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内容简介

电力系统是集电厂、输配电网以及用户的一个庞大复杂系统。本书主要介绍了电力系统的基本知识、基本原理和基本方法。全书主要分为五部分12章，其中：*部分为概述部分；第二部分为发电，主要包括化石能源发电、清洁能源发电和储能技术；第三部分电力输运，主要包括现代电网的网架、电力设备；第四部分电力系统运行管理，主要包括电力网络相关计算、电力系统的运行方式、电网调度管理、我国电网的运行管理；第五部分电力交易，主要包括市场经济学原理、电力市场交易原理、电力市场的运行及主要经济体电力市场架构。本书文字叙述深入浅出，内容取材精简易懂。可以作为电气工程及其自动化专业的基础课程教材，或作为电力经济学类专业的辅导教材，也可以作为电力工程类背景相关课程的参考资料。

目　　录

目录
第一部分现代电力系统概述
第1章　绪论
1.1 电力系统的结构
1.2 电力工业的发展史
1.2.1 世界电网发展
1.2.2 中国电力工业的发展
1.2.3 我国的电力体制改革历程
1.3 电力系统的接线图和基本参量
1.3.1 电力系统接线图
1.3.2 基本参量
1.3.3 电压等级
1.4 电力系统运行的基本要求
第一部分习题

目 录 第一部分 现代电力系统概述 第1章 　绪论 1.1 电力系统的结构 1.2 电力工业的发展史 1.2.1 世界电网发展 1.2.2 中国电力工业的发展 1.2.3 我国的电力体制改革历程 1.3 电力系统的接线图和基本参量 1.3.1 电力系统接线图 1.3.2 基本参量 1.3.3 电压等级 1.4 电力系统运行的基本要求 第一部分习题 第二部分 发 电 第2章 化石能源发电 2.1 化石能源发电厂 2.1.1 概述 2.1.2 设备 2.1.3 天然气和石油发电 第3章 清洁能源发电 3.1 水力发电厂 3.1.1 概述 3.1.2 水轮机 3.2 核能发电厂 3.2.1 核电厂发展史 3.2.2 核电的优越性 3.2.3 核电厂的类型和工作原理 3.2.4 压水堆结构和工作原理 3.2.5 先进压水堆核电站 3.2.6 核安全 3.3 风能发电 3.3.1 风能发电概述 3.3.2 风力发电的工作原理 3.3.3 风力发电设备 3.3.4 风力发电控制系统的基本要求 3.4 太阳能光伏发电 3.4.1 概述 3.4.2 太阳能光伏发电原理 3.4.3 太阳能光伏发电系统 3.5 储能技术 3.5.1 概述 3.5.2 热储能 3.5.3 抽水蓄能 3.5.4 电化学储能 第二部分习题 第三部分 电 力 输 运 第4章 　现代电网的网架结构 4.1 输电网 4.2 配电网 4.2.1 高压配电网的结线方式 4.2.2 中压配电网的结线方式 4.2.3 低压配电网的结线方式 4.2.4 配电网运行特点及基本要求 4.2.5 分布式发电并网的影响 4.2.6 智能配电网 4.3 特高压输电技术 4.3.1 特高压输电技术的发展 4.3.2 交流特高压输电的系统特性 4.3.3 直流特高压输电的系统特性 4.3.4 交流/直流特高压输电的使用场合 第5章 电力设备 5.1 输变电设备 