可再生电力均衡化：多学科视野的储能、需求侧管理和网络扩展

　　本书以德国可再生能源的发展为线索，从欧盟的角度系统阐述可再生能源发展的目标、战略和技术现状以及电网扩展的需求和实现技术，并且在经济、政策和法律方面分析可再生能源的发展，总结可再生能源发展面临的挑战和应对措施。书中融合能源工程、电力工程、技术评估、政治学、经济学和法学等相关学科的观点，适合可再生能源相关专业的高年级本科生和研究生作为参考书籍，还可供可再生能源发电技术开发、工程规划管理和建设的相关人员参考阅读，对可再生能源发展布局中涉及的政策影响、经济学和法学观点感兴趣的读者也可以在书中找到相关跨学科角度的说明。

　　BertDroste-Franke，工学博士，物理学学士，在哥延根大学和海德堡大学主修物理学，辅修经济学第二学位。1996年在海德堡的马克思普朗克核物理研究所以“上层对流层中基于航天器的微量气体测量”为题完成学士论文，2004年在斯图加特大学以“环境计量贡献中的环境破坏质量评估”为题完成工学博士论文。1996~2006年在斯图加特大学能源产业与应用研究所（IER）担任助理研究员。参加并主持项目及研讨会，其中包括欧盟、国家研究所、世界银行项目，主要研究内容为研究世界经济活动对环境造成的冲击与破坏，并开发广泛适用的集成软件工具“EcoSense”，进行模型整合。2006年起，作为欧洲科学院的合作者与研究者参与多学科研究，内容为能源技术在未来能源系统中的应用，其中就包括电力供应问题。研究领域为基于能源系统的技术评估、环境物理学、环境经济学。BorisPPaal，教授，博士，弗莱堡大学媒体与信息法研究所主任，民法、经济法、媒体与信息法首席科学家。在康斯坦茨大学1999年获私法学士学位，2001年获法学博士学位。同年起在牛津大学莫德林学院进行欧洲法学和比较法学的博士后研究，并于当年获得牛津大学法律硕士学位。在杜塞尔多夫高级地区法院担任法律书记员职位时，主要服务于一些大公司，例如Hoelters&Elsing、HengelerMueller等公司。2003年他完成了第二法学国家考试。之后，他作为研究助理工作于康斯坦茨大学（2004年）和海德堡大学（2004~2008年），并准备他的比较法和媒体法教师资格论文。2009年他获得了海德堡大学的“民法、商法、经济法、国际私法和媒体法”特许任教资格。同年被邀请担任弗莱堡大学的民法、经济法、媒体法和信息法的全职法学教授。他的主要研究领域为民法、经济法、媒体法和国际私法。ChristianRehtanz，工学博士，教授，1994年在德国多特蒙德科技大学获电气工程学士学位，1997年获博士学位，2003年于瑞士苏黎世联邦理工学院获大学教师资格证书，从2000年开始工作于瑞士ABB联合研究所，2003年成为ABB全球电力系统商业领域的技术领导者并于2005年成为ABB中国联合研究所主任。从2007年开始担任多特蒙德科技大学电力系统与电力经济研究所主任。此外，自2007年起，他还担任efRuhr公司的技术顾问，这是一家由3所大学（波鸿大学、多特蒙德大学、杜伊思堡-埃森大学）联合成立的研究型公司。他同时还是位于中国长沙的湖南大学客座教授。Rehtanz的主要研究领域为电力系统及电力经济，包括电网强化及拥护减轻等技术，比如稳定性评估、宽领域监测、保护和电网联合控制以及分布式产能和储能的整合与控制技术等。他于2003年获得麻省理工学院（MIT）世界青年发明家百强奖。他发表了150篇学术论文，出版了3本专著，拥有17项发明专利。DirkUweSauer，博士，教授，1969年出生于曼海姆，1989~1994于达姆施塔特大学学习物理学，1992~1994年于弗莱堡布列斯高的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）以“独立光伏供电系统的组件与整体系统的建模与仿真”为学位论文获得其学士学位。