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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　新能源的大規(guī)模并網(wǎng)給新型電力系統(tǒng)的頻率安全帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，充分挖掘電源側(cè)調(diào)頻資源對(duì)提升電網(wǎng)支撐能力具有重要意義。新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要支撐之一，作為一種新興的物理儲(chǔ)能，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)調(diào)頻領(lǐng)域廣受關(guān)注。飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)頻能夠較好地提升新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性以及火電機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。本書旨在總結(jié)作者在飛輪儲(chǔ)能聯(lián)合火電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻運(yùn)行控制方面取得的研究成果，為推進(jìn)飛輪儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)中的相關(guān)理論研究與技術(shù)應(yīng)用提供了研究思路。本書第1章介紹了新型電力系統(tǒng)背景下火電機(jī)組調(diào)頻現(xiàn)狀及挑戰(zhàn);第2章介紹了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)基本原理與控制技術(shù);第3章介紹了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)陣列控制技術(shù);第4章和第5章分別介紹了飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次、二次調(diào)頻控制;第6章介紹了飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)頻容量?jī)?yōu)化配置。本書適合從事飛輪儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用、火電機(jī)組調(diào)頻優(yōu)化以及電網(wǎng)一次、二次調(diào)頻優(yōu)化控制等方面研究的科技工作者閱讀，也適合高等院校儲(chǔ)能工程、能源動(dòng)力工程以及自動(dòng)化等專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生和教師閱讀。

作者簡(jiǎn)介

　　作者簡(jiǎn)介洪烽，1991年3月出生，浙江紹興人，現(xiàn)任華北電力大學(xué)副教授。主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)、青年項(xiàng)目1項(xiàng)、中央高校基本科研面上項(xiàng)目1項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題1項(xiàng)、國家電網(wǎng)科技項(xiàng)目及企業(yè)橫向項(xiàng)目多項(xiàng)，作為研究骨干參與973計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2項(xiàng)、中國工程院重點(diǎn)咨詢項(xiàng)目1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)。發(fā)表高水平論文70余篇，其中作為第一作者/通訊作者發(fā)表SCI/EI論文40余篇，多次參加國際會(huì)議，受邀擔(dān)任部分分會(huì)場(chǎng)主持人并作報(bào)告，授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)，獲2023年度電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2023年度電力科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)，2022年度電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。入選北京市科協(xié)青年人才托舉工程、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)青年人才托舉工程。房方，1976年3月出生，河南開封人，現(xiàn)任華北電力大學(xué)副校長(zhǎng)，兼控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師。IET Fellow/IET國際特許工程師，中國電力優(yōu)秀科技工作者，北京市教學(xué)名師，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。擔(dān)任“111”創(chuàng)新引智基地負(fù)責(zé)人、新能源發(fā)電國家工程研究中心主任、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)海上風(fēng)電技術(shù)專委會(huì)副主任委員、中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)能源智慧化專委會(huì)副主任委員，主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)、國家重大專項(xiàng)課題1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)，獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)科技成果一等獎(jiǎng)5項(xiàng)、省部級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。郝俊紅，1988年9月出生，山西晉中人，現(xiàn)任華北電力大學(xué)儲(chǔ)能科學(xué)與工程教研室副主任，副教授，博士生導(dǎo)師。主要從事儲(chǔ)能與燃料電池、分布式能源系統(tǒng)中跨尺度建模的平衡與耗散、能量流法等理論方法與用能企業(yè)能效碳效診斷應(yīng)用研究。