非計劃形成的孤島運行微電網(wǎng)101
5.4.1 微電網(wǎng)運行場景102
5.4.2 單主控制策略103
5.4.2.1 微電網(wǎng)從中壓系統(tǒng)吸收功率情況103
5.4.2.2 微電網(wǎng)向中壓電網(wǎng)輸送功率情況109
5.4.2.3 孤島運行后的負(fù)荷狀態(tài)111
5.4.3 多主控制策略113
5.4.3.1 微電網(wǎng)從中壓電網(wǎng)吸收功率情況113
5.4.3.2 微電網(wǎng)向中壓電網(wǎng)輸送功率情況118
5.4.3.3 孤島運行時的負(fù)荷狀態(tài)120
5.5 微電網(wǎng)黑啟動121
5.5.1 故障恢復(fù)初始步驟123
5.5.2 微電網(wǎng)黑啟動程序長期過程仿真125
5.6 小結(jié)129
6 孤島微電網(wǎng)穩(wěn)定性評估131
6.1 簡介131
6.2 微電網(wǎng)能量平衡問題131
6.3 微電網(wǎng)穩(wěn)定性評估工具135
6.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)135
6.3.1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練137
6.3.2 數(shù)據(jù)集生成138
6.3.3 生成數(shù)據(jù)集數(shù)字平臺建設(shè)140
6.3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)訓(xùn)練140
6.3.5 防御控制措施的制定141
6.4 結(jié)果和討論143
6.5 小結(jié)148
7 結(jié)論149
7.1 本書主要貢獻(xiàn)149
7.2 未來工作建議151
附錄A 測試系統(tǒng)仿真參數(shù)153
附錄B 動態(tài)仿真平臺160
參考文獻(xiàn)165譯者序
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1 簡介1
1.1 背景和目的1
1.2 主要內(nèi)容3
1.3 本書的章節(jié)結(jié)構(gòu)4
2 分布式發(fā)電模式6
2.1 簡介6
2.2 分布式發(fā)電概念8
2.2.1 電力系統(tǒng)發(fā)電模式的變革10
2.2.2 分布式發(fā)電和自治及非自治微電網(wǎng)形態(tài)11
2.3 分布式發(fā)電增長的主要動力12
2.3.1 環(huán)境問題12
2.3.2 商業(yè)經(jīng)濟(jì)因素12
2.3.3 國家/調(diào)控政策因素14
2.4 不同類型的分布式發(fā)電技術(shù)15
2.4.1 燃料電池15
2.4.1.1 燃料電池系統(tǒng)16
2.4.1.2 燃料電池種類17
2.4.2 微型燃?xì)廨啓C18
2.4.2.1 微型燃?xì)廨啓C技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用19
2.4.3 光伏電池20
2.4.3.1 基本工作原理20
2.4.3.2 光伏電池模塊和陣列21
2.4.3.3 光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22
2.4.4 微小型風(fēng)力發(fā)電機23
2.4.4.1 水平軸風(fēng)力發(fā)電機23
2.4.5 儲能設(shè)備24
2.4.5.1 電池組25
2.4.5.2 超級電容器26
2.4.5.3 飛輪儲能系統(tǒng)27
2.5 分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的技術(shù)挑戰(zhàn)29
2.5.1 電壓分布29
2.5.2 穩(wěn)態(tài)和短路電流32
2.5.3 配電網(wǎng)保護(hù)體系32
2.5.4 電能質(zhì)量33
2.5.5 分布式電源穩(wěn)定性34
2.5.6 電網(wǎng)運行34
2.5.7 孤島和孤島運行35
2.6 小結(jié)42
3 微型發(fā)電和微型電網(wǎng)的概念及模型43
3.1 簡介43
3.2 微電網(wǎng)概念的建立44
3.2.1 CERTS微電網(wǎng)概念45
3.2.1.1 CERTS微電網(wǎng)構(gòu)架45
3.3 微電網(wǎng)的運行和控制結(jié)構(gòu)47
3.3.1 微電網(wǎng)通信系統(tǒng)50
3.4 微型電源動態(tài)模型51
3.4.1 固體氧化物燃料電池(SOFC) 52
3.4.2 單軸微型燃?xì)廨啓C(SSMT) 55
