本書共分為2篇，8個章節(jié)，第1篇為理論篇，主要包括能源與智慧能源、能源技術基礎、智慧能源管理技術原理和智慧能源管理4個章節(jié)，從理論基礎到技術體系進行了全面的闡述； 第2篇為應用篇，主要包括重點行業(yè)智慧能源應用、社會系統(tǒng)智慧能源應用、重要資源智慧能源應用和未來智慧能源4個章節(jié)，覆蓋交通、建筑、農業(yè)、城市、社區(qū)、家庭智慧能源應用以及智慧電力、智慧水資源、智慧燃氣等領域的應用技術實例，最后總結了發(fā)展智慧能源面臨的主要問題與挑戰(zhàn)，展望能源行業(yè)未來的發(fā)展趨勢和方向。本書的理論與實踐內容相輔相成，既具有理論高度又具有較強的實踐指導意義。 本書可作為各類高等院校管理科學與工程、能源類、環(huán)境類等相關專業(yè)本科生或研究生的教學用書，也可供從事智慧能源技術開發(fā)、能源管理等相關崗位的研發(fā)工程師和管理人員學習和參考。
通過本書的學習，學生能理解智慧能源的基本理論，了解智慧能源技術、智慧能源解決方案以及一些案例。本書的特色是內容全面、深入淺出，易于理解，從智慧能源理論出發(fā)結合實踐，對智慧能源從不同角度進行全面分析。本書讀者對象為從事資源能源類、環(huán)境類和管理類等方面的工作者以及本科和大專院校資源能源類、環(huán)境類和管理類專業(yè)師生。本書作者陳曉紅是中國工程院院士，管理科學及工程管理專家，全國政協(xié)委員，長期致力于決策理論與決策支持系統(tǒng)、大數據分析與智慧管理、兩型社會與生態(tài)文明等領域研究工作。
能源是維系人類生存、經濟發(fā)展、社會進步及建設現(xiàn)代文明的重要物質基礎，安全可靠的能源供應體系和高效、清潔、經濟的能源利用，是支撐人類文明和社會持續(xù)發(fā)展的基本保障。在雙碳目標背景下，我國將推動能源轉型和提質增效，以數字化、智能化和綠色低碳發(fā)展作為能源體系建設的主旋律，保障國家能源戰(zhàn)略安全，實現(xiàn)能源強國。
在全球氣候變暖、清潔能源大規(guī)模開發(fā)及信息技術全面發(fā)展的背景下，人類即將迎來新一輪的能源革命，必將涵蓋對能源行業(yè)的全面數字化和信息化升級，同時構建全球范圍的能源互聯(lián)網，以顯著提高能源的利用效率，實現(xiàn)能源行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。
智慧能源管理的總目標是實現(xiàn)能源綜合效益的最大化，其本質是能源和信息的互聯(lián)，以高水平的能源供需動態(tài)管理推動經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。智慧能源管理基于管理學、運籌學、信息學和經濟學等基礎理論，構建數智化和可視化的能源管理系統(tǒng)，通過信息化平臺對能源的開發(fā)、加工轉換、傳輸和消費等各環(huán)節(jié)進行全方位管理。其技術基礎主要依托于各類信息化技術，如物聯(lián)網、大數據、人工智能算法、區(qū)塊鏈、云計算與邊緣計算等。新一代信息技術的發(fā)展為智慧能源管理帶來了前所未有的機遇，人類即將進入能源智能化時代。
本書基于雙碳目標下我國能源的數智化轉型研究，結合行業(yè)應用案例，全面論證了智慧能源管理體系的理論依據、應用方式和未來發(fā)展趨勢。理論篇包括4個章節(jié)，主要從智慧能源管理的理論體系、智慧能源管理的技術依據和智慧能源管理的技術體系三個方面展開能源理論和技術體系的全面闡述，并從能源供給側和需求側分別探求智慧管理的創(chuàng)新機制； 應用篇從重點行業(yè)智慧能源應用、社會系統(tǒng)智慧能源應用、重要資源智慧能源應用和未來智慧能源四個方面總結應用實例，覆蓋了交通、建筑、農業(yè)、城市、社區(qū)、家庭智慧能源應用以及智慧電力、智慧水資源、智慧燃氣等領域的應用技術，同時總結了發(fā)展智慧能源面臨的主要問題與挑戰(zhàn)，展望了能源行業(yè)未來的發(fā)展趨勢和方向。本書理論與實踐兼?zhèn)�，既具有理論高度又具有較強的實踐指導意義。因此，本書可作為各類高等院校管理科學與工程、能源類、環(huán)境類等相關專業(yè)本科生或研究生的教學用書，同時也可供從事智慧能源技術開發(fā)、能源管理等相關崗位的研發(fā)工程師和管理人員學習和參考。
