未來輸電網的先進技術 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　可再生能源發電的並網成為世界各地尤其是歐盟的管理者的宏偉目標，這需要對輸電係統進行重組再造。本書旨在解決這一問題。輸電網規劃和日常運行可采用革新性技術，以期更好地利用已有的基礎設施和減少新增設備。

　　本書在以下有可能在未來麵對挑戰時為輸電網絡規劃者提供幫助的方麵進行瞭技術的概述：

　　供電安全性；

　　可再生能源發電並網；

　　創建一體化能源市場（以歐盟為例）。

　　目前公眾對於是否投建新設備仍莫衷一是，加上管理上的復雜性，上述議題的重要性顯得愈發突齣。本書從技術-經濟性全方位視角來探討上述各項技術，而非單純從技術性角度。

　　本書麵嚮輸電係統運營商提齣瞭集成電力係統中具有發展前景的輸電技術的中長期技術路綫圖。盡管本書起始的關注點為歐洲能源市場，但其中所探討的經驗可推廣應用於其他地區。

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《（原書第3版）》

內容簡介

　　本書作者基於歐盟委員會分布式發電能源組織REALISEGRID項目的研究成果，對輸電網先進技術進行瞭全麵闡釋，描繪瞭它們集成發展的中期路綫圖，涉及新型電纜、實時熱容評定係統、柔性交流輸電、高壓直流輸電、潮流控製協調和電能存儲等技術，深入分析瞭它們的利弊和作用，並給齣瞭對其進行技術經濟評估時所需的數據和專傢知識。

　　本書不僅給齣瞭通用性的指南，還結閤瞭許多工程應用案例，展示瞭大量的實用信息和圖錶。

　　本書可供從事電力係統輸電技術的科學研究、規劃設計、工程建設、運行檢修的專業技術人員使用，也可作為相關專業的本科生和研究生的參考書。

作者簡介

　　Gianluigi Migliavacca，意大利RSE研究公司的輸電規劃團隊的負責人（RSE公司在電力領域有廣泛研究），也是REALISEGRID項目的閤作者（該項目為歐盟FP7項目，自2008年至2011年，研究曆時超過3年，共有20個閤作方）。本書就REALISEGRID項目進行深入探討，其中涉及4傢歐洲輸電係統運營商。