近年來主持國家自然科學(xué)基金面上/青年項(xiàng)目、國家電網(wǎng)總部科技項(xiàng)目等10余項(xiàng)，重點(diǎn)參與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等基礎(chǔ)研究項(xiàng)目及國電投等眾多單位技術(shù)合作項(xiàng)目。迄今已發(fā)表SCI/EI論文100余篇，申請(qǐng)/授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利30余項(xiàng)，出版專著1部，入選華北電力大學(xué)“青年骨干培育計(jì)劃”，中國電科院期刊中心青年專家團(tuán)第二屆成員、北京市碳中和學(xué)會(huì)會(huì)員、北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)產(chǎn)業(yè)特派員等，《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2021—2023年優(yōu)秀審稿專家，擔(dān)任清華大學(xué)專業(yè)碩士校外導(dǎo)師等。劉吉臻，1951年8月出生，山西嵐縣人，能源電力專家，中國工程院院士，現(xiàn)任華北電力大學(xué)教授，新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。曾任武漢水利電力大學(xué)校長(zhǎng)、華北電力大學(xué)校長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事發(fā)電廠自動(dòng)化、新能源電力系統(tǒng)理論與技術(shù)研究，取得了具有開創(chuàng)性、系統(tǒng)性的研究成果。獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。培養(yǎng)指導(dǎo)博士、碩士研究生200余名。

圖書目錄

目錄
序言
前言
作者簡(jiǎn)介
第1章新型電力系統(tǒng)背景下火電機(jī)組調(diào)頻
現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)1
1.1電力系統(tǒng)頻率控制技術(shù)基礎(chǔ)1
1.1.1電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)1
1.1.2電力系統(tǒng)頻率一次調(diào)節(jié)2
1.1.3電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)節(jié)15
1.2在新型電力系統(tǒng)下火電機(jī)組調(diào)頻面臨的
挑戰(zhàn)28
1.2.1低慣量給頻率穩(wěn)定帶來的沖擊28
1.2.2電源側(cè)在低碳轉(zhuǎn)型階段頻率安全穩(wěn)定
面臨的挑戰(zhàn)29
1.3火電機(jī)組調(diào)頻研究現(xiàn)狀31
1.3.1火電機(jī)組靈活運(yùn)行下調(diào)節(jié)特性差異化
分析35
1.3.2電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率優(yōu)化控制研究現(xiàn)狀39
1.4火電機(jī)組一次調(diào)頻極限響應(yīng)特性分析43
1.4.1火電機(jī)組一次調(diào)頻能力理論分析43
1.4.2火電機(jī)組一次調(diào)頻評(píng)估算法描述45
1.5火電機(jī)組二次調(diào)頻蓄能應(yīng)用與控制策略47
1.5.1火電機(jī)組蓄能系統(tǒng)特性分析47
1.5.2火電機(jī)組多蓄能協(xié)同調(diào)度控制技術(shù)53
1.5.3多蓄能協(xié)同調(diào)度控制技術(shù)工程應(yīng)用62
1.6本章小結(jié)72
參考文獻(xiàn)72
第2章飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)基本原理與控制技術(shù)81
2.1飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)研究現(xiàn)狀概述81
2.1.1儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展概況81
2.1.2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制技術(shù)發(fā)展83
2.1.3飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助調(diào)頻研究現(xiàn)狀87
2.2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)介紹89
2.2.1工作原理89
2.2.2物理結(jié)構(gòu)89
2.2.3飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的特點(diǎn)91
2.2.4飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的其他相關(guān)技術(shù)92
2.3飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)單元模型97
2.3.1異步電機(jī)動(dòng)態(tài)模型97
2.3.2網(wǎng)側(cè)電路動(dòng)態(tài)模型102
2.4飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)控制105
2.4.1寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)異步電機(jī)控制105
2.4.2飛輪儲(chǔ)能單元網(wǎng)側(cè)功率控制120
2.4.3飛輪儲(chǔ)能單元直流電壓控制127
2.5飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的工程應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)132
2.5.1飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的工程應(yīng)用132
2.5.2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)140
2.6本章小結(jié)141
參考文獻(xiàn)141
第3章飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)陣列控制技術(shù)149
3.1飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)陣列控制概述149
