原書(shū)前言
電能儲(chǔ)存是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，這一問(wèn)題至今仍沒(méi)有完全解決，尤其是從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看。到目前為止，電力生產(chǎn)一直主要依賴于靈活資源（基于不可再生燃料的水力和火力資源）進(jìn)行及時(shí)生產(chǎn)。可再生能源的發(fā)展以及可降低二氧化碳排放量的輸送手段的需求，已經(jīng)在儲(chǔ)能方面引起了新興趣，已成為可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。本書(shū)有助于更好地了解現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)以及正在開(kāi)發(fā)的那些儲(chǔ)能技術(shù)，特別是關(guān)于這些技術(shù)的管理及其經(jīng)濟(jì)性的提高。
本書(shū)的目的是:
1）展示電能儲(chǔ)存在智能電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展背景下的重要性。
2）顯示電能儲(chǔ)存可以提供的各種服務(wù)。
3）介紹利用一般教育方式構(gòu)建儲(chǔ)能管理系統(tǒng)所采用的方法工具。這些工具都是基于因果形式主義、人工智能和明確的優(yōu)化技術(shù)，將貫穿全書(shū)并結(jié)合具體案例進(jìn)行介紹。
4）通過(guò)大量有關(guān)可再生能源并入電網(wǎng)的具體和有教育意義的例子，對(duì)這些方式方法進(jìn)行說(shuō)明。
第1章介紹電能儲(chǔ)存的一些問(wèn)題，電能不能直接以交流電流進(jìn)行儲(chǔ)存。這一觀察已形成了當(dāng)前的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以發(fā)出就消耗的電力為基礎(chǔ)的。然而，間歇性可再生能源的發(fā)展以及朝著更加智能化電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，特別是就能量分布而言，有利于這種能量的儲(chǔ)存。本章將介紹儲(chǔ)能可以為電網(wǎng)提供的各種服務(wù)，從而促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)性提高并解決其管理問(wèn)題。本章將引入基于人工智能的管理設(shè)計(jì)方法；這 特別適用于復(fù)雜系統(tǒng)的管理，這些系統(tǒng)中包括與發(fā)電量、用電量和電力網(wǎng)方面等相關(guān)的多種不確定性，定位于多個(gè)目標(biāo)，并要求進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，這是未來(lái)智能電網(wǎng)的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
第2章將對(duì)目前在工業(yè)領(lǐng)域或以示范形式所使用的各種電能儲(chǔ)存技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，并通過(guò)一些實(shí)例對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)它們的主要特性進(jìn)行介紹，并將其進(jìn)行相互比較。
第3章將對(duì)電力系統(tǒng)組件的一般特性進(jìn)行檢查，并將對(duì)輸電和配電網(wǎng)絡(luò)管理模式進(jìn)行介紹，著重介紹其平穩(wěn)運(yùn)行所需要的一些服務(wù)，其中包括與電壓和頻率控制有關(guān)的輔助服務(wù)。同時(shí)，本章將討論儲(chǔ)能對(duì)這些服務(wù)的潛在貢獻(xiàn)。顯然，這些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、能量生產(chǎn)商和用戶以及由電力市場(chǎng)自由化產(chǎn)生的新參與者都與這些服務(wù)直接相關(guān)。最后，本章將以具體示例展示儲(chǔ)能對(duì)擁堵處理以及孤網(wǎng)突發(fā)不穩(wěn)定時(shí)動(dòng)態(tài)頻率控制的貢獻(xiàn)。
第4章對(duì)模糊邏輯進(jìn)行介紹，這是本書(shū)其余部分所采用的一種人工智能方法。模糊邏輯的基本概念將應(yīng)用于慣性儲(chǔ)能系統(tǒng)的管理，該系統(tǒng)是向孤立現(xiàn)場(chǎng)供電的風(fēng)能/柴油發(fā)電機(jī)混合系統(tǒng)的組成部分。
