梳理2019年以来国外大型停电事故,分析其发生原因,探讨对构建未来能源系统的启示。根据分析,国外大型停电事故的主要起因包括国际冲突及网络攻击、电力供应能力不足、极端天气频发、电力设施故障等4类,为我国构建新型电力系统、保障用电安全提供了重要启示和借鉴。
磷酸铁锂电池的老化主要包括日历老化和循环老化。总结了近些年磷酸铁锂电池老化重要研究进展,梳理了磷酸铁锂电池循环老化机理和影响因素、日历老化机理和影响因素,探讨了磷酸铁锂电池老化的主要影响因素。日历老化主要受运行或存储时间、温度和荷电状态(SOC)的影响。循环老化主要受运行温度、充放电倍率和放电深度影响。磷酸铁锂电池可以基于经典Arrhenius模型开展温度加速老化试验,但加速老化温度不宜超过60 ℃,加速循环倍率不宜超过3 C。为长寿命、高安全的磷酸铁锂电池储能系统设计提供了理论依据和设计参考。
分布式电源(DG)接入的节点位置及接入容量会对电压偏差、节点静态电压稳定和网络损耗产生相应的影响。为了量化评估这些影响,首先定义了系统电压偏差性指标、系统静态电压稳定性指标和系统网络损耗指标,进而提出了以系统电压偏差变化、系统静态电压稳定性提升和系统网络损耗变化为基础的DG接入配电网的综合影响指标,并借助IEEE 33节点系统分析了指标的价值与意义。
分布式能源具有能效高、污染小、经济性好等特点,其将成为能源互联网主要的一次能源。区块链作为一种新兴的分布式基础架构,具有去中心化、公开透明、不可篡改、可追溯等特点,与分布式能源交易需求相吻合。首先分析了区块链技术在分布式能源交易中的应用可行性;接着对国内外的理论探索和工程实践进行分析总结;然后从共识机制和链下扩展两个方面介绍了区块链技术在提高网络吞吐量性能的新发展,以及根据两种交易模式分析了区块链分布式能源交易的研究现状;最后指出区块链分布式能源交易的发展挑战并提出其发展前景。
随着双碳目标的提出,新能源发电得以快速发展,未来高比例新能源并网将对电力系统带来重大影响。分析了高比例新能源对电力系统建模、运行以及规划3个方面的影响,并梳理了高比例新能源系统在数学模型、运行规划方案、需求响应、储能技术以及人工智能等应用方面的研究现状,指出目前高比例新能源系统研究所存在的问题。最后,分别从系统建设、电网灵活性、新能源消纳技术以及智能化等方面对未来新能源电力系统的发展进行了思考与展望。
谐振电流的有效值和峰值对变换器的效率分析和器件选型尤为重要。针对计算谐振电流时使用基波分析法准确性太低,而使用时域分析法计算又太过复杂的问题,在工作频率大于谐振频率工况下对电路谐振电流波形进行分析和理论推导,同时对电流合理地假设和等效,构建简化的谐振电流模型。实验结果表明,简化电流模型比基波分析法的准确性更高,且计算简单。
当电网电压不平衡时,采用原有的控制策略会产生大量三次谐波电流,维也纳整流器运行的稳定性会受到严重的影响。在分析电网电压不平衡时整流器运行功率脉动原因的基础上,运用准PR调节器控制策略向网侧注入适量的负序电流,以抑制有功功率和直流侧电压的脉动。算法可以精准、快速地将电网相序分离,使系统的控制更加快速。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和试验平台验证了控制策略的可行性。
常见的多模式控制的四开关Buck-Boost变换器,均以Boost模式下的零极点作为设计补偿网络的主要依据,却忽略了其他工作模式下的动态响应性能,只能使系统在输入电压范围内具有良好的稳定性和动态响应的性能。为改善系统整体的稳定性和动态响应速度,提出了一种新型模式切换补偿的控制策略。用能量守恒法和开关元件的平均建模法对变换器系统进行建模,根据小信号模型推导出各种模式的开环传递函数,并设计补偿切换电路。最后搭建仿真模型和实验电路进行研究,验证了所提补偿方式的可行性,提高了环路的响应能力。
