智能電網標準：規範、需求與技術（簡體書）

《智能電網標準――規範、需求與技術》是一本全面介紹智能電網標準的譯著。全書涵蓋了智能電網所涉及的相關技術內容和標準，包括智能電網發展政策、全球範圍內的關鍵項目取得的進展、各國和國際標準組織之間的合作，以及未來發展趨勢等。全書共分為10章，探討了可再生能源發電、電網、智慧儲能和電動汽車、智慧能源消費、智能電網通信、智能電網防護與安全、智能電網的互操作性、多種可再生能源並網等內容。《智能電網標準――規範、需求與技術》內容豐富，全面展示了智能電網的概念。《智能電網標準――規範、需求與技術》適用於電力系統、電氣工程等專業高年級本科生、研究生的智能電網課程，也可作為電力行業的研究人員或相關政策和標準制定人員的參考用書。

佐藤拓郎(Takuro Sato) ，分別於1973年和1994年獲得新潟大學電子工程專業學士和博士學位。他曾在日本東京電氣工業株式會社的研發實驗室工作，主要從事脈沖編碼調制傳輸系統和移動電話系統研究，並為1983-1997年CCITT SG17移動數據傳輸、1990-1995年美國電信行業協會(TIA)/TI寬帶碼分多址（W-CDMA）系統以及1995-1996年第三代合作夥伴計劃（3GPP）的標準化工作做出貢獻。於1995年在新潟理工學院信息與電子工程系擔任教授。他在2000年成立公司Key Stream，為Wi-Fi系統提供大規模集成電路，並于2001年成立WiViCom，通過產學研合作提供無線系統設計。自2004年以來，他一直擔任早稻田大學全球信息與電信研究院院長。目前主要研究下一代移動通信系統、智能電網/能源和社會信息基礎設施網絡。自2010年以來，他一直擔任IEICE ICT-SG（日本電子信息通信學會智能電網信息技術專委會）的主席，是美國電氣電子工程師學會（IEEE）會士。


丹尼爾 M.卡門(Daniel M.Kammen)，是加州大學伯克利分校核工程系高曼公共政策學院能源與資源集約管理學的特聘教授，是可再生能源實驗室（RAEL）和運輸可持續性研究中心（TSRC）的主任。在2010-2011年，擔任可再生能源與能效首席技術專家。他已發表300多篇同行評審論文、50份政府報告，出席美國眾議院和參議院聽證會40多次。他現在是美國國務院美洲能源和氣候夥伴關係（ECPA）的研究員、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的首席科學家，曾獲得2007年諾貝爾和平獎。


段斌，分別於1992年和2004年獲得北京航空航天大學和湘潭大學的碩士和博士學位。現任湘潭大學信息工程學院教授、副院長，並于2012年在美國弗吉尼亞大學擔任客座教授。他是智能電網領域國家自然科學基金（NSFC）多個項目的帶頭人，中國國家863計劃基金項目副主任，中國教育部教育管理信息中心校園卡標準化研究所副所長。研究領域包括信息安全、智能電網和軟件工程。出版了兩本著作，獲得5項專利，並在中國期刊和相關SCI/EI國際期刊以及會議上發表大量論文。他是中國電工學會的高級會員，也是IEEE會員。


Martin Macuha，分別於2007年和2011年獲得斯洛伐克理工大學和早稻田大學電信專業碩士學位和無線通信專業博士學位。他於2007年加入Orange Slovakia，于2008年成為早稻田大學研究生，2011年成為早稻田大學研究員，自2012年起，在日本東京的Orange Labs工作。研究領域包括無線技術、智能電網通信網絡、異構網絡和分布式系統。


周振宇，分別於2008年和2011年在早稻田大學獲得無線通信專業碩士學位和博士學位。2011-2012年，他擔任日本東京KDDI技術部的首席研究員；2012年起，擔任華北電力大學電氣與電子工程學院副教授，智能網絡技術研究所副所長；2019年起，擔任華北電力大學電氣與電子工程學院教授、博士生導師，學院科研助管。研究領域包括無線通信系統、無線傳感器網絡、需求響應以及智能電網的數據挖掘。已發表30多篇同行評議論文，已獲得兩項專利。他是IEEE和IEICE會員。