之后以研究员和科学家的身份工作于弗劳恩霍夫太阳能系统研究所直到2003年，其中在2000~2003年担任“储能系统”小组负责人。同期，在2001~2003年，他还担任跨学科工作组“离网和农村电力化”的负责人和“农村电力化”管理主任之职。2003年他于乌拉姆大学获得博士学位，学位论文题目为“基于光伏系统强化电池老化的铅酸蓄电池优化使用研究”。2003年10月，Sauer获得教师资格并于2009年在亚琛工业大学“电化学能源转换和储能系统”课题组获得大学教授职位（属于电力系统和信息技术学院职员）。他的研究领域主要为电化学储能（电池）和独立能源供应系统。Jens-PeterSchneider，博士，教授，弗莱堡大学公法、欧洲信息与基础建设法主席，弗莱堡大学媒体与信息法研究所联合主任。至2010年止，就任德国奥森纳布吕克大学德国与欧洲行政法教授，同时担任该校欧洲法律研究所联合主任。1993~2003年，他为汉堡大学环境法研究中心和法律研究与创新中心研究员。此外，他还分别获得了比勒菲尔德大学（1999年）、爱尔福特大学（1999年）和斯派尔大学（2009年）的教授职位。他于德国马尔堡大学和弗莱堡大学研究学习法律（和经济学），并于弗莱堡大学获得法学博士学位。他曾于美国旧金山州和联邦政府部门任职初级律师，类似于律师代理人，并获得汉堡大学资格证。MirandaSchreurs，博士，教授，2007年起担任德国柏林自由大学环境政策研究中主任和比较政治学教授，之前担任马里兰大学帕克分校比较政治学副教授。她于1996年于密歇根大学获得博士学位。2008年她担任环境咨询委员会委员，这是德国联邦政府的咨询委员会。2011年，她担任欧洲环境与可持续发展咨询委员会主席，该委员会包括欧洲各地近25名委员。同年，她接受德国总理默克尔的邀请进入安全能源供应道德委员会，负责给德国政府提供福岛事件后能源问题的建议。她是2009~2010年富布赖特新世纪学者计划的杰出领导者，并担任“大学在知识中心与创新驱动中的作用”项目的执行者。ThomasZiesemer博士，教授，1996年12月起担任经济学副教授，他分别于1974~1975年在基尔大学、1975~1978年在雷根斯堡大学学习经济学，1982~1989年就职于雷根斯堡大学，并在此于1985年完成了他的经济学博士论文。1989年12月后，他在马斯特里赫特大学先后担任国际经济学副教授、微观经济学副教授（1994~1997年），目前在该校担任商学院与经济学院的经济学副教授。1996年他获得了柏林自由大学的教授资格。他的研究领域包括发展学、国际和环境经济学、经济增长、技术变革等。

译者序
原书序
原书前言
作者简介
缩略语
绪论1
第1章导论9
1.1背景9
1.2欧洲能源结构中的可再生能源10
1.3研究的目的和结构13
第2章未来电力供应的远景分析15
2.1可再生电力系统长期可行的发展目标15
2.1.1有效配置和公平分配15
2.1.2一个有效的操作规则16
2.2平衡策略的评估指标17
2.2.1环境影响指标17
2.2.2资源可用性指标19
2.2.3能源供应系统的设计指标20
2.3欧洲可再生能源电力系统的政策性治理20
2.3.1欧洲能源系统的历史背景、现状及发展21
2.3.2管理未来能源系统的政策性治理行动22
2.3.3面临的挑战31
2.4存储价值经济学32
2.4.1能源经济背景32
2.4.2存储价值理论33
2.5小结和结论35
第3章现有能源系统研究37
3.1作为框架条件下分析现有未来能源策略的适用性37
3.1.1能源系统建模：一个理论化的视角37
3.1.2研究能源系统分析采取的基本方法及数据要求39
3.1.3根据一般特征比较相关能源系统42
3.2未来电能供应参数作为均衡策略分析的输入参数47
3.2.1政治的RES方案假设：加大资金投入力度48