为推动国家“双碳”目标的实现,助力能源转型,储能电站作为促进新能源消纳,保证电网安全稳定运行的重要技术手段,两部委与地方政府部门相继出台多项政策促进我国新能源储能电站建设。从我国相继发布相关政策角度出发,剖析已建设储能电站及示范工程结构与工作模式;然后从全寿命周期角度出发,分析储能电站建设过程中所考虑的成本投入以及储能电站效益,以及部分成本测算需要考虑的主要参数;最后,结合我国现有能源结构给出相关建议,以期储能电站发挥新能源消纳等多重作用,为储能电站的建设运营提供依据和决策指导。
综合利用继电器多元性能参数退化数据建立多元性能退化模型,并开展继电器可靠性评估研究。选取多个继电器参数,考虑模型参数有界性的实际统计特性,建立改进的基于截断正态分布的多元维纳退化模型。针对所建立的模型,提出一种多阶段模型参数估计方法。以可靠度作为继电器可靠性的评价指标,提出基于蒙特卡洛仿真的可靠度近似计算方法,并通过实际案例验证所提方法的精确性和有效性。
首先,对国内外近期运载火箭发射情况与可靠性进行了简要回顾,列举了中、美、俄三国针对星箭可靠性问题所开展的典型研究;随后,从工作失效与贮存失效两个方面归纳总结了开展星箭电气系统可靠性研究所面临的4项关键问题。最后,针对所归纳的关键性问题,进一步对星箭电气系统可靠性研究未来可能的发展方向进行了探讨。
通过试验验证和分析交流接触器吸合时间的影响因素,主要有触头弹跳、线圈参数以及电工纯铁材料性能。通过优化触头弹簧参数,严格控制接触器触头的弹簧力,优化调整产品线圈参数以及使用高牌号的电工纯铁等措施,可以有效降低交流接触器的吸合时间,使产品的吸合特性更佳。
随着全球可再生能源的普及应用以及电动汽车产业的迅速发展,储能技术将成为促进能源发展的关键环节。不同储能技术的成熟度存在较大差异,需构建多能互补、取长补短、因地制宜、效益优先的储能技术布局。针对应用于电力系统中的主要储能技术进行梳理,介绍了电化学储能、电磁储能、储热技术、化学燃料储能等多种储能形式相应的原理,并对储能技术未来发展及应用趋势进行了初步的展望。研究和分析可用于降低储能系统成本,提升储能技术性能和成熟度,从而为坚实、有序推动清洁能源可持续发展提供一定参考及助益。
研究了一种适用于低压大电流场合的带有同步整流功能的移相全桥软开关变换器。利用软开关技术减少电路的开关损耗,利用同步整流技术减少电路的整流损耗,有效地提高了变换器系统的效率,并深入分析移相全桥逆变器中的软开关技术和同步整流电路。
为研究交流串联故障电弧引发的火灾风险,根据GB 14287.4—2014搭建物理实验平台,得到典型的交流串联故障电弧电流波形。基于改进Mayr电弧模型与Comsol软件,建立交流串联故障电弧简化模型,仿真得到的电流波形与实验结果具有较好的吻合度。根据仿真模型,得到故障电弧发展过程中的温度变化规律;并针对不同负载电流、不同室内通风情况对故障电弧引起的火灾风险进行定量评估。结果表明,随着负载电流的增大与室内空气流速的减弱,故障电弧所引发的火灾风险会明显增加。
太阳能、风能等可再生能源的规模化开发利用推动全球范围内能源互联网的发展,储能是可再生能源高占比能源系统中的关键支撑技术之一。氢能具有能源储存时间跨度长、运输距离远、消纳利用渠道多等特点,以氢作为储能载体的电解水制氢技术可望促进大规模可再生能源的整合与消纳,是未来储能产业的重要发展方向。首先比较了包括氢储能在内的各种储能技术特点,其次重点阐述了各种电解水制氢技术的原理、特性与应用现状,概述了氢能储运与利用等产业链相关技术的发展现状。在此基础上,对电解水制氢、氢能储运及利用技术的发展趋势进行了展望。
大部分配电网单相接地故障定位是通过检测、计算零序电流来实现,需要增加相应硬件设备,在已经实现配电自动化改造区域改造困难,提出一种基于三相相电流稳态突变量分析的小电流单相接地故障定位方法。依据接地故障发生前后三相电流的绝对突变量,设置判据实现故障区段定位,MATLAB仿真结果及工程应用验证所提方法的可行性。所提方法可以在主站侧远方定位,计算简单,降低了配电网接地故障定位的复杂度。
