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本書是作者及其研究團隊多年來在信息能源系統(tǒng)研究領域理論成果及工程經(jīng)驗的集成。在碳達峰、碳中和背景下，本書試圖總結(jié)信息能源系統(tǒng)的研究工作，深度剖析了信息和能源深度耦合的信息能源系統(tǒng)的主流研究方向、核心技術和未來發(fā)展，建立起適用于實際復雜系統(tǒng)及應用場景的基礎理論和工程分析方法。本書對信息能源系統(tǒng)領域的數(shù)據(jù)處理、機理建模、能量流計算、協(xié)同控制及優(yōu)化運行等問題具有指導、借鑒作用。
本書內(nèi)容全面、實用性強，既可作為高等院�？刂乒こ�、能源動力工程、電氣工程、計算機等相關專業(yè)的研究生與本科生的實踐應用性讀物，也可作為相關領域科研工作者和工程技術人員的理論參考書。

近年來，以風光等可再生能源為主要供能形式，建設信息能源系統(tǒng)，實現(xiàn)碳達峰，碳中和重大戰(zhàn)略目標成為業(yè)界重要共識�？倳浽�2021年主持中央財經(jīng)委員會第九次會議時指出要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。多國政要、專家也認為以分布式技術為特征的信息能源系統(tǒng)是驅(qū)動第三次工業(yè)革命的核心技術，新能源并網(wǎng)和多能互聯(lián)互通兩項技術入選國際期刊《麻省理工科技評論》21世紀全球100項突破性技術榜單�？梢�，信息能源系統(tǒng)吸引了國內(nèi)外學者的廣泛關注和研究。
雖然越來越多的關于信息能源系統(tǒng)的研究論文見之于國內(nèi)外期刊，但是尚未見到有系統(tǒng)性和工程化的著作問世。作者所在課題組較早地展開了信息能源系統(tǒng)的理論和應用技術的研究，在信息能源系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)建模、控制方法、優(yōu)化運行等方面進行了系統(tǒng)的研究。本書是作者所在課題組在此方面取得成果的總結(jié)，共分為9章，內(nèi)容主要包括信息能源系統(tǒng)與智慧能源概述、信息能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、信息能源系統(tǒng)機理建模、能量流的計算與統(tǒng)一標度、信息能源系統(tǒng)的狀態(tài)感知與靜態(tài)穩(wěn)定性分析、信息能源系統(tǒng)信息網(wǎng)絡安全分析及防御策略、信息能源系統(tǒng)立體協(xié)同調(diào)控、多主體博弈條件下信息能源系統(tǒng)協(xié)同和信息能源系統(tǒng)耦合優(yōu)化等。全書物理概念闡述清楚，圖文并茂，條理清晰，系統(tǒng)性強，理論與實踐緊密結(jié)合。
本書由王睿、胡旭光、孫秋野共同撰寫，其中，第3、4、6、7、8章由王睿撰寫，第2、5、9章由胡旭光撰寫，第1章由孫秋野撰寫，學生王一帆、任程澤、隋政麒、任一平、姚葭、翟美娜、胡杰、劉廣亮、王丹璐參與了本書內(nèi)容的校訂工作，全書最后由王睿統(tǒng)稿。特此向一直以來支持與關心作者研究工作的所有單位和個人表示衷心的感謝，同時感謝出版界同仁為本書出版付出的辛勤勞動。
另外，本書在編寫過程中參考了很多相關書籍，在此對這些書籍的作者謹表謝意。由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，請讀者原諒，并提出寶貴意見。