3.2.2根据2009年主导方案的假设48
3.2.3对常规发电站的影响48
3.2.4发展路线评估52
3.3小结和结论53
第4章均衡电能和电力的需求54
4.1根据德国方案评估需求和储电量的均衡54
4.1.1评估均衡电量与电力需求54
4.1.2估计储电量60
4.2评估基于优化的泛欧低碳电力能源供应战略的储能需求63
4.2.1一般性质和边界条件63
4.2.2潮流计算64
4.2.3系统优化64
4.2.4成本数据及其他假设65
4.2.5第一次模型结果67
4.2.6结果讨论69
4.3小结和结论69
第5章电能与电力均衡化技术71
5.1电力储能系统的分类以及系统提供的正向和反向的电力控制71
5.2用于电力均衡和电力供应的“电能至电能”储能技术的技术说明75
5.2.1“机械能”电能储能系统75
5.2.2“电力类”电能储能系统77
5.2.3电力“化学”储能系统78
5.3为负载均衡和电能供应的“电能至其他形式”储能技术的技术说明和储能潜力82
5.3.1工业部分需求侧管理82
5.3.2移动电力提供的均衡83
5.3.3家用部分需求侧管理84
5.3.4可再生能源的停机89
5.3.5化学燃料如氢气、甲烷或甲醇的发电89
5.4电力均衡和电能供应的“其他形式至电能”的储能技术描述90
5.4.1带热储能的热电联产供电厂90
5.4.2使用化石燃料、原子能、水力或生物燃料的传统发电厂92
5.5对需求响应和需求侧管理选择的结论92
5.6储能技术的生命周期成本分析93
5.7未来技术的环境问题、资源利用和系统特性的可行性评估98
5.7.1定量评估的方法和数据应用98
5.7.2环境影响99
5.7.3资源利用104
5.7.4社会的相关系统特性111
5.7.5各种储能方法未来可行性的结论113
5.8小结和结论114
第6章电网技术和经济影响117
6.1包括电网需求的整体系统技术壁垒评估117
6.1.1配电网负载控制的接口117
6.1.2扩展输电网121
6.2日常及季节性范围内均衡活动的经济影响127
6.2.1为了避免限制的配电网需求127
6.2.2输电网的扩展方式影响128
6.2.3均衡方式对经济影响的结论130
6.3小结和结论130
第7章经济分析和政策132
7.1缺乏经济政策的市场经济的问题：基于天气情况进行供给，文化引起需求波动132
7.1.1市场的保险功能132
7.1.2波动和电能需求的缓解：节约电能和减少储能设备的需求133
7.1.3供应的波动和平缓134
7.1.4供需协调134
7.1.5长远发展方面135
7.1.6面向储能设备的位置理论135
7.2经济架构条件分析136
7.2.1简介：经济政策理论136
7.2.2在环境和科技问题方面的经济政策理论137
7.2.3政府支持的现有惯例139
7.2.4经济政策的程式化观点：最好观点、较好观点、历史沿革和转折140
7.2.5经济政策建议142
7.3小结和结论143
第8章均衡策略的合法分析144
8.1要点介绍144
8.2储能145
8.2.1集中储能系统145
8.2.2分散储能系统，特别是在电动汽车领域149
8.3配电网中的均衡策略152
8.3.1智能电表152
8.3.2智能电网/需求侧管理156
8.4输电网扩展157
8.4.1电网扩展的规划与许可证发放的现状157
8.4.2作为经济能源管理规定的一部分，投资管理规定的现状160
8.4.3一个关于电网扩展中的规划、许可证发放及调节的改革观念166
8.4.4小结与结论169
第9章结论和建议171
9.1总体目标和结果171
9.2挑战和建议172
9.2.1技术基础设施的发展172
9.2.2框架条件和组织引导174
附录177
附录A术语177
附录B基于减排约束的最优增长模型中排放与劳动力节约技术变革之间的关系182
参考文献185