智能配用电技术及应用

2021年我国明确提出实现“碳达峰、碳中和”的基本思路和主要举措，强调要构建以新能源为主体的新型电力系统。配用电系统是接纳可再生能源的关键环节，新型电力系统构建的重点是配用电系统，即新型配用电系统的构建。新型配用电系统的明显特征是： 分布式电源高度渗透； 大量使用电力电子的配用电设备； 用户侧普遍安装分布式发电与储能系统，由纯粹的用电单元转变为发用电单元等。本书系统介绍智能配用电技术及应用的相关知识，力求成为新型配用电系统构建的理论和实践的基础和准备。
本书共分10章。第1章概论，除了介绍电力系统、配电系统和电力负荷等基本概念外，重点介绍现代配电系统，即有源配电网、智能配电网、主动配电网、微电网以及能源互联网等基本概念和技术特征，展望未来新型电力系统的特征与形态； 第2章现代供电质量，在介绍供电质量基本概念和标准指标的基础上，重点介绍在现代社会经济的发展、高科技数字设备大量应用的情况下，供电短时中断和动态电能质量扰动给社会造成的经济损失和不良影响，介绍电能质量的监管以及供电质量损失的估算方法； 第3章配电网架结构及装置，分别介绍中低压配电网的接线方式和接地形式，介绍主要的配电设备与装置以及现代配电系统中应用的柔性配电设备，本章内容是智能配用电的基础知识，同时在插图中配有大量的实物照片，方便读者阅读理解； 第4章分布式电源与微电网技术，介绍分布式发电技术、分布式储能及其在智能配用电系统中的应用，分析分布式电源并网及其对配电网的影响，介绍微电网技术和虚拟电厂概念及关键技术，并且分别介绍微电网和虚拟电厂的工程实际案例，以便读者加深对这些方面知识的理解； 第5章智能配电网保护与自动化，分析智能配电网的故障特征及分布式电源并网对继电保护的影响，介绍配电自动化技术和智能配电台区，并列举了国内外的相关实践案例； 第6章智能用电，介绍智能用电的内涵、特征及发展需求，用电信息采集系统，需求侧响应及管理，并以生活小区、楼宇的智能用电案例帮助读者更深刻理解智能用电方面的相关知识； 第7章智能配用电通信技术，介绍光纤通信和配电线路载波等有线通信技术，无线专网、无线公网、5G等无线通信技术，以及通信协议、IEC 61850标准及相关应用，最后以实际应用案例帮助读者更好地理解本章内容； 第8章配电物联网，介绍物联网、配电物联网的基本概念及关键技术，通过电动汽车充换电运营管理系统和配电网断线故障识别与定位系统两个配电物联网的典型应用案例，以便读者更好地理解这方面的知识； 第9章综合能源服务，这是近年来大力发展的新兴项目，涉及技术经济问题，首先概念性地介绍综合能源服务的主要业务、对象及发展前景，然后重点介绍综合能源服务平台的相关内容，再以两个实际案例来阐述综合能源服务的实际应用； 第10章电力市场，首先讲解电力市场的基本概念，介绍欧美国家的典型电力市场，在此基础上介绍我国的电力体制改革、电力市场运营及市场化售电的相关内容，使读者对电力市场及相关知识有基本的了解。本书在介绍一般知识的基础上，融入当今配用电领域的新理论、新发展，注重介绍新技术、新概念和新应用，突出实际案例的介绍。每章附有思考题与习题，方便重点复习。
本书主要由厦门理工学院李天友博士完成，山东理工大学徐丙垠博士参与全书的筹划与审查修改，山东理工大学张新慧博士参与第5章内容的写作，厦门理工学院苏俊博士参与第9章内容的写作，厦门理工学院电气工程与自动化学院硕士研究生刘贵、刘威帮助搜集整理部分资料，
陈银树、郑开焰、郭伯森、吴迪参与了书稿的课件制作。本书的出版得到厦门理工学院立项资助，借此表示衷心感谢！
由于当前新型配用电系统的技术创新日新月异，加之编者的水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正！
编者
2022年1月

本书系统介绍智能配用电技术及应用的相关知识,共分10章。首先介绍配电系统的基本概念、现代供电质量和配电网架结构及装置等基础知识，然后对分布式电源与微电网技术、智能配电网保护与自动化、智能用电、智能配用电通信技术、配电物联网、综合能源服务、电力市场逐一进行系统介绍。本书在介绍一般知识的基础上，融入当今配用电领域的新理论、新发展，注重介绍新技术、新概念和新应用，突出实际案例的介绍。每章附有思考题与习题，方便读者重点复习。
本书可作为高等院校电力技术相关专业的教材，也可作为从事配用电技术及管理的人员的业务培训书和工作参考书。

