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第1部分 背景：智能电网的概念、产生原因、发展方式、发展条件和实现时间1

第1章 智能电网不仅是一项“技术”1

1.1 引言1

1.2 不可阻挡的脚步2

1.3 智能电网展望：我们希望什么样的智能电网？4

1.3.1 人们希望智能电网价格合理5

1.3.2 人们希望智能电网绿色环保10

1.3.3 人们希望智能电网安全可靠13

1.3.4 人们希望智能电网可持续发展13

1.4 智能电网发展路径14

1.5 小结17

参考文献17

第2章 从智能电网到能源的智能使用21

2.1 引言21

2.2 剥夺用户的权利——供应方主权的出现22

2.2.1 案例研究：“热单一性”的出现25

2.2.2 历史的教训29

2.3 改革的压力：需求增长、能源安全和气候变化29

2.3.1 需求增长29

2.3.2 能源安全30

2.3.3 气候变化31

2.4 把终端用户置于能源决策的核心位置：新兴智能电网和分布式能源32

2.4.1 新的分布式选择32

2.4.2 终端用户的参与33

2.5 能源的智能使用的市场和监管创新35

2.5.1 当前零售市场35

2.5.2 参与框架37

2.6 小结40

参考文献40

第3章 动态定价机制的公平问题43

3.1 引言43

3.2 背景44

3.3 动态定价的分配效应45

3.3.1 实施动态定价的障碍48

3.3.2 统一定价的不公平问题50

3.4 其他行业的动态定价52

3.5 克服实施动态定价的障碍52

3.5.1 动态定价对低收入用户的影响53

3.6 消除潜在的反对意见55

3.7 小结56

附录 量化风险溢价56

参考文献59

第4章 智能电网的公平问题：智能电网成本与效益的规模及分配情况61

4.1 引言61

4.2 智能电网概念不统一，致使其成本收益不一致63

4.3 智能电网的强制实施引发的最基本的公平问题66

4.4 智能电网引发的其他公平问题68

4.5 小结70

参考文献71

第2部分 日益增长的可再生能源和分布式发电73

第5章 可再生能源的前景：用储能迎接挑战73

5.1 引言73

5.2 高渗透率的可再生能源发电74

5.2.1 效益74

5.2.2 展望76

5.2.3 并网问题79

5.2.4 电压调整问题80

5.2.5 平衡出力81

5.3 储能并网81

5.3.1 技术和应用82

5.3.2 成本-效益分析85

5.3.3 研究和发展方向88

5.4 联邦政府资助下的储能技术研究89

5.5 小结90

参考文献91

第6章 加州智能电网的愿景和蓝图93

6.1 引言93

6.2 可再生能源并网的挑战和对电力市场的影响96

6.3 加州独立系统运营商（CAISO）对智能电网的期望105

6.3.1 先进的预测系统106

6.3.2 同步相量测量装置108

6.3.3 先进的电网应用程序109

6.3.4 需求响应、储能和分布式能源112

6.3.5 网络安全114

6.4 小结115

附录 缩略语116

第7章 实现可再生能源发电和分布式发电的潜能117

7.1 引言117

7.2 建模方法119

7.2.1 建模框架120

7.2.2 方案定义123

7.3 结果和讨论125

7.3.1 建模结果125

7.3.2 潜在效益的评价132

7.4 小结133

参考文献133

第8章 微电网的作用是什么？135

8.1 引言135

8.2 背景135

8.3 微电网定义137

8.4 关键技术139

8.5 微电网的优点140

8.6 微电网发展面临的挑战144

8.6.1 微电网的控制144

8.6.2 微电网的规划和设计144

8.6.3 微电网的成本144

8.6.4 把可再生能源接入微电网145

8.6.5 微电网建模146

8.6.6 能量管理146

8.6.7 政策、法规和标准147

8.7 微电网的研究现状147

8.8 微电网的未来发展148

8.9 小结149

致谢150

参考文献150

第9章 通过直接负荷控制和需求响应消纳可再生能源152

9.1 引言152

9.2 变化较大且地理分布不均的资源并网153

9.3 需求响应：过去、现在和未来155

9.4 辅助服务157

9.4.1 调节服务158

9.4.2 负荷跟踪158

9.4.3 紧急备用159

9.5 风电接入成本160

9.6 需求响应资源拓扑161

9.7 需求响应潜力评估163

9.8 风电接入和需求响应166

9.9 小结169

附录 缩略语169

参考文献170

第10章 平抑波动：用需求响应消纳间歇性资源172

10.1 引言172

10.2 电力系统运行灵活性问题概述174

10.3 风电接入研究及其辅助服务要求177

10.4 系统的额外挑战178

10.5 负荷作为弹性资源纳入系统调度和实践181

10.6 间歇性能源的负荷控制策略构建184

10.7 小结186

参考文献187

第3部分 智能设施、智能定价和智能设备189

第11章 软件基础和智能电网189

11.1 引言189

11.2 智能电网信息技术难点191

11.2.1 智能电网数据的可靠性192

11.2.2 数据的准确性195

11.2.3 数据记录系统197

11.2.4 通信管理199

11.2.5 软件应用的集成202

11.3 智能电网的基本软件平台202

11.3.1 智能家电集成平台203

11.3.2 与其他信息技术架构相关的问题204

11.3.3 运行公司和电力公司的多元化204

11.3.4 系统接口和互操作性204

11.4 智能电网的应用205

11.4.1 电表数据管理205

11.4.2 动态定价206

11.4.3 净计量207

11.5 案例研究208

11.5.1 安大略省MDM/R项目208

11.5.2 德克萨斯州智能电表项目209