全書由陳曉紅院士擔任主編，參與編寫人員有： 白愛娟（第1章），郭佳茵、陳浩云（第2章），李歡、于秋野（第3章），帥毅、趙春虎（第4章），劉經（第5章），李曉銳（第6章），李元龍（第7章），顧升波（第8章），全書由陸杉、李歡、白愛娟統(tǒng)稿，陳曉紅院士審核。
由于編者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請讀者予以批評、指正。
編者
2024年1月
陳曉紅，中國工程院院士，國家杰青，我國管理科學與工程、工程管理及數據智能領域的著名專家，中共黨員�，F(xiàn)任湖南工商大學黨委書記，中南大學商學院名譽院長，教授、博士生導師，全國政協(xié)委員，中國工程院工程管理學部常委、國家自然科學基金委員會委員，國務院學位委員會管理科學與工程學科評議組召集人，科技委管理學部副主任，數字經濟時代的資源環(huán)境管理理論與應用國家基礎科學中心主任，湘江實驗室主任，國家一級重點學科管理科學與工程負責人，獲得國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體、長江學者創(chuàng)新團隊，國家中組部萬人計劃哲學社會科學領軍人才，國家首批百千萬人才工程第一、二層次跨世紀學術與技術帶頭人，中國管理現(xiàn)代化研究會顧問委員會主席，復旦管理學杰出貢獻獎、光召科技獎獲得者，全國優(yōu)秀教師，全國三八紅旗手。
理論篇
第1章能源與智慧能源
1.1能源與智慧能源概述
1.1.1能源概述
1.1.2智慧能源的內涵與特征
1.1.3智慧能源的體系構架
1.2世界能源發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1能源生產情況
1.2.2能源消費情況
1.2.3能源貿易情況
1.3能源危機
1.3.1能源危機的產生
1.3.2我國能源面臨的挑戰(zhàn)
1.4我國新能源產業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
1.4.1太陽能光伏產業(yè)
1.4.2太陽能光熱產業(yè)
1.4.3風電產業(yè)
1.4.4核能產業(yè)
1.4.5生物質能產業(yè)
1.4.6新能源汽車產業(yè)
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第2章能源技術基礎
2.1傳統(tǒng)能源技術
2.1.1清潔燃煤
2.1.2石油煉制與加工
2.1.3可燃冰
2.1.4電能轉化與存儲技術
2.2新能源技術
2.2.1太陽能技術
2.2.2風能技術
2.2.3磁流體發(fā)電技術
2.2.4氫能技術
2.2.5海洋能技術
2.2.6核能技術
2.2.7生物質能技術
2.3雙碳背景下節(jié)能減排技術
2.3.1工業(yè)節(jié)能技術
2.3.2建筑及民用節(jié)能技術
2.3.3交通節(jié)能技術
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第3章智慧能源管理技術原理
3.1系統(tǒng)論與協(xié)同論
3.2信息化傳輸技術
3.2.1從信息到數據
3.2.2信息化傳輸技術的廣泛應用
3.2.3前沿應用： 全面加速賦能
3.3物聯(lián)網技術
3.3.1物聯(lián)網技術概要
3.3.2短距離自組網絡： ZigBee協(xié)議
3.3.3廣覆蓋低功耗組網： LoRa技術
3.3.4窄帶蜂窩互聯(lián)網絡： NBIoT技術
3.4大數據與人工智能
3.5區(qū)塊鏈