目錄

譯者序

原書前言

第1章輸電網前沿技術集成的中期路綫圖

1.1輸電係統的演化

1.1.1歐洲（或歐盟）

1.1.2美國

1.1.3全球電力係統未來的焦點

1.1.4歐洲案例：泛歐地區輸電網絡麵對的五大挑戰

1.1.5對2030年泛歐洲輸電係統的展望

1.2針對TSO的歐洲中期技術路綫圖

1.2.1技術集成路綫圖的適用範圍

1.2.2支持輸電係統的既定創新技術

1.2.3技術集成路綫圖的概述

1.2.4無源設備集成技術路綫圖

1.2.5有源設備技術集成路綫圖

1.2.6實時監控設備的技術集成路綫圖

1.3結論

參考文獻

第2章新型電纜

2.1輸電電纜的發展簡史

2.2技術綜述

2.2.1電纜的基本組成

2.2.2擠包絕緣電纜係統

2.2.3自容式充油電纜係統

2.2.4其他類型的電纜

2.2.5電氣參數

2.3擠包絕緣電纜交流輸電的可靠性及運行曆史

2.3.1輸電電纜的運行

2.3.2電纜安裝

2.4長距離輸電

2.4.1特高壓交流電纜的最大輸電距離

2.4.2對網絡的影響及並聯補償

2.5高壓直流輸電電纜

2.5.1粘性浸漬紙絕緣高壓直流電纜係統

2.5.2高壓直流擠包絕緣電纜

2.5.3其他類型的高壓直流輸電電纜

2.5.4陸地輸電用高壓直流電纜

2.5.5高壓直流輸電電纜的主要特性

2.6輸電電纜的電氣應力

2.6.1交流電纜的電氣應力

2.6.2直流電纜的電氣應力

2.6.3高壓直流電纜工程

2.7電纜對環境的影響

2.8電磁場

2.9電纜係統的投資成本

2.10其他革新技術

2.10.1超導電纜

2.10.2高溫超導電纜的設計

2.10.3高溫超導電纜的特點

2.11氣體絕緣綫路

參考文獻

第3章實時熱容評定係統

3.1實時熱容評定係統的背景

3.2技術綜述

3.2.1建立實時熱容評定係統的目的

3.3實時熱容評定係統與輸電係統運營商的運營

3.4高壓輸電綫路中設置實時熱容評定係統的益處

3.5有關實時熱容評定係統的說明

3.5.1分布式溫度傳感器的設計原則

3.6實時熱容評定係統中分布式溫度傳感器係統的應用

3.7動態實時熱容評定係統與僅采用分布式溫度傳感器的係統的比較

3.8實時熱容評定係統的實現

3.9係統檢驗的專用檢測電路

3.9.1電纜設計

3.9.2測試電路的供電

3.9.3測試電路的特性

3.9.4估算地麵熱阻率

3.9.5電阻測量值的確定

3.9.6額定電流的計算

3.9.7參數監測及傳感器

3.10係統功能

3.10.1係統描述數據庫

3.10.2數學模型

3.10.3人機界麵

3.10.4硬件要求

3.10.5現場輸入

3.10.6輸齣

3.10.7用戶的數據采集與監控設備直接輸入/輸齣

3.11分布式溫度傳感器的測量方法

3.11.1未受乾擾的地麵溫度

3.12實時數據庫

3.13數學計算

3.14圖形用戶界麵的特點

3.14.1圖形用戶界麵

3.14.2警報窗口

3.14.3數據的曆史變化趨勢

3.15測試結果

3.15.1電纜發熱

3.16運行經驗

3.17結論

參考文獻

第4章柔性交流輸電係統設備

4.1曆史和技術背景

4.2技術迴顧

4.2.1並聯控製器

4.2.2串聯控製器

4.2.3復閤控製器

4.2.4FACTS設備的可靠性和可用性

4.3FACTS設備的主要技術特徵總結

4.4經濟性和環境方麵

4.4.1簡介

4.4.2FACTS的經濟層麵分析

4.4.3FACTS對環境的影響

4.5FACTS在網狀電網中的整閤規劃

4.5.1FACTS在現代電力係統發展中的潛力

4.5.2傳輸擁塞緩解和提高容量

4.5.3FACTS應用實例

4.5.4未來趨勢

4.6總結

參考文獻

第5章高壓直流輸電

5.1簡要曆史背景和展望

5.2技術綜述

5.2.1電網換相CSC HVDC

5.2.2自換相VSC HVDC

5.2.3可靠性和可用性

5.2.4VSC HVDC嵌入同步電網的影響

5.2.5多端HVDC輸電

5.2.6遠距離電力傳輸

5.3經濟和環境方麵

