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出版者:中国电力出版社

作者:祝晓红

出品人:

页数:165 页

译者:

出版时间:2002年01月

价格:13.2

装帧:平装

isbn号码:9787508307503

丛书系列:

图书标签:

• 电能计量
• 电力系统
• 计量技术
• 电工学
• 能源
• 电力电子
• 智能电网
• 电力市场
• 测试测量
• 高电压

智慧能源管理与未来电网：革新技术与应用实践 书籍简介 在能源转型浪潮的推动下，全球正加速迈向以可再生能源为主体、智能电网为支撑的新型电力系统。本书《智慧能源管理与未来电网》旨在全面、深入地剖析这一宏大变革中的关键技术、前沿理论和工程实践，为电力行业从业者、科研人员及相关专业学生提供一份详尽而具有前瞻性的参考指南。 本书的叙事结构清晰，从宏观的能源战略部署到微观的设备控制策略，层层递进，构建了一个完整的智慧能源生态图景。全书共分为六大部分，涵盖了从基础理论到尖端应用的多个维度。 --- 第一部分：现代电力系统的基础架构与挑战 本部分重点梳理了传统电力系统向数字化、智能化转型的驱动力与面临的核心挑战。 1.1 能源转型的驱动力与政策导向： 详细阐述了气候变化、碳中和目标（如“双碳”战略）对电力系统提出的更高可靠性、更低排放的要求。分析了国际能源署（IEA）及各国政府在推广清洁能源、发展储能技术方面的政策工具和路线图。 1.2 现代电力系统的结构演变： 对比了集中式发电为主的传统电网与分布式电源（DERs，如光伏、风电）广泛接入的新型电力系统的结构性差异。重点讨论了“源-网-荷-储”多主体互动的复杂性。 1.3 稳定性与安全挑战： 随着大规模新能源并网，电力系统的惯量支撑减弱，交流（AC）系统中的电压和频率稳定性面临空前挑战。本章深入分析了低惯量系统下的暂态稳定机理，并探讨了同步发电机惯量替代技术（如虚拟同步机VSM）的理论基础。 1.4 网络安全风险： 智能电网的互联互通特性极大地暴露了信息物理系统（CPS）的安全漏洞。详细介绍了针对SCADA系统、广域测量系统（WAMS）和分布式能源控制器的网络攻击模式、防御体系建设，以及纵深防御策略的应用。 --- 第二部分：先进的电力电子技术与并网控制 电力电子（PE）是支撑新能源接入和柔性直流输电的关键技术。本部分聚焦于高功率密度、高可靠性的电力电子变换器技术。 2.1 高性能电力电子器件： 详细对比了SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）功率器件在开关频率、导通损耗和耐高温特性上的优劣，并分析了其在变流器中的应用潜力。 2.2 柔性交流输电系统（FACTS）与高压直流输电（HVDC）： 深入剖析了STATCOM、SVC等FACTS设备在提升电网潮流控制能力和动态补偿方面的作用。对电压源换流器（VSC-HVDC）的控制架构、多端直流系统（MTDC）的运行模式和故障穿越能力进行了详尽的数学建模与仿真分析。 2.3 新能源并网控制策略： 针对风力发电机组和光伏逆变器，重点讲解了如何实现并网点的“电网友好型”行为。这包括先进的低电压穿越（LVRT）控制、无功支撑能力以及如何通过下垂控制（Droop Control）参与系统频率和电压调节。 --- 第三部分：高级量测、信息通信与数据驱动的电网运行 智慧电网的“智慧”核心在于数据的实时采集、高效传输和智能分析。本部分是理解现代电网信息基础设施的关键。 