海洋可再生能源完全綠色、 無溫室氣體排放，儲量豐富，分布廣泛。政府間氣候變化專門委員會與國際能源署的報告均指出，海洋能將成為未來可再生能源供給中的重要組成部分，在應對全球氣候變化與傳統(tǒng)化石能源衰竭等方面都將發(fā)揮重要作用。海洋能屬于新興產業(yè)，發(fā)展迅速。預計在未來10～20年中，歐洲、美國、亞洲與南美洲都將出現(xiàn)吉瓦級的商業(yè)化項目。
《海洋波浪與潮流能電氣系統(tǒng)設計》從電氣工程師的角度出發(fā)，主要針對離岸波浪能與潮流能發(fā)電場并網與輸配電問題展開內容，涉及發(fā)電機的選擇與功率定級、電力存儲、臍帶纜與陣列布置、數值建模與仿真技術、控制理論與實現(xiàn)策略、電力系統(tǒng)及海洋能電氣系統(tǒng)的經濟問題等。
譯者序
原書前言
致謝
貢獻者名單
第1章 引言1
第2章海洋能裝置中的發(fā)電機3
2.1引言3
2.2發(fā)電機傳動系選擇綜述4
2.2.1定速方案4
2.2.2變速方案5
2.3 海洋能裝置發(fā)電機功能綜述6
2.3.1能量轉換7
2.3.2原動機效率優(yōu)化7
2.3.3功率平滑7
2.3.4裝置阻尼控制7
2.4波浪能系統(tǒng)中的發(fā)電機8
2.4.1電刷運行8
2.4.2運行與維護8
2.4.3腐蝕環(huán)境10
2.4.4機械問題10
2.4.5波浪能裝置需求分類10
2.5潮流能系統(tǒng)中的發(fā)電機12
2.5.1潮流與潮流能轉換裝置特征13
2.5.2發(fā)電機系統(tǒng)規(guī)格16
2.6海洋能裝置發(fā)電機控制的電力電子學19
2.6.1全橋變速配置中背靠背變流器的控制19
2.6.2發(fā)電機側變流器控制20
2.6.3電網側變流器控制24
2.6.4變速驅動的容錯運行28
2.7結論30
2.8參考文獻30
第3章 臍帶纜與陣列布置35
3.1并網布置界定35
3.1.1引言35
3.1.2一般要求與制約因素36
3.1.3陣列布置界定38
3.1.4輸電方案42
3.1.5輸電模型44
3.1.6輸電效率46
3.1.7輸電電纜設計49
3.2并網基礎設施工程50
3.2.1連接點界定51
3.2.2并網基礎設施組成52
3.2.3連接單元的概念性替代方案53
3.3動態(tài)電纜與連接器設計60
3.3.1參考標準與指南60
3.3.2典型海底電纜的組成61
3.3.3臍帶纜組件的初步界定與設計65
3.3.4臍帶纜的力學模型與驗證75
3.3.5海洋能裝置的連接器78
3.3.6輔助組件79
3.3.7臍帶纜連接的動力學分析82
3.3.8建議與結論85
3.4參考文獻85
第4章并網（第一部分）：電力系統(tǒng)與波浪能裝置的相互作用90
4.1引言90
4.2波浪能發(fā)電與電網之間的相互作用90
4.2.1發(fā)電功率特性91
4.2.2離岸與近岸的高壓交流輸電92
4.2.3功率平滑93
4.2.4儲能設備影響95
4.2.5功率振蕩對保護設備的影響95
4.2.6功率振蕩對電壓的影響97
4.2.7無功功率控制98
4.2.8功率振蕩對頻率的影響98
4.2.9調速器控制102
4.3海洋能系統(tǒng)離網運行104
4.3.1偏遠地區(qū)電氣化系統(tǒng)方案104
4.3.2原型裝置的離網測試系統(tǒng)105
4.4結論105
4.5參考文獻106
第5章并網（第二部分）：電能質量108
5.1波形的電能質量108
5.1.1引言108
5.1.2電壓108
5.1.3頻率116
5.1.4長時間中斷117
5.2供電電能質量118
5.2.1接地/中性點處理118
5.2.2電壓控制與支撐118
5.2.3功率輸出可控性118
5.2.4頻率備用響應120
5.2.5低電壓故障穿越121
5.2.6黑啟動能力123
5.2.7抄表/遙測與遙控123
5.2.8電網運營商的斷網權123
5.3指南與標準124
5.3.1引言124
5.3.2國際標準125
5.3.3英國標準127
5.4結論127
5.5參考文獻128
第6章并網（第三部分）：案例研究130
