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| 內容簡介： |
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《虚拟电厂能源管理与智慧应用》介绍了虚拟电厂的概念、功能、发展历程和市场价值。虚拟电厂是一种创新的电力系统解决方案，通过数字技术将分散的可再生能源、电力负荷和储能资源聚合为可调度的虚拟电厂，应对传统集中式电厂在可再生能源接入和需求波动方面的挑战。其核心功能包括资源整合、负荷优化、市场交易参与和需求响应。虚拟电厂能够参与电力市场交易，通过实时调度在供需高峰时平衡负荷，为电网稳定提供辅助服务。本书回顾了虚拟电厂的全球发展，从概念形成到技术成熟，涵盖了欧洲、美国和中国等的实践案例。中国的虚拟电厂正由需求响应型向市场化运营型过渡，江苏、深圳等地的项目在需求侧管理和辅助服务方面已有一定成效。未来，虚拟电厂在推动能源系统低碳化、智能化方面将扮演重要角色，通过信息技术和市场机制实现分布式资源的优化配置，助力全球能源转型。本书可作为能源类和电气工程类专业本科生、研究生教材，也可以作为电力职工培训教材，还可供电力领域从业者、研究者以及能源爱好者参考。
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| 關於作者： |
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崔嘉，副教授，沈阳工业大学新能源科学与工程教研室副主任，作为多能源系统与网络分析研究团队和源网荷储多层互动调控技术科技攻关团队带头人，主要从事智能电网和综合能源技术等方向研究，主持参与辽宁省教育厅科学技术研究项目、辽宁省自然科学基金等项目25项。发表科技论文30余篇，7篇被SCI中科院一区top期刊收录。申请授权发明专利共30余项，软件著作权2项，撰写专著1项。曾获得奖励“中国可再生能源学会科学技术奖三等奖”和“中国机械工业科学技术奖三等奖”。研究成果对智能电网和综合能源起到了重要的推进作用。
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| 目錄：
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第1章虚拟电厂简介1
1.1虚拟电厂的定义与概念1
1.1.1虚拟电厂的基本定义1
1.1.2虚拟电厂的核心功能4
1.1.3虚拟电厂与传统电厂的区别8
1.2虚拟电厂的历史发展与现状10
1.2.1虚拟电厂的发展历程10
1.2.2关键里程碑与事件13
1.2.3全球虚拟电厂的现状15
1.2.4虚拟电厂行业未来发展趋势16
1.3虚拟电厂的分类与特点18
1.3.1基于类型的虚拟电厂分类18
1.3.2基于功能的虚拟电厂分类21
1.3.3各类型虚拟电厂的特点23
思考题27
第2章虚拟电厂的分布式能源资源整合28
2.1虚拟电厂的基本架构28
2.1.1虚拟电厂的物理架构28
2.1.2虚拟电厂的通信与网络架构30
2.1.3虚拟电厂架构之间的关系37
2.2可再生能源的集成39
2.2.1光伏系统并网39
2.2.2风电系统并网42
2.2.3多能互补技术45
2.3传统发电资源的协调48
2.3.1小型燃气轮机48
2.3.2微型燃料电池50
2.3.3混合动力系统52
思考题54
第3章虚拟电厂的运行机制55
3.1虚拟电厂的运行模式55
3.1.1分散式运行模式55
3.1.2集中式运行模式56
3.1.3混合运行模式56
3.2虚拟电厂的调度与控制56
3.2.1调度控制中心的功能56
3.2.2调度策略与优化59
3.3虚拟电厂的市场参与64
3.3.1虚拟电厂的交易机制64
3.3.2虚拟电厂的竞价策略67
3.3.3虚拟电厂竞价流程70
思考题71
第4章负荷管理与优化策略72
4.1负荷管理概述72
4.1.1负荷管理的基本原理72
4.1.2负荷管理的目的和意义73
4.1.3负荷管理的实施步骤74
4.2负荷预测技术76
4.2.1短期负荷预测方法77
4.2.2中期负荷预测方法84
4.2.3长期负荷预测方法84
4.3优化调度策略90
4.3.1调度优化模型91
4.3.2调度优化算法92
4.3.3实施调度与优化93
4.4需求响应策略97
4.4.1需求响应的基本概念97
4.4.2需求响应的实施方案99
4.4.3需求响应的经济效益分析103
思考题107
第5章虚拟电厂的故障预警与故障识别108