3.1 广域测量系统（WAMS）与相量测量单元（PMU）： 详细介绍了PMU的工作原理、同步机制以及其在电网状态估计、间歇性振荡监测中的不可替代性。探讨了PMU数据融合、时间同步的最新技术进展。 3.2 智能配电网的数字化改造： 探讨了配电自动化系统（DAS）的演进，包括自愈性、故障隔离与恢复（FDIR）的算法实现。重点分析了智能传感器（如电流/电压传感器）在配电网状态感知中的部署策略。 3.3 能源互联网中的通信架构： 分析了电力系统对通信网络提出的高可靠、低延迟要求。对比了PLC（电力线载波）、LTE-M/NB-IoT等通信技术在不同场景（如高级计量基础设施AMI、变电站内部通信）下的适用性与性能评估。 3.4 基于大数据的电网状态估计与预测： 阐述了如何利用海量的历史运行数据、天气数据和市场数据，结合深度学习模型（如LSTM、Transformer网络）来提升负荷预测精度、发电出力预测准确性，以及系统运行风险的早期识别。 --- 第四部分：分布式能源与微电网的优化调度 分布式能源的接入使传统的集中式调度模式面临颠覆。本部分聚焦于如何高效集成和管理这些分散的能源单元。 4.1 微电网的建模与运行模式： 详细定义了微电网的并网运行模式、孤岛运行模式及其切换控制策略。阐述了基于多代理系统的微电网内部能量管理系统（EMS）的分布式协同控制方法。 4.2 储能系统（ESS）的应用与管理： 深入探讨了电化学储能（如锂离子电池）的关键特性（循环寿命、充放电效率）。重点分析了储能系统在调峰、调频、无功补偿等多种应用场景下的经济效益分析和运行优化调度模型（如机会约束规划）。 4.3 需求侧响应（DR）与互动负荷： 阐述了如何通过价格信号或激励机制引导用户侧负荷柔性化。分析了电动汽车（EV）的V2G（车网互动）技术对配电网的潜在影响，以及主动负荷控制策略的设计。 --- 第五部分：面向未来的电网优化与运行控制 本部分探讨了应对高不确定性电力系统的先进控制和优化算法。 5.1 优化调度的新范式： 传统基于确定性输入参数的优化模型已不足以应对高比例新能源。本书重点介绍了随机规划、鲁棒优化在日前和实时调度中的应用，以量化和管理不确定性带来的风险。 5.2 区域间互联与直流潮流控制： 随着跨区域大电网的互联加深，如何利用直流通道优化电网潮流、平衡区域间功率差异成为关键。分析了基于优化算法的直流潮流协调控制技术。 5.3 暂态过程的实时仿真与分析： 讨论了数字孪生（Digital Twin）技术在电力系统中的应用前景。如何利用高保真度的实时仿真平台，对电网在极端事件下的响应进行快速复盘和预演，指导运维决策。 --- 第六部分：市场机制与能源交易的创新 智慧电网的最终实现需要与之匹配的市场机制来激励高效的能源配置。 6.1 现货市场与辅助服务市场： 详细解析了辅助服务（如备用、调频）的分类、机制设计和出清流程。探讨了如何设计合理的市场规则，激励分布式资源和储能参与辅助服务市场。 6.2 区域间与跨国电力市场互联： 分析了不同区域电力市场（如区域间日前市场、实时市场）的耦合机制和运行挑战，以促进清洁能源的跨区域优化配置。 6.3 区块链技术在能源交易中的潜力： 探讨了分布式账本技术（DLT）在实现P2P（点对点）能源交易、提高交易透明度和结算效率方面的应用潜力，尤其是在微电网内部的应用场景。 --- 总结 《智慧能源管理与未来电网》不仅是对当前电力系统技术现状的系统性总结，更是对未来十年电力基础设施发展方向的深刻洞察。本书的深度和广度，使其成为电力系统领域研究人员和工程师必备的参考书。它融合了电气工程、信息科学、控制理论和经济学等多学科交叉的最新成果，为读者理解和参与全球能源革命提供了坚实的理论和技术支撑。