5.3.1HVDC輸電設備的成本要素

5.3.2HVDC輸電綫路的環境影響

5.4精選至今仍在運行中的HVDC輸電項目

5.4.1歐洲的HVDC輸電項目

5.4.2美洲的HVDC輸電項目

5.4.3非洲的HVDC輸電項目

5.4.4亞洲的HVDC輸電項目

5.4.5總結和經驗教訓

5.5輸電網絡集成HVDC係統的規劃

5.5.1HVDC麵嚮現代電力係統發展的潛力

5.5.2輸電阻塞的減輕和容量的增加

5.5.3異步運行的電網間的耦閤

5.5.4海上風電場的連接

5.6結論

參考文獻

第6章電力潮流控製設備的協調方法

引言

6.1為什麼需要進行電力潮流設備的協調

6.2協調PST的現行技術途徑

6.2.1容量分配過程中PST的協調

6.2.2在TSO日前操作安全規劃中PST的協調性

6.2.3實時操作中PST的協調

6.2.4PST設備在北美的實時操作

6.3PFC設備協調控製的新方法

6.3.1關於PFC協調係統以前的工作

6.3.2對最新方法的分析

6.3.3未來協調方法的一般性討論

6.4總結

6.4.1容量分配

6.4.2日前安全計劃

6.4.3實時協調

參考文獻

第7章電能存儲：提高未來電力係統靈活性的新選擇

7.1未來的電力係統需要提高靈活性

7.2電能存儲的定義

7.3電能存儲在電網運行中的作用

7.3.1電能存儲在輸電係統中的作用

7.3.2電能存儲在配電係統中的作用

7.4歐洲未來儲能技術發展的推動力

7.5儲能技術在歐洲的應用及發展前景

7.5.1物理儲能

7.5.2電磁儲能和靜電儲能

7.5.3化學儲能

7.5.4蓄熱

7.6儲能在美國和日本的應用前景

7.6.1儲能在美國的應用前景

7.6.2儲能在日本的應用前景

7.7儲能技術的技術成熟度及成本

7.8儲能商業應用的效益前景

7.8.1孤島電力係統儲能

7.8.2英國蘇格蘭奧剋尼群島的電力儲能站

7.9結論

參考文獻

附錄

附錄A先進傳輸技術的術語解釋

A.1高溫超導（HTS）電纜

A.2氣體絕緣綫路（GIL）

A.3高溫導綫（HTC）

A.4移相變壓器（PST）

A.5基於實時熱評定（RTTR）的電纜/綫路

A.6廣域監測係統（WAMS）/同步相量測量單元（PMU）

A.7高壓直流輸電（HVDC）

A.8柔性交流輸電係統（FACTS）

A.9風力抽水蓄能及風機快速停機狀況下的電能供應

A.10壓縮空氣儲能（CAES）

A.11飛輪儲能（FES）

A.12超導磁儲能（SMES）

A.13鈉硫（Na�睸）電池

A.14液流體電池（功率/能量存儲）

A.15超級電容器（儲能）

A.16鋰離子電池

A.17故障限流器（FCL）

A.18新型輸電塔

附錄B參考文獻

B.1背景

B.2路綫圖和相關規範

B.3超導電纜

B.4PST

B.5基於RTTR的電纜和綫路

B.6GIL

B.7HTC

B.8WAMS/PMU

B.9HVDC

B.10FACTS

B.11儲能技術

B.12限流器

B.13新型輸電塔

關於作者

前言/序言

　　譯者序

　　進入21世紀以來,新一輪能源革命的序幕已經拉開。隨著經濟的發展、社會的進步、科技和信息化水平的提高及全球資源與環境問題的日益突齣,能源的閤理開發利用、電網的協調發展麵臨著新的課題和新的挑戰。尤其是近年來,綠色能源、低碳變革已經在世界範圍內成為一種發展趨勢, 水力發電、風力發電、太陽能發電等可再生能源發電得到瞭國傢政策的扶持,我國可再生能源發電産業處於迅速發展的階段。在能源結構調整的大背景下,我國電網的發展已步入一個全新的智能電網階段。建設智能電網,是開發利用清潔能源、建設科學閤理的能源利用體係的迫切要求,是滿足經濟社會可持續發展要求的重大選擇,更是時代賦予我國電力工業的曆史性重任,關係到經濟社會發展和國計民生。

　　而智能化的輸電網無疑是智能電網建設的重中之重。

　　全國聯網的逐步增強,智能電網建設步伐加快，以及新能源産業日漸興旺,這一切使得電力係統對安全、高效、穩定運行等條件的要求越來越高,電力行業的多種變革無不對輸電網智能化的創新技術和先進設備的應用産生強烈的需求。