5.1概述108
5.1.1故障预警与故障识别的基本概念108
5.1.2虚拟电厂中故障预警与故障识别的重要性108
5.1.3故障预警与识别系统的整体架构109
5.2数据收集与处理110
5.2.1虚拟电厂中的数据源与传感器网络110
5.2.2数据采集与传输技术111
5.2.3数据预处理111
5.3虚拟电厂故障预警方法113
5.3.1基于统计分析的故障预警方法113
5.3.2基于浅层机器学习的故障预警方法114
5.3.3基于深度学习的故障预警方法116
5.4虚拟电厂故障识别方法119
5.4.1基于专家系统的故障识别方法119
5.4.2基于浅层机器学习的故障识别方法120
5.4.3基于深度学习的故障识别方法121
思考题124
第6章基于电碳市场的虚拟电厂定价关系研究125
6.1引言125
6.2基于碳排放权交易体系的虚拟电厂协调优化基本原理125
6.2.1碳排放权交易体系基本原理125
6.2.2基于总量控制交易机制的碳排放权交易体系126
6.2.3基于基准线信用机制的减排量交易体系126
6.2.4两种交易体系的关系127
6.3虚拟电厂参与电力市场的交易模式127
6.3.1虚拟电厂参与电力市场价值128
6.3.2体现电网调节价值的虚拟电厂交易模式128
6.3.3体现灵活互动价值的虚拟电厂交易模式130
6.3.4体现电量电力价值的虚拟电厂交易模式131
6.3.5虚拟电厂参与电力市场的发展路径132
6.4虚拟电厂多层次准入标准体系133
6.4.1概述133
6.4.2物理层134
6.4.3信息层135
6.4.4价值层136
6.4.5虚拟电厂“N X”多级准入机制136
6.5虚拟电厂机组模型及碳配额分配机制138
6.5.1虚拟电厂机组模型138
6.5.2碳配额分配及碳排放计算141
6.6电、碳和备用市场交易机制及耦合关系分析142
6.6.1电能量市场交易机制142
6.6.2碳市场交易机制142
6.6.3备用市场交易机制143
6.6.4市场耦合关系分析143
6.7基于Kriging-Var的动态时间步耦合分析方法144
6.7.1Kriging元模型144
6.7.2Var模型145
6.7.3动态时间步耦合分析方法146
6.8基于Kriging-Var的动态时间步耦合分析147
思考题151
第7章面向零售市场的虚拟电厂增值服务152
7.1引言152
7.2考虑用户负荷特性的增值服务152
7.2.1用户负荷特性研究153
7.2.2基于负荷特性的能源增值服务研究158
7.3增值服务下面向零售市场的需求响应机制159
7.3.1需求响应实施机制160
7.3.2用户需求响应特性分析161
7.3.3基于需求价格弹性的需求响应模型162
7.4面向需求响应的虚拟电厂零售套餐定价分析163
7.4.1考虑需求响应的零售套餐模式164
7.4.2虚拟电厂或负荷聚合商收益影响因素分析164
7.4.3基于需求响应的零售套餐定价模型165
思考题166
第8章基于合作博弈理论的虚拟电厂分布式交易策略167
8.1虚拟电厂的合作博弈方法概述167
8.1.1合作博弈纳什议价原理167
8.1.2基于ADMM算法的多主体分布式求解方法169
8.1.3基于合作博弈理论的交易问题的等效转化方法170
8.2虚拟电厂参与电/电-碳联合交易的合作博弈模型172
8.2.1面向电力交易的虚拟电厂合作博弈模型172
8.2.2面向电-碳联合交易的虚拟电厂合作博弈模型181
8.3虚拟电厂电力/电-碳博弈交易的算例分析187
8.3.1虚拟电厂电力合作博弈交易算例分析187
8.3.2虚拟电厂电-碳合作博弈交易算例分析191
思考题200
第9章面向新能源发电曲线追踪的虚拟电厂聚合调控方法201
9.1引言201
9.2面向新能源发电曲线追踪的虚拟电厂交易机制202
9.2.1市场机制202
9.2.2交易流程204
9.2.3报价机制206
9.3面向新能源发电曲线追踪的市场主体收益分析207
9.3.1新能源发电企业收益分析207
9.3.2虚拟电厂收益分析212
9.3.3共享储能运营商收益分析213
9.4虚拟电厂参与新能源发电曲线追踪的聚合调控优化模型215
9.4.1聚合调控优化建模流程215
9.4.2需求侧资源特性分析216
9.4.3虚拟电厂内部聚合资源可调节特性分析218
9.4.4聚合调控优化模型220
9.5虚拟电厂参与协同消纳交易算例分析221
9.5.1算例概况及参数设置223
9.5.2计算结果分析224
9.5.3效益对比分析230