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从包装上看，这本“电能计量（平装）”给人的感觉是内容丰富，毕竟厚度在那里摆着，但实际翻阅下来，感觉内容密度极低，很多篇幅都被重复的概念和冗余的数学推导所占据。我特别关注了书中关于电能计量中的时间同步问题，这是构建分布式能源系统网络化管理的基础。我期望看到关于高精度GPS授时、PTP（精确时间协议）在智能电表网络中的应用案例，以及由此带来的时间戳精度对结算准确性的影响分析。然而，书中对时间同步的论述极其简略，只是一笔带过，似乎认为只要电表能工作就行，完全忽视了现代电力系统对时间同步的极高要求。更令人不解的是，书中对电能计量的历史发展部分却着墨甚多，洋洋洒洒地介绍了从机械式电度表到电子式电能表的演变过程，这些历史知识虽然有趣，但在有限的篇幅内，却挤占了对前沿技术讨论的空间。对于我们这些需要面向未来电网规划的人来说，与其花时间去缅怀过去那些已经被淘汰的技术细节，不如将篇幅用来探讨人工智能在异常电量检测中的应用前景。总而言之，这本书的历史价值可能大于其指导现实工程实践的价值，它更像是一部详尽的历史编年史，而非一本面向未来的技术手册。

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说实话，我买这本书是冲着它“平装”的便利性去的，想着能随时带在身边翻阅，但阅读体验远不如预期。这本书的排版设计简直是一场灾难，行距过密，字体选择也偏小，尤其是那些包含大量数学公式和复杂电路图的部分，简直让人看得眼睛疼。我特别希望能够找到一些关于非侵入式计量技术（Non-Intrusive Load Monitoring, NILM）的实例分析，了解如何通过分析总用电信号来识别单个电器的功耗模式。这本书里虽然提到了各种计量误差的计算，但那些公式堆砌在一起，完全缺乏清晰的逻辑引导和实际案例的支撑。当我试图理解某一特定计量偏差的物理成因时，不得不反复翻阅前面的章节，但始终找不到一个清晰的脉络。更让我感到沮丧的是，书中引用的参考资料似乎有些陈旧，很多关于最新的计量算法和软件系统的介绍都停留在几年前的状态，这在技术迭代飞快的今天，无疑是一个致命伤。我甚至怀疑作者是否对当前市场上主流的智能电表操作系统有所了解。对于一个希望通过这本书快速建立起现代电能计量体系框架的人来说，这本书更像是一块沉重的绊脚石，阅读的流畅性和理解的深度都受到了极大的限制，我最终还是放弃了通读，只挑选了几个我感兴趣的章节勉强浏览了一下。

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这本书的装帧设计倒是挺吸引人的，封面那种哑光的质感，拿在手里沉甸甸的，让人感觉内容会很扎实。我本来是希望能在这本书里找到一些关于现代智能电表工作原理的深入剖析，毕竟现在小区换表换得勤，各种数据上传和远程控制的细节让人好奇。结果呢，这本书似乎更偏向于传统的计量理论和标准。比如，里面花了大量的篇幅去讲解各种电能计量装置的误差来源和校准方法，这些内容在大学的专业课上应该能学到不少，但对于一个期望了解前沿技术应用的业余爱好者来说，读起来就有些枯燥了。它更像是一本严谨的教科书，而不是一本面向大众普及新技术的科普读物。我尝试去寻找一些关于物联网（IoT）在电力计量中应用的章节，希望能看到一些关于数据安全和大数据分析的案例，但这些内容寥寥无几，或者说描述得非常表面，没有真正深入到技术实现的层面。总而言之，如果你是电力系统内部的工程师，需要查阅标准和基础原理，这本书或许能提供一个不错的参考框架；但如果你期待的是一场关于未来电力计量数字化的盛宴，这本书可能无法满足你的胃口，它更像是一份厚重的历史档案，而不是一张通往未来的路线图。这本书的纸张质量倒是无可挑剔，印刷清晰，图表布局也比较规范，从物理层面上来说，它确实是一本制作精良的书籍，只是内容方向与我的预期产生了较大的偏差，让我这个期待“未来感”的读者感到一丝失落。

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我购买这套“电能计量”平装版的主要动机是想系统性地学习一下国内外电能计量标准的差异，特别是针对高精度工业用电计量的一些特殊要求。我很想知道，在数据加密和隐私保护日益严格的背景下，计量数据是如何在电网和用户之间安全传输和存储的。然而，这本书的重点似乎完全放在了基础理论的阐述上，对于“安全”和“隐私”这两个现代电力系统不可或缺的议题，讨论得如同蜻蜓点水，几乎没有涉及任何具体的技术标准或解决方案。书中对于电能质量（Power Quality）的讨论也显得有些保守，更多的是停留在谐波分析的基础概念层面，而对于现代电网中常见的瞬态过电压、电压波动等更具挑战性的问题，则避而不谈，或者只是简单地罗列了几个术语。我本以为平装本会更侧重于工程实践中的快速参考，但它反而呈现出一种学院派的、略显脱节的风格。如果作者能够增加一些关于IEC或IEEE相关标准的详细对比，或者加入一些实际发生过的计量纠纷案例分析，并阐述如何利用计量数据来解决这些问题，这本书的实用价值将会大大提升。现在看来，它更像是一本理论基础知识的汇编，缺乏与当前复杂工程环境的有效连接。

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这本书的作者在阐述概念时，展现出一种近乎偏执的严谨性，这对于追求精确性的读者来说，固然是优点，但对我这种习惯了快速吸收信息的读者来说，却是巨大的阅读负担。每一个定义、每一个公式推导，都恨不得追溯到最原始的物理定律，中间几乎没有提供任何便于理解的类比或生活化的例子。我本来是希望通过这本书了解一些新兴的能源交易模式是如何依赖于精确计量的，比如虚拟电厂（VPP）或者需求侧响应（DR）中，电量计量准确性的角色有多关键。但这本书完全没有触及这些商业模式的底层技术支撑，它仿佛活在一个脱离了市场竞争的纯粹物理世界里。当我翻到关于电能计量设备安装规范的部分时，发现其描述非常详尽，但这些规范似乎更侧重于老旧的、固定式仪表的安装要求，对于移动式测试设备的使用流程和注意事项提及甚少。我甚至在书中找不到任何关于如何对新型的柔性电流传感器进行现场校准的步骤指导。因此，对于在现场进行设备调试和验证的工程师而言，这本书提供的帮助可能非常有限，它更适合作为一名研究生在撰写开题报告前，回顾基础知识的工具书，而不是一个解决实际工程难题的“工具箱”。

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