電網可靠性評估——模型與方法 【美】沙南.辛格 等
定 價：99 元
- 作者：【美】沙南.辛格 等
- 出版時間：2024/5/1
- ISBN：9787111742616
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM732
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書涵蓋了電力網絡可靠性評估的基本概念和分析方法。全書分為兩大部分，共14章。第1部分為理論基礎，其中：第1章介紹了可靠性的基本定義、量化方法和決策方法；第2、3章分別回顧了與概率論和隨機過程相關的基本概念；第4章進一步介紹了基于狀態(tài)轉移頻率的隨機過程分析方法；第5、6章分別介紹了在可靠性分析中常用的解析法和蒙特卡洛模擬法。第2部分為建模分析方法，其中：第7章介紹了如何應用理論概念來分析實際電力系統的可靠性；第8章介紹了如何利用離散卷積法來評估發(fā)電裕度；第9章介紹了如何分析多節(jié)點電力系統的可靠性，在此基礎上分別闡釋了如何評估多區(qū)域電力系統的可靠性（第10章）和綜合電力系統的可靠性（第11章）；第12章討論了如何在發(fā)電規(guī)劃中考慮電力系統可靠性；第13章則討論了如何在綜合電力系統可靠性評估中考慮具有間歇性特點的可再生能源的接入；第14章對全書進行了總結思考，旨在為電力系統可靠性領域的相關研究提供一個更為廣闊的視角。書中提供了大量的案例分析以加深讀者對基本概念和建模方法的理解，在部分章節(jié)后附有簡單的題目供讀者練習，并且提供了很多參考文獻供讀者延伸閱讀。
本書可供電網可靠性相關領域的科研人員和技術人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)本科生和研究生參考。
電網是一個隨時間不斷發(fā)展的基礎設施，所涉及的決策在大多數情況下都是不可逆轉的，例如建設一條輸電線或一個風、光電場，這些都是無法輕易撤銷或改變的決策，所以對新設施的功能及其對整個系統的影響進行仿真計算一直都是電力系統規(guī)劃和運行工作的一部分，因此成熟的分析和仿真工具也一直都是這些工作流程的一部分；為了適應新時勢，這些工具還會隨時間不斷發(fā)生改變。
本書內容分為兩部分，共14章。第1部分為理論基礎，包括綜述概率論、隨機過程以及一個基于頻率理解隨機過程的方法，這些概念都通過電力系統的相關案例進行了闡釋；其次，介紹了通用的解析法和蒙特卡洛法；第1部分可作為普適的可靠性課程教學資料。第2部分介紹了在電網可靠性分析方面已開發(fā)的算法，包括發(fā)電充裕度法和多節(jié)點分析法，后者涵蓋了多區(qū)域以及綜合電力系統的可靠性評估；最后兩章分別展示如何在能源規(guī)劃中使用這些方法以及與具有間歇性特點的可再生能源接入相關的討論。
原 書 前 言
在過去很多年，電網經歷了轉型式的改變，其動因來自于減少碳排放、配置更多能提高狀態(tài)感知程度的監(jiān)測設備、賦予用戶更多的選擇和參與能力等需求，轉型直接的結果是電網越來越復雜。隨著系統內置越來越多的智能設備和功能，為電網以前所未有的新方式運行提供了契機，但這些設備和功能也可能帶來更多的問題，從而導致故障波及范圍更廣。
電網是一個隨時間不斷發(fā)展的基礎設施，所涉及的決策在大多數情況下都是不可逆轉的，例如建設一條輸電線或一個風、光電場，這些都是無法輕易撤銷或改變的決策，所以對新設施的功能及其對整個系統的影響進行仿真計算一直都是電力系統規(guī)劃和運行工作的一部分，因此成熟的分析和仿真工具也一直都是這些工作流程的一部分；為了適應新時勢，這些工具還會隨時間不斷發(fā)生改變。
對電網可靠性分析而言也是如此。可靠性的量化評估使得我們能夠在成本、碳排放量和其他因素之間進行合理權衡，做出理性的決策。隨著我們擁有的計算能力越來越強大，電力系統可靠性評估方法也在隨著時間不斷演進、完善。