　　本書作者親自參與瞭由歐盟委員會分布式發電能源組織齣資的研究項目——REALISEGRID，在曆時三年研究中發現，雖然有關輸電網的各項新技術的一些細節已發錶過大量研究成果，但缺乏對它們的全麵闡述，更缺乏對輸電網各種新技術一體化集成發展的未來願景的研究，以及對各種新技術進行成本效益評估時所必需的信息和專傢知識。作者全麵介紹瞭REALISEGRID項目對於未來輸電網先進技術發展的中期路綫圖，闡明瞭每項技術在達到成熟水平之前麵臨的關鍵問題。依據輸電網目前的研究熱點，選取瞭具有代錶性的可預期成果的六項新設備技術，包括新型輸電電纜、電纜的實時熱容評定係統、柔性交流輸電、高壓直流輸電、電力係統潮流控製協調技術和儲能技術，論述瞭每種技術的特徵、利弊，概述它們在電力係統規劃階段的指南，給齣瞭它們接入係統後在經濟和環境方麵影響的寶貴的數據，並介紹瞭一些工程實例或樣機。

　　全書取材於工程實際項目的研究成果，又進行瞭全麵深化和完善，內容層次分明，數據豐富，信息充沛。每種技術各自獨立成章，方便讀者各取所需。本書是一本反映現代電力係統輸電網先進技術、學術水平較高的專著。

　　在新一輪能源和信息技術創新蓬勃發展的今天，搶占輸電網相關先進技術領域和産業製高點無疑是我國電力工業發展的重要機遇。本書恰恰為我們展示瞭歐盟各國電力運營商們在這方麵的努力和研究成果。它山之石，可以攻玉。我國電力行業及相關行業專業技術人員，不僅可以從本書藉鑒歐洲輸電網先進技術發展的理念，還可以找到許多感興趣的技術細節。

　　本書譯者來自幾所高校的電力係統及其自動化專業。其中，前言、第1、5、6章及部分附錄由硃革蘭翻譯，第2~4章及部分附錄由劉楊華翻譯，第7章由韓新瑩翻譯，並由硃革蘭進行統稿，同時張勇軍參加瞭部分內容的翻譯並對全書進行審校，另外劉澤槐、劉倫、李欽豪、孫舒逸、楊雨瑤、鬍鑫、張锡填、劉宇新、盛建蘭等研究生也參與瞭本書的翻譯工作。

　　翻譯工作難以完美，由於譯者水平有限，書中難免存在錯誤不妥之處，深望讀者批評指正。

　　譯者 原 書 前 言

　　歐洲電力係統近幾年的發展速度非常快，主要是因為受到兩方麵重要力量的聯閤作用：可再生能源（Renewable Energy Sources，RES）的快速增長，尤其是風能和太陽能電站；能源跨境貿易的發展。前一個使北歐到南歐軸綫（見圖0.1）上的潮流持續增長，使得RES潛力大的地區（特彆是北海海上風場和南歐的太陽能）和RES潛力較低但負載大的中歐地區聯係起來。然而，由於風力發電和太陽能發電自身特有多變的運行狀況，它們可能連續幾小時發電過剩，而在另一些時段可能發電不足。在發電過剩的情況下，多餘的電量必須輸送到幾個儲能裝置（在當前主要限於抽水蓄能電站）；而在發電不足的情況下，為瞭補償發電“缺口”，儲能裝置中存儲的能量必須釋放齣來。為瞭緩解風電場由於儲能資源的不足、負載和發電量必須實時嚴格匹配的睏境，應不斷推動儲能裝置的應用。

　　另一方麵，電能在不同國傢的電力市場間尋找套利機會，這種跨境貿易的不斷發展給現有的跨境骨乾網絡帶來瞭壓力，因為跨境聯網最初的目的是提供電源的相互支撐而不是轉運大量商業性質的潮流。從理論上來說，在新的局麵下，為實現匯流係統的跨境聯網功能，所有限製功率傳輸的瓶頸都應該從網絡中移除。相比之下，歐洲大量的輸電基礎設施資産已經老化，不得不更換。

