智能電網(wǎng)的控制和優(yōu)化方法內容簡介

本書為讀者呈現(xiàn)了國際智能電網(wǎng)控制和優(yōu)化方法領域多位專家的最新研究成果。書中包括構建與集成、建模與分析、通信與控制三個系列，共精選了18篇論文，匯集了電力、控制和通信系統(tǒng)多位專家的研究成果，并且突出了一些近期在智能電網(wǎng)建模、控制和最優(yōu)化方面最有前景的研究結論。在保證準確性的前提下，對于某些難懂的概念，作者用闡述性的例子和實踐案例分析幫助讀者理解。本書內容豐富，覆蓋面寬，為希望了解和深入理解控制欲優(yōu)化方法在智能電網(wǎng)中應用的人員提供了理想的參考資料，可以從中獲益的讀者包括電力與控制領域的高校師生、研究人員、工程師、電力公司員工等。

譯者序

原書前言

作者列表

第1部分 架構和并網(wǎng)

第1章 關于針對含高變電源的系統(tǒng)中頻率調整的檢測、通信和控制結構

1.1 簡介

1.2 持續(xù)擾動下電力系統(tǒng)動態(tài)模型

1.2.1 發(fā)電機模塊的動態(tài)建模

1.2.2 可變負荷模型

1.2.3 傳輸網(wǎng)絡約束條件模型

1.2.4 互連系統(tǒng)的動態(tài)模型

1.3 大規(guī)?；ミB電能系統(tǒng)中頻率調整的新型交互可變動態(tài)模型

1.3.1 使用標準的奇異攝動形式進行系統(tǒng)模型的時間簡化

1.3.2 使用非標準的奇異攝動形式進行系統(tǒng)模型的空間簡化

1.3.3 控制區(qū)層次上交互變量的動態(tài)

1.4 基于交互變量的頻率調整動態(tài)模型:4個不同性質算例模型的 復雜度比較

1.4.1 算例1、算例2

1.4.2 算例3、算例4

1.5 基于相關性的頻率調整動態(tài)模型:4個不同性質算例的模型復雜度比較

1.6 基于交互變量和基于相關性的頻率調整動態(tài)模型的比較

1.7 使用基于變量相互作用模型的兩種不同網(wǎng)絡結構的頻率調節(jié)

1.7.1 弱互動系統(tǒng)特點

1.7.2 強相互作用的特征系統(tǒng)

