智能电网：让电力系统适应新的挑战

目录
第1章 引言 1
1.1 电力网络 2
1.2 智能电网 2
1.3 利益相关者 4
1.4 挑战 6
1.5 解决方案 8
第2章 挑战 10
2.1 可再生能源发电 11
2.1.1 接入配电网络 11
2.1.2 接入输电网络 12
2.1.3 更换传统发电机 14
2.1.4 预测 15
2.2 能源效率 17
2.2.1 用电量的减少 18
2.2.2 电网损耗 19
2.2.3 不断增加的电力应用 20
2.2.4 热电联产 21
2.3 电力市场 22
2.4 供电连续性和电压质量 23
2.4.1 对更高性能的需要 23
2.4.2 新的发电和用电 25
2.4.3 可靠性指标 25
2.4.4 电压质量指标 26
2.5 传输容量 27
2.5.1 配电 27
2.5.2 次级输电网和输电网 28
2.5.3 发电 29
2.5.4 传输容量不足 29
2.6 性能指标 30
第3章 电网中的解决方案 32
3.1 常用解决方案 33
3.2 传输容量 34
3.2.1 高压直流输电 36
3.2.2 柔性交流输电 38
3.2.3 动态传输容量 39
3.2.4 基于风险的运行方法 40
3.3 大型输电网络 43
3.4 能量储存 44
3.5 有源配电网络 47
3.5.1 配电系统保护 47
3.5.2 电压控制 49
3.5.3 微电网 51
3.5.4 自动恢复供电 52
3.6 监控 54
第4章 电网用户的参与 56
4.1 发电单元设置要求 57
4.2 限电：现有的应用 60
4.3 联动跳闸 62
4.3.1 工业设施 62
4.3.2 风力发电站 64
4.3.3 网格状电网 65
4.3.4 过载引起连接断开 66
4.4 限电的更多应用 67
4.4.1 防止过载 67
4.4.2 放射状电网中的热过载 69
4.4.3 网格状电网中的热过载 71
4.4.4 辐射状电网中的过电压和欠电压 71
4.4.5 配电网中的能量储备 73
4.4.6 电压和电流质量 75
4.4.7 功角稳定性 76
4.4.8 频率稳定性 77
4.4.9 电压稳定性 78
4.5 限电示例 79
4.5.1 示例1：太阳能发电引起的过载 79
4.5.2 示例2：风力发电引起的变压器过载 80
4.5.3 示例3：风力发电引起的过电压 81
第5章 市场激励 85
5.1 批发和零售市场 86
5.2 日前市场 87
5.2.1 现货市场 87
5.2.2 当地电价及市场分割 89
5.3 需求响应 92
5.3.1 分时定价 92
5.3.2 改进型分时定价方法 93
5.3.3 小时定价 94
5.3.4 峰值电价 95
5.3.5 峰值电价折扣 96
5.3.6 阶梯电价 97
5.3.7 由于需求响应导致的用电峰值减少 98
5.3.8 系统层面的需求响应 99
5.3.9 关停用电示例 99
5.3.10 用电量转移示例 102
5.3.11 基于二氧化碳排放的需求响应 103
5.3.12 恢复峰值 104
5.4 现货市场以外的市场 104
5.4.1 不同市场的概述 104
5.4.2 价格变化示例 105
5.4.3 需求响应平衡 108
5.4.4 需求响应对平衡的影响 109
5.5 市场和网络 110
5.6 辅助服务市场 113
5.6.1 备用容量 114
5.6.2 频率控制 114
5.6.3 无功功率及电压控制 115
5.6.4 短路容量 116
5.6.5 电压质量 117
5.6.6 黑启动 117
5.6.7 电网的孤岛运行 118
5.6.8 惯性 118
5.6.9 稳定性 119
5.6.10 概述 119
5.7 电网用户 120
5.7.1 一般电网用户 120
5.7.2 小型消费者 122
5.7.3 小型和大型发电 125
5.7.4 储能 126
5.7.5 中型和大型用户 127
5.7.6 电动汽车 127
5.7.7 微电网及虚拟发电站 128
5.7.8 智能电表及其他通信 129
第6章 讨论 131
6.1 网络运营经济学 132
6.1.1 资费监管 132
6.1.2 性能指标 133
6.2 保留方案 134
6.3 初步趋势 137
6.3.1 配电网络 137
6.3.2 次级输电网络 138
6.3.3 输电网络及其系统 139
6.3.4 电网用户 140
第7章 结论 141
参考文献 142
索引 147