第1章概论

1.1配电系统基本概念

1.1.1电力系统

1.1.2配电系统

1.2用户与电力负荷

1.2.1用户及其分类

1.2.2电力负荷及其分类

1.2.3现代电力负荷

1.3现代配电系统

1.3.1有源配电网

1.3.2智能配电网

1.3.3主动配电网

1.3.4微电网

1.4能源互联网

1.4.1能源互联网的基本概念

1.4.2能源互联网的主要技术特征

1.4.3能源路由器

1.4.4能源互联网与智能电网

思考题与习题

第2章现代供电质量

2.1供电可靠性

2.1.1常用供电可靠性指标

2.1.2短时停电

2.1.3供电可靠性监管

2.2电能质量

2.2.1电压偏差

2.2.2频率偏差

2.2.3电压波动与闪变

2.2.4谐波

2.2.5三相电压不平衡

2.2.6电压暂降

2.3供电质量损失

2.3.1停电损失

2.3.2电能质量损失

思考题与习题

第3章配电网架结构及装置

3.1中压配电系统网架结构

3.1.1接线方式

3.1.2中性点接地方式

3.1.3典型城市配电网架介绍

3.2低压配电系统网架结构

3.2.1低压配电系统接线方式

3.2.2低压配电系统接地形式

3.2.3低压配电系统剩余电流保护

3.3配电装置

3.3.1配电变压器

3.3.2柱上开关设备

3.3.3跌落式熔断器与隔离开关

3.3.4中低压开关柜

3.3.5开闭所与配电站

3.3.6户外箱式配电装置

3.3.7柔性配电设备

思考题与习题

第4章分布式电源与微电网技术

4.1分布式发电

4.1.1太阳能光伏发电

4.1.2风力发电

4.1.3燃料电池

4.1.4热电联产

4.2分布式储能

4.2.1压缩空气储能

4.2.2飞轮储能

4.2.3超级电容器储能

4.2.4电化学储能系统

4.2.5储能在智能配用电中的应用

4.3分布式电源并网

4.3.1并网方式及技术要求

4.3.2接入点的选择

4.3.3分布式电源并网的相关影响

4.4微电网技术

4.4.1微电网的基本功能

4.4.2微电网的运行控制

4.4.3微电网保护技术

4.5虚拟电厂技术

4.5.1基本概念

4.5.2虚拟电厂的作用

4.5.3虚拟电厂关键技术

4.6工程实际案例

4.6.1海岛并网型微电网系统

4.6.2跨空间自主调度型虚拟电厂

思考题与习题

第5章智能配电网保护与自动化

5.1智能配电网保护

5.1.1故障电流特征分析

5.1.2分布式电源对配电网保护的影响

5.1.3电流差动保护

5.1.4方向比较保护

5.1.5分布式电源并网保护

5.2配电自动化

5.2.1配电自动化系统

5.2.2馈线自动化

5.2.3配电自动化终端

5.2.4高级配电自动化

5.3智能配电台区

5.3.1系统功能

5.3.2建设方案

5.4工程实际案例

5.4.1国外案例

5.4.2国内案例

思考题与习题

第6章智能用电

6.1智能用电概述

6.1.1智能用电的内涵和特征

6.1.2智能用电的发展需求

6.2用电信息采集

6.2.1智能电能表

6.2.2用电信息采集系统

6.2.3高级量测体系

6.3需求侧响应及管理

6.3.1需求响应的概念与内涵

6.3.2电力用户用能管理

6.4智能用电实践案例

6.4.1居民小区的智能用电

6.4.2智能楼宇

思考题与习题

第7章智能配用电通信技术

7.1光纤通信技术

7.1.1光纤专线通道

7.1.2光纤工业以太网

7.1.3以太网无源光网络

7.2配电线路载波技术

7.2.1中压电缆载波

7.2.2低压载波

7.3无线通信技术

7.3.1无线公网

7.3.2无线专网

7.4通信协议

7.4.1基本概念

7.4.2远动通信协议

7.5IEC 61850标准

7.5.1主要技术内容

7.5.2IEC 61850在配电网自动化中的应用

7.6实际案例

7.6.1城市小区配电网载波通信案例

7.6.2基于5G技术的配电网差动保护

思考题与习题

第8章配电物联网

8.1配电物联网的基本概念

8.1.1物联网及其体系架构

8.1.2电力物联网

8.1.3配电物联网

8.2配电物联网的关键技术

8.2.1感知层关键技术

8.2.2网络层关键技术

8.2.3应用层关键技术

8.3配电物联网的典型应用

8.3.1电动汽车充换电运营管理系统

8.3.2配电网断线故障识别与定位系统

思考题与习题

第9章综合能源服务

9.1综合能源服务概述

9.1.1综合能源服务业务

9.1.2综合能源服务对象

9.1.3综合能源服务发展前景

9.2综合能源服务平台

9.2.1平台的架构

9.2.2平台的主要功能

9.2.3平台的业务场景

9.2.4平台的发展路径

9.3综合能源服务项目的实际案例

9.3.1福建某金属制品公司光储项目

9.3.2某大学的综合能源服务项目

思考题与习题

第10章电力市场

10.1电力市场概述

10.1.1电力市场的基本概念

10.1.2电力市场的参与实体

10.1.3电力市场的结构

10.2典型国家和地区的电力市场

10.2.1英国的电力改革

10.2.2北欧区域的电力市场

10.2.3美国区域的电力市场

10.3国内的电力市场及运营

10.3.1电力市场化改革

10.3.2市场化售电

10.3.3售电公司

思考题与习题

参考文献

本书在写作上注重技术性、学术性与实践性相结合，理论联系实际，每章配有实际案例，在此基础上注重介绍新技术、新概念和新应用。