1.8 緩慢的基于相干性的頻率調節(jié)網(wǎng)絡架構和對比仿真

1.8.1 網(wǎng)絡架構設計

1.8.2 通過數(shù)值模擬進行比較學習

1.9 E-AGC和今天的AGC的比較

1.10 開放問題和未來工作

參考文獻

第2章 電力市場的動態(tài)競爭性均衡

2.1 簡介

2.2 電力市場模型

2.2.1 參與者

2.2.2 測試用例

2.3 競爭性均衡和效率

2.3.1 介紹

2.3.2 分析

2.4 均衡價格的測試用例

2.4.1 單母線模型

2.4.2 網(wǎng)絡模型

2.4.3 德克薩斯模型:價格區(qū)間

2.4.4 輔助服務電價

2.5 小結

參考文獻

第3章 最優(yōu)需求響應:供電確定情況下的數(shù)學分析

3.1 簡介

3.1.1 目的

3.1.2 結論

3.1.3 其他相關工作

3.1.4 符號

3.2 模型和問題的設想

3.2.1 用戶模型

3.2.2 供電模型

3.2.3 問題規(guī)劃:效益最大化

3.2.4 樣例

3.3 無供應側不確定性下的最優(yōu)計劃

3.3.1 最優(yōu)購電與用電

3.3.2 離線分布式調度算法

3.4 小結

附錄A 詳細的設備模型

附錄B 引理6的證明

參考文獻

第4章 智能電網(wǎng)下的能源批發(fā)市場——離散時間模型和延遲的影響

4.1 簡介

4.2 預備知識

4.2.1 雙重分解

4.2.2 次梯度算法

4.2.3 博弈論與納什均衡

4.3 能源市場結構

4.3.1 發(fā)電公司模型

4.3.2 消費公司模型

4.3.3 獨立系統(tǒng)運營市場結算模型

4.3.4 批發(fā)電力市場的動態(tài)模型

4.3.5 市場中納什均衡的概念

4.4 批發(fā)市場穩(wěn)定性時滯的影響

4.4.1 實時市場時間延遲動態(tài)模型的含義

4.5 時間延遲和通信拓撲對批發(fā)市場穩(wěn)定性的影響

4.5.1 仿真結果

4.5.2 基于分層樹結構的通信拓撲

4.6 小結

參考文獻

第5章 協(xié)調電力系統(tǒng)中的功率調節(jié)和需求響應——使用多速率經(jīng)濟模型 預測控制技術進行直接的和基于價格的追蹤

5.1 簡介

5.2 問題描述

5.3 模型和規(guī)格的定性描述

5.3.1 需求響應約束條件

5.3.2 調節(jié)服務的約束條件

5.4 定量分析模型和規(guī)格

5.4.1 考慮約束條件的系統(tǒng)模型

5.4.2 性能指標

5.5 追蹤基準信號的多速率MPC

5.6 基于市場價格的多重速率MPC模型

5.7 啟發(fā)式控制

5.8 數(shù)值實例

5.8.1 多重速率的MPC與啟發(fā)式控制器

5.8.2 帕累托最優(yōu)性能曲線

5.8.3 功率調節(jié)與需求響應

5.8.4 通過經(jīng)濟MPC進行基于價格的追蹤

5.9 小結

參考文獻

第6章 智能電網(wǎng)中的智能汽車——挑戰(zhàn)、趨勢以及充電站設計的應用

6.1 智能電網(wǎng)時代的智能汽車

6.1.1 需求響應支持

6.1.2 通信技術

6.1.3 定價

6.2 智能汽車:目前趨勢及其發(fā)展方向

6.3 EV/PHEV充電站存儲模型的應用

6.4 小結

參考文獻

第2部分 建模和分析

第7章 風力發(fā)電頻率控制的影響評估模型

7.1 簡介

7.2 模型的構建模塊

7.2.1 傳統(tǒng)同步發(fā)電單元

7.2.2 風力發(fā)電資源

7.2.3 電力網(wǎng)絡

7.2.4 自動發(fā)電控制系統(tǒng)

7.3 系統(tǒng)模型

7.3.1 非線性微分代數(shù)模型

7.3.2 線性化模型

7.4 舉例

7.4.1 傳統(tǒng)（同步）電動機動態(tài)

7.4.2 風電廠動態(tài)

7.4.3 網(wǎng)絡

7.4.4 自動發(fā)電控制

7.5 小結

參考文獻

第8章 基于頻域優(yōu)化的大電網(wǎng)周邊數(shù)據(jù)多空間模態(tài)分析

8.1 簡介

8.2 線性系統(tǒng)的頻域特性

8.2.1 頻域模型的簡化

8.3 頻域最優(yōu)化模態(tài)評估

8.3.1 傅里葉變換

8.3.2 振蕩頻域和阻尼評估

8.3.3 振型的辨別

8.4 線性系統(tǒng)測試

8.4.1 模式評估

8.4.2 振型評估

8.5 兩區(qū)域系統(tǒng)測試結果

8.6 實例研究

8.7 小結

參考文獻

第9章 相干搖擺互聯(lián)電網(wǎng)的不穩(wěn)定和連鎖故障機制

9.1 簡介

9.2 相干搖擺不穩(wěn)定性的介紹

9.2.1 非線性搖擺方程

9.2.2 數(shù)值仿真

9.3 連鎖故障的動態(tài)機制

9.3.1 非線性波動方程

9.3.2 數(shù)字仿真

9.4 小結與探討

參考文獻

第10章 邁入高可用性的現(xiàn)代化電網(wǎng)