序
前言
信息能源系統(tǒng)與智慧能源概述/
11引言/
12能源系統(tǒng)與國家戰(zhàn)略/
121國際能源發(fā)展戰(zhàn)略/
122國內(nèi)能源發(fā)展戰(zhàn)略/
123雙碳目標和實現(xiàn)路徑/
124雙碳與我們/
13信息系統(tǒng)與能源系統(tǒng)的耦合比特驅(qū)動的
瓦特變革/
14信息能源系統(tǒng)的感知建模與特性分析/
141信息能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)與機理特性/
142信息能源系統(tǒng)建模與運行仿真/
143信息能源系統(tǒng)能量流動與安全分析/
15信息能源系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制/
151多主體主動致穩(wěn)控制/
152多層級能量互補控制/
153信息-物理交互的博弈控制/
16信息能源系統(tǒng)的分層優(yōu)化管理/
161基于集中式管理的優(yōu)化運行/
162基于分布式策略的優(yōu)化運行/
163基于人工智能的優(yōu)化運行/
164以碳中和、經(jīng)濟和安全等為目標的交易優(yōu)化
運行/
17本章總結(jié)/
信息能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理/
21引言/
211信息能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)特征/
212數(shù)據(jù)處理分類與基本方法/
22信息能源系統(tǒng)多場景數(shù)據(jù)生成/
221數(shù)據(jù)生成的需求與關鍵問題/
222基于多網(wǎng)絡混合協(xié)作的多場景數(shù)據(jù)生成
方法/
223算例分析/
23信息能源系統(tǒng)缺損數(shù)據(jù)補償/
231缺損數(shù)據(jù)補償?shù)男枨笈c關鍵問題/
232基于時空關聯(lián)變化的實時數(shù)據(jù)補償方法/
233算例分析/
24信息能源系統(tǒng)非侵入式檢測/
241非侵入式檢測方法的需求與關鍵問題/
242發(fā)-用-儲-耦合設備一體化區(qū)域的非侵入式檢測
方法/
243算例分析/
25本章總結(jié)/
信息能源系統(tǒng)機理建模/
31引言/
32自能源系統(tǒng)節(jié)點靜態(tài)模型的建立/
321電力網(wǎng)子系統(tǒng)模型/
322熱力網(wǎng)子系統(tǒng)模型/
323天然氣網(wǎng)子系統(tǒng)模型/
324自能源整體模型/
33自能源系統(tǒng)支路靜態(tài)模型的建立/
331電力流方程/
332熱力流方程/
333燃氣流方程/
34自能源系統(tǒng)碳排放流建模/
341電力系統(tǒng)碳排放流/
342熱力系統(tǒng)碳排放流/
35電-氣-熱動態(tài)方程建立/
351電力網(wǎng)子系統(tǒng)/
352天然氣網(wǎng)子系統(tǒng)/
353熱力網(wǎng)子系統(tǒng)/
354微型燃氣輪機模型/
355信息能源系統(tǒng)整體動態(tài)模型/
36自能源系統(tǒng)模型非線性降階/
361降階方法/
362仿真實驗/
37本章總結(jié)/
能量流的計算與統(tǒng)一標度/
41引言/
42信息能源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型/
421電力網(wǎng)絡模型/
422熱力網(wǎng)絡模型/
423天然氣網(wǎng)絡模型/
424耦合節(jié)點模型/
425能量流動的統(tǒng)一模型/
426節(jié)點類型分類/
43信息能源系統(tǒng)的能量流計算/
431基于牛頓-拉夫遜法的能量流計算/
432牛頓-拉夫遜法的初值分析及收斂/
433基于能量統(tǒng)一模型的能量流計算/
434算例分析/
44信息能源系統(tǒng)的碳排放流計算/
441電力網(wǎng)絡碳排放流計算/
442天然氣網(wǎng)絡碳排放流計算/
443熱力網(wǎng)絡碳排放流計算/
444算例分析/
45信息能源系統(tǒng)的不確定性分析/
451隨機變量的數(shù)學模型/
452聯(lián)合概率-模糊能量流評估法/
453算例分析/
46信息能源系統(tǒng)的能量評估/
461能量評估/
462評估/
463碳評估/
464算例分析/
47本章總結(jié)/
信息能源系統(tǒng)的狀態(tài)感知與靜態(tài)穩(wěn)定性分析/
51引言/
52狀態(tài)感知/
521電力網(wǎng)絡的狀態(tài)感知/
522電-氣耦合網(wǎng)絡的狀態(tài)感知/
523電-氣-熱耦合網(wǎng)絡的狀態(tài)感知/
53靜態(tài)穩(wěn)定性分析/
531基于能量流方程的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)/
532靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定矩陣建立/
533基于奇異值分解理論的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度求解/
534算例分析/
54本章總結(jié)/
信息能源系統(tǒng)信息網(wǎng)絡安全分析及防御策略/
61引言/
62信息能源系統(tǒng)攻擊/防御博弈過程建模/
621電力系統(tǒng)狀態(tài)估計/
622惡意數(shù)據(jù)注入攻擊/
623電力系統(tǒng)全量測狀態(tài)估計/
624算例分析/
63基于蠕蟲傳播模型和FDI的雙層協(xié)同攻擊策略
研究/
631工控網(wǎng)絡蠕蟲病毒理論基礎/
632電力CPS的有向圖構(gòu)建/
633基于蠕蟲傳播模型的信息層攻擊/
634基于蠕蟲傳播模型和FDI的雙層協(xié)同攻擊
策略/
635算例分析/
64信息攻擊下的信息能源控制系統(tǒng)/
641拒絕服務攻擊/
642微電網(wǎng)的二級頻率控制/
643DoS攻擊下的微電網(wǎng)二級控制穩(wěn)定性分析/
644算例分析/
65信息能源系統(tǒng)的容錯控制/
651分布式發(fā)電非線性模型/
652基于反饋線性化和一致性算法的電壓分級
控制策略/
653算例分析/
66本章總結(jié)/
信息能源系統(tǒng)立體協(xié)同調(diào)控/
71引言/
72信息能源系統(tǒng)自-互-群立體協(xié)同調(diào)控體系/
721信息能源系統(tǒng)終端智能化/
722信息能源系統(tǒng)邊緣一體化/
723信息能源系統(tǒng)網(wǎng)絡互聯(lián)化/
724信息能源系統(tǒng)自-互-群立體協(xié)同
調(diào)控體系/
73信息能源系統(tǒng)自能量單元內(nèi)部控制/
731信息能源系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器內(nèi)部控制器
設計/
732信息能源系統(tǒng)分布式能量單元下垂控制/
733信息能源系統(tǒng)多能能量單元內(nèi)部控制/
74信息能源系統(tǒng)能量單元間分布式協(xié)同控制/
741基于多智能體一致性的分

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