第5章將開(kāi)發(fā)一種方法，能夠使某一系統(tǒng)電力管理程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)納入電能儲(chǔ)存系統(tǒng)。由于這種方法基于模糊規(guī)則所表示的系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此，這種方法，包括圖形創(chuàng)建，都不需要數(shù)學(xué)模型。輸入可以是隨機(jī)的，管理可以同時(shí)瞄準(zhǔn)多個(gè)目標(biāo)。由于運(yùn)行模式是由模糊變量來(lái)確定的，所以，它們之間的轉(zhuǎn)換是漸進(jìn)性的。最后，這種方法通過(guò)朝著荷電狀態(tài)（SoC）進(jìn)行收斂且利用實(shí)時(shí)處理對(duì)其復(fù)雜性加以限制，而得以對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行管理。將其應(yīng)用于慣性儲(chǔ)能系統(tǒng)與變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)聯(lián)，該關(guān)聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，能夠供給輔助服務(wù)或以獨(dú)立方式進(jìn)行工作。我們將利用一個(gè)實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用來(lái)討論這種類(lèi)型的管理程序的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，并將利用實(shí)驗(yàn)性試驗(yàn)對(duì)管理程序的不同變化形式進(jìn)行比較。
在第6章中，一種能量管理程序的設(shè)計(jì)方法將被用于多源和多儲(chǔ)能系統(tǒng)。本章研究的多源設(shè)施由一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、一個(gè)可預(yù)見(jiàn)且可控制的源及兩個(gè)擁有不同特性的儲(chǔ)能系統(tǒng)組成。盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)源具有隨機(jī)性，且相關(guān)的發(fā)電量預(yù)測(cè)具有誤差，但本章的目標(biāo)是讓該設(shè)施成為生產(chǎn)計(jì)劃的一部分，進(jìn)而納入一個(gè)經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)參與變頻控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性做出貢獻(xiàn)。本章將在不同的多源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上對(duì)該管理程序的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，以說(shuō)明其系統(tǒng)化和模塊化的特性。本章還將借助量化指標(biāo)對(duì)各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行比較。
第7章講述了納入具有可再生風(fēng)能發(fā)電量電力網(wǎng)的絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能的管理和經(jīng)濟(jì)性提高。本章的目的是分析中功率和高功率儲(chǔ)能裝置（從數(shù)十兆瓦至數(shù)百兆瓦）如何提高電力網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、用途和益處。本章將利用前面幾章中所介紹的管 理建構(gòu)方法開(kāi)發(fā)一種實(shí)時(shí)儲(chǔ)能管理策略，以最大限度地提供服務(wù)，并使盈利能力最大化。此外，本章還將對(duì)管理程序的三種變體進(jìn)行比較:一種管理程序只限于基于某一天為第二天所計(jì)劃供需的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性提高，另一種是基于模糊邏輯的實(shí)時(shí)管理程序，最后一種則是第二種管理程序的布爾型變體。模擬結(jié)果表明，如果經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)能收益成為具有實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)服務(wù)的一部分，則這種收益具有重要的意義。
在本書(shū)所檢驗(yàn)的一些示例中，假設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的一些量度特性（功率、能量和動(dòng)態(tài)）是預(yù)先規(guī)定的。通過(guò)納入能量管理，可以采用與管理程序參數(shù)相同的方式對(duì)這些特性相對(duì)應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其目的在于通過(guò)將智能納入管理程序而簡(jiǎn)化這一量度及相關(guān)成本，這對(duì)經(jīng)濟(jì)可行條件下的儲(chǔ)能發(fā)展構(gòu)成了一種挑戰(zhàn)。本書(shū)所介紹的一些示例可以擴(kuò)展到其他類(lèi)型的間歇性可再生能源（光伏發(fā)電、小型水電、海洋發(fā)電等）以及其他儲(chǔ)能技術(shù)中。此外，還可以考慮其他目的，例如，儲(chǔ)能系統(tǒng)老化，以控制這些系統(tǒng)的演進(jìn)。