11.6 小结211

第12章 大规模商业用户对动态定价的反应——加州经验212

12.1 引言212

12.2 加州的动态定价和需求响应项目213

12.3 CPP用户、费率和尖峰事件特征214

12.3.1 注册用户的行业类型214

12.3.2 CPP费率216

12.3.3 CPP事件217

12.4 分析方法218

12.5 CPP负荷影响的估计219

12.5.1 CPP项目的整体负荷影响219

12.5.2 不同电力公司的负荷影响估计220

12.5.3 SDG＆E公司的默认CPP情况分析225

12.5.4 CPP负荷的集中影响227

12.5.5 对CPP实施和负荷影响的考量228

12.6 展望229

12.6.1 加州的CPP项目229

12.6.2 加州以外的价格响应潜力230

12.6.3 动态定价和需求响应230

12.7 小结231

参考文献232

附录232

第13章 通过智能定价降低智能配电网投资——德国经验234

13.1 引言234

13.2 节点定价236

13.2.1 节点定价的理论依据236

13.2.2 配网中节点定价的国际经验238

13.3 德国的节点分布定价241

13.3.1 挑战：系统中日益增长的可再生能源发电241

13.3.2 节点网络定价的前景243

13.3.3 节点能源定价的前景245

13.4 小结248

参考文献249

第14章 通过聆听股东和用户的需求来实现智能电网的成功254

14.1 引言254

14.2 从智能电网技术角度出发，需求响应和能效管理有何区别256

14.3 从智能电网、需求响应和能效管理角度如何定义和衡量客户的利益257

14.4 智能电网实施提案的监管审查经验259

14.5 电力公司和用户在智能电网及相关技术方面的实施经验263

14.6 弥补不足：智能电网设计者应该关注如何更好地确保用户利益270

14.7 小结271

参考文献272

第15章 消费者眼中的智能电网——一劳永逸？274

15.1 引言274

15.2 智能电网是科技快速发展的产物274

15.3 智能电网的未来278

15.4 消费者的接受程度280

15.5 决策者的重担282

15.6 跟随智能电网浪潮的家庭自动化285

15.7 小结290

参考文献291

第16章 电表的用户侧292

16.1 引言292

16.2 当前需求响应情况293

16.2.1 让用户参与电力市场293

16.3 新技术和进行中的试点项目294

16.3.1 直接反馈技术294

16.3.2 “价格到设备”技术300

16.4 现有的用户参与模式304

16.5 未来发展：将技术与用户参与模式结合305

16.5.1 伊利诺伊州的智能建筑倡议：创建动态效率305

16.5.2 可以将大用户的模式应用于小用户吗307

16.6 小结307

参考文献308

第4部分 案例研究、应用及试点项目309

第17章 需求响应参与到有序的电力市场：PJM案例研究309

17.1 引言309

17.2 作为需求响应参与到PJM市场中的实体311

17.3 需求响应参与容量市场312

17.3.1 资源充裕度和需求响应的角色313

17.3.2 RPM之前的简史313

17.3.3 RPM容量市场313

17.3.4 市场结果315

17.3.5 扩大需求响应产品来保障可靠性315

17.4 需求响应参与能源市场（日前和实时）318

17.4.1 整合经济负荷响应的能源市场收益318

17.4.2 历史318

17.4.3 市场机制319

17.4.4 测量负荷削减量321

17.4.5 能源市场的解决方案322

17.4.6 市场结果323

17.4.7 参与能源市场的紧急需求响应325

17.4.8 2011年3月15日签署的745号令：大规模有序化能源市场的需求响应补偿326

17.4.9 通过CBL预估解决早期问题326

17.5 需求响应参与辅助服务市场327

17.5.1 同步备用市场327

17.5.2 市场调节328

17.5.3 潜在财政收益和市场结果328

17.6 PJM市场中的需求响应管理330

17.7 需求响应的未来：当前需求响应的相关问题331

17.7.1 价格型响应需求331

17.7.2 重新考虑的用户基线计算332

17.7.3 基于用户基线计算的需求侧精准调度332

第18章 完美搭档：风力发电和电动汽车——新西兰案例研究334

18.1 引言334

18.2 新西兰的风力发电和电动汽车335

18.2.1 新西兰的电力系统335

18.2.2 新西兰的电力市场336

18.2.3 大规模风电接入新西兰电网336

18.2.4 大规模电动汽车接入新西兰电网338

18.3 当前的机遇339

18.4 新西兰地区风电与电动汽车并网的成本分析339

18.4.1 前提假设339

18.4.2 模型建立340

18.4.3 风电与电动汽车充电之间的交互影响341

18.4.4 系统成本的影响342

18.4.5 充电成本的影响344

18.4.6 充电时间的影响344

18.5 通过插电式电动汽车提高系统可靠性345

18.5.1 新西兰电网的频率波动346

18.5.2 基于DDC的频率控制347

18.5.3 DDC的发展趋势348

18.5.4 DDC的经济性分析349

18.6 小结351

致谢352

参考文献352

第19章 法国电力市场中智能电动汽车对日前价格的影响354

19.1 引言354

19.1.1 电动汽车对电力系统的整体影响356

19.1.2 预测供需变化对电价的影响358

19.2 仿真方法360

19.2.1 供电侧仿真360

19.2.2 需求侧仿真362

19.3 2020年的仿真结果362

19.3.1 对平均电价的影响365

19.3.2 “市场收缩”的结果367

19.4 小结368

致谢368

参考文献369