3.6云計算與邊緣計算
3.6.1云計算賦能調度優(yōu)化
3.6.2邊緣計算應對需求響應
3.6.3機器學習提升數據效用
3.6.4元宇宙融合數據與現(xiàn)實
3.7微服務組件封裝
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第4章智慧能源管理
4.1智慧能源管理概述
4.1.1智慧能源管理的基本概念
4.1.2智慧能源管理的基本原理
4.1.3智慧能源管理的主要方法
4.1.4智慧能源管理系統(tǒng)
4.2能源管理機制
4.2.1能源供給側管理機制
4.2.2能源需求側管理機制
4.2.3清潔發(fā)展機制
4.2.4節(jié)能機制
4.3能源數智管理
4.3.1共識機制
4.3.2能源環(huán)境關聯(lián)演化
4.3.3電力供應過程中的智能調度技術
4.3.4數智管理平臺關鍵技術
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
應用篇
第5章重點行業(yè)智慧能源應用
5.1交通行業(yè)智慧能源
5.1.1交通智慧能源的信息技術
5.1.2交通智慧能源的一體化體系構建
5.1.3交通智慧能源的基礎設施建設
5.1.4案例分析
5.1.5總結
5.2建筑行業(yè)智慧能源
5.2.1建筑行業(yè)智慧能源概述
5.2.2基于AI的建筑節(jié)能
5.2.3建筑智慧能源應用情況
5.2.4挑戰(zhàn)
5.2.5總結
5.3農業(yè)智慧能源
5.3.1農業(yè)智能能源
5.3.2智能農業(yè)的物聯(lián)網
5.3.35G網絡智慧農業(yè)
5.3.4農業(yè)智能傳感器
5.3.5智慧農業(yè)中的應用案例
5.3.6農業(yè)智慧能源平臺
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第6章社會系統(tǒng)智慧能源應用
6.1城市智慧能源
6.1.1智慧城市與能源
6.1.2智能電網與智慧城市綜合能源服務
6.1.3案例分析
6.2社區(qū)智慧能源
6.2.1智慧社區(qū)
6.2.2城市低碳社區(qū)(未來社區(qū)低碳能源場景設想)
6.2.3案例分析
6.3家庭智慧能源
6.3.1家庭智慧能源概述
6.3.2居民智慧用能服務
6.3.3案例分析
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第7章重要資源智慧能源應用
7.1智慧電力
7.1.1智能電網概述和特征
7.1.2智能電網的基本組成
7.1.3微電網和能源存儲系統(tǒng)
7.1.4智能配電系統(tǒng)的應用
7.2智慧水資源
7.2.1智能水系統(tǒng)概述
7.2.2基于物聯(lián)網的智能水系統(tǒng)
7.2.3智能水網與海綿城市
7.3智慧燃氣
7.3.1智能燃氣概況與特征
7.3.2智能燃氣表
7.3.3智能燃氣關鍵技術
7.3.4智能燃氣網絡架構
7.3.5智能燃氣的應用案例
7.3.6未來清潔能源氫能
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
第8章未來智慧能源
8.1發(fā)展智慧能源面臨的重要機遇
8.1.1發(fā)展智慧能源的國際環(huán)境
8.1.2當前是發(fā)展智慧能源的戰(zhàn)略機遇期
8.1.3發(fā)展智慧能源有助于我國應對氣候戰(zhàn)略
8.2發(fā)展智慧能源面對的主要問題與挑戰(zhàn)
8.2.1發(fā)展智慧能源面對的主要問題
8.2.2發(fā)展智慧能源面對的主要挑戰(zhàn)
8.3未來智慧能源
8.3.1技術發(fā)展
8.3.2系統(tǒng)演進
8.3.3市場變革
8.3.4模式創(chuàng)新
本章小結
參考文獻
習題與思考
拓展閱讀
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