第1章 能源、能源革命與綜合智慧能源時代 1
1.1 能源 1
1.1.1 能源及其屬性 1
1.1.2 能源的量與質之分 4
1.1.3 能源的不確定性 6
1.1.4 能源的開發利用成本 7
1.2 能源、經濟與環境 8
1.2.1 能源與經濟 8
1.2.2 能源與環境 10
1.3 能源發展史與能源革命 12
1.3.1 能源發展史 12
1.3.2 現代能源革命 14
1.4 能源數字時代 16
1.4.1 數字化及互聯網時代 16
1.4.2 能源遇上數字化與互聯網 19
1.5 綜合智慧能源及其發展階段 22
1.5.1 孕育階段 25
1.5.2 概念階段 25
1.5.3 起航階段 26
1.5.4 升華階段 26
1.6 綜合能源系統的關鍵技術及典型形態 27
1.6.1 能的梯級利用及其代表形態 27
1.6.2 能的因地制宜及其代表形態 28
1.6.3 能的多能互補及其代表形態 30
1.6.4 能的互聯互濟及其代表形態 31
1.7 綜合能源系統的基本特征 32
1.7.1 清潔能源高比例滲透 33
1.7.2 橫向多能源互補利用 33
1.7.3 縱向源網荷儲協調運行 34
1.7.4 物理與信息深度融合 35
1.8 發展綜合智慧能源的意義 35
1.8.1 構建新型能源系統的要求 36
1.8.2 構建智慧運營體系的要求 37
1.8.3 產業協同融合發展的要求 38
1.9 參考文獻 38
第2章 綜合智慧能源的高級形態—能源互聯網 41
2.1 能源互聯網概念辨識 41
2.2 熵視域下能源互聯網的再認識 45
2.2.1 熵理論 45
2.2.2 熵視域下能源互聯網的理論架構分析 46
2.3 熵視域下的能源互聯網提質增效機制 48
2.3.1 多能互補綜合能源系統的熱力學熵機制 48
2.3.2 數字孿生能源物聯網的信息熵機制 49
2.3.3 熵視域下的能源互聯網與信息物理融合系統 49
2.4 信息流改造能量流的賦能案例 51
2.5 能源互聯網的產業生態架構 53
2.6 能源互聯網的特征及愿景 55
2.6.1 能源互聯網的特征 55
2.6.2 能源互聯網的愿景 56
2.7 參考文獻 57
第3章 能源互聯網的科學研究及產業發展 60
3.1 能源互聯網的科學研究概覽 60
3.1.1 研究對象的設置 60
3.1.2 能源互聯網獲批基金項目的逐年變化趨勢分析 61
3.1.3 能源互聯網發展的驅動力分析 65
3.1.4 能源互聯網基金項目的獲批高校分布 65
3.1.5 能源互聯網基金項目的獲批類別分布 67
3.1.6 能源互聯網與智能電網和微電網 68
3.2 能源互聯網的產業發展 70
3.2.1 能源互聯網產業發展的政策環境 70
3.2.2 能源互聯網的產業行動 73
3.3 參考文獻 77
第4章 綜合智慧能源科技成果一覽 79
4.1 能源互聯網 79
4.1.1 大型城市能源互聯網資源共享協同關鍵技術與示范工程 79
4.1.2 城市能源互聯網中儲能規劃布局與協調運行關鍵技術及應用 80
4.1.3 商業建筑虛擬電廠構建與運行關鍵技術及應用 81
4.1.4 面向能源互聯網的電動汽車柔性智能充電關鍵技術及應用 81
4.1.5 面向能源互聯網的綜合能源復雜網絡協同規劃理論及應用 82
4.2 綜合能源 83
4.2.1 適應多元需求的用戶側綜合能源接入設計、優化控制技術及工程應用 83
4.2.2 基于分布式低碳能源站的綜合能源系統互聯互濟高效利用技術與應用 83
4.2.3 分布式綜合能源系統規劃與運行優化技術及其應用 84
4.2.4 以電為主的綜合能源供給智能量測體系研究與應用 85
4.2.5 面向智慧城市的綜合能源數據分析平臺構建與應用 86
4.3 多能互補 86
4.3.1 大規模新能源消納的多能互補研究及應用 86
4.3.2 多能互補微網高品質與高效供能關鍵技術及工程應用 87
4.3.3 基于大數據的多能互補分布式能源系統及工程應用 88
4.3.4 多能互補獨立供熱技術與系統研究 88
4.3.5 海島兆瓦級多能互補分布式微網技術研究與示范 89
第5章 綜合智慧能源典型工程—國內案例 91
5.1 園區級綜合能源系統 91
5.1.1 蘇州同里園區綜合能源系統示范項目 91
5.1.2 泰州海陵新能源產業園智慧能源工程示范項目 94
5.1.3 廣州從化明珠工業園多元互動示范項目 96
5.1.4 福耀智慧能源示范項目 98
5.2 新能源微電網與智慧能源 99
5.2.1 廣州大型城市智慧能源工程示范項目 99
5.2.2 上海電力大學臨港新校區智能微電網示范項目 101
5.2.3 寧夏嘉澤紅寺堡新能源智能微電網示范項目 102
5.2.4 廣州南沙高可靠性智能低碳微電網示范項目 102
5.3 源網荷儲友好互動與多能互補 103
5.3.1 江蘇大規模源網荷友好互動系統示范工程 103
5.3.2 遼寧丹東“互聯網 ”在智能供熱系統中的應用研究及工程示范項目 105
5.3.3 河南鄭州智慧供熱 106
5.3.4 海西州多能互補集成優化示范項目 108
第6章 綜合智慧能源典型工程—國外案例 109
6.1 德國 109
6.1.1 eTelligence項目 110
6.1.2 RegModHarz項目 111
6.1.3 Smart Watts項目 112
6.1.4 E-DeMa項目 113
6.1.5 C/sells智能電網工程 114