思考题234
第10章案例研究与实践经验235
10.1引言235
10.2面向超大省份的辽宁虚拟电厂实践235
10.2.1辽宁虚拟电厂发展历程235
10.2.2辽宁虚拟电厂运营架构237
10.2.3辽宁虚拟电厂运营情况242
10.3实践中的挑战与解决方案247
10.3.1挑战247
10.3.2解决方案250
10.3.3虚拟电厂发展建议251
10.4虚拟电厂在能源转型中的角色与影响252
10.4.1能源转型的驱动力与挑战252
10.4.2能源转型的关键挑战255
10.4.3能源转型中的影响256
10.4.4虚拟电厂的作用258
思考题260
参考文献261
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| 內容試閱：
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在全球能源转型的浪潮中，虚拟电厂作为一种创新的能源管理模式崭露头角，对传统电力系统的变革和可持续能源发展具有深远意义。随着社会对清洁能源的追求和对传统能源模式的反思，虚拟电厂凭借先进技术整合分布式能源资源，突破传统发电局限，在提升能源效率、减少碳排放、保障电力系统稳定可靠等方面发挥关键作用，成为能源转型的重要推动力量。
本书共10章，逻辑严谨、内容翔实。第1章开篇明义，阐释虚拟电厂的定义、核心功能、与传统电厂的差异，追溯其发展历程，剖析国内外现状及分类特点，为后续论述奠定基础。第2章深入探究分布式能源资源整合，解析物理架构、通信与网络架构及两者关系，详细阐述可再生能源集成与传统发电资源协调，展现虚拟电厂资源整合的奥秘。第3章聚焦运行机制，涵盖多种运行模式、调度控制中心职能、优化调度策略及市场参与流程，揭示虚拟电厂高效运行的原理。第4章围绕负荷管理与优化，讲述管理原理、实施步骤，深入探讨负荷预测、优化调度及需求响应策略，分析其经济效益，体现虚拟电厂在负荷管理方面的智慧。第5章针对故障预警与识别，介绍基本概念与系统架构，详述数据处理及预警识别方法，保障虚拟电厂的安全稳定运行。第6章研究电碳市场中的虚拟电厂定价，解析碳排放交易原理，探讨电力市场交易模式、准入体系、机组模型与碳配额分配，分析市场耦合关系，引入前沿分析方法，为虚拟电厂在市场中的合理定价提供依据。第7章关注零售市场增值服务，基于用户负荷特性设计服务，探讨需求响应机制，剖析零售套餐定价因素，提升虚拟电厂在零售市场的服务能力与竞争力。第8章基于合作博弈理论构建分布式交易策略，概述博弈方法，建立电-碳联合交易模型，通过算例分析为虚拟电厂交易提供策略指导。第9章探索新能源发电曲线追踪下的聚合调控，介绍交易机制与收益分析，构建优化模型，以算例展示实际效果，助力虚拟电厂在新能源领域的有效调控。第10章通过辽宁虚拟电厂案例，分享实践经验，分析挑战与解决方案，探讨在能源转型中的角色影响，为虚拟电厂的实际应用提供借鉴。
本书特色鲜明。内容全面系统，涵盖虚拟电厂各方面知识；理论实践结合，融入丰富案例，加深理解；紧跟前沿技术，展现领域最新成果；适用范围广泛，满足不同读者需求。
本书是长年从事电力系统领域的教师和工程师们集体合作的成果。具体分工是：沈阳工业大学崔嘉撰写第1、2章，沈阳工业大学刘璟璐、曹文涛撰写第3章，沈阳工业大学张宇献、乔力奎撰写第4章，国网辽宁省电力有限公司超高压分公司李铁、中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司张文萍及沈阳工业大学李原仲撰写第5章，沈阳工业大学赵璐、东北大学刘柏亨撰写第6章，沈阳工业大学张希铭、国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司皇姑供电局王安妮及国网辽宁省电力有限公司超高压分公司杨国锋、祖振阳、闫语撰写第7章，哈尔滨电力职业技术学院李志敏、沈阳工业大学谭宇航及国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司冉冉撰写第8章，沈阳工业大学任汝飞、曲星宇、李超然撰写第9章，东北大学刘鑫蕊、李明、王天茹撰写第10章。全书的统稿、定稿工作由崔嘉负责完成。
在本书编写过程中，为力求准确权威，参考了大量国内外研究成果与实践经验。因虚拟电厂领域发展迅速，编者水平有限，书中或有不足，恳请读者批评指正，共同推动虚拟电厂领域知识的完善与进步。
编者
2024年10月
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