碳中和与综合智慧能源【正版新书】
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作者编者:王永真//韩恺|责编:刘志红
出版社电子工业
ISBN9787121455469
出版时间2023-05
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定价158元
货号31765323
上书时间2024-07-06
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作者简介
王永真，博士，北京理工大学机械与车辆学院能源与动力工程专业副教授，博导、硕导，副所长。兼任中国工业节能与清洁生产协会综合能源系统委员会委员。1）主要从事：1）低碳能源系统转型路径分析、综合智慧能源的能源战略咨询；2）综合智慧能源的热电解耦、通用建模及优化评价；2）氢能、地热能、太阳能/共享储能等能源的综合与梯级利用；3）产消型数据中心的能量转化机制及可持续性评价；2）工作经历：曾任清华大学能源互联网创新研究院助理研究员，清华大学国家治理与全球治理研究院助理研究员，清华大学电机系博士后。3）项目经验：主持国家自然科学基金项目、全国博士后面上项目、国重开放课题项目等国家级项目。同时参与国家能源局及能源企业综合能源和能源互联网战略转型相关项目20余项。 相关文章、观点多次被《新华社》、《中国能源报》、《中国电力报》、《能源》等重要媒体采访报道，浏览量达百万次以上；在《电力系统自动化》、《工程热物理学报》、《电机工程学报》、《能源》等重要媒体发表综述性观点论文。4）主要学术贡献：创新基于循环拆分的正逆热力循环热性能解析方法，获得热力循环热性能计算关联式；创新产消型数据中心正逆循环综合能源系统的新构型，实现数据中心的能效联动优化。5）论文发表：先后发表论文50余篇，其中一作/通讯SCI高水平论文10余篇。先后申请专利10余项；作为主要参与人制定能源行业标准1项，参与能源互联网、综合能源系统相关标准多项。先后全程参与了《国家能源互联网发展白皮书2018》、\"国家首批55个能源互联网示范项目的验收工作”、《多能互补综合能源系统集成优化技术导则》等能源互联网相关标准制定等。参与雄安新区能源互联网顶层规划、园区综合能源系统的关键技术与产业发展相关项目10余项，完成央企及能源企业的\"综合能源系统”顶层设计。发表《先行先试阶段下能源互联网的\"热响应”与\"冷思考”》、《综合能源系统的发展历程、典型形态及关键技术》、《当前能源互联网与智能电网选题研究的继承与扩展》等观点论文。
目录
第1章 能源、能源革命与综合智慧能源时代1
1.1 能源1
1.1.1 能源及其属性1
1.1.2 能源的量与质之分4
1.1.3 能源的不确定性6
1.1.4 能源的开发利用成本7
1.2 能源、经济与环境8
1.2.1 能源与经济8
1.2.2 能源与环境10
1.3 能源发展史与能源革命12
1.3.1 能源发展史12
1.3.2 现代能源革命14
1.4 能源数字时代16
1.4.1 数字化及互联网时代16
1.4.2 能源遇上数字化与互联网19
1.5 综合智慧能源及其发展阶段22
1.5.1 孕育阶段25
1.5.2 概念阶段25
1.5.3 起航阶段26
1.5.4 升华阶段26
1.6 综合能源系统的关键技术及典型形态27
1.6.1 能的梯级利用及其代表形态27
1.6.2 能的因地制宜及其代表形态28
1.6.3 能的多能互补及其代表形态30
1.6.4 能的互联互济及其代表形态31
1.7 综合能源系统的基本特征32
1.7.1 清洁能源高比例渗透33
1.7.2 横向多能源互补利用33
1.7.3 纵向源网荷储协调运行34
1.7.4 物理与信息深度融合35
1.8 发展综合智慧能源的意义35
1.8.1 构建新型能源系统的要求36
1.8.2 构建智慧运营体系的要求37
1.8.3 产业协同融合发展的要求38
1.9 参考文献38
第2章 综合智慧能源的高级形态―能源互联网41
2.1 能源互联网概念辨识41
2.2 熵视域下能源互联网的再认识45
2.2.1 熵理论45
2.2.2 熵视域下能源互联网的理论架构分析46
2.3 熵视域下的能源互联网提质增效机制48
2.3.1 多能互补综合能源系统的热力学熵机制48
2.3.2 数字孪生能源物联网的信息熵机制49
2.3.3 熵视域下的能源互联网与信息物理融合系统49
2.4 信息流改造能量流的赋能案例51
2.5 能源互联网的产业生态架构53
2.6 能源互联网的特征及愿景55
2.6.1 能源互联网的特征55
2.6.2 能源互联网的愿景56
2.7 参考文献57
第3章 能源互联网的科学研究及产业发展60
