Optimization in the Energy Industry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K

作者:Kallrath, Josef 编

出品人:

页数:554

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 224.87

装帧:

isbn号码:9783540889649

丛书系列:

图书标签:

• 能源优化
• 运筹学
• 数学规划
• 能源经济
• 电力系统
• 可再生能源
• 供应链管理
• 能源市场
• 优化算法
• 能源工程

能源行业优化：提升效率、降低成本与促进可持续发展的实践指南 本书导读： 在当前全球能源格局深刻变革的背景下，能源行业正面临着前所未有的挑战与机遇。从化石燃料到可再生能源的转型，从供需侧的波动性管理到电网基础设施的智能化升级，每一个环节都需要更精细、更科学的决策支持。本书《能源行业优化》旨在为能源领域的专业人士、政策制定者以及研究人员提供一套全面、深入且极具操作性的优化理论与实践框架，聚焦于如何通过先进的数学建模、算法应用和系统工程方法，实现能源系统的效率最大化、运营成本最小化以及环境影响最小化。 第一部分：能源系统基础与优化理论的融合 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础，将优化方法论与能源行业的特定需求紧密结合。 第一章：现代能源系统的复杂性与优化需求 本章深入剖析了当代能源系统的多尺度、多约束、动态耦合的特性。我们将探讨传统电力系统（发电、输电、配电）在接入大规模间歇性可再生能源（如风能和太阳能）后面临的调度难题。重点分析了能源价格波动、监管政策变化以及气候变化对系统稳定性和经济性的冲击。核心在于阐明，面对这些复杂性，传统的启发式方法已显不足，迫切需要基于严格数学框架的优化解决方案。 第二章：核心优化技术综述 本章系统回顾了适用于能源领域的主要优化技术。内容涵盖线性规划（LP）、混合整数线性规划（MILP）、非线性规划（NLP）、随机规划（SP）以及动态规划。对于每种方法，我们都详细阐述了其在能源调度、容量规划和投资决策中的适用场景、优势与局限性。此外，本章还将介绍启发式算法（如遗传算法、模拟退火）和元启发式算法（如粒子群优化）在处理大规模非凸问题时的实际应用案例，强调如何在计算可行性和解的质量之间取得平衡。 第二章：不确定性下的鲁棒优化与随机优化 能源系统本质上是面对不确定性的系统。本章专注于处理由可再生能源出力波动、负荷预测误差和设备故障带来的随机性。我们将详细讲解随机规划的两阶段和多阶段模型，重点介绍如何通过场景生成、概率分布建模来量化和管理风险。鲁棒优化（Robust Optimization）作为另一种重要的应对策略，其在确定性等效模型构建和保守性分析方面的应用将被深入探讨，帮助决策者在保证系统性能底线的前提下做出最优选择。 第二部分：发电与电力市场优化实践 本部分聚焦于能源行业的核心环节——发电侧的运行优化及其与电力市场的交互。 第三章：机组组合与短期调度优化 本章是本书的核心实践章节之一。我们将详细介绍经济调度（Economic Dispatch）问题，并将其扩展到考虑爬坡速率、启停成本和最小运行时间的机组组合（Unit Commitment）问题。针对高比例可再生能源接入场景，本章将构建详尽的混合整数线性规划模型，实现对传统火电机组、储能系统和可中断负荷的联合优化调度，目标是满足实时需求的同时，最小化燃料消耗和碳排放。 第四章：长期规划与资产投资决策 能源投资决策周期长、资本投入大，对优化方法要求极高。本章探讨了发电容量规划、输电网络扩展规划以及新能源电站选址的长期优化问题。我们将运用长期规划模型，考虑技术进步、燃料价格预测和环境政策的演变，为能源企业和监管机构提供科学的投资组合优化方案。案例研究将聚焦于如何平衡新产能建设与老旧资产退役的决策链。 第五章：电力市场设计与出清机制优化 电力市场是实现能源资源优化配置的关键机制。本章分析了不同电力市场结构（如集中式、双边协商）的优化特性。重点阐述了日前市场（Day-Ahead Market）和实时市场（Real-Time Market）的出清算法，包括基于成本的排序法和基于数学规划的统一出清模型。此外，本章还将讨论需求响应（Demand Response）在市场出清中的优化集成，探讨如何激励用户参与削峰填谷，从而提升系统整体的经济效益。 第三部分：电网运营与系统集成优化 本部分将目光投向输配电网络，探讨如何利用优化技术提升电网的可靠性、效率和智能化水平。 第六章：输电网络优化与潮流控制 本章专注于输电层级的优化。首先介绍最优潮流（Optimal Power Flow, OPF）模型，分析如何在满足电压和潮流限制的前提下，实现系统损耗最小化或收益最大化。随后，深入探讨了在面对突发故障（如线路跳闸）时，如何快速计算和实施最优的故障后调整（Contingency-Constrained OPF），以确保电网的N-1可靠性。 第七章：配电系统与分布式能源（DER）的接入优化 随着分布式电源（如屋顶光伏、社区储能）的普及，配电网的管理变得日益复杂。本章侧重于中低压配电网络的优化。内容包括：最佳的并网点选择、无功优化控制以维持电压稳定、以及在配电系统层面进行微电网的孤岛运行与重构优化。本章将展示如何利用先进的配电系统拓扑优化算法，实现高比例可再生能源的友好接入。 第八章：能源储存与柔性互联的优化调度 储能技术（如电化学储能、抽水蓄能）是实现能源系统柔性的关键。本章构建了储能系统的全生命周期调度模型，优化其充放电策略，使其能够同时参与电力市场交易、提供系统辅助服务（如调频、备用）和辅助可再生能源的平滑输出。对于区域间的互联互通，本章也将分析如何优化跨区域输电能力的使用，以实现区域间的资源互补与优化配置。 第四部分：可持续发展与前沿交叉领域 本部分探讨了优化技术在实现能源转型和应对气候变化目标中的作用。 第九章：碳排放约束下的能源系统优化 在全球碳中和的背景下，碳成本已成为能源系统规划的重要约束。本章将优化目标重新定义，纳入碳税、碳交易成本或直接的碳排放总量限制。讨论了如何通过模型预测未来碳价走势，并优化发电组合，优先利用零碳或低碳能源，实现成本与环境效益的最优平衡。 第十章：能源-交通-建筑系统的综合优化（能源系统集成） 能源系统的优化不再是孤立的。本章探讨了跨部门耦合的优化挑战，特别是能源系统与交通系统（电动汽车充电负荷、V2G）以及建筑能效管理（楼宇能源管理系统BEMS）的协同优化。通过建立多目标、多约束的集成模型，实现对整个能源生态系统的效率提升和减排目标的最大化。 结论与展望： 本书最后总结了当前能源优化研究的前沿方向，包括利用机器学习辅助的预测模型改进、大规模优化问题的并行计算技术，以及如何将这些复杂的优化成果转化为易于理解和执行的决策支持工具。本书为读者提供了一条从理论到实践的清晰路径，确保能源行业能够以最高效率和可持续性的方式迎接未来的能源挑战。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