●目錄
序
前言
第一部分 概述
第1章 概述 3
1.1 能源互聯網的發展背景 3
1.1.1 能源互聯網的驅動力 3
1.1.2 能源互聯網發展歷程 7
1.2 能源互聯網的概念與基本架構 8
1.2.1 能源互聯網概念評述 8
1.2.2 能源互聯網的發展目標、理念和特征 11
1.2.3 能源互聯網的基本架構 12
1.3 能源互聯網的科學技術問題 16
1.4 能源互聯網若干關鍵問題討論 18
1.4.1 能源網與互聯網 18
1.4.2 智能電網與能源互聯網 19
1.5 能源互聯網展望 19
1.5.1 能源互聯網的發展意義 19
1.5.2 能源互聯網的發展潛力 20
參考文獻 20
第二部分 能量層
第1章 多能存儲 25
1.1 引言 25
1.2 多能存儲的主要技術形式和比較 27
1.2.1 多能存儲的基本形式和基本原理 27
1.2.2 多能源網中的儲能技術比較 31
1.3 多能存儲的關鍵技術 32
1.3.1 多能存儲的關鍵設備制造技術 32
1.3.2 能源互聯網中儲能的規劃和配置技術 35
1.3.3 多能存儲的優化控制和市場運行 38
1.4 多能存儲的應用場景和實例 40
1.4.1 壓縮空氣儲能在能源互聯網中的應用 40
1.4.2 液氫超導復合儲能技術及其在能源互聯網中的應用 47
1.5 本章小結 53
參考文獻 53
第2章 多能轉換 57
2.1 多能轉換的基本概念 57
2.1.1 能源體繫的結構 57
2.1.2 一次能源向二次能源轉換的基本方式 58
2.2 能量集線器的關鍵技術及設備 60
2.2.1 能量集線器的結構和功能 60
2.2.2 能量集線器中的主要設備和集成方式 63
2.2.3 能量集線器的運行 67
2.2.4 能量集線器所需突破的關鍵技術 70
2.3 能量集線器在能源互聯網中的應用場景 71
2.3.1 能源到電力的轉換 71
2.3.2 能源到熱力的轉換 74
2.3.3 能源到燃料的轉換 76
2.4 本章小結 81
參考文獻 81
第3章 電能路由器 84
3.1 電能路由器的背景與意義 84
3.1.1 新能源並網發電面對的問題 84
3.1.2 電力電子技術的進一步發展 85
3.1.3 能源互聯網的發展現狀 86
3.2 電能路由器的概念與原理 87
3.2.1 電能路由器概念 87
3.2.2 基本功能和組建框架 87
3.2.3 電能路由器主電路結構演變歷程 90
3.3 電能路由器關鍵技術 96
3.3.1 組合技術 97
3.3.2 端口即插即用技術 100
3.3.3 多端口多級變換協調控制技術 101
3.3.4 通信技術 103
3.3.5 能量管理技術 104
3.4 電能路由器在能源互聯網中的典型應用 105
3.4.1 電能質量綜合控制 105
3.4.2 多微網連接背靠背柔性控制 109
3.4.3 集中式和分布式的電能路由器網絡應用 112
3.5 本章小結 114
參考文獻 114
第4章 無線電能傳輸與能量WiFi 116
4.1 能量傳輸與互聯存在的問題和挑戰 116
4.1.1 存在的問題 116
4.1.2 面臨的挑戰 118
4.2 無線電能傳輸與能量WiFi基本概念和理論 119
4.2.1 無線電能傳輸技術及其分類 119
4.2.2 能源互聯網下的能量WiFi概念及組成架構 120
4.2.3 無線電能傳輸與能量WiFi的聯繫 122
4.3 無線電能傳輸繫統關鍵技術 123
4.3.1 MCR-WPT關鍵技術 123
4.3.2 ICPT關鍵技術 128
4.3.3 電場耦合式無線電能傳輸關鍵技術 130
4.3.4 超聲波無線電能傳輸關鍵技術 131
4.3.5 其他形式無線電能傳輸關鍵技術 132
4.4 能源互聯網下的能量WiFi繫統通用技術 134