配电网中可再生能源渗透率不断提高,对配电网的安全稳定运行造成威胁。通过分析用户侧负荷与可再生能源发电功率的耦合互动特性,提出了基于贝叶斯网络的配电网净负荷直接预测方法。首先根据各影响因素与配电网净负荷的因果关系建立贝叶斯网络结构,然后利用历史数据进行网络参数学习,最后生成用于配电网净负荷预测的贝叶斯网络。采用国外某地区配电网实际数据对模型进行检验,算例结果表明,与支持向量机(SVM)等预测模型相比,所提模型误差小,能有效提高配电网净负荷的预测精度。
重点阐述了百兆瓦时级储能电站系统集成,介绍了预制舱的设计技术,分析了储能在新能源并网下典型应用模式及控制策略,并结合仿真及实际运行结果进行验证。理论和实践表明,可以有效解决大规模新能源并网存在的一系列问题,具有一定示范意义。
能否可靠地分断临界电流是衡量低压断路器性能的一个重要指标。由于2P DC 2 000 V万能式断路器在64 A的临界电流下燃弧时间超过1 s,无法通过试验,所以对影响临界电流试验的各个因素进行试验分析。结果发现,产气材料PA的产气效果最佳且去游离效果好;动静触头间的开距从45 mm增加到60 mm可拉长电弧,起到拉断小电流的直流电弧和提高弧压的效果,同时将窄缝的宽度调整为10 mm时,可以使产品通过临界电流试验。在此基础上进一步修改,最终使产品达到其他性能指标要求。
LLC谐振变换器拓扑具有结构简单、效率高、功率密度大、集成化便利等优势,在中大功率直流电源中被广泛应用,但谐振过程较为复杂。采用单向LLC谐振变换器基本拓扑,提出 LLC谐振参数明确的优化设计方法。通过实验样机在开环调试下,得到欠谐振和过谐振状态下的实验波形,通过变压器一次侧开关管零电压开通(ZVS)和二次侧整流管零电流关断(ZCS)及直流增益的实现,验证谐振参数优化设计的合理性和普遍适用性。
为提升新能源消纳水平,提高电力系统灵活性、稳定性与安全性,国家与地方政府陆续出台了多项政策,鼓励新能源电站配置储能系统。然而储能行业总体仍处于发展初期,新能源配置储能的规模化应用仍面临诸多难题。基于对国内外相关政策的梳理分析,深入探讨了新能源电站配置储能的经济性、配置标准以及配置方式等关键问题,提出了促进我国电化学储能在新能源并网领域应用的建议。
对现有用于三相三线制有源电力滤波器的比例+重复控制复合控制策略进行比较分析;并对其中的比例+重复控制串联复合控制策略提出两种改进方法,使其较于单重复控制具有更快的响应速度和更高的跟踪精度。通过理论分析、MATLAB仿真和样机试验,验证了控制策略的正确性和有效性。
以小型断路器热脱扣用双金属片为研究对象,分别从理论计算、试验分析和数值仿真等角度对热弯曲特性进行了分析,提出了双金属片优化设计新思路,并以此为基础建立了双金属片热弯曲特性的仿真平台。开发和设计了热双金属片弯曲性能试验专用成套夹具,完善了试验平台和方法。利用数值仿真替代部分前期试验,结合实验设计方法,可快速求得设计参数最优解,降本增效。仿真平台还可应用于以热脱扣力、脱扣行程为校验目标的机构参数协同设计。
电力系统断路器分合闸控制回路通常使用电磁继电器实现回路自保持。针对国产化替代测试中一例保持继电器触点粘连的问题进行分析,发现由于继电器结构设计原因导致上电后抖动次数较多、时间较长。测试表明在断路器跳合闸线圈工作电流较大的应用场景下,继电器上电抖动可能使触点产生烧蚀并产生粘连故障。在电力系统断路器分合闸回路选用保持继电器时,需考察继电器的触点弹跳时间、弹跳次数,避免应用中产生触点粘连问题。
针对智能电表故障数据规模大、维度高、存在错误及异常数据的特点,提出了一种融合多分类机器学习模型的智能电表故障预测方法。采用正态分布补全及箱型图方法,对原始数据集进行缺失值填补及异常值替换;通过计算特征属性与故障类型的相关系数,消除不相关特征,形成特征子集;构建混合采样策略,解决故障数据不平衡问题。计算三种典型机器学习算法处理智能电表故障数据的预测准确率,构建混淆矩阵;计及各分类器的预测能力,构建多分类器融合决策函数。最后,分别采用公共数据集与实际用电数据作为样本,验证了所提方法的有效性。
