书名：综合能源系统安全域及区间化应用
书号：978-7-5239-0567-8
定价：79元
作者：王丹,肖峻,贾宏杰,李思源,王满商
出版时间：2026-08-31
出版社：中国电力出版社
页码： 180    字数(千字)：201
开本：特16开    版次：B1    印次：Y1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

本书聚焦综合能源系统安全性分析，详细描述了综合能源系统安全域的定义、模型与方法。从综合能源系统概念与模型，到综合能源系统安全域定义、求解、观测以及应用，考虑新能源集成的综合能源场景，采用区间化理论构造安全域模型来适应新能源导致的不确定性，考虑电动汽车集成的综合能源场景，构建时变区间化安全域来适应电动汽车充放电特性，由浅入深的系统性的阐述了综合能源系统安全域à综合能源系统区间化安全域à综合能源系统时变区间化安全域的演化、建模、边界求解和观测方案，以及基于上述安全域模型进行系统优化控制。相比同类安全域分析书籍，本书重点聚焦于适合于综合能源系统的安全域分析方法与观测技巧，新能源集成式综合能源系统安全性分析是未来中国能源架构和体系中非常重要的一部分，本书从不同角度（理论、工程应用等）深入阐述了综合能源系统安全域各类模型、方法、可视化观测与应用场景。

作者介绍

王丹副教授工作于天津大学电气自动化与信息工程学院，是区间化安全域理论的提出者。本书由王丹副教授主笔，天津大学电气自动化与信息工程学院肖峻 教授、贾宏杰教授及国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司王满商正高级工程 师参与统稿。

内容介绍

本书主要围绕综合能源系统安全域的研究展开，由浅入深地系统性阐述了综合能源系统安全域、综合能源系统区间化安全域、综合能源系统区间时变安全域的演化、建模、边界求解、观测方法以及相关应用案例。 本书分为上、下两篇：上篇（第 1 ～ 5 章）详细阐述了综合能源系统安全域的定义与模型、求解与观测，探讨了考虑传统储能的区域综合能源系统安全域，并探讨了安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用；下篇（第 6 ～ 9 章）详细讨论了含可再生能源的区域综合能源系统区间化安全域的概念、计算模型与求解方法，给出了降维和全维模式下安全域的观测方法和安全分析的原则，以及区间化安全域在区域综合能源系统优化控制中的应用，并探讨了考虑电动汽车的区域综合能源系统区间时变安全域，以及区间时变安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用。 本书不仅可供综合能源系统等相关领域的科研人员、工程技术人员阅读参考，也可作为电气工程专业本科生、研究生的选修课教材。
本书适用于本书不仅可供综合能源系统等相关领域的科研人员、工程技术人员阅读参考，也可作为电气工程专业本科生、研究生的选修课教材。