3.1.1陣列控制的基本概念152
3.1.2飛輪陣列儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)153
3.2傳統(tǒng)的陣列控制管理方法154
3.2.1飛輪儲(chǔ)能陣列等功率分配154
3.2.2飛輪儲(chǔ)能陣列等時(shí)間分配155
3.2.3飛輪儲(chǔ)能陣列“能者多勞”分配155
3.3用于電網(wǎng)調(diào)頻的飛輪儲(chǔ)能陣列優(yōu)化控制156
3.3.1飛輪儲(chǔ)能陣列功率協(xié)調(diào)控制策略157
3.3.2飛輪儲(chǔ)能陣列自適應(yīng)雙層控制策略160
3.3.3大容量飛輪儲(chǔ)能陣列宏觀一致性控制策略168
3.4基于分布式控制的飛輪儲(chǔ)能陣列管理177
3.4.1分布式控制概述177
3.4.2轉(zhuǎn)速一致性控制178
3.4.3分布式協(xié)同控制策略180
3.4.4分布式優(yōu)化策略181
3.5本章小結(jié)182
參考文獻(xiàn)183
第4章飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制185
4.1飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)一次調(diào)頻研究現(xiàn)狀及問題概述185
4.2基于自適應(yīng)協(xié)同下垂的飛輪儲(chǔ)能聯(lián)合火電機(jī)組一次調(diào)頻控制策略186
4.2.1基于自適應(yīng)協(xié)同下垂的一次調(diào)頻控制策略設(shè)計(jì)186
4.2.2控制策略評(píng)價(jià)指標(biāo)190
4.2.3仿真結(jié)果與討論191
4.3基于劃分電量的小規(guī)模儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制策略196
4.3.1各區(qū)域不同電網(wǎng)一次調(diào)頻考核指標(biāo)196
4.3.2考慮電網(wǎng)調(diào)頻指標(biāo)及劃分電量的飛輪儲(chǔ)能控制策略201
4.3.3仿真結(jié)果與討論203
4.4基于機(jī)組實(shí)時(shí)出力增量預(yù)測(cè)的火電飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同
調(diào)頻控制策略206
4.4.1機(jī)組實(shí)時(shí)出力增量的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)及量化表征207
4.4.2基于機(jī)組調(diào)頻能力預(yù)測(cè)的飛輪儲(chǔ)能運(yùn)行控制策略214
4.4.3運(yùn)行效果驗(yàn)證216
4.5本章小結(jié)221
參考文獻(xiàn)221
第5章飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)參與電網(wǎng)二次調(diào)頻控制224
5.1火電機(jī)組參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)現(xiàn)狀與概述224
5.1.1儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)現(xiàn)狀與機(jī)制224
5.1.2山西現(xiàn)行現(xiàn)貨交易市場(chǎng)下的調(diào)頻輔助服務(wù)細(xì)則226
5.1.3國內(nèi)其他地區(qū)現(xiàn)行調(diào)頻輔助服務(wù)細(xì)則233
5.1.4輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的不完全信息博弈模型與分析236
5.2基于提升AGC性能指標(biāo)的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)二次調(diào)頻控制策略238
5.2.1火儲(chǔ)耦合AGC調(diào)頻控制238
5.2.2AGC爬坡性能指標(biāo)239
5.2.3飛輪儲(chǔ)能耦合AGC調(diào)頻控制策略239
5.2.4爬坡性能提升244
5.3基于模態(tài)匹配的飛輪/鋰電池混合儲(chǔ)能耦合火電AGC
控制策略及應(yīng)用247
5.3.1混合儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻輔助服務(wù)248
5.3.2基于模態(tài)匹配的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制254
5.3.3混合儲(chǔ)能SOC的動(dòng)態(tài)區(qū)間管理策略258
5.3.4仿真驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果260
5.4本章小結(jié)268
參考文獻(xiàn)268
第6章飛輪儲(chǔ)能火電機(jī)組聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)頻容量?jī)?yōu)化配置272
6.1儲(chǔ)能系統(tǒng)配置的必要性分析272
6.1.1儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組調(diào)頻的優(yōu)勢(shì)272
6.1.2火儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)容量配置研究現(xiàn)狀273
6.2輔助火電機(jī)組一次調(diào)頻的飛輪儲(chǔ)能容量配置275
6.2.1火儲(chǔ)耦合系統(tǒng)一次調(diào)頻控制275
6.2.2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置模型278
6.2.3仿真驗(yàn)證與討論281
6.3基于EMD分解的混合儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組一次調(diào)頻容量規(guī)劃289
6.3.1火電機(jī)組調(diào)頻現(xiàn)狀分析289
6.3.2容量規(guī)劃基礎(chǔ)原理290
6.3.3仿真驗(yàn)證與討論295
6.4飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略與容量協(xié)同優(yōu)化配置298
6.4.1協(xié)同優(yōu)化配置方案及控制策略298
6.4.2仿真驗(yàn)證與討論301
6.5本章小結(jié)308
參考文獻(xiàn)308