10.1 簡介

10.2 基于故障覆蓋率的動態(tài)系統(tǒng)中的冗余管理

10.2.1 冗余管理中高覆蓋率的優(yōu)點

10.2.2 雙區(qū)域振蕩模型的故障覆蓋率計算

10.2.3 快速恢復支持結構的需要

10.3 PMU網(wǎng)絡的冗余結構設計

10.3.1 母線上同步相角的可用性

10.3.2 在可用性限制條件下的冗余結構設計

10.3.3 3-母線/3-PMU案例

10.4 小結和未來的研究

參考文獻

第11章 關于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的模型和控制策略

11.1 簡介

11.2 數(shù)據(jù)中心的熱量—計算模型

11.2.1 計算模型

11.2.2 熱量模型

11.3 控制策略

11.4 仿真結果

11.5 討論

參考文獻

第12章 電網(wǎng)的中心措施

12.1 簡介

12.2 系統(tǒng)模型

12.3 中心性的定義和擴展

12.3.1 度中心性

12.3.2 特征向量中心性

12.3.3 緊密中心性

12.3.4 介數(shù)中心性

12.4 參考文獻[11]關于中心性的一些討論

12.5 實驗結果

12.6 小結

參考文獻

第3部分 通信和控制

第13章 插電式電動汽車的最優(yōu)充電控制

13.1 簡介

13.2 PEV充電和電力市場模型

13.2.1 PEV充電模型與市場控制

13.2.2 分布式充電控制

13.3 有限系統(tǒng)的應用

13.4 延伸（拓展）

13.4.1 普遍價格函數(shù)及用戶偏好

13.4.2 終端成本

13.4.3 廣播錯誤校正

13.5 計算實例

13.5.1 相同PEV總數(shù)情況下的研究

13.5.2 非相同PEV總數(shù)情況下的研究

13.6 小結以及未來研究前景展望

參考文獻

第14章 對電網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)同攻擊的風險分析

14.1 簡介

14.2 相關工作

14.3 協(xié)同攻擊情況

14.4 協(xié)同攻擊風險評估

14.4.1 電子網(wǎng)絡建模與分析

14.4.2 電力系統(tǒng)仿真

14.4.3 風險評估

14.5 小結

附錄

參考文獻

第15章 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的同步測量技術

15.1 電力系統(tǒng)基礎設施現(xiàn)狀和智能電網(wǎng)的初創(chuàng)