前言

在“双碳”目标下，能源领域是碳减排的关键阵地，推动能源转型、构建清洁高效可持续的能源系统势在必行。综合能源系统（integrated energy system，IES）作为未来能源承载的重要形态，可实现电、气、热等多种能源的协同优化与互补利用，其重要性日益凸显。随着电力、天然气、热力以及其他能源综合利用形式的广泛出现，不同能源之间的耦合程度日趋增强，同时大量新能源设备的接入导致 IES 运行不确定性显著增加，极易引发安全问题；此外，故障后的连锁反应与传播机理难以刻画，使得 IES 的安全性分析较单一能源系统更具挑战性。 面对海量不确定性运行场景，传统“逐点式”静态校验效率低下，难以满足全局评估需求。安全域理论能从全局视角清晰刻画系统安全运行边界，为 IES 静态安全评估提供有效框架。因此，开展基于安全域的综合能源系统安全性研究具有重要意义。 目前国内外尚无系统详细地介绍综合能源系统安全性分析的书籍，为填补该领域的空白，本书以面向新能源集成的综合能源系统静态安全性分析为研究对象，阐述了传统综合能源系统安全域、区间化安全域和区间时变安全域的分析方法，详细讨论了三类安全域的定义与模型、求解算法、观测方式与具体应用，为新能源集成的综合能源系统的静态安全性分析提供了一种高效可行的技术手段。 本书覆盖目前综合能源系统安全域的主要研究成果，分为上、下两篇，共 9章。上篇包括第 1 ～ 5 章，第 1 章概述了区域综合能源系统安全域的研究起源与发展现状；第 2 章介绍了区域综合能源系统安全域定义与模型；第 3 章给出了区域综合能源系统安全域求解与观测；第 4 章探讨了考虑传统储能的区域综合能源系统安全域；第 5 章介绍了安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用。下篇包括第 6 ～ 9 章，第 6 章介绍了含可再生能源的区域综合能源系统区间化安全域；第 7 章分析了区间化安全域在区域综合能源系统优化控制中的应用；第 8 章探讨了考虑电动汽车的区域综合能源系统区间时变安全域；第 9 章介绍了区间时变安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用。本书为新能源集成的综合能源系统静态全分析提供了一种科学理论和有效技术手段，为我国清洁能源系统低碳规划、安全高效运行和优化控制提供了有益借鉴。 王丹副教授工作于天津大学电气自动化与信息工程学院，是区间化安全域理论的提出者。本书由王丹副教授主笔，天津大学电气自动化与信息工程学院肖峻教授、贾宏杰教授及国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司王满商正高级工程师参与统稿。本书部分内容取材于作者课题组所培养的硕士刘柳、李思源、果营等的学术论文或学位论文。本课题组的硕士刘浩和硕士生郑亚倩、刘佳委、吴佩阳、孙刚哲等协助完成对本书初稿的校对。天津大学电气自动化与信息工程学院为本书的撰写提供了良好的条件，作者在此一并表示感谢。 本书中相关成果得到了国家重点研发计划项目（2018YFB0905000）、国家自然科学基金项目（51977141）等的资助。 鉴于综合能源系统安全域的相关理论和实践还在不断发展之中，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请广大读者批评指正。 作 者 2026 年 3 月