5.1.1 输电线路 5.2 配电开关设备 5.2.1 互感器 5.2.2 重合器 5.2.3 GIS组合电器 第三部分习题 第四部分 电力系统运行管理 第6章 电力网络相关计算 6.1 电力系统各元件数学模型 6.1.1 发电机组的数学模型 6.1.2 变压器数学模型 6.1.3 电力线路数学模型 6.2 电力系统潮流 6.2.1 简单电力系统潮流计算 6.2.2 复杂电力系统潮流的计算机算法 6.3 短路电流计算 6.3.1 概述 6.3.2 短路故障的基本算法 6.3.3 复杂故障的工程计算 6.4 PSASP潮流计算程序 6.4.1 PSASP潮流计算简介 6.4.2 PSASP 6.2潮流计算 6.5 PSASP短路电流计算程序 6.5.1 PSASP短路电流计算简介 6.5.2 PSASP7.0短路电流计算 第7章 电力系统的运行方式 7.1 电力系统运行方式 7.1.1 运行方式的基本职能 7.1.2 运行方式分类 7.1.3 正常运行方式 7.2 运行的核心内容 7.2.1 电力网络的简化 7.2.2 电力网络相关计算 7.3 电网运行管理 7.3.1 电网损耗管理 7.3.2 新设备启动管理 7.3.3 保护设备及安全自动装置的整定 第8章 电网调度管理 8.1 电网调度管理概述 8.2 电网调度组织机构 8.3 电网调度的主要内容 8.3.1 负荷预测 8.3.2 倒闸操作 8.3.3 监督和执行计划用电 8.4 电网经济调度 8.5 电网的安全运行 8.6 电网事故处理 8.7 电能质量监督管理 8.8 电网调度管理自动化 8.9 清洁能源电力系统调度 8.9.1 新能源电力系统调度的特点 8.9.2 新能源电力系统调度模型 8.9.3 新能源电力系统优化调度 第9章 我国电网的运行管理 9.1 国家电网管理体制的发展史 9.1.1 计划经济时期“政企合一”的电力管理体制 9.1.2 发电市场逐步放开及监管职能萌芽的电力管理体制 9.1.3 市场化改革取向下的电力监管体制 9.2 国网的“三集五大”管理体系简介 9.2.1 “三集五大”内容 第四部分习题 第五部分 电 力 交 易 第10章 市场经济学原理 10.1 市场的供给和需求 10.1.1 需求 10.1.2 供给 10.1.3 市场在资源配置中的作用 10.2 生产企业的成本和收益 10.3 市场类型 10.3.1 自由竞争市场 10.3.2 垄断型市场 10.3.3 介于自由竞争和垄断之间的市场 第11章 电力交易 11.1 电力市场供求机制 11.1.1 电力需求 11.1.2 电的供应 11.1.3 电力市场的均衡 11.2 电力市场的形成 11.2.1 电力市场结构 11.2.2 交易方式 11.3 电力市场价格机制 11.3.1 电力市场的节点电价计算方法 11.3.2 节点边际电价的计算方法 11.3.3 输电阻塞管理 11.3.4 输电权 11.3.5 电价对电力市场的影响 11.4 电力市场的辅助服务 第12章 电力市场 12.1 国外电力市场模式的发展 12.1.1 美国电力市场 12.1.2 英国电力市场 12.2 清洁能源处理 12.2.1 碳排放处理 12.2.2 配额制 第五部分习题 参考文献