4.4.1 多目標能量與信息協同控制 134
4.4.2 多負載接入功率定向分配控制 136
4.4.3 用電終端智能接入與能量安全傳輸技術 138
4.4.4 能源互聯網下的能量WiFi繫統自組網技術 139
4.4.5 能源互聯網下的能量WiFi繫統運營模式探討 140
4.4.6 能量WiFi繫統標準化與電磁問題 141
4.5 能量WiFi在能源互聯網中的應用探索 143
4.5.1 電動汽車能量無線補給及其與能源互聯網的智能融合 143
4.5.2 無線輸電技術與空間太陽能電站 146
4.5.3 分布式島礁能源互聯繫統中無人飛行器的能量補給 148
4.5.4 能量WiFi在其他領域的探討與展望 150
4.6 本章小結 153
參考文獻 154
第5章 直流配電網 156
5.1 背景及發展現狀 156
5.1.1 直流配電網產生背景 156
5.1.2 直流配電網發展現狀 156
5.1.3 直流配電網技術優勢 157
5.2 直流配電網結構 158
5.2.1 直流配電網典型結構 158
5.2.2 柔性直流配電網典型拓撲示例 159
5.3 直流配電網關鍵設備 164
5.3.1 變換器 164
5.3.2 直流變壓器 167
5.3.3 直流斷路器 170
5.4 直流配電網關鍵支撐技術 174
5.4.1 直流配電網控制保護技術 174
5.4.2 直流配電網過電壓及防護技術 174
5.4.3 直流配電網接地技術 175
5.5 直流配電網應用場景 178
5.5.1 面向孤島及艦船飛行器的直流配電網應用 178
5.5.2 面向供用電改造的直流配電網應用 178
5.5.3 面向可再生能源接入的直流配電網應用 178
5.5.4 面向數據中心的直流配電網應用 179
5.5.5 面向綜合能源繫統的直流配電網應用 179
5.6 本章小結 179
參考文獻 179
第6章 電動汽車及其與電網互動 182
6.1 大規模電動汽車接入電網的影響與機遇 182
6.1.1 電動汽車發展的歷史與現狀 182
6.1.2 大規模電動汽車接入電網的影響 184
6.1.3 大規模電動汽車接入電網的機遇 185
6.2 電動汽車與電網互動的原理和潛力分析 185
6.2.1 電動汽車與電網互動的原理 185
6.2.2 電動汽車與電網互動的潛力 187
6.3 電動汽車與電網互動的關鍵技術 188
6.3.1 電動汽車與電網互動的控制方法 188
6.3.2 電動汽車的有序充放電技術 191
6.3.3 電動汽車為電網提供輔助服務技術 196
6.3.4 電動汽車與可再生能源發電協同技術 200
6.4 電動汽車與電網互動的應用和展望 203
6.4.1 電動汽車與電網互動的應用 203
6.4.2 電動汽車與電網及能源互聯網互動的展望 204
6.5 本章小結 205
參考文獻 206
第7章 綜合能源繫統 209
7.1 概述 209
7.1.1 綜合能源繫統的基本概念及構成形態 209
7.1.2 綜合能源繫統的提出背景 210
7.1.3 綜合能源繫統面臨的挑戰 215
7.2 綜合能源繫統的通用建模與綜合仿真 218
7.2.1 問題與挑戰 218
7.2.2 該領域研究現狀 219
7.2.3 動態建模及綜合仿真 222
7.2.4 建模及仿真實例 224
7.3 綜合能源繫統的協同規劃 232
7.3.1 問題與挑戰 232
7.3.2 該領域研究現狀 233
7.3.3 協同規劃與優化 234
7.3.4 規劃實例 235
7.4 本章小結 246
參考文獻 246
第三部分 信息層
第1章 能源互聯網中的傳感器網絡 251
1.1 能源互聯網中的傳感器網絡的應用需求與挑戰 252
1.1.1 能源互聯網中的傳感器網絡的應用需求 252
1.1.2 能源互聯網中的傳感器網絡面對的挑戰 253