6.1引言130
6.2案例研究：潮流能SeaGen裝置130
6.2.1引言130
6.2.2測試方法132
6.2.3SeaGen裝置與類似風機的電能質量性能對比138
6.2.4結論141
6.3案例研究：波浪能141
6.3.1引言141
6.3.2點吸收式波浪能陣列場對BIMEP與AMETS局地電網的影響142
6.3.3將閃變等級視為測試場短路特征函數的分析150
6.4波浪能容量161
6.4.1容量因子與容量值: 發(fā)電系統(tǒng)測量的充分性161
6.4.2容量值計算163
6.4.3實例研究：愛爾蘭164
6.5參考文獻170
第7章電能存儲系統(tǒng)175
7.1引言175
7.2儲能動機175
7.2.1功率平滑175
7.2.2低電壓穿越 (LVRT)177
7.2.3輔助服務177
7.3儲能系統(tǒng)的應用方式177
7.3.1波浪能陣列場應用儲能系統(tǒng)的方法178
7.3.2儲能系統(tǒng)在單臺波浪能發(fā)電裝置中的應用178
7.3.3離岸WEC電功率攝取系統(tǒng)中的儲能策略182
7.4電能存儲——技術描述183
7.4.1超導磁儲能 (SMES)183
7.4.2電池184
7.4.3超級電容184
7.4.4電容184
7.4.5技術比較185
7.5儲能系統(tǒng)（ESS）實例研究186
7.6電儲能相關問題193
7.6.1循環(huán)法194
7.6.2老化模型202
7.7根據性能準則確定電容規(guī)模203
7.7.1平滑質量準則203
7.8參考文獻209
第8章 控制系統(tǒng)——設計與實現(xiàn)214
8.1控制方案概述214
8.1.1引言214
8.1.2什么是控制215
8.1.3海洋能中的控制系統(tǒng)220
8.1.4結論222
8.2控制策略對潮流能裝置中電氣系統(tǒng)設計的影響222
8.2.1潮流能攝取的通用控制策略223
8.2.2定速變槳潮流能發(fā)電機224
8.2.3變速定槳水輪機224
8.2.4潮流能水輪機控制226
8.3控制策略對波浪能裝置中電氣系統(tǒng)的影響230
8.3.1引言230
8.3.2控制方案與WEC電氣系統(tǒng)的關系230
8.3.3效率對功率攝取的影響235
8.3.4討論237
8.4參考文獻237
第9章 建模與仿真技術244
9.1潮流能發(fā)電裝置的全過程建模244
9.1.1建模需求245
9.1.2資源建模246
9.1.3水平軸水輪機水動力學模型247
9.1.4傳動系模型248
9.1.5發(fā)電機模型250
9.1.6系統(tǒng)全局模型251
9.2波浪能發(fā)電裝置的全過程建模252
9.2.1性能分析252
9.2.2并網分析254
9.3電力系統(tǒng)動態(tài)模型255
9.3.1電力系統(tǒng)的動態(tài)模型255
9.3.2模型開發(fā)與分析256
9.3.3風電產業(yè)經驗258
9.3.4海洋能產業(yè)需求260
9.4參考文獻261
第10章 海洋能電氣系統(tǒng)經濟學264
10.1海洋能電氣系統(tǒng)的經濟學挑戰(zhàn)與優(yōu)化264
10.1.1海洋能電氣系統(tǒng)簡介與組成264
10.1.2電氣系統(tǒng)組件的預期成本265
10.1.3海洋能電氣系統(tǒng)的經濟挑戰(zhàn)266
10.1.4海洋能電氣系統(tǒng)的技術經濟優(yōu)化269
10.1.5海洋能電氣系統(tǒng)的成本削減272
10.2海洋能系統(tǒng)經濟性與電力成本276
10.2.1引言276
10.2.2資本支出277
10.2.3運營成本281
10.2.4拆撤與回收成本283
10.2.5收益方法：補貼與可再生能源義務證書283
10.2.6經濟投入因子285
10.2.7債權比286
10.2.8經濟指標287
10.2.9技術經濟分析方法與工具289
10.3參考文獻290
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