伍軍，出生於中國湖南。他於2011年9月在日本早稻田大學全球信息與電信研究院（GITS）獲得博士學位。2011年12月至2012年，他擔任日本國家先進工業科學與技術研究所（AIST）安全系統研究所（RISEC）的特別研究員。他目前是上海交通大學的助理教授，研究領域包括智能電網中傳感器網絡安全和傳感器網絡應用。他是IEEE會員。


Muhammad Tariq，於2009年獲得漢陽大學的碩士學位，並獲得日本政府（MEXT）獎學金，並於2012年獲得早稻田大學的博士學位。目前，他是巴基斯坦白沙瓦FAST-NUCES電氣工程系的助理教授，巴基斯坦高等教育委員會（HEC）在電氣工程領域的博士生導師。研究領域包括無線自組織和傳感器網絡系統，以及智能電網中的有線和無線系統。他在IEEE VTC 2010中榮獲學生論文獎，並在JSST 2011中榮獲傑出演講獎，在2008-2009屆會議上榮獲韓國IT部頒發的Brain Korea 21（BK21）研究基金。已發表25篇論文，包括SCI索引和同行評審論文以及本地和國際會議論文集。他是IEEE、IEICE、日本模擬技術學會（JSST）和巴基斯坦工程委員會（PEC）會員。


Solomon Abebe Asfaw，分別獲得巴赫達爾大學和挪威科技大學物理學學士學位與碩士學位；獲得本-古裡安大學第二碩士學位與博士學位，專攻能源系統建模。他是以色列大學傑出博士生2010年度沃爾夫獎的獲得者，目前是加州大學伯克利分校的博士後研究員。研究領域包括高間歇性可再生能源（太陽能和風能）滲透下，電網、儲能的設計、調度和規劃等。他在同行評議期刊、著作及會議論文集中發表多篇文章。