3.1 能源互联网的科学研究概览60
3.1.1 研究对象的设置60
3.1.2 能源互联网获批基金项目的逐年变化趋势分析61
3.1.3 能源互联网发展的驱动力分析65
3.1.4 能源互联网基金项目的获批高校分布65
3.1.5 能源互联网基金项目的获批类别分布67
3.1.6 能源互联网与智能电网和微电网68
3.2 能源互联网的产业发展70
3.2.1 能源互联网产业发展的政策环境70
3.2.2 能源互联网的产业行动73
3.3 参考文献77
第4章 综合智慧能源科技成果一览79
4.1 能源互联网79
4.1.1 大型城市能源互联网资源共享协同关键技术与示范工程79
4.1.2 城市能源互联网中储能规划布局与协调运行关键技术及应用80
4.1.3 商业建筑虚拟电厂构建与运行关键技术及应用81
4.1.4 面向能源互联网的电动汽车柔性智能充电关键技术及应用81
4.1.5 面向能源互联网的综合能源复杂网络协同规划理论及应用82
4.2 综合能源83
4.2.1 适应多元需求的用户侧综合能源接入设计、优化控制技术及工程应用83
4.2.2 基于分布式低碳能源站的综合能源系统互联互济高效利用技术与应用83
4.2.3 分布式综合能源系统规划与运行优化技术及其应用84
4.2.4 以电为主的综合能源供给智能量测体系研究与应用85
4.2.5 面向智慧城市的综合能源数据分析平台构建与应用86
4.3 多能互补86
4.3.1 大规模新能源消纳的多能互补研究及应用86
4.3.2 多能互补微网高品质与高效供能关键技术及工程应用87
4.3.3 基于大数据的多能互补分布式能源系统及工程应用88
4.3.4 多能互补独立供热技术与系统研究88
4.3.5 海岛兆瓦级多能互补分布式微网技术研究与示范89
第5章 综合智慧能源典型工程―国内案例91
5.1 园区级综合能源系统91
5.1.1 苏州同里园区综合能源系统示范项目91
5.1.2 泰州海陵新能源产业园智慧能源工程示范项目94
5.1.3 广州从化明珠工业园多元互动示范项目96
5.1.4 福耀智慧能源示范项目98
5.2 新能源微电网与智慧能源99
5.2.1 广州大型城市智慧能源工程示范项目99
5.2.2 上海电力大学临港新校区智能微电网示范项目101
5.2.3 宁夏嘉泽红寺堡新能源智能微电网示范项目102
5.2.4 广州南沙高可靠性智能低碳微电网示范项目102
5.3 源网荷储友好互动与多能互补103
5.3.1 江苏大规模源网荷友好互动系统示范工程103
5.3.2 辽宁丹东“互联网+”在智能供热系统中的应用研究及工程示范项目105
5.3.3 河南郑州智慧供热106
5.3.4 海西州多能互补集成优化示范项目108
第6章 综合智慧能源典型工程―国外案例109
6.1 德国109
6.1.1 eTelligence项目110
6.1.2 RegModHarz项目111
6.1.3 Smart Watts项目112
6.1.4 E-DeMa项目113
6.1.5 C/sells智能电网工程114
6.2 日本115
6.2.1 大阪市岩崎智慧能源网络项目115
6.2.2 千住混合功能区能源互联网项目116
6.2.3 东京丰洲码头区域智慧能源网络项目117
6.2.4 NEDO微电网示范工程118
6.2.5 基于纯氢燃料电池的日本东京奥运会选手村项目119
6.3 美国120
6.3.1 未来可再生电力能源传输与管理系统120
6.3.2 布鲁克林能源区块链项目121
6.3.3 OPOWER122
6.3.4 SolarCity123
6.3.5 加利福尼亚州里士满凯撒医院微电网项目124
6.4 丹麦125
6.4.1 电力灵活性交易平台FLECH在iPower和
Ecogrid 2.0中的开发及示范125
6.4.2 Energylab Nordhavn项目中的城区能源互联网126
6.5 参考文献127
第7章 综合能源系统规划方法及工具128
7.1 综合能源系统规划的类型128
7.1.1 勾勒蓝图型129
7.1.2 指导建设型129
7.1.3 测算指标型130
7.1.4 政企谈判型130
7.2 综合能源系统规划思路131
7.2.1 确立目标131
7.2.2 能耗分析131
7.2.3 资源评估132
7.2.4 建模求解132
7.2.5 方案比选132
7.3 综合能源系统规划工具133
7.3.1 国外软件133
7.3.2 国内软件137
7.4 展望141
7.5 参考文献143
第8章 综合智慧能源系统的关键设备144
8.1 动力单元144
8.1.1 燃气轮机145
8.1.2 燃气内燃机147
8.1.3 斯特林机148
8.1.4 燃料电池149
8.1.5 氢内燃机152
