信息能源系统_王睿胡旭光孙秋野_9787111720867

本书是作者及其研究团队多年来在信息能源系统研究领域理论成果及工程经验的集成。在碳达峰、碳中和背景下，本书试图总结信息能源系统的研究工作，深度剖析了信息和能源深度耦合的信息能源系统的主流研究方向、核心技术和未来发展，建立起适用于实际复杂系统及应用场景的基础理论和工程分析方法。本书对信息能源系统领域的数据处理、机理建模、能量流计算、协同控制及优化运行等问题具有指导、借鉴作用。
本书内容全面、实用性强，既可作为高等院校控制工程、能源动力工程、电气工程、计算机等相关专业的研究生与本科生的实践应用性读物，也可作为相关领域科研工作者和工程技术人员的理论参考书。

近年来，以风光等可再生能源为主要供能形式，建设信息能源系统，实现碳达峰，碳中和重大战略目标成为业界重要共识。总书记在2021年主持中央财经委员会第九次会议时指出要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。多国政要、专家也认为以分布式技术为特征的信息能源系统是驱动第三次工业革命的核心技术，新能源并网和多能互联互通两项技术入选国际期刊《麻省理工科技评论》21世纪全球100项突破性技术榜单。可见，信息能源系统吸引了国内外学者的广泛关注和研究。
虽然越来越多的关于信息能源系统的研究论文见之于国内外期刊，但是尚未见到有系统性和工程化的著作问世。作者所在课题组较早地展开了信息能源系统的理论和应用技术的研究，在信息能源系统的工作原理、系统建模、控制方法、优化运行等方面进行了系统的研究。本书是作者所在课题组在此方面取得成果的总结，共分为9章，内容主要包括信息能源系统与智慧能源概述、信息能源系统数据处理、信息能源系统机理建模、能量流的计算与统一标度、信息能源系统的状态感知与静态稳定性分析、信息能源系统信息网络安全分析及防御策略、信息能源系统立体协同调控、多主体博弈条件下信息能源系统协同和信息能源系统耦合优化等。全书物理概念阐述清楚，图文并茂，条理清晰，系统性强，理论与实践紧密结合。
本书由王睿、胡旭光、孙秋野共同撰写，其中，第3、4、6、7、8章由王睿撰写，第2、5、9章由胡旭光撰写，第1章由孙秋野撰写，学生王一帆、任程泽、隋政麒、任一平、姚葭、翟美娜、胡杰、刘广亮、王丹璐参与了本书内容的校订工作，全书最后由王睿统稿。特此向一直以来支持与关心作者研究工作的所有单位和个人表示衷心的感谢，同时感谢出版界同仁为本书出版付出的辛勤劳动。
另外，本书在编写过程中参考了很多相关书籍，在此对这些书籍的作者谨表谢意。由于作者水平有限，书中难免存在不妥之处，请读者原谅，并提出宝贵意见。

