摘要：2020年9—10月份,我国华北地区某新能源经柔直送出系统出现了2~6 Hz的持续振荡,导致风电机组频繁脱网和设备损坏。该文利用现场录波数据建立系统等效阻抗网络模型,解释次同步振荡的发生原因。为解决该问题,提出在风电机组变流器控制中嵌入次同步陷波环节的振荡抑制方法,依据实测数据进行参数设计,并进行现场实施与测试。多种工况下的实测结果表明,次同步陷波环节可有效抑制振荡且不影响风电机组的正常运行。该方法易于设计和实现,为解决类似问题提供一种高效实用的方案。

摘要：随着新能源发电渗透率的增加,未来电力系统面临多种安全稳定挑战,次同步振荡即为广受关注的稳定性问题之一。基于构网型控制的电池储能系统(grid forming-battery energy storage system,GFM-BESS)实现次同步阻尼控制(subsynchronous damping controllers,SDC)策略,可高效抑制直驱风机与弱电网相互作用引发的次同步振荡,使得BESS在提供削峰填谷、调峰调频等基本功能的同时,能够为并网风电的潜在振荡模态提供正阻尼。设计了基于低通滤波器、陷波器和移相器的SDC结构,优选了控制环节的加入位置和滤波增益参数。最后,通过电磁暂态仿真验证了所提方法的有效性,比较了各种SDC的阻尼性能,并分析了BESS容量对阻尼控制效果的影响。具体地,采用基于二阶陷波器和移相器的SDC在所构建系统条件下拥有更优越的性能;阻尼目标次同步振荡模态需要5%及以上的BESS容量。

摘要：【目的】部分老龄油气长输管道的运行年限较长,存在具体地理位置信息缺失、实际管道定位与初始设计路线不一致等问题,而传统油气管道定位方法的累积误差大、定位精度低。【方法】为了提高油气管道的定位精度,提出一种基于改进无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)的油气管道定位方法:以陀螺仪与加速度计组成的惯性测量单元为主要设备,利用里程轮、地面标记器作为辅助定位设备,将管道检测器的姿态、速度及位置误差作为状态量,再将里程轮输出的速度与加速度计解算的姿态信息作为观测量,建立非线性捷联惯导系统误差传递模型;利用改进UKF估计系统误差传递模型,降低噪声对定位精度的影响,并结合前向与后向平滑滤波方法、直管与弯管识别方法修正管道检测器的角速度和加速度信息,进一步降低系统解算过程的累积误差。【结果】通过数值模拟与物理试验验证结果表明,所建立的油气管道定位系统可减小长输管道定位的累积误差,对管道所在具体位置进行定位的最大误差为0.56%,在测试环境保持不变的情况下,与传统卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)算法、UKF算法相比,改进UKF算法的定位精度分别提高了约34.2%、30.2%。【结论】基于改进UKF的油气管道定位方法减小了系统解算过程的累积误差,提高了管道的定位精度,在油气长输管道定位中具有较高的实用价值。(图6,表1,参21)

摘要：高性能薄膜电容器广泛应用于新能源交通工具、输变电工程、医疗救治器械和电磁脉冲武器等领域,其中干式直流电容器更是柔性直流输电的重要装备。目前薄膜电容器生产过程中从原料到重要装备完全依靠国外技术,高端薄膜电容器超净聚丙烯(PP)原料完全依赖从国外进口,加工双向拉伸BOPP薄膜和电极蒸镀等大型生产设备都是从发达国家购买,严重制约了我国薄膜电容器技术研发和工程应用,特别是在当前的复杂国际环境下带来诸多隐患,一旦国外禁止向我国出售相关原料和设备,将严重影响我国高科技领域的发展。由此,在当前复杂的国际环境和我国政府提出的“双碳”目标背景下,必须下大力气着力解决影响薄膜电容器领域发展的诸多关键因素,依靠自主技术服务于新能源系统建设。在国家重点研发计划“干式直流电容器用电介质薄膜材料”重点专项支持下,本文从薄膜电容器用电工级超净PP原料入手,探讨通过相关领域科研院所与相关企业深度合作,进行电工级超净PP原料技术攻关,解决研发验证过程中存在的问题,从全局观出发力图解决我国干式直流电容器工程应用面临的重大问题,形成我国干式直流电容器全链条国产化关键技术。