本書源自我們的研究生和本科生（主要來自得克薩斯A&M大學、密歇根州立大學和新加坡國立大學）授課資料，這些資料通過長期教學不斷完善，我們也在針對工業(yè)界和其他學術機構的短期課程教學中使用過這些資料。我們在內容選擇和呈現方式上都基于這樣一個理念，即堅實的基礎知識背景對于理解、正確使用可靠性分析算法并對其進行改進至關重要。隨著電力系統越來越復雜，其基本特征由于可再生能源的接入而發(fā)生質的變化，這一理念尤為重要。為了適應新態(tài)勢的發(fā)展需求，在計算方法上需要進行更多的創(chuàng)新。
本書內容分為兩部分，共14章。第1部分為理論基礎，包括綜述概率論、隨機過程以及一個基于頻率理解隨機過程的方法，這些概念都通過電力系統的相關案例進行了闡釋；其次，介紹了通用的解析法和蒙特卡洛法；第1部分可作為普適的可靠性課程教學資料。第2部分介紹了在電網可靠性分析方面已開發(fā)的算法，包括發(fā)電充裕度法和多節(jié)點分析法，后者涵蓋了多區(qū)域以及綜合電力系統的可靠性評估；最后兩章分別展示如何在能源規(guī)劃中使用這些方法以及與具有間歇性特點的可再生能源接入相關的討論。
Chanan Singh
Panida Jirutitijaroen
Joydeep Mitra
致謝
諸多人士以各種方式為本書做出了貢獻，我們對他們表示萬分感謝。
本書的部分內容是通過很多學生參加我們的課程、提供反饋意見、參與研究形成的，因為無法對他們一個個表示感謝，我們只能對這一群體的貢獻表示感謝。感謝同仁、其他現場研究人員和從業(yè)人員，我們通過和他們交流以及跟蹤他們的研究成果受益良多，他們使我們的專業(yè)知識更加豐富完善。
最后也是最重要的，我們要感謝家人，感謝他們在我們寫書期間所給予的鼓勵、支持和耐心，感謝我們的妻子Gurdeep、Wasu和 Padmini，感謝我們的孩子Khenu Singh、Praow Jirutitijaroen、Ranadeep Mitra、Rukmini Mitra和Rajdeep Mitra，感謝我們的孫子Kiran Parvan Singh和Saorise Vela Singh。
Chanan Singh
Panida Jirutitijaroen
Joydeep Mitra
【美】沙南.辛格（Chanan Singh）等
目錄
譯者序
原書前言
致謝
第1部分系統可靠性的概念和方法
第1章可靠性概述
1.1引言
1.2可靠性的量化
1.3考慮可靠性的基本決策方法
1.3.1可靠性作為約束之一
1.3.2可靠性作為總優(yōu)化成本之一
1.3.3多目標優(yōu)化和帕累托最優(yōu)
1.4本書的目標和范圍
1.5本書的組織結構
第2章概率論綜述
2.1引言
2.2狀態(tài)空間和事件
2.3概率量和相關定理
2.4隨機變量
2.4.1概率密度函數
2.4.2概率分布函數
2.4.3殘存函數
2.4.4風險率函數
2.5聯合分布的隨機變量
2.6期望、方差、協方差和相關系數
2.7矩母函數
2.8隨機變量函數
2.8.1服從伯努利分布的隨機變量
2.8.2服從二項分布的隨機變量
2.8.3服從泊松分布的隨機變量
2.8.4服從均勻分布的隨機變量
2.8.5服從指數分布的隨機變量
2.8.6服從正態(tài)分布的隨機變量
2.8.7服從對數正態(tài)分布的隨機變量
2.8.8服從伽馬分布的隨機變量
2.8.9服從威布爾分布的隨機變量
練習
第3章隨機過程綜述
3.1引言
3.2離散馬爾可夫過程
3.2.1轉移概率矩陣
3.2.2第n個時間步長的概率分布
3.2.3馬爾可夫過程性質和分類
3.2.4過程的均衡分布
3.2.5平均首達時間
3.3連續(xù)馬爾可夫過程
3.3.1轉移率矩陣
3.3.2t時刻的概率分布
3.3.3過程的均衡分布
3.3.4平均首達時間練習
第4章基于頻率的隨機過程分析方法
4.1引言
4.2轉移率
4.3頻率
4.3.1兩個不相交集合之間的頻率
4.3.2集合頻率
4.3.3不相交事件并集的頻率
4.4頻率平衡
4.4.1一個狀態(tài)的頻率平衡
4.4.2一個集合的頻率平衡
4.4.3離散容量系統的特例結果
4.4.4強制頻率平衡
4.5等效轉移率
4.6一致性
4.7條件頻率
4.8時變頻率
4.9概率頻率轉換規(guī)則
練習
第5章可靠性分析中的解析方法