目录

前言
上    篇
第 1 章 区域综合能源系统安全域研究概述 2
11 综合能源系统  2
111 综合能源系统的发展背景和概念  2
112 综合能源系统相关工程建设现状  3
113 综合能源系统的分类和特征  7
12 区域综合能源系统  9
13 区域综合能源系统安全域研究 11
131 区域综合能源系统安全分析 11
132 区域综合能源系统安全域研究现状 12
133 区域综合能源系统安全域研究面临的问题与挑战 12
134 区域综合能源系统安全域研究可行性 13
参考文献 14
第 2 章 区域综合能源系统安全域定义与模型17
21 区域综合能源系统安全域的基础知识 17
22 区域综合能源系统N1 安全性 18
221 区域综合能源系统故障集 18
222 能量枢纽关键管线段出口 N1 安全约束 18
223 能量枢纽关键设备 N1 安全约束 18
224 多能耦合组件约束 19
225 能源网络约束与多能流平衡约束 20
23 区域综合能源系统实用化安全域模型 20
231 实用化安全边界模型 21
232 实用化安全距离模型 21
233 实用化安全裕度模型 22
参考文献 22
第 3 章 区域综合能源系统安全域求解与观测24
31 区域综合能源系统N1 安全性校验 24
311 能量枢纽关键设备 N1 安全性校验 24
312 能量枢纽关键管线段出口 N1 安全性校验 26
32 区域综合能源安全域降维（二维 / 三维）观测 27
321 区域综合能源系统最大供能能力模型及求解流程 27
322 区域综合能源系统安全边界仿真拟合求解流程 30
33 算例分析 32
331 算例概况 32
332 实用化安全边界 32
333 实用化安全边界验证 33
334 实用化安全域精确度分析 34
335 实用化安全域降维观测 36
参考文献 39
第 4 章 考虑传统储能的区域综合能源系统安全域40
41 考虑传统储能的区域综合能源系统安全域模型 40
411 考虑传统储能的区域综合能源系统实用化安全边界构建 40
412 含储能的区域综合能源系统全维安全裕度模型 42
413 考虑储能接入的系统最大供能能力模型 43
42 基于 Ω PSRRIES 的储能优化配置 43
421 上层配置优化模型 44
422 下层运行优化模型 45
423 储能优化配置求解算法流程 46
424 算例分析 48
参考文献 52
第 5 章 安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用53
51 基于安全域的区域综合能源系统安全状态 53
52 区域综合能源系统预防控制 54
53 区域综合能源系统优化控制 55
531 安全程度函数 55
532 效率程度函数 55
533 目标函数与约束条件 56
534 优化控制求解流程 57
54 算例分析 58
541 预防控制措施分析 58
542 优化控制措施分析 59
参考文献 62
下    篇
第 6 章 含可再生能源的区域综合能源系统区间化安全域66
61 可再生能源接入分析 66
62 ISRRIESIRES 数学模型 68
621 N1 转带区间化安全不等式约束 68
622 ISRRIESIRES 数学模型定义 71
63 ISRRIESIRES 存在性证明 72
631 Ω SRRIESIRES 内工作点概率安全性证明 72
632 Ω ISRRIESIRES= Ω SRRIESIRES 等价性证明 73
633 Ω SRUREU = Ω SRRIESIRES
100% 等价性证明74
64 PISRRIESIRES 数学模型 74
641 模型定义 74
642 实用区间化安全边界模型 75
643 实用区间化安全距离模型 76
644 算例分析 76
65 PISRRIESIRES 降维观测 78
651 区间最大供能能力模型 78
652 观测变量优化选取的 PISRRIESIRES 降维投影观测方法79
653 算例分析 81
66 PISRRIESIRES 全维观测 83
661 实用区间化全维半径解析模型 83
662 实用区间化全维半径数值模型 83
663 基于 PIFR 数值模型的安全域全维观测方法84
664 算例分析 85
67 PISRRIESIRES 几何特征优化 86
671 全维 PISR 均衡程度86
672 可再生能源随机性影响程度 87
673 能量枢纽关键元件扩容成本 87
674 基于 PIFR 的域几何特征优化模型与求解流程88
675 算例分析 90
参考文献 92
第 7 章 区间化安全域在区域综合能源系统优化控制中的应用95
71 基于区间化安全域的区域综合能源系统安全状态 95
72 基于 Ω PISRRIESIRES 的优化控制 97
721 区间 效率函数 97
722 区间供能效率函数 98
723 区间负荷裕度函数 99
724 目标函数与约束条件 99
725 优化控制求解流程  100
73 算例分析  101
731 算例概述  101
732 区间供能效率函数分析  101
733 区间负荷裕度函数分析  102
734 区间 效率函数分析  104
735 优化控制分析  106
参考文献  109
第 8 章 考虑电动汽车的区域综合能源系统区间时变安全域 111
81 含电动汽车的区域综合能源系统时变安全域建模  111
811 基于区间  仿射方法的电动汽车出行模拟  111
812 电动汽车充放电模型和运行策略  114
813 基于区间化充放电可行域的备用容量模型  118
814 区间时变安全域定义与模型  119
815 考虑电动汽车接入的区域综合能源系统安全边界构建  120
816 算例分析  122
82 实用化时变安全域降维观测  129
821 区间时变安全域降维观测方法  129
822 算例分析  131
参考文献  137
第 9 章 区间时变安全域在区域综合能源系统安全控制中的应用 139
91 基于区间时变安全边界的工作点安全状态划分  139
92 考虑电动汽车备用容量的两阶段预防控制方法  140
921 两阶段预防控制流程  140
922 预防控制优化模型  142
923 算例分析  144
参考文献  150
附    录
附录 A 术语符号与数学符号 152
A1 术语符号  152
A2 数学符号  153
附录 B 算例关键参数 156
B1 东部某园区多能源耦合系统算例  156
B2 基于某电  气  热耦合示范工程的配置算例  157
B3 东部某电  气  热耦合示范工程算例  160
B4 东部某能源岛示范工程案例能源系统关键参数  162
B5 东部某能源岛示范工程案例道路系统关键参数  164
B6 夏季和冬季典型日负荷分布情况  165
附录 C 区间数学分析理论简介 166
C1 区间数学基本理论  166
C2 区间不等式求解  166
C3 区间优化问题求解  167
C4 区间仿射数学基本理论  168
C5 区间时变安全域存在性说明  168
参考文献  169