6.2 日本 115
6.2.1 大阪市巖崎智慧能源網絡項目 115
6.2.2 千住混合功能區能源互聯網項目 116
6.2.3 東京豐洲碼頭區域智慧能源網絡項目 117
6.2.4 NEDO微電網示范工程 118
6.2.5 基于純氫燃料電池的日本東京奧運會選手村項目 119
6.3 美國 120
6.3.1 未來可再生電力能源傳輸與管理系統 120
6.3.2 布魯克林能源區塊鏈項目 121
6.3.3 OPOWER 122
6.3.4 SolarCity 123
6.3.5 加利福尼亞州里士滿凱撒醫院微電網項目 124
6.4 丹麥 125
6.4.1 電力靈活性交易平臺FLECH在iPower和
Ecogrid 2.0中的開發及示范 125
6.4.2 Energylab Nordhavn項目中的城區能源互聯網 126
6.5 參考文獻 127
第7章 綜合能源系統規劃方法及工具 128
7.1 綜合能源系統規劃的類型 128
7.1.1 勾勒藍圖型 129
7.1.2 指導建設型 129
7.1.3 測算指標型 130
7.1.4 政企談判型 130
7.2 綜合能源系統規劃思路 131
7.2.1 確立目標 131
7.2.2 能耗分析 131
7.2.3 資源評估 132
7.2.4 建模求解 132
7.2.5 方案比選 132
7.3 綜合能源系統規劃工具 133
7.3.1 國外軟件 133
7.3.2 國內軟件 137
7.4 展望 141
7.5 參考文獻 143
第8章 綜合智慧能源系統的關鍵設備 144
8.1 動力單元 144
8.1.1 燃氣輪機 145
8.1.2 燃氣內燃機 147
8.1.3 斯特林機 148
8.1.4 燃料電池 149
8.1.5 氫內燃機 152
8.2 光伏發電 155
8.3 風力發電 157
8.4 電轉氣 159
8.5 制冷 161
8.5.1 吸收式制冷機組 161
8.5.2 壓縮式制冷機組 163
8.6 供熱系統 165
8.6.1 余熱鍋爐 165
8.6.2 燃氣鍋爐 166
8.7 余熱發電 168
8.8 能量存儲單元 169
8.8.1 儲熱 169
8.8.2 抽水蓄能 176
8.8.3 壓縮空氣儲能 178
8.8.4 飛輪儲能 180
8.8.5 卡諾電池儲能 182
8.8.6 電化學儲能 184
8.8.7 共享儲能 186
8.9 參考文獻 189
第9章 綜合智慧能源評價指標 191
9.1 綜合智慧能源的評價指標及評價體系架構 191
9.2 綜合智慧能源績效評價指標 192
9.2.1 能源利用效益評價 192
9.2.2 環境友好效益評價 198
9.2.3 經濟社會效益評價 202
9.2.4 綜合智慧效益評價 210
9.3 綜合智慧能源評價指標選取原則 226
9.3.1 目的性原則 226
9.3.2 獨立性原則 226
9.3.3 重點性原則 227
9.3.4 可比性原則 227
9.3.5 可操作性原則 227
9.3.6 顯著性原則 228
9.4 綜合智慧能源的評價及優化方法 228
9.4.1 多屬性評價方法 229
9.4.2 多目標優化方法 231
9.5 參考文獻 233
第10章 綜合智慧能源系統規劃優化案例 236
10.1 低碳分布式綜合能源系統的能值、經濟和環境優化評價 236
10.1.1 研究背景及意義 236
10.1.2 研究對象 237
10.1.3 能值分析法 237
10.1.4 數學模型及計算方法 239
10.1.5 案例分析 246
10.2 基于納什議價的共享儲能能源互聯網絡雙目標優化 252
10.2.1 引言 252
10.2.2 基于共享儲能的MDES構型 253
10.2.3 多目標優化及其求解 257
10.2.4 共享儲能對冷熱電MDES的影響 259
10.3 參考文獻 266
第11章 綜合智慧能源工程設計案例 267
11.1 規劃區用戶情況 267
11.1.1 新增用戶概況 268
11.1.2 存量用戶概況 268
11.2 規劃區用能需求分析 268
11.2.1 空調冷負荷 269
11.2.2 空調熱負荷 270
11.2.3 電負荷 271
11.3 綜合能源系統規劃方案 272
11.3.1 供冷供熱系統方案 272
11.3.2 供冷供熱設備電氣配置方案 278
11.3.3 主要設備清冊 278
11.4 光伏與儲能 280
11.4.1 總體布置 280
11.4.2 技術方案 280
11.4.3 接入系統方案 292
11.5 投資估算及財務評價 292
11.5.1 投資估算 292
11.5.2 財務評價 294
11.6 社會經濟效益分析 296
第12章 綜合能源服務的市場態勢、體系架構及政策分析 297
12.1 我國綜合能源服務的市場特征分析 297
12.1.1 我國綜合能源服務的總體市場特征 297
12.1.2 我國綜合能源服務的行業和省域特征 299
12.2 我國綜合能源服務的業態及特征分析 300
12.2.1 我國綜合能源服務的業態分析 300
12.2.2 我國綜合能源服務的業態特征 302
12.3 我國綜合能源服務的體系架構與理論基礎 307
12.3.1 我國綜合能源服務的體系架構 307
12.3.2 綜合能源服務的理論模型與關鍵技術 308
12.4 我國綜合能