3.4.2.1 單軸微型燃?xì)廨啓C有功控制57
3.4.2.2 單軸微型燃?xì)廨啓C引擎58
3.4.2.3 永磁同步發(fā)電機(PMSG) 58
3.4.2.4 機組側(cè)逆變器59
3.4.3 光伏電池板60
3.4.3.1 配置最大功率點跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列61
3.4.4 微型風(fēng)力發(fā)電機63
3.4.4.1 風(fēng)力透平機63
3.4.4.2 鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機64
3.4.5 儲能設(shè)備模型65
3.4.6 并網(wǎng)逆變器65
3.4.6.1 PQ逆變器控制67
3.4.6.2 電壓源逆變器控制68
3.4.6.3 暫態(tài)過載或短路狀態(tài)下的逆變器建模70
3.4.7 電網(wǎng)和負(fù)載模型71
3.5 小結(jié)71
4 微電網(wǎng)緊急控制策略72
4.1 簡介72
4.2 基于控制分類的微型電源73
4.3 孤島運行狀態(tài)下的微電網(wǎng)控制75
4.3.1 單主運行76
4.3.2 多主運行76
4.4 緊急策略78
4.4.1 頻率控制78
4.4.1.1 一次調(diào)頻控制78
4.4.1.2 二次調(diào)頻控制80
4.4.2 負(fù)荷減載81
4.4.3 電壓控制81
4.5 低壓微電網(wǎng)故障恢復(fù)服務(wù)84
4.5.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的黑啟動86
4.5.1.1 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障恢復(fù)策略87
4.5.1.2 電力系統(tǒng)故障恢復(fù)方案88
4.5.1.3 電力系統(tǒng)故障恢復(fù)過程中的特殊問題89
4.5.1.4 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)故障恢復(fù)比較92
4.5.2 微電網(wǎng)黑啟動93
4.5.2.1 一般性假設(shè)94
4.5.2.2 微電網(wǎng)黑啟動順序95
4.6 小結(jié)96
5 孤島和黑啟動狀態(tài)下的微電網(wǎng)緊急控制策略評估97
5.1 簡介97
5.2 微電網(wǎng)測試系統(tǒng)97
5.3 計劃形成的孤島運行微電網(wǎng)99
5.4 非計劃形成的孤島運行微電網(wǎng)101
5.4.1 微電網(wǎng)運行場景102
5.4.2 單主控制策略103
5.4.2.1 微電網(wǎng)從中壓系統(tǒng)吸收功率情況103
5.4.2.2 微電網(wǎng)向中壓電網(wǎng)輸送功率情況109
5.4.2.3 孤島運行后的負(fù)荷狀態(tài)111
5.4.3 多主控制策略113
5.4.3.1 微電網(wǎng)從中壓電網(wǎng)吸收功率情況113
5.4.3.2 微電網(wǎng)向中壓電網(wǎng)輸送功率情況118
5.4.3.3 孤島運行時的負(fù)荷狀態(tài)120
5.5 微電網(wǎng)黑啟動121
5.5.1 故障恢復(fù)初始步驟123
5.5.2 微電網(wǎng)黑啟動程序長期過程仿真125
5.6 小結(jié)129
6 孤島微電網(wǎng)穩(wěn)定性評估131
6.1 簡介131
6.2 微電網(wǎng)能量平衡問題131
6.3 微電網(wǎng)穩(wěn)定性評估工具135
6.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)135
6.3.1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練137
6.3.2 數(shù)據(jù)集生成138
6.3.3 生成數(shù)據(jù)集數(shù)字平臺建設(shè)140
6.3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)訓(xùn)練140
6.3.5 防御控制措施的制定141
6.4 結(jié)果和討論143
6.5 小結(jié)148
7 結(jié)論149
7.1 本書主要貢獻(xiàn)149
7.2 未來工作建議151
附錄A 測試系統(tǒng)仿真參數(shù)153
附錄B 動態(tài)仿真平臺160
參考文獻(xiàn)165
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