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前　　言

前言
电能是一种最便于传输的能源形式，人们可以采用工业手段将其他能源转化为电能，通过电力网络将电能输运到其他地区，然后方便地转化成其他形式的能源以供应人类社会的生产和日常生活。电能具备的易于生产、输运和管理的特征，使其成为现代社会使用最广泛的能源形式。同时由于电能难以大规模存储，电力的分配和管理成为电力运行管理极其重要的环节。
电力工业可以被称为20世纪最伟大的工业成就之一，它集成了人类在电学、机械学、原子能科学、环境科学、计算机科学、经济学、管理学和法律等众多学科的发展成就，为工业、农业、新兴产业、服务业及人们的日常生活提供无处不在的能源供应，是现代社会的支柱性产业。从全景的角度来看，电力系统涵盖电力的生产、输运、运行管理和交易等多个方面，是一个极为复杂的系统。

前    言 电能是一种最便于传输的能源形式，人们可以采用工业手段将其他能源转化为电能，通过电力网络将电能输运到其他地区，然后方便地转化成其他形式的能源以供应人类社会的生产和日常生活。电能具备的易于生产、输运和管理的特征，使其成为现代社会使用最广泛的能源形式。同时由于电能难以大规模存储，电力的分配和管理成为电力运行管理极其重要的环节。 电力工业可以被称为20世纪最伟大的工业成就之一，它集成了人类在电学、机械学、原子能科学、环境科学、计算机科学、经济学、管理学和法律等众多学科的发展成就，为工业、农业、新兴产业、服务业及人们的日常生活提供无处不在的能源供应，是现代社会的支柱性产业。从全景的角度来看，电力系统涵盖电力的生产、输运、运行管理和交易等多个方面，是一个极为复杂的系统。 传统电能主要来源于化石能源、核能和水力，随着社会对环境保护事业的关注，以风能和太阳能为代表的可再生能源在电力系统的应用日益提上日程。从电能特性上来说，可再生能源的生产有很强的波动性，并且可再生能源的入网，对传统电力系统的运行管理提出了巨大挑战；从经济性上来说，目前可再生能源的生产成本较传统能源昂贵，如何引导电力消费者选择可再生能源成为电力管理的一个重要议题。 本书集成了目前电力工业发展的最新成果，突出了可再生能源对电力生产、运行和管理的影响，从全局的角度对电力系统进行了系统的介绍。全书分为五个部分，其中前四个部分涉及电力系统的物理层面，第五部分涉及电力系统的经济层面。 第一部分：概述。该部分首先介绍了目前国内外的电力系统的发展历史，接着提供了电力系统涉及的基本定义和常识性术语，最后给出了电力系统运行的基本要求。 第二部分：发电。将目前常见的电力生产方式分为化石能源发电和清洁能源发电两类。化石能源发电包括火力发电、天然气及石油发电；清洁能源发电包括水力发电、核电、风电、太阳能发电。该部分阐述了各类型发电的基本原理和主要发电设备，并简单介绍了储能技术。 第三部分：电力输运。电力网是电力输运的物理载体，主要包括输电网和配电网。这一部分首先从电压等级的角度对输电网和配电网进行了划分，详细介绍了输配电网的功能和网架结构；接着讨论了分布式能源对电网的影响；本部分还涉及智能电网和高压电网的工作原理及常见电力设备的介绍。 第四部分：电力系统运行管理。电力系统运行管理的目的在于通过协调电力行业各个部门的生产经营方式，以保证各个环节安全、可靠并且有效地运行，电力系统的运行管理是基于电力网络中电力流的计算完成的。该部分首先给出了电力系统的最主要电力流的计算原理，包括潮流计算和短路电流计算，接着介绍了编制电力系统生产运行总体方案的电力系统运行方式，最后介绍了我国电力调度机构的主要工作方式和任务。 第五部分：电力交易。目前西方发达国家的电力交易是通过电力市场完成的，电力市场的设计基于经济学基本原理。这一部分简要阐述了与电力市场机制相关的经济学知识，在此基础上给出了电力市场化运行的基本原理，该部分还提供了西方主要国家电力市场的建设、新能源处理等方面的主要成果。 本书适用于大学二年级以上电力专业的本科学生，可以使他们对规模庞大的电力系统有一个全局性的理解，同时本书亦适用于涉及电力行业的政府、商业、教育及科研工作人员，本书对帮助他们了解电力系统的基本工作原理和商业运行规则有一定的意义。 本书由西北电力专科学校王维超副教授提议，由西安电子科技大学机电工程学院系统测试与分析研究中心组织编写。其中第一、第二、第五部分由朱应敏副教授组织撰写，第二部分由张大兴副教授组织撰写，第四部分由王维超副教授组织撰写。本书的撰写参考了国内外的相关研究成果，这些成果是本书主要学术思想的源泉，在此对涉及的专家和研究人员表示衷心的感谢。感谢国家自然科学基金项目（51306134）和西安电子科技大学优秀教材重点资助项目(AJ1405)的资助。在全书的编写过程中，国家电网陕西省电力公司的胡堃高级工程师提供了大量的专业建议，本研究中心的在读研究生黄艳琛、李若云、李非在本书的编写过程中付出了艰苦的努力，在此表示衷心的感谢。 由于编者的学术水平及对电力经济政策的理解程度有限，书中难免存在一定的错误和不当之处，在此恳请读者批评指正。
编者       2016年11月于西安

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