內容簡介

風力發電的快速發展對電力系統規劃,運行和控制具有多方面的含義。它對于舊有的國有化電力公司來說是一個重大的挑戰,而對于如今的自由化電力市場來說,這種挑戰更加嚴峻。

對所有類型的風力發電來說,電網發展、電壓升高、保護及監控都是共有的聯網問題。只有理解了電力工程的基本概念和風力發電技術才能解決這些問題。當風電比例接近全部發電容量的10%時,它就會對系統運行產生影響。本書闡述了系統平靜的內涵原則,並介紹了各種出力難以預測的變化性電源的影響。風電功率預測對風電成功並網具有決定性作用,書中介紹了它的理論基礎和目前實踐。儲能也有作用,但成本不能太高,最好在現有負荷的智能化基礎上使用。最後,本書介紹了電力市場,對風電面對的商業挑戰進行了評估。

本書廣泛討論了風電並入電力系統的所有重要方面。它不要求讀者具備專門知識,它的對象是那些希望概要了解使21世紀持續性電力供應得到保證的技術的不同專業的工程技術人員。


貝爾法斯特女王大學的BrendanFox和Damian Flynn在2000年用工程及物理研究會(EPSRC)的投資建立了一個“風電大規模聯網運行(BLOWING)”工作組。這個BLOWING工作組匯聚了參加本書撰寫的其他專家︰北愛爾蘭電力公司的Leslie Bryarls在風電快速發展的網絡規劃方面經驗豐富;曼徹斯特大學的Nick Jenkins是風電開發的全面專家;Davjd MilborrOW是咨詢專家,從20世紀70年代起就致力于開發大規模風電;都柏林大學的Mark O’MalIey和Rick Watson十多年來一直致力于電力系統和風力發電研究;格拉斯哥Strafhclyde大學的0limpoAnaya—Lara撰寫了本書中變速風電機組的發展概論。
 

目錄

譯者的話
前言
縮略語
第1章 緒論
1.1 概論
1.2 世界能源狀況和氣候變化
1.2.1 可再生能源
1.3 風力發電
1.3.1 背景
1.3.2 風電機組容量和出力的變化
1.3.3 發電量
1.4 設計選項
1.4.1 葉片
1.4.2 控制和傳動系統
1.4.3 主要設計選項小結
1.5 風電場
1.5.1 海上風電場
1.6 經濟性
1.6.1 風電機組價格
1.6.2 發電成本
1.6.3 二氧化碳減排
1.7 並網和變化性︰關鍵問題
1.7.1 風電的波動性
1.7.2 容量可信度
1.7.3 嵌入式發電的效益
1.7.4 儲能
1.8 將來的發展
1.8.1 技術方面
1.8.2 未來價格趨勢
1.8.3 市場發展
1.8.4 並網問題
第2章 電力系統基礎知識
2.1 引言
2.2 基本原理
2.2.1 電磁學
2.2.2 磁路
2.2.3 電磁感應
2.2.4 供電
2.2.5 變壓器
2.3 交流供電
2.3.1 穩態交流系統功率
2.3.2 相量
2.3.3 交流系統的功率
2.4 電力系統簡介
2.4.1 三相系統
2.4.2 單相系統與三相系統的比較
2.4.3 三相供電
2.4.4 F衡星形接線負載
2.4.5 F衡三角形接線負載
2.4.6 一些有用的慣例
2.4.7 復功率
2.4.8 等效單相法
2.4.9 標�值系統
2.5 輸電
2.5.1 線路參數
2.5.2 線路模型
2.5.3 輸電功率
2.5.4 電壓調節
第3章 風電技術
3.1 引言
3.2 風電技術的歷史回顧
3.3 大型風力發電機的設計選擇
3.4 獲取能量和功率控制
3.4.1 風輪掃掠面積上獲取的能量
3.4.2 功率控制
3.5 定速風電機組
3.5.1 感應(異步)發電機概述
3.5.2 基于感應發電機的定速風電機組
3.6 變速風電機組
3.6.1 雙饋感應發電機風電機組
3.6.2 大範圍變速同步發電機風電機組
第4章 風電並網
4.1 引言
4.2 風電場啟動
4.3 電網電壓管理
4.3.1 電壓等級問題
4.4 熱效應/有功功率控制
4.4.1 規劃方法/標準
4.4.2 風電場聯網問題
4.4.3 主干系統問題
4.4.4 設備問題
4.5 電網電能質量管理
4.5.1 電壓降落
4.5.2 諧波
4.5.3 閃變
4.6 系統暫態性能
4.6.1 頻率性能和動態響應
4.6.2 暫態響應
4.7 故障水平問題
4.7.1 設備通流能力
4.8 信息
4.9 保護
4.9.1 系統保護
4.9.2 與輸電系統相連的風電場
4.9.3 與配電系統相連的風電場
4.9.4 風電場保護
第5章 電力系統運行
5.1 引言
5.2 負荷-頻率控制
5.2.1 發電機組的負載-頻率控制
5.2.2 頻率緊急控制
5.3 含風電系統的運行
5.3.1 風電的系統運行問題概述
5.3.2 愛爾蘭的風力發電
5.3.3 系統運行和風的變化性
5.3.4 系統運行模式
5.3.5 容量可信度
5.3.6 提供輔助服務
5.3.7 風力發電機的慣性響應
5.3.8 分布式發電的保護
5.4 儲能/負荷靈活管理
5.4.1 常規儲能
5.4.2 需求側管理
5.4.3 氫氣儲能
第6章 風電功率預測
6.1 引言
6.2 氣象背景
6.2.1 氣象、天氣與氣候
6.2.2 大氣結構與尺度
6.3 數值天氣預報
6.4 持續預測
6.4.1 誤差指標
6.4.2 參考模型
6.5 高級風電功率預測系統
6.5.1 Predictor
6.5.2 統計模型
6.5.3 集合預報
6.6 結論
第7章 風電和電力市場
7.1 引言
7.2 電力市場
7.3 平衡、容量及輔助服務
7.4 支持機制
7.5 成本
7.6 投資和風險
7.7 未來展望
附錄 FACTS技術
參考文獻
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