智能電網基本理念與關鍵技術

智慧電網將像互聯網那樣改變人們的生活和工作方式，並激勵類似的變革。厘清智慧電網的基本理念，對於科學有效地實施智慧電網至關重要，這是第一篇的主要內容，包括環境壓力與能源轉型，分散式電源，互聯電力系統中高比例風能和太陽能的開發與消納模式，智慧電網原動力的電網視角，智慧電網的構想，智慧分散式體系和群集理念，智慧電網的效益、挑戰和研發機遇，以及智慧電網架構模型、標準與監管路徑等。
 
第二篇重點介紹智慧電網的關鍵技術，包括靈活的配電網路拓撲，集成的能量與通信基礎設施，高級量測體系（AMI），大資料和AMI資料分析方法，使用者門戶與使用者能量管理系統，高級配電管理與高級配電自動化，配電快速模擬與建模，態勢感知，高級輸電運行，多元化儲能，電動汽車與綠色建築等，其主要目的是説明讀者深入理解第一篇的內容。

前言
第1篇 智慧電網的基本理念
第1章 智慧電網的原動力——環境壓力與能源轉型 3
1.1 氣候和環境問題——應對氣候變化和環境保護刻不容緩 3
1.2 可再生能源發電 6
1.3 能源轉型的步伐和在中國的緊迫性 13
參考文獻 16

第2章 分散式電源 17
2.1 何謂DER 17
2.2 DER對電網的意義和挑戰 19
2.3 電網中的可用調節容量 26
參考文獻 31

第3章 互聯電力系統中高比例風能和太陽能的開發與消納模式 32
3.1 互聯電力系統理念 33
3.2 W&PVP的兩種開發與消納模式 35
參考文獻 49

第4章 智慧電網原動力的電網視角 50
4.1 電力系統電氣行為簡述 50
4.2 提高電網的安全穩定性和韌性 51
4.3 電力市場化和需求側管理 52
4.4 電網的各種約束（提高可靠性、提高電能品質、節能降損和環保）日益嚴格 55
4.5 電網的第二次智能化 59
參考文獻 63

第5章 智能電網的構想 64
5.1 智能電網的總體設想 64
5.2 智慧電網的主要運行技術組成 65
5.3 智能電網組成要素的分層描述 70
5.4 與智慧電網相關的技術 72
參考文獻 75

第6章 智能分散式體系和群集理念 76
6.1 智慧配電網的智慧分散式體系結構 76
6.2 微網 77
6.3 智能電網群集的理念 84
6.4 能源互聯網與智能電網 88
參考文獻 90

第7章 智能電網的效益、挑戰和研發機遇 91
7.1 智能電網預期的效益 91
7.2 智慧電網的成本效益分析舉例 94
7.3 智慧電網的評價指標 95
7.4 實現智慧電網所面臨的挑戰 97
7.5 智能配電網的研發機遇 101
參考文獻 102

第8章 NIST定義的智慧電網模型 103
8.1 智慧電網的概念模型 103
8.2 從智慧電網概念模型向智慧電網結構模型的轉換 108
8.3 映射到智慧電網概念模型的傳統系統的邏輯模型 110
參考文獻 112

第9章 智慧電網的標準與監管路徑 113
9.1 智能電網標準 113
9.2 能源政策三角形和智慧電第1管路徑 116
參考文獻 121

第二篇 智慧電網的關鍵技術
第1章 靈活的配電網路拓撲 125
1.1 配電系統簡介 125
1.2 中壓配電網路結構的概念性設計 128
1.3 未來的配電網路拓撲及所包含的重要技術 134
1.4 微網的關鍵技術和重要研發領域 138
參考文獻 140

第2章 集成的能量與通信基礎設施 141
2.1 智慧電網是典型賽博物理系統 141
2.2 智慧電網集成的能量與通信基礎設施框架 142
2.3 智慧電網通信技術 144
2.4 智慧電網通信網路組網方式 153
2.5 智慧電網賽博安全 155
2.6 IPv6及其應用需求 162
參考文獻 166

第3章 支援多種服務和業務融合的高級量測體系 167
3.1 AMI的基本構想 167
3.2 AMI的實施現狀和技術發展趨勢 174
3.3 支援多種服務和業務融合的AMI架構 176
3.4 基於開放標準的AMI實施的主要意義 180
參考文獻 182

第4章 智慧電網中的大資料和AMI資料分析方法 183
4.1 電力公司的資料來源和特點 183
4.2 電力大資料價值的多維視角 185
4.3 資料分析方法 188
4.4 AMI資料分析元實例 192
參考文獻 195

第5章 使用者門戶與使用者能量管理系統 196
5.1 智能用電 196
5.2 用戶門戶 200
5.3 使用者能量管理系統 202
5.4 使用者離網光儲系統優化規劃示例 208
參考文獻 214

第6章 高級配電管理與高級配電自動化 215
6.1 高級配電管理 216
6.2 高級配電自動化 217
6.3 動態微網 222
6.4 主動配電網孤島劃分 224
參考文獻 231

第7章 配電快速模擬與建模 232
7.1 DFSM的基本構想 232
7.2 DFSM的基本功能 233
7.3 DFSM中的模擬工具與建模工具 234
7.4 DFSM工具的高層次需求框架 237
7.5 網路重構的數學描述 238
7.6 電壓與無功控制的數學描述 240
參考文獻 242

第8章 態勢感知 243
8.1 態勢感知驅動力與基本理念 243
8.2 增強態勢感知核心功能與關鍵技術 244
8.3 感測器和無線傳感網 246
8.4 態勢視覺化 247
8.5 安全域方法 250
參考文獻 258

第9章 高級輸電運行 259
9.1 ATO的基本構想 259
9.2 輸電系統的運行控制 260
9.3 ATO的技術保障與發展趨勢 269
參考文獻 273

第10章 支撐電網高效運行的多元化儲能 274
10.1 儲能技術的發展和應用現狀 274
10.2 基於多元儲能的電網高效運行 278
參考文獻 285

第11章 智慧電網的產業推動——電動汽車與綠色建築 286
11.1 電動汽車的發展需求與電網支援 286
11.2 綠色建築的發展需求與電網支援 292
參考文獻 295

附錄A 名詞解釋 297
附錄B 電力系統評估的推薦參數 307
附錄C 智能電網指標簡介 310
彩插