8.2 光伏发电155
8.3 风力发电157
8.4 电转气159
8.5 制冷161
8.5.1 吸收式制冷机组161
8.5.2 压缩式制冷机组163
8.6 供热系统165
8.6.1 余热锅炉165
8.6.2 燃气锅炉166
8.7 余热发电168
8.8 能量存储单元169
8.8.1 储热169
8.8.2 抽水蓄能176
8.8.3 压缩空气储能178
8.8.4 飞轮储能180
8.8.5 卡诺电池储能182
8.8.6 电化学储能184
8.8.7 共享储能186
8.9 参考文献189
第9章 综合智慧能源评价指标191
9.1 综合智慧能源的评价指标及评价体系架构191
9.2 综合智慧能源绩效评价指标192
9.2.1 能源利用效益评价192
9.2.2 环境友好效益评价198
9.2.3 经济社会效益评价202
9.2.4 综合智慧效益评价210
9.3 综合智慧能源评价指标选取原则226
9.3.1 目的性原则226
9.3.2 独立性原则226
9.3.3 重点性原则227
9.3.4 可比性原则227
9.3.5 可操作性原则227
9.3.6 显著性原则228
9.4 综合智慧能源的评价及优化方法228
9.4.1 多属性评价方法229
9.4.2 多目标优化方法231
9.5 参考文献233
第10章 综合智慧能源系统规划优化案例236
10.1 低碳分布式综合能源系统的能值、经济和环境优化评价236
10.1.1 研究背景及意义236
10.1.2 研究对象237
10.1.3 能值分析法237
10.1.4 数学模型及计算方法239
10.1.5 案例分析246
10.2 基于纳什议价的共享储能能源互联网络双目标优化252
10.2.1 引言252
10.2.2 基于共享储能的MDES构型253
10.2.3 多目标优化及其求解257
10.2.4 共享储能对冷热电MDES的影响259
10.3 参考文献266
第11章 综合智慧能源工程设计案例267
11.1 规划区用户情况267
11.1.1 新增用户概况268
11.1.2 存量用户概况268
11.2 规划区用能需求分析268
11.2.1 空调冷负荷269
11.2.2 空调热负荷270
11.2.3 电负荷271
11.3 综合能源系统规划方案272
11.3.1 供冷供热系统方案272
11.3.2 供冷供热设备电气配置方案278
11.3.3 主要设备清册278
11.4 光伏与储能280
11.4.1 总体布置280
11.4.2 技术方案280
11.4.3 接入系统方案292
11.5 投资估算及财务评价292
11.5.1 投资估算292
11.5.2 财务评价294
11.6 社会经济效益分析296
第12章 综合能源服务的市场态势、体系架构及政策分析297
12.1 我国综合能源服务的市场特征分析297
12.1.1 我国综合能源服务的总体市场特征297
12.1.2 我国综合能源服务的行业和省域特征299
12.2 我国综合能源服务的业态及特征分析300
12.2.1 我国综合能源服务的业态分析300
12.2.2 我国综合能源服务的业态特征302
12.3 我国综合能源服务的体系架构与理论基础30712.3.1 我国综合能源服务的体系架构307
12.3.2 综合能源服务的理论模型与关键技术308
12.4 我国综合能源服务问题及政策分析310
12.4.1 我国综合能源服务的宏观政策分析310
12.4.2 我国综合能源服务发展建议312
12.5 参考文献314
附录A 各种能源折标准煤参考系数317
附录B 能源系统综合能效评价方法319
附录C “互联网+”智慧能源发展脉络321
附录D 能源互联网及相关定义分析325
附录E 综合能源系统相关规划工具一览328
附录F 我国综合能源服务企业数量及其分布336
附录G 我国综合智慧能源科技成果典型案例338
内容摘要
综合智慧能源是实现能源低碳转型的重要抓手和必然选择。本书宏观与微观相结合，系统展示了不同学科交叉下综合智慧能源“产、学、研、用、金、政”等方面的新技术、新业态与新模式。 全书共12章，前6章介绍了综合智慧能源的内涵外延与发展历程、关键技术与典型形态、科学研究与产业发展、科技成果与国内外案例；后6章则对综合智慧能源的规划方法和软件工具、关键设备及其理论模型、系统优化评价指标和典型规划案例进行了展示，并对我国综合智慧能源的理论基础、技术体系与政策趋势进行了分析。 本书内容以理论概述、信息传播及生态概览为主，理论与实践相结合，辅以具体操作指南，逻辑清晰，难易适度，是综合智慧能源领域从业人员的一本科普工具书。
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