序
前言
信息能源系统与智慧能源概述/
11引言/
12能源系统与国家战略/
121国际能源发展战略/
122国内能源发展战略/
123双碳目标和实现路径/
124双碳与我们/
13信息系统与能源系统的耦合比特驱动的
瓦特变革/
14信息能源系统的感知建模与特性分析/
141信息能源系统数据与机理特性/
142信息能源系统建模与运行仿真/
143信息能源系统能量流动与安全分析/
15信息能源系统的分布式协同控制/
151多主体主动致稳控制/
152多层级能量互补控制/
153信息-物理交互的博弈控制/
16信息能源系统的分层优化管理/
161基于集中式管理的优化运行/
162基于分布式策略的优化运行/
163基于人工智能的优化运行/
164以碳中和、经济和安全等为目标的交易优化
运行/
17本章总结/
信息能源系统数据处理/
21引言/
211信息能源系统数据特征/
212数据处理分类与基本方法/
22信息能源系统多场景数据生成/
221数据生成的需求与关键问题/
222基于多网络混合协作的多场景数据生成
方法/
223算例分析/
23信息能源系统缺损数据补偿/
231缺损数据补偿的需求与关键问题/
232基于时空关联变化的实时数据补偿方法/
233算例分析/
24信息能源系统非侵入式检测/
241非侵入式检测方法的需求与关键问题/
242发-用-储-耦合设备一体化区域的非侵入式检测
方法/
243算例分析/
25本章总结/
信息能源系统机理建模/
31引言/
32自能源系统节点静态模型的建立/
321电力网子系统模型/
322热力网子系统模型/
323天然气网子系统模型/
324自能源整体模型/
33自能源系统支路静态模型的建立/
331电力流方程/
332热力流方程/
333燃气流方程/
34自能源系统碳排放流建模/
341电力系统碳排放流/
342热力系统碳排放流/
35电-气-热动态方程建立/
351电力网子系统/
352天然气网子系统/
353热力网子系统/
354微型燃气轮机模型/
355信息能源系统整体动态模型/
36自能源系统模型非线性降阶/
361降阶方法/
362仿真实验/
37本章总结/
能量流的计算与统一标度/
41引言/
42信息能源系统的稳态模型/
421电力网络模型/
422热力网络模型/
423天然气网络模型/
424耦合节点模型/
425能量流动的统一模型/
426节点类型分类/
43信息能源系统的能量流计算/
431基于牛顿-拉夫逊法的能量流计算/
432牛顿-拉夫逊法的初值分析及收敛/
433基于能量统一模型的能量流计算/
434算例分析/
44信息能源系统的碳排放流计算/
441电力网络碳排放流计算/
442天然气网络碳排放流计算/
443热力网络碳排放流计算/
444算例分析/
45信息能源系统的不确定性分析/
451随机变量的数学模型/
452联合概率-模糊能量流评估法/
453算例分析/
46信息能源系统的能量评估/
461能量评估/
462评估/
463碳评估/
464算例分析/
47本章总结/
信息能源系统的状态感知与静态稳定性分析/
51引言/
52状态感知/
521电力网络的状态感知/
522电-气耦合网络的状态感知/
523电-气-热耦合网络的状态感知/
53静态稳定性分析/
531基于能量流方程的电力系统静态稳定判据/
532静态电压稳定性判定矩阵建立/
533基于奇异值分解理论的静态电压稳定裕度求解/
534算例分析/
54本章总结/
信息能源系统信息网络安全分析及防御策略/
61引言/
62信息能源系统攻击/防御博弈过程建模/
621电力系统状态估计/
622恶意数据注入攻击/
623电力系统全量测状态估计/
624算例分析/
63基于蠕虫传播模型和FDI的双层协同攻击策略
研究/
631工控网络蠕虫病毒理论基础/
632电力CPS的有向图构建/
633基于蠕虫传播模型的信息层攻击/
634基于蠕虫传播模型和FDI的双层协同攻击
策略/
635算例分析/
64信息攻击下的信息能源控制系统/
641拒绝服务攻击/
642微电网的二级频率控制/
643DoS攻击下的微电网二级控制稳定性分析/
644算例分析/
65信息能源系统的容错控制/
651分布式发电非线性模型/
652基于反馈线性化和一致性算法的电压分级
控制策略/
653算例分析/
66本章总结/
信息能源系统立体协同调控/
71引言/
72信息能源系统自-互-群立体协同调控体系/
721信息能源系统终端智能化/
722信息能源系统边缘一体化/
723信息能源系统网络互联化/
724信息能源系统自-互-群立体协同
调控体系/
73信息能源系统自能量单元内部控制/
731信息能源系统并网逆变器内部控制器
设计/
732信息能源系统分布式能量单元下垂控制/
733信息能源系统多能能量单元内部控制/
74信息能源系统能量单元间分布式协同控制/
741基于多智能体一致性的分

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