15.2 未來短時間內出現(xiàn)的技術和電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的設施

15.3 配電網(wǎng)同步測量

15.4 狀態(tài)估計

15.5 例證

15.6 終端的替代應用

15.7 小結

參考文獻

第16章 使用成本增量一致算法分析時間延遲對分散經(jīng)濟調度的影響

16.1 簡介

16.2 一致算法基本知識

16.2.1 圖論原理解析

16.2.2 考慮延時的一致性

16.2.3 平均一致算法

16.3 帶有延時的增量一致算法

16.3.1 增量成本的主-從一致性

16.3.2 功率差值的平均一致

16.4 仿真結果

16.4.1 功率差一致性的時間延時

16.4.2 IC一致的時間延時

16.5 小結

參考文獻

第17章 一種使用同步相量數(shù)據(jù)的廣域電力系統(tǒng)自適應阻尼控制器

17.1 簡介

17.2 機電模式阻尼控制器的概述

17.3 用相量測量單元來進行阻尼控制

17.3.1 相量測量單元的數(shù)據(jù)延遲

17.3.2 相量測量單元數(shù)據(jù)的地理覆蓋范圍

17.3.3 相量測量單元數(shù)據(jù)丟失

17.4 使用相量測量單元數(shù)據(jù)的自適應阻尼控制器

17.5 設計實例

17.6 小結

參考文獻

第18章 大電力系統(tǒng)區(qū)域間模態(tài)阻尼的模型參考方法

18.1 簡介

18.2 對于 n區(qū)域系統(tǒng)的問題構想

18.3 兩區(qū)域系統(tǒng)的模型參考控制

18.4 小結

參考文獻 2100433B

壓電智能減振結構在改善薄壁結構動力學性能中發(fā)揮著重要作用。本項目以壓電智能結構減振和降低能耗的需求為背景，深入研究基于主動控制的壓電智能結構拓撲優(yōu)化基礎機理，發(fā)展考慮減振性能壓電智能結構拓撲優(yōu)化方法，研究壓電智能減振結構優(yōu)化中能耗約束的合理提法，并應用于形狀固定壓電組件—承載結構集成動力拓撲優(yōu)化設計之中。針對主動振動控制下合理的壓電材料拓撲優(yōu)化模型、主動振動控制能耗對壓電智能結構拓撲優(yōu)化的正則化機理、壓電智能結構動力學響應的高精度靈敏度分析算法等關鍵科學問題，預期在建立合理的壓電智能減振結構拓撲優(yōu)化列式及求解方法、提出考慮主動振動控制能耗的壓電智能結構拓撲優(yōu)化新模型、建立狀態(tài)空間下結構動力響應的高精度靈敏度分析方法開展系統(tǒng)的創(chuàng)新性研究。項目將對深入理解壓電智能減振結構設計機理，完善壓電智能結構動力學優(yōu)化方法，對提高減振結構設計水平具有指導意義。

智能電網(wǎng)作為合理利用新能源的一種新興組網(wǎng)模式得到了世界范圍內的廣泛關注。本課題研究智能電網(wǎng)在不確定和耦合信息作用下的全局動態(tài)優(yōu)化控制的理論和方法。通過建立起考慮系統(tǒng)不確定和耦合因素影響的包括分布式電源、變壓器、輸配電線路和重要負荷的數(shù)學模型，對采集到的系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)進行深入分析和研究。研究出先進的信息處理、控制優(yōu)化策略（包括基于模糊雙曲正切建模的潮流計算方法、廣義模糊節(jié)點轉換策略、以及近似動態(tài)規(guī)劃方法等一系列關鍵理論和技術環(huán)節(jié)）。對分布式發(fā)電的連續(xù)調壓裝置、電力電子設備、并聯(lián)電容器、電抗器和可調變壓器分抽頭等進行綜合協(xié)調控制，從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)的各節(jié)點電壓偏差、系統(tǒng)網(wǎng)損、無功補償設備投資、分接頭和電容器(電抗器)投切次數(shù)以及電壓合格率等指標的綜合優(yōu)化。本研究成果對于我國輸配電（特別是新興智能電網(wǎng)）自動化領域的發(fā)展和科技進步將具有重要的理論價值和廣泛的應用前景。

本項目針對動力荷載下壓電智能結構減振及降低控制能耗的需求，提出能夠有效降低結構振動程度的壓電智能結構拓撲優(yōu)化模型，揭示壓電智能結構拓撲優(yōu)化問題中考慮能量消耗的合理性，并建立能夠同時兼顧結構動力響應特性和能量消耗的壓電智能結構拓撲優(yōu)化方法；研究非比例阻尼壓電智能結構優(yōu)化問題中動力學響應和靈敏度分析難題并發(fā)展高效穩(wěn)定的數(shù)值求解方法，并應用于動力荷載下基于多水平集描述的內嵌形狀固定壓電傳感/作動元件—承載結構集成拓撲優(yōu)化設計。通過本項目研究，獲得了振動控制效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好的壓電傳感/作動元件布局設計。本項目在研究期間取得以下成果：（1）建立合理的壓電智能減振結構的動力學拓撲優(yōu)化方法，提出能夠有效衡量結構振動能量耗散的優(yōu)化目標函數(shù)，建立優(yōu)化問題模型并發(fā)展相應的靈敏度分析方法。（2）研究主動控制能耗在壓電智能結構減振優(yōu)化中的合理性，發(fā)展相應的優(yōu)化求解技術；通過實驗驗證所得壓電智能結構最優(yōu)布局設計，在結構動力學拓撲優(yōu)化領域前沿問題的研究中取得創(chuàng)新性成果。(3) 項目執(zhí)行期內發(fā)表多篇學術論文，參加多次國際學術會議。 2100433B