　　但是，由於強烈反對的民意和一個國傢內部及不同國傢之間的所有復雜、不和諧的授權生效程序，新建輸電綫路正變得越發睏難。這是建成新發電廠所需時間（幾年）和建設新的電氣聯絡所需時間（十年以上）之間存在巨大差距的主要原因之一。

　　圖0.1歐洲可再生能源潛力

　　除瞭上述輸電係統的演變，配電係統也發生著關鍵性的變化。相對於輸電係統，傳統配電係統使用的先進技術較少。就這一點而言，為保證電網發展的優化和經濟，輸電係統運營商（Transmission System Operator，TSO）和配電係統運營商（Distribution System Operator，DSO）之間有必要進行密切的互動。

　　為瞭解決上述問題，創新型輸電技術的應用將起到關鍵作用。創新型輸電技術的目標在於使現有的係統“更加智能”，如更加靈活、對突然的條件變化反應更靈敏，且有能力處理大量的間歇性電源。

　　所有這些趨勢和問題促成瞭歐洲研究項目“REALISEGRID”（http：//realisegrid.rse�瞱eb.it）。該項目的目的在於開發齣一套標準、指標、方法和工具，來評估輸電基礎設施的發展方案，從而支撐歐盟（European Union，EU）實現可靠的、有競爭力的和可持續發展的電力供應。“REALISEGRID”項目由歐盟委員會分布式發電能源組織共同組建，其最重要的主題如下：

　　�r 對輸電新技術的使用進行評估，來輔助電網規劃；

　　�r 對能處理強易變性係統的新規劃方法論進行研究；

　　�r 對建立輸電主乾網優先擴展路徑進行綜閤分析與驗證；

　　�r 對管理規定進行分析，從而在處理公眾輿論問題中能幫助實現更為快速、有效的決策過程；

　　�r 對TSO構建有效激勵的報酬機製。

　　在協調“REALISEGRID”項目的三年中，我發現，盡管圍繞電力係統的新技術這個主題已經齣版瞭大量的書籍和論文，但是在電力係統相關利益各方的期望和現狀之間還存在顯著的分歧。事實上，雖然對單項技術（如FACTS��

　　��

　　FACTS：Flexible Alternative Current Transmission System，柔性交流輸電係統。

　　��HVDC：High�睼oltage Direct Current，高壓直流輸電。

　　��WAMS：Wide Area Measurement System，廣域監測係統。

　　、HVDC�⒒騑AMS�＃┑募際蹕附諞巡恍枰�做更多介紹，但現有的科學文獻實際上在以下幾方麵沒能提供有效的內容：

　　�r 對比不同的技術，突齣各自的利與弊；

　　�r 解釋每項技術在係統內所能扮演的最佳角色；

　　�r 概述每項技術在電力係統的規劃階段能從哪些方麵起輔助作用；

　　�r 提供成本和效益的定性和定量（可能的話）的評估依據，以幫助建立商業案例和比較不同的投資可選方案（如新建架空綫、電纜和提升現有設施利用率的新技術之間的比較）。

　　這些思考促使我和其他作者整理瞭“REALISEGRID”項目的成果，並用更多的數據和更深入的分析完善它們。這樣做也是為瞭使地理視野從歐洲擴大到全世界。

　　本書按以下章節組織：

　　�r 第1章輸電網前沿技術集成的中期路綫圖。首先介紹瞭推動輸電係統不斷變化的關鍵趨勢和先進輸電技術帶來的機遇。接著給齣瞭一個案例分析——集閤進入泛歐洲電力係統的有前景的先進輸電技術的中期路綫圖，這是歐盟資助項目“REALISEGRID”（2008—2011）的框架。繪製該技

未來輸電網的先進技術 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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