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第1章 电力传输系统与智能电网简介1

第2章 配电系统、变电站和集成分布式发电4

2.1 简介4

2.2 配电系统5

2.2.1 配电设备6

2.2.2 自动化方案：FDIR8

2.2.3 通信系统概述12

2.2.4 自动化功能15

2.2.5 自动化方案：电压/无功控制（VVC）系统21

2.2.6 注意事项23

2.3 变电站26

2.3.1 变电站的作用和类型26

2.3.2 变电站组成26

2.3.3 变电站设计注意事项36

2.3.4 变电站标准化建设37

2.3.5 变电站外观建设39

2.3.6 保护及自动化40

2.4 高渗透分布式发电及其对系统设计和运行中的影响44

2.4.1 现代电力企业前景44

2.4.2 “智能电网”的发展45

2.4.3 分布式发电技术前景47

2.4.4 需求响应设计和操作难题47

2.4.5 需求响应一体化与“穿透功率”级别48

2.4.6 分布式发电对电压调节的影响49

2.4.7 分布式发电对电能质量的影响50

2.4.8 分布式发电对铁磁谐振的影响52

2.4.9 分布式发电对系统保护的影响52

2.5 未来方向54

参考文献55

参考书55

第3章 可再生能源并网发电56

3.1 简介56

3.2 电力系统背景57

3.3 可再生能源特征60

3.4 发电机建模与互连63

3.4.1 故障穿越63

3.4.2 频率控制64

3.4.3 电压控制64

3.4.4 无功功率64

3.4.5 互连队列进程64

3.5 运营影响64

3.5.1 调控65

3.5.2 负荷跟踪65

3.5.3 风电出力不确定性损失65

3.5.4 热电机组循环66

3.6 市场因素67

3.6.1 平衡区域合作67

3.6.2 储备分享68

3.6.3 调度间隔68

3.6.4 辅助服务市场68

3.6.5 容量市场69

3.6.6 节点边际价格69

3.7 输电规划70

3.8 实现更大的可再生能源穿透率70

3.8.1 波动性发电预测71

3.8.2 随机规划和操作工具71

3.8.3 加快市场发展72

3.8.4 需求响应72

3.8.5 电力存储73

3.8.6 可再生能源发电削减75

3.8.7 新负载75

3.8.8 柔性发电75

3.9 未来方向76

参考文献77

参考书78

第4章 停电：风险、成因及防范措施79

4.1 简介80

4.2 电网发展史81

4.3 抑制电网大面积停电的挑战82

4.4 历史事件83

4.5 断电前的状态与断电风险85

4.6 停电的征兆87

4.7 电力系统建模与分析89

4.8 扰动如何演变为停电89

4.9 停电预防92

4.10 系统完整性保护方案95

4.11 系统恢复97

4.12 未来方向98

4.13 小结100

参考文献102

参考书102

第5章 广域监测、保护和控制103

5.1 电力系统监控108

5.1.1 事件重建108

5.1.2 状态估计109

5.1.3 仅有相量测量装置的估量设备111

5.1.4 用于所有相量测量装置的仪表互感器校验112

5.1.5 接口113

5.2 保护114

5.2.1 自适应安全性/可靠性114

5.2.2 继电器阻抗的监测方法116

5.2.3 自适应失步116

5.2.4 备份区管理118

5.2.5 自适应失磁118

5.2.6 智能孤岛效应119

5.2.7 智能负荷投切120

5.3 电力系统的控制121

5.3.1 持续振荡的控制121

5.3.2 强振荡的控制122

5.3.3 补救控制系统123

5.3.4 系统恢复123

5.4 未来方向123

参考文献124

参考书126

第6章 智能电网分布式控制127

6.1 简介127

6.2 新兴的挑战128

6.2.1 负荷的增长128

6.2.2 允许城市发电和输电的挑战128

6.2.3 可再生能源发电的政策推动129

6.2.4 新能源汽车的政策推动131

6.2.5 电网和其他商品传输网络的区别131

6.2.6 新兴经济体的可靠性挑战132

6.3 分布式控制技术132

6.3.1 最优潮流132

6.3.2 无功控制134

6.3.3 潮流控制134

6.4 现有分布式控制技术136

6.4.1 无功控制136

6.4.2 潮流控制140

6.5 新兴技术148

6.5.1 弱电交流变换器（TACC）148

6.6 作为能源市场推动力的潮流控制152

6.7 小结和未来方向153

参考文献153

第7章 地下电缆系统156

7.1 简介159

7.2 电缆系统结构160

7.3 中压、高压和超高压电缆系统160

7.3.1 电应力161

7.4 电缆的应用164

7.5 交流和直流输电164

7.6 电缆类型165

7.7 电缆组件167

7.7.1 导体167

7.7.2 半导体168

7.7.3 绝缘168

7.7.4 金属护套169

7.7.5 外护套层（外套）169

7.8 电缆制造170

7.8.1 制造阶段170

7.8.2 挤出电缆制造方法171

7.9 故障处理171

7.9.1 外部缺陷174

7.9.2 湿老化：水树177

7.10 干老化：热老化179

7.11 未来方向179

7.12 了解电缆系统的寿命181

7.13 针对老化问题提高电缆性能181

7.14 可回收/恢复的电缆设计182

7.15 增加使用加长链接183

7.15.1 海底电缆系统183

7.15.2 高效直流输电184

7.15.3 电缆系统的诊断趋势185

7.15.4 发展智能电网的影响188

7.15.5 高温超导体（HTS）188

7.15.6 气体绝缘线（GIL）189

参考文献189

第8章 能源与水利的相互依赖性以及对城市地区的影响191

8.1 简介193

8.2 方法学194

8.2.1 弹性194

8.2.2 寿命周期评估194

8.2.3 物质流分析195

8.2.4 工业生态学196

8.2.5 城市可持续发展196

8.3 目前的基础设施197

8.4 水与能源之间的联系197

8.5 水和能量之间的外在联系200

8.5.1 交通能源200

8.5.2 交通运输、土地使用、能源201

8.5.3 水上运输203

8.5.4 密度的复合动力203

8.5.5 就业机会、生活质量和税收收入204

8.6 步入一个更加可持续发展的未来204

8.6.1 水204

8.6.2 能源206

8.7 未来方向214

参考文献215

参考书217

第9章 可持续发展智能电网及政策框架的出现218

9.1 简介220

9.1.1 智能电网部署障碍221

9.1.2 智能电网推动222

9.2 促进智能电网发展的各种政策224

9.2.1 净计量225

9.2.2 并网规范225

9.2.3 智能计量指标226

9.2.4 需求响应和动态定价226

9.2.5 可再生能源补贴和规则227

9.2.6 其他228

9.3 美国的小型电网政策：联邦效应229

9.3.1 智能电网的立法和政策背景229

9.3.2 政府部门的作用230

9.4 美国智能电网政策：国家和地方的努力231

9.4.1 加利福尼亚州232

9.4.2 佐治亚州235

9.4.3 纽约州236

9.4.4 德克萨斯州239

9.5 欧盟智能电网政策240

9.5.1 智能电网的立法和政策背景241

9.5.2 智能电网标准242

9.5.3 政府机构和组织242

9.5.4 筹资机制242

9.5.5 意大利和英国的智能电网政策243

9.6 其他国家的智能电网政策245

9.6.1 日本245

9.6.2 韩国246

9.6.3 中国247

9.7 国际合作248

9.8 未来方向249

9.9 小结250

参考文献251

参考书257