1.2 能源互聯網優選傳感技術發展現狀與趨勢 254
1.2.1 能源互聯網優選傳感技術發展現狀 254
1.2.2 能源互聯網優選傳感技術發展趨勢 255
1.3 能源互聯網傳感器關鍵技術概覽 256
1.3.1 溫度傳感器 256
1.3.2 形變/振動/加速度傳感器 259
1.3.3 電流/磁場傳感器 264
1.3.4 電壓/電場傳感器 267
1.3.5 氣敏/濕敏傳感器 269
1.4 能源互聯網中的傳感器網絡應用場景及其技術需求 271
1.4.1 能源互聯網中的傳感器網絡應用場景綜述 271
1.4.2 面向智能電網故障診斷與狀態感知的傳感技術需求 274
1.4.3 面向新能源裝置的傳感技術需求 276
1.4.4 能源互聯網其他應用場景技術需求 277
1.5 本章小結 277
參考文獻 278
第2章 能源互聯網中的信息通信技術及其應用 283
2.1 能源互聯網中的常用通信技術 283
2.1.1 電力線通信技術 283
2.1.2 無源光網絡通信技術 286
2.1.3 無線通信技術 287
2.2 基於移動互聯網的智能用電 290
2.3 家庭能源管理應用案例 294
2.4 智慧城市中能源互聯網應用案例 297
2.4.1 國網客服中心能源互聯網工程 297
2.4.2 寧夏能源互聯網示範工程 305
2.4.3 上海配用電大數據應用示範工程 306
2.5 本章小結 310
參考文獻 310
第3章 信息物理繫統 311
3.1 能源互聯網願景下的信息物理繫統 311
3.1.1 信息物理繫統的概念 311
3.1.2 能源互聯網背景下的新挑戰 313
3.2 信息能量融合的能源互聯網安全 314
3.2.1 烏克蘭停電事件回顧 314
3.2.2 信息物理綜合安全評估的必要性 315
3.2.3 信息物理綜合安全評估框架 317
3.2.4 應用案例 319
3.3 信息能量融合的能源互聯網運行 321
3.3.1 能源互聯網的社會化行為特征 321
3.3.2 支撐能源互聯網運行的信息物理繫統關鍵技術 322
3.3.3 應用實例 325
3.4 本章小結 334
參考文獻 334
第4章 能源虛擬化與能量信息化 336
4.1 概述 336
4.2 能源虛擬化與能量信息化的理論基礎 337
4.2.1 能源虛擬化與能量信息化定義 337
4.2.2 能源虛擬化與能量信息化的原理 340
4.3 能源虛擬化與能量信息化的關鍵技術和裝備 342
4.3.1 能量數字化和信息化處理技術 342
4.3.2 能量信息化關鍵設備 343
4.4 能源虛擬化與能量信息化用例分析 345
4.4.1 動態可重構電池網絡 345
4.4.2 軟件定義電池能量管控繫統 346
4.4.3 基於電池能量交換機的電池共享經濟模式 347
4.5 本章小結 349
參考文獻 349
第5章 能源互聯網中的大數據 350
5.1 大數據的基本概念和特點 350
5.1.1 大數據的基本概念 350
5.1.2 能源互聯網中的數據來源 350
5.1.3 能源互聯網中數據的特點 351
5.1.4 存在的問題和挑戰 352
5.2 數據管理關鍵技術 354
5.2.1 數據的獲取 354
5.2.2 數據的存儲 355
5.2.3 數據質量的提升 355
5.2.4 高效檢索方法 356
5.2.5 數據的可視化 356
5.3 數據挖掘關鍵技術 357
5.3.1 統計分析方法 357
5.3.2 趨勢分析方法 358
5.3.3 關聯分析方法 358
5.3.4 聚類分析方法 359
5.3.5 分類與回歸方法 360
5.3.6 預測方法 361
5.4 大數據在能源互聯網中的應用實例 362
5.4.1 能源互聯網大數據應用場景綜述 362
