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上篇 能源互联网3

第1章 能源互联网的定义与特征3

1.1 能源互联网的定义3

1.2 能源互联网的特征5

1.3 发展目标和原则6

1.3.1 发展目标6

1.3.2 发展原则7

1.4 对我国能源战略的意义8

1.5 对能源生产与消费模式的影响9

第2章 国内外能源互联网的研究与进展12

2.1 美国：“FREEDM”系统与能源互联网12

2.2 美国：能源网络集成13

2.3 德国：能源的互联网14

2.4 欧洲：智能电网标准体系14

2.5 欧洲：综合能源网络15

2.6 日本：以智能电网为核心的智慧能源共同体16

2.7 日本：数字电网17

2.8 我国：能源互联网18

第3章 能源互联网的功能定位与技术需求19

3.1 可再生能源与清洁能源接入19

3.2 需求侧参与能源网络互动19

3.3 基于分布式能源网络的优化管理20

3.4 能源的灵活转换与能源综合利用21

3.5 能源交易与商业服务模式21

3.6 输电网与配电网管理智能化22

第4章 能源互联网的技术框架24

4.1 能源基础设施25

4.2 信息和通信技术26

4.3 开放互动平台27

4.4 架构27

第5章 能源互联网基础设施关键技术28

5.1 固态变压器与功率器件28

5.1.1 固态变压器原理及其与传统变压器的区别28

5.1.2 固态变压器的特征28

5.1.3 固态变压器现状及未来对电力电子技术的要求29

5.2 能量路由器31

5.2.1 能量路由器的架构31

5.2.2 能量路由器的概念33

5.2.3 能量路由器的现状和未来发展34

5.3 分布式能源设备34

5.3.1 分布式能源设备的概念34

5.3.2 分布式能源设备的技术特征和经济性分析35

5.3.3 分布式能源设备的应用现状和未来发展36

5.3.4 分布式发电并网标准39

5.4 微网44

5.4.1 微网的概念44

5.4.2 微网的组成44

5.4.3 微网的应用现状和未来发展50

5.5 储能系统55

5.5.1 储能技术在发电侧需求分析56

5.5.2 储能技术在输电侧需求分析60

5.5.3 储能技术在配电侧需求分析62

5.5.4 储能技术在用户侧需求分析64

5.5.5 储能技术在微网侧需求分析65

5.5.6 储能技术在应急电源侧需求分析65

5.5.7 储能技术国内外发展趋势67

5.5.8 储电相关技术71

5.5.9 储热相关技术73

5.5.10 储气相关技术74

5.5.11 储氢相关技术75

5.5.12 储能配置方法与原则83

5.5.13 储能产业技术路线图86

5.6 主动配电网88

5.6.1 主动配电网的概念88

5.6.2 主动配电网的技术特征88

5.6.3 我国配电网的现状及主动配电网的发展前景89

5.6.4 IEC 61850数据建模90

5.6.5 主动配电网分布式控制系统94

5.6.6 基于μPMU的主动配电网广域量测与故障诊断技术101

第6章 能源互联网能量及故障管理技术116

6.1 智能能量管理技术116

6.1.1 能量设备即插即用管理技术118

6.1.2 分布式能量管理与协同控制技术119

6.1.3 基于可再生能源预测的控制策略优化技术120

6.1.4 储能管理技术120

6.2 智能故障管理技术130

第7章 能源互联网信息和通信技术132

7.1 微电子技术132

7.1.1 信息采集芯片对微电子技术的挑战132

7.1.2 通信芯片对微电子技术的挑战135

7.2 复杂软件技术136

7.2.1 能源互联网中复杂软件系统的定义和特点136

7.2.2 能源互联网对软件技术提出的挑战及应对法则137

7.2.3 应对法则对软件技术的要求139

7.3 信息物理系统技术142

7.3.1 能源互联网中信息物理系统的定义与发展142

7.3.2 信息物理系统的架构143

7.3.3 信息物理系统的重要特性145

7.3.4 信息物理系统在能源互联网中的应用146

7.3.5 能源互联网对信息物理系统的挑战和未来发展147

7.4 信息和通信技术150

7.4.1 能源互联网对信息和通信技术提出的挑战150

7.4.2 信息和通信技术的未来发展151

7.5 大数据和云计算技术153

7.5.1 大数据分类及对应的处理系统153

7.5.2 大数据分析与计算——云计算技术155

7.5.3 大数据及云计算技术在能源互联网中的应用156

7.5.4 能源互联网对大数据及云计算技术提出的挑战157

第8章 能源互联网应用与服务平台158

8.1 能源市场交易平台158

8.2 能源需求侧管理平台159

8.2.1 需求侧管理平台的结构层次159

8.2.2 需求侧管理平台的实现策略161

8.3 能源需求响应平台162

8.3.1 需求响应的措施162

8.3.2 需求响应平台技术164

8.4 能效分析平台164

8.4.1 能效分析平台的结构层次165

8.4.2 能效分析平台的功能结构167

8.4.3 能效分析平台的通信网络167

第9章 能源互联网架构设计169

9.1 参考架构169

9.1.1 面向服务的架构169

9.1.2 分布式自治实时架构170