中國美國日本歐洲包括諾貝爾獎得主等多國頂尖專家參與，全面覆蓋智能電網相關技術和標準

譯者序
原書前言
致謝
作者簡介
第1章 智能電網概述1
1.1簡介1
1.2智能電網相關組織概述2
1.2.1智能電網標準發展組織3
1.2.2面向智能電網的技術聯盟、論壇和專家組6
1.2.3其他政治、市場及貿易組織、論壇和聯盟8
1.3美國智能電網發展現狀10
1.3.1戰略發展規劃11
1.3.2政策和執法12
1.3.3政府和公司試點項目13
1.4歐盟智能電網發展現狀13
1.4.1歐盟的活動13
1.4.2歐盟成員國的活動15
1.5日本智能電網發展現狀17
1.6韓國智能電網發展現狀18
1.7中國智能電網發展現狀19
1.8小結20
參考文獻20
第2章 可再生能源發電24
2.1簡介24
2.2可再生能源系統與智能電網25
2.2.1水力發電25
2.2.2太陽能29
2.2.3風能35
2.2.4燃料電池40
2.2.5地熱能43
2.2.6生物質能46
2.3可再生能源系統面臨的挑戰51
2.3.1成本過高51
2.3.2可再生能源集成並網51
2.3.3供電可靠性51
2.3.4輸電51
2.3.5配電52
2.4小結52
參考文獻52
第3章 電網55
3.1電網系統56
3.2電網重要標準概述57
3.3智能電網通信57
3.3.1變電站通信：IEC 61850標準57
3.3.2遠程控制通信：IEC 60870-5標準62
3.3.3控制中心通信：IEC 60870-6標準65
3.4能量管理系統69
3.4.1應用程序接口: IEC 61970標準69
3.4.2軟件應用程序間集成：IEC 61968標準74
3.5遠程保護設備82
3.5.1IEC 60834概述82
3.5.2遠程保護指令方案的類型83
3.5.3指令型遠程保護系統的要求83
3.5.4遠程保護系統的性能要求84
3.5.5遠程保護系統性能測試84
參考文獻85
第4章 智慧儲能和電動汽車89
4.1簡介89
4.2電能存儲90
4.2.1電能存儲概述90
4.2.2電能存儲技術及應用90
4.2.3標準化項目和工作93
4.3分布式能源95
4.3.1分布式能源概述95
4.3.2技術和應用96
4.3.3相關標準化進程和項目97
4.4電動汽車99
4.4.1電動汽車概述99
4.4.2電動汽車的發展歷史100
4.4.3電動汽車的類型101
4.4.4電動汽車的電池102
4.4.5電動汽車並網技術的機遇與挑戰104
4.4.6電動汽車的標準化106
4.5小結112
參考文獻113
第5章 智慧能源消費116
5.1簡介116
5.2需求響應116
5.2.1需求響應技術概述116
5.2.2需求響應技術與障礙117
5.2.3需求響應相關標準化工作118
5.3高級計量體系標準120
5.3.1 AMI系統121
5.3.2 IEC 62056和ANSI C12標準122
5.3.3計量標準化項目和相關工作125
5.4智能家居與樓宇自動化標準127
5.4.1 ISO/IEC 信息技術――家庭電子系統(HES)132
5.4.2 ZigBee/HomePlug SEP 2.0135
5.4.3 OpenHAN 2.0143
5.4.4 Z-Wave147
5.4.5 ECHONET149
5.4.6 ZigBee家庭自動化(ZHA)公共應用程序配置文件150
5.4.7 BACnet153
5.4.8 LONWORKS154
5.4.9 INSTEON156
5.4.10 KNX156
5.4.11 ONE-NET158
5.4.12智能家居與樓宇自動化標準的比較159
5.5小結161
參考文獻161
第6章 智能電網通信165
6.1簡介165
6.1.1智能電網通信要求166
6.1.2標準列表167
6.2智能電網的通信系統架構171
6.2.1智能電網中的互聯網協議172
6.3有線通信173
6.3.1電力線通信173
6.3.2光纖通信177
6.3.3數字用戶線和以太網180
6.4無線通信180
6.4.1概述180
6.4.2無線超短距離通信183
6.4.3無線個域網和未授權頻譜中的相關技術185
6.4.4授權頻譜中的蜂窩網絡和WiMAX技術193
6.4.5衛星通信197
6.5小結199
參考文獻200
第7章 智能電網防護與安全204
7.1簡介204
7.2智能電網的威脅性和脆弱性205
7.2.1網絡脆弱性205
7.2.2通信錯誤206
7.3智能電網通信網絡標準206
7.3.1無線網絡標準206
7.3.2有線網絡標準及其安全擴展206
7.4智能電網無線網絡防護機制207
7.4.1無線標準化智能電網防護機制概述207
7.4.2設備接入207
7.4.3保護正常通信210
7.5智能電網中有線網絡的防護/安全機制212
7.5.1有線智能電網安全技術概述212
7.5.2通信基礎設施的基本安全機制214
7.5.3安全擴展原則214
7.5.4安全拓展中的安全措施214
7.6功能性安全的典型標準217
7.6.1 IEC 62351 標準217
7.6.2 IEC 61508 標準219
7.7討論221
7.7.1安全與防護221
7.7.2防護等級222
7.7.3安全等級222
7.7.4開放性問題222
7.8小結224
參考文獻224
第8章 互操作性227
8.1簡介227
8.1.1互操作性和互換性227
8.1.2網絡互操作性的挑戰228
8.1.3增加互操作性的應用程序228
8.2互操作性標準229
8.3 NIST確定的標準清單233
8.4 NIST互操作性233
8.5智能電網概念參考模型234
8.6標準化確定的不同優先領域235
8.6.1廣域態勢感知235
8.6.2需求響應和消費者能源效率236
8.6.3智能儲能236
8.6.4電力交通236
8.6.5網絡安全236
8.6.6網絡通信237
8.6.7AMI237
8.6.8配電網管理237
8.7優先行動計劃238
8.8不同層次的互操作性239
8.9小結240
參考文獻241
第9章 多種可再生能源並網242
9.1簡介242
9.2間歇性可再生能源系統並網的挑戰243
9.2.1傳統電力系統的運行243
9.2.2間歇性可再生能源系統並網的影響244
9.3向高可再生電網的過渡246
9.3.1規劃研究246
9.4高並網率和規模化電網儲能251
9.4.1電網匹配分析――以色列電網案例251
9.4.2存