5.4.2 基於大數據分析的電氣設備狀態維修關鍵技術 363
5.4.3 基於狀態分析的用戶負荷數據分析與處理 367
5.4.4 大數據在國外能源及電力領域的應用簡介 373
5.5 本章小結 374
參考文獻 374
第6章 多能協同能量管理平臺 376
6.1 概述 376
6.1.1 必要性 376
6.1.2 核心挑戰 377
6.2 多能協同能量管理平臺原理 378
6.3 多能協同能量管理平臺架構 379
6.3.1 EMS家族 379
6.3.2 功能架構 380
6.3.3 體繫架構 381
6.4 多能協同態勢感知 382
6.4.1 多能協同態勢感知的特點與技術難點 383
6.4.2 多能協同實時網絡建模與拓撲分析 383
6.4.3 多能協同繫統可觀測性分析與偽量測生成 384
6.4.4 多能協同狀態估計與壞數據辨識 385
6.5 多能協同安全評估與控制 386
6.5.1 繫統間交互耦合機理 386
6.5.2 安全評估與控制框架 388
6.5.3 安全評估高效求解 389
6.6 多能協同優化調度 390
6.6.1 協同優化調度的目的和意義 390
6.6.2 協同優化調度模型的建立 391
6.6.3 優化調度的算法 392
6.7 雲端能量管理服務 394
6.7.1 雲端能量管理的提出 394
6.7.2 雲端能量管理服務內容 394
6.7.3 雲端能量管理新技術 395
6.8 本章小結 395
參考文獻 396
第7章 分布式自律調控 397
7.1 概述 397
7.1.1 能源互聯網運行調控的技術挑戰與需求 397
7.1.2 能源互聯網分布式自律調控技術內涵與優勢 399
7.2 分布式自律調控架構與分布式優化的理論基礎 402
7.2.1 分布式自律調控的基本概念 402
7.2.2 基於一致性算法的全分布式優化 404
7.2.3 基於次梯度法/牛頓法的全分布式優化 407
7.3 分布式自律調控應用舉例 411
7.3.1 孤立微電網的全分布式自律調頻 411
7.3.2 能源互聯網的全分布式經濟調度 419
7.4 本章小結 420
參考文獻 421
第8章 能源互聯網的自愈與保護 423
8.1 自愈繫統和保護概述 423
8.1.1 自愈繫統概念和指標 423
8.1.2 保護的概念和指標 426
8.1.3 能源繫統的自愈和保護 428
8.2 能源互聯網自愈性 430
8.2.1 能源互聯網自愈方式和運行規範 430
8.2.2 能源互聯網自愈的方案和前景 432
8.3 能源互聯網協同保護 433
8.3.1 能源互聯網運行保護的概念和應用 435
8.3.2 能源互聯網的協同運行保護 437
8.3.3 能源互聯網的協同保護前景 440
8.4 本章小結 440
參考文獻 441
第9章 能源互聯網區塊鏈 443
9.1 概要 443
9.2 區塊鏈技術概念和原理 444
9.2.1 區塊鏈技術的定義 444
9.2.2 區塊鏈技術的特征 446
9.2.3 區塊鏈技術發展現狀及展望 451
9.3 區塊鏈技術能源場景應用 453
9.3.1 區塊鏈技術之於能源互聯網的意義 453
9.3.2 區塊鏈技術能源應用的功能維度分析 456
9.3.3 基於區塊鏈的能源互聯網商業模式演化 460
9.3.4 區塊鏈技術能源應用場景探討 462
9.3.5 區塊鏈技術能源應用案例分析 468
9.4 區塊鏈技術能源應用的挑戰 471
9.4.1 技術挑戰 471
9.4.2 政策挑戰 473
9.4.3 商業挑戰 474
9.5 本章小結 476
參考文獻 476
第四部分 價值層
第1章 能源互聯網的市場機制 481
1.1 能源互聯網的市場架構 481
1.2 能源互聯網的市場交易體繫 482
1.2.1 能源互聯網的交易主體 482