9.1.3 软件定义光网络架构171

9.2 能源互联网架构173

第10章 能源互联网标准175

10.1 能源互联网标准化体系架构175

10.2 国内外标准化现状与最新进展176

10.3 对我国能源互联网标准化工作的建议183

10.4 我国能源互联网标准化路线图184

第11章 能源互联网的规划与发展趋势185

11.1 重点任务185

11.2 建设路径191

11.3 保障措施194

11.4 发展趋势196

下篇 智慧能源201

第12章 智慧能源的定义与特征201

12.1 智慧能源的定义201

12.2 智慧能源的基本特征和基本内涵201

12.2.1 基本特征201

12.2.2 基本内涵202

12.3 智慧能源的体系架构203

12.4 智慧能源发展的战略目标203

12.5 以智能电网及能源互联网为基础发展智慧能源204

12.5.1 智能电网和能源互联网将在未来能源供消和输配体系中发挥重大作用204

12.5.2 能源消费方式将转向基于能效最优的多元化能源综合利用205

12.5.3 智能电网是实现能源转型的重要载体206

12.5.4 智能电网是实现智慧能源网络的关键设施206

12.5.5 智能电网体系架构已经具备成为智慧能源网络的良好基础207

第13章 发展智慧能源的机遇与挑战208

13.1 发展智慧能源的基础208

13.1.1 技术基础208

13.1.2 实践基础210

13.2 发展智慧能源面临的重要机遇213

13.2.1 发展智慧能源的国际环境213

13.2.2 当前是发展智慧能源的战略机遇期214

13.2.3 发展智慧能源有助于我国实现应对气候战略214

13.3 发展智慧能源面对的主要问题与挑战215

13.3.1 发展智慧能源面对的主要问题215

13.3.2 发展智慧能源面对的主要挑战216

第14章 智慧能源发展的重点领域218

14.1 加快推进智能电网建设218

14.1.1 发展智能电网的重要意义218

14.1.2 我国关于促进智能电网发展的重要文件222

14.1.3 促进智能电网发展的主要工作226

14.2 推进能源网络智能化228

14.2.1 煤炭行业的清洁化、智能化发展228

14.2.2 石油行业的智能化发展232

14.3 智能电网支撑智慧能源公共服务平台的发展237

14.3.1 公共服务通信信息平台服务多网融合237

14.3.2 智能配电网支撑智能社区的建设238

14.3.3 智能配电网支撑智慧城市的发展242

第15章 智慧能源关键技术246

15.1 分布式能量管理系统246

15.1.1 分布式能量管理系统概述246

15.1.2 分布式能量管理系统架构247

15.1.3 分布式能量管理系统功能247

15.2 柔性能源协调控制技术251

15.2.1 冷热电联供技术251

15.2.2 冷热电联供地源热泵技术253

15.2.3 相变储能技术254

15.2.4 区域能量管理优化技术254

15.3 智慧能源标准化设计255

15.3.1 物联网技术在智慧能源领域的应用255

15.3.2 标准化的智慧能源设计256

15.4 物联网、大数据及云计算在智慧能源中的应用257

15.4.1 基于ZigBee技术的企业智慧能源云平台261

15.4.2 智慧能源云平台265

15.4.3 基于智能用电需求响应的云平台267

第16章 能源互联网与智慧能源项目及案例分析270

16.1 面向园区的试点项目与案例分析270

16.1.1 项目概述270

16.1.2 项目特点270

16.1.3 用电负荷估算与需求分析271

16.1.4 项目实施方案272

16.1.5 案例分析275

16.2 面向工商业的试点项目与案例分析276

16.2.1 项目概况276

16.2.2 设计依据277

16.2.3 设计目标277

16.2.4 智能用电设计方案278

16.2.5 需求响应技术方案280

16.2.6 智慧能源管理方案282

16.2.7 智慧能源管理系统与微网联动设计方案289

16.2.8 容量配置及模拟仿真297

16.3 园区微能源网系统与智慧能源云平台项目及案例分析303

16.3.1 项目概要303

16.3.2 系统组成及功能介绍305

16.3.3 光伏系统306

16.3.4 燃气内燃机冷热电联供系统307

16.3.5 水储能空调系统308

16.3.6 磁悬浮立轴风力发电机组308

16.3.7 燃气燃料电池309

16.3.8 微能源网能量管理系统及智慧能源云平台309

16.3.9 案例分析312

16.4 能源互联网环境下数据中心能耗优化管理案例分析313

16.4.1 专用数据中心能耗组成和优化管理方案313

16.4.2 案例分析323

16.5 德国E-Energy项目及案例分析324

16.5.1 库克斯港eTelligence示范项目及案例分析324

16.5.2 曼海姆示范城市项目及案例分析326

16.5.3 莱茵鲁尔区示范项目及案例分析327

16.5.4 哈尔茨地区100％可再生能源发电项目及案例分析328

16.6 日本综合能量管理系统项目及案例分析331

16.6.1 综合能源与社会网络项目及案例分析331

16.6.2 孤岛微网系统项目及案例分析340

参考文献347