5.1引言
5.2狀態(tài)空間法
5.2.1系統狀態(tài)轉移圖
5.2.2轉移率矩陣
5.2.3狀態(tài)概率計算
5.2.4可靠性指標計算
5.2.5狀態(tài)空間法中的順序建模方法
5.3網絡化簡法
5.3.1可靠性框圖
5.3.2串聯結構
5.3.3并聯結構
5.3.4網絡化簡法步驟
5.4條件概率法
5.5割集法和路集法
5.5.1割集法
5.5.2路集法
5.5.3割集法和路集法比較
練習
第6章蒙特卡洛模擬
6.1引言
6.2隨機數生成方法
6.3蒙特卡洛模擬法分類
6.3.1隨機采樣
6.3.2序貫采樣
6.4采樣中的近似估計和收斂性
6.4.1隨機采樣
6.4.2序貫采樣
6.5方差縮減技術
6.5.1重點采樣
6.5.2控制變量采樣
6.5.3對偶變量采樣
6.5.4拉丁超立方體采樣
練習
第2部分電力系統可靠性建模和分析方法
第7章電力系統可靠性概論
7.1引言
7.2電力系統可靠性分析范圍
7.3電力系統可靠性指標
7.4電力系統可靠性評估的考慮因素
第8章基于離散卷積的發(fā)電充裕度評估方法
8.1引言
8.2發(fā)電模型
8.2.1機組添加算法
8.2.2對發(fā)電狀態(tài)進行“舍入”
8.3負荷模型
8.4發(fā)電備用模型
8.5確定可靠性指標
8.6結論
練習
第9章多節(jié)點電力系統的可靠性分析
9.1引言
9.2多節(jié)點系統的范圍和建模
9.3系統建模
9.3.1元件容量狀態(tài)
9.3.2節(jié)點發(fā)電
9.3.3節(jié)點負荷
9.3.4輸電線模型和聯絡線模型
9.3.5變壓器和母線
9.3.6斷路器
9.3.7共模故障
9.3.8狀態(tài)空間
9.4潮流模型和運行策略
9.4.1網絡流模型
9.4.2直流（DC）潮流模型
9.4.3交流（AC）潮流模型
9.4.4固定功率交換
9.4.5緊急援助
9.4.6補救措施模型
第10章多區(qū)域電力系統的可靠性評估
10.1引言
10.2多區(qū)域電力系統分析方法概述
10.2.1預想事件枚舉法/排序法
10.2.2等效輔助法
10.2.3隨機/概率潮流法
10.2.4狀態(tài)空間分解法
10.2.5蒙特卡洛模擬法
10.2.6混合法
10.3狀態(tài)空間分解法
10.3.1狀態(tài)空間分解
10.3.2同步分解法
10.3.3指標計算
10.3.4有關狀態(tài)空間分解的小結
10.4結論
練習
第11章綜合電力系統的可靠性評估
11.1引言
11.2解析法
11.2.1發(fā)電機停電事故性能指標
11.2.2電壓偏差的性能指標
11.2.3預想事件篩選
11.3蒙特卡洛模擬法
11.4序貫模擬法
11.4.1指標評估
11.4.2終止判據
11.5非序貫模擬法
11.5.1算法
11.5.2指標評估
11.6狀態(tài)測試
11.7加速收斂
11.8狀態(tài)空間修剪：概念與方法
11.8.1修剪與模擬的概念
11.8.2對非一致性的處理
11.9智能搜索方法
11.9.1遺傳算法
11.9.2粒子群優(yōu)化
11.9.3神經網絡
11.10結論
第12章考慮電力系統可靠性的能源規(guī)劃
12.1引言
12.2問題描述
12.3樣本平均近似（SAA）
12.4計算結果分析
12.4.1最優(yōu)發(fā)電規(guī)劃問題
12.4.2考慮新增機組的可用性
12.4.3考慮系統級可靠性約束的發(fā)電擴展問題對比分析
12.5結論及討論
第13章可變能源建模
13.1引言
13.2可變能源特征
13.2.1一個可變能源集群內的相關性
13.2.2與其他隨機因素的相關性
13.3可變能源建模方法
13.3.1方法Ⅰ：容量修正法
13.3.2方法Ⅱ：聚類法
13.3.3方法Ⅲ:引入平均停電容量表
13.4在綜合系統層面集成可再生能源
13.4.1考慮可再生資源的序貫蒙特卡洛法
13.4.2考慮可再生資源的非序貫蒙特卡洛法
第14章總結思考
參考文獻
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