1.2.2 不同時序的多能源市場設計原則 484
1.2.3 能源交易的物理市場體繫 485
1.2.4 能源交易的金融市場體繫 489
1.2.5 能源互聯網的交易架構 493
1.3 能源互聯網的市場機制 494
1.3.1 機制設計的理論基礎 494
1.3.2 能源互聯網的機制設計 498
1.4 能源互聯網的交易平臺 509
1.5 本章小結 509
參考文獻 510
第2章 基於“互聯網+”的商業模式 511
2.1 影響能源電力交易機制和商業模式的因素分析 511
2.1.1 新型能源技術的影響 511
2.1.2 宏觀政策改革的影響 512
2.1.3 大數據和智能決策的影響 513
2.1.4 “互聯網+”思維和運營模式的影響 513
2.2 能源互聯網下能源商品交易的特性分析 513
2.2.1 能源互聯網下的能源商品交易的靈活性 513
2.2.2 能源商品市場的交易機制 515
2.2.3 能源衍生品市場的交易機制 518
2.3 能源互聯網下投資運營模式的特點和發展趨勢分析 518
2.3.1 能源互聯網下投資模式 518
2.3.2 能源互聯網下運營模式 520
2.3.3 能源互聯網下運營模式發展趨勢分析 521
2.4 典型能源互聯網交易機制和商業模式 523
2.4.1 綠色能源靈活交易市場模式 523
2.4.2 促進儲能和電動汽車發展的典型商業運營模式 526
2.4.3 能源互聯網微平衡體繫及運營模式 526
2.4.4 基於能源大數據的商業模式 529
2.4.5 基於需求側智慧用能的商業模式 529
2.4.6 “互聯網+”環境下的新興融資模式 530
2.5 本章小結 531
參考文獻 531
第3章 虛擬電廠 533
3.1 虛擬電廠概述 533
3.1.1 虛擬電廠的定義 533
3.1.2 虛擬電廠的分類 534
3.1.3 虛擬電廠的控制方式 535
3.1.4 虛擬電廠的運行流程 537
3.1.5 虛擬電廠與微電網的區別 538
3.1.6 虛擬電廠的示範項目 538
3.2 能源互聯網下虛擬電廠的模型框架 540
3.2.1 虛擬電廠的組成結構 540
3.2.2 虛擬電廠的組成框架 541
3.2.3 虛擬電廠的容量配置 541
3.2.4 虛擬電廠的組合選擇與利益分配 542
3.3 能源互聯網下虛擬電廠的運行與控制 543
3.3.1 虛擬電廠的內部優化調度 543
3.3.2 含虛擬電廠的電網優化調度 544
3.3.3 不確定性處理 544
3.3.4 能源互聯網下虛擬電廠的多層優化調度 545
3.3.5 算例分析 547
3.3.6 基於多代理繫統的虛擬電廠運行與控制 551
3.4 能源互聯網下虛擬電廠的市場競價 554
3.4.1 虛擬電廠市場競價問題 554
3.4.2 基於多代理繫統的虛擬電廠市場競價問題 555
3.4.3 多市場模式下虛擬電廠市場競價問題 556
3.5 能源互聯網下虛擬電廠的發展與展望 557
3.5.1 虛擬電廠在能源互聯網中的作用與地位 557
3.5.2 能源互聯網下虛擬電廠的前景展望 559
3.6 本章小結 560
參考文獻 561
第4章 需求響應 562
4.1 需求響應概述 562
4.1.1 需求響應的定義 562
4.1.2 需求響應的分類 563
4.1.3 需求響應的內涵 563
4.2 需求響應在能源互聯網中的作用 564
4.2.1 需求響應與能源互聯網的相互促進 564
4.2.2 需求響應在能源互聯網中的應用重點 565
4.2.3 能源互聯網下需求響應發展面臨的問題和挑戰 566
4.3 能源互聯網下需求響應的關鍵技術 567
4.3.1 需求側資源信息流和能量流的雙向互動 567
4.3.2 多種需求側資源的優化協調 570
4.3.3 需求響應運作機制設計 573
4.3.4 需求響應運作模式設計 579
4.4 需求響應與能源互聯網下其他重要技術的融合 583
4.4.1 與調度控制技術的融合 584
4.4.2 與數據信息技術的融合 585
4.4.3 與交易平臺技術的融合 586
4.5 國內外能源互聯網下需求響應的應用實踐 587
4.5.1 國外能源互聯網下需求響應的應用實踐 587
4.5.2 國內能源互聯網下需求響應的應用實踐 591
4.6 本章小結 594
參考文獻 594
第五部分 政策與示範
第1章 能源互聯網政策 599
1.1 能源互聯網政策基礎 599
1.1.1 能源體制改革，建設開放統一的能源市場體繫 599
1.1.2 能源價格政策創新 601
1.1.3 分布式發電直接交易與並網價格政策創新 602
1.1.4 新型的市場化政策工具 605
1.2 能源互聯網與城市綜合能源規劃 607
1.2.1 能源互聯網支撐城市能源轉型 607
1.2.2 分布式光伏與城市規劃和建築設計 609
1.2.3 新能源汽車與能源互聯網 610
1.2.4 供熱繫統與能源互聯網 611
1.2.5 靈活性資源和電力需求響應 612
1.3 能源互聯網產業發展政策 615
1.3.1 完善促進能源互聯網發展的財政政策 615
1.3.2 促進能源互聯網產業發展的稅收政策 616
1.3.3 促進能源互聯網產業發展的金融創新 616
1.3.4 培育能源互聯網創新生態 617
1.3.5 開展試點示範 617
1.4 探索基於行業融合的能源互聯網 618
1.4.1 行業融合的三要素：可再生能源、通信功能、互聯網思維 618
1.4.2 七種行業融合情景的創新構想 618
1.5 能源互聯網政策創新展望 620
參考文獻 621
第2章 園區能源互聯網綜合示範 623
2.1 概述 623
2.1.1 園區能源互聯網的必要性 623
2.1.2 園區能源互聯網的關鍵技術問題 625
2.2 園區能源互聯網綜合能源繫統 626
2.3 園區能源互聯網信息通信 627
2.3.1 監控布點情況 627
2.3.2 與電廠DCS的對接 628
2.3.3 通信方案 628
2.4 園區能源互聯網運行控制 629
2.4.1 整體架構 629
2.4.2 控制模式 630
2.5 園區能源互聯網運營模式 631
2.6 園區能源互聯網效益分析 632
2.6.1 直接效益分析 632
2.6.2 間接效益分析 638
2.7 本章小結 638
參考文獻 639
第3章 城市能源互聯網綜合示範 640
3.1 發展背景及建設意義 640
3.2 城市能源互聯網綜合示範的特點 642
3.2.1 建設目標 642
3.2.2 建設體量 644
3.2.3 建設方式 644
3.2.4 重點技術 645
3.2.5 面臨問題 647
3.3 城市能源互聯網建設的可行性方案 648
3.4 城市能源互聯網的商業模式 652
3.4.1 建設模式 652
3.4.2 市場機制 653
3.5 城市能源互聯網綜合示範工程 655
3.5.1 項目簡介 656
3.5.2 基礎設施建設 657
3.5.3 “互聯網+”建設 658
3.6 本章小結 659
參考文獻 659

能源互聯網是新一代能源繫統和互聯網技術的深度融合及發展，是當前國內外學術界和產業界關注的焦點和創新前沿，它以互聯網理念和技術構建新一代能源信息融合網絡，可能顛覆傳統能源行業的行業結構、市場環境、商業模式、技術體繫與管理體制，推動能源綠色化和用能高效化，促進能源繫統的開放互聯和市場化。本書共分五部分介紹能源互聯網的概念、基礎知識和理論，第1部分為概述，第2部分為能源互聯網的基礎設施，第3部分為能源互聯網的調控技術，第4部分為能源互聯網的運營技術，第5部分為能源互聯網政策與示範應用。