摘要：高温介电聚合物在高温静电储能薄膜电容器中有着广阔的应用。然而,目前常规的高温聚合物电介质介电常数与能量密度较低,这限制了其在高温环境中的应用。为进一步提高高温电介质材料在高温下的介电及储能特性,本研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)为填料,聚酰亚胺(polyimide,PI)为基体,采用原位聚合方法制备了全有机PVDF/PI复合电介质薄膜。系统地研究了铁电PVDF相含量对PI微观结构与形貌、介电性能、储能特性、以及热性能等影响。结果表明:PVDF填料在PI基体中具有良好的相容性和分散。PVDF的引入会使得PI基复合薄膜的击穿强度出现一定程度的下降,但是可以明显提高复合薄膜的介电常数和放电能量密度。其中,PVDF添加质量分数为30的复合薄膜在室温和250 MV/m条件下放电能量密度达到1.89 J/cm^(3),充放电效率为92.4%;而100℃和200 MV/m条件下的放电能量密度达到1.13 J/cm^(3),充放电效率为89.1%。此外,PVDF/PI复合薄膜在高温和高电场的恶劣条件下具有良好的充放电循环性能以及热稳定性。该研究为改善聚合物基复合电介质在高温环境中的储能特性提供了一种新的设计思路。

摘要：金属化介质薄膜是高压电容器的关键组成部分,由于其突出的耐温耐压性能,被广泛应用于电力系统、脉冲功率和新能源汽车等领域。金属化薄膜具有优异的自愈特性,但在大电流冲击下,极薄的金属电极极易出现断裂、失效等现象,是影响电容器安全稳定运行的重要因素。此外,体积大、容量小等问题也严重限制了薄膜电容的应用,并由此形成了技术壁垒。而金属化介质薄膜在向小型化高容量发展的过程中,除新型介质薄膜材料的影响外,超薄高方阻金属化电极结构的设计对薄膜电容器性能的影响也逐渐开始显露。本文旨在综述近年来高方阻金属化薄膜的电极结构设计,及表/界面工程在电极结构设计中的应用与发展。总结过往从电极厚度、元素、图案化对金属化电极结构进行设计的局限性和存在的问题,分析了随着金属电极厚度从微米级向纳米级转变过程中界面在电气特性中承担的角色,偏重结合其自愈特性与电极结构相互作用的关系进行阐述。结合光电半导体领域中超薄金属化薄膜界面研究成果中介质薄膜金属化可以借鉴的界面研究方法,为应用于未来新能源领域中储能用超薄金属化膜如何利用界面开展结构设计及性能调控等方面提供参考。系统阐述了微观基础研究领域中金属化薄膜结构与界面设计对宏观电气性能调控的预测,并从根本上提出薄膜电容器领域发展的国产化关键技术。

摘要：近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。

摘要：多相无刷励磁机已广泛应用于大容量核电机组,但现阶段对常见故障缺乏可靠的检测及保护措施。该文设计了一种用于无刷励磁机故障检测的磁极探测线圈,并研究了不同磁极下探测线圈的组合联结方式。针对多相环形绕组无刷励磁机的励磁绕组匝间短路、二极管开路、电枢绕组断线和内部短路等常见故障,分析了正常运行和各种故障工况下多相电流及其产生的合成电枢反应磁场的特点,推导出各种故障在磁极探测线圈端口引起的电压谐波特征,并通过样机实验进行了验证。理论分析与实验结果表明,应用该文设计的组合磁极探测线圈,可根据探测线圈端口电压的频率特征,检测并区分各种故障,为提高多相无刷励磁机的安全可靠性提供了新思路。

摘要：海上风电通过柔性直流远距离输送是大规模开发远海风资源的重要手段,然而风电的低惯性、波动性及电力电子化系统动态易对送端系统及其接入电网的频率稳定产生重大挑战。为应对海上风电并网频率稳定问题,提升海上新能源电源频率支撑能力,本文对海上风电-柔直送端系统的频率控制研究进行系统论述。首先,明确了该系统的基本结构和频率控制要求;其次,从风电机组侧、柔直换流站侧和风电-柔直双侧协调控制三方面,总结已有基于下垂控制及虚拟惯量控制的跟网型控制策略或基于虚拟同步机控制的构网型控制策略,比较有储能或无储能情况下海上风电场控制方式,介绍基于通信或直流电容电压控制、辅助直流电压控制等非通信手段的换流站控制策略和风电-柔直协调控制策略,分析了各控制策略的特点;最后,从参数设计、协调控制及储能配置等方面探讨了已有控制策略面临的问题及挑战,并给出了综合自适应参数体系、多时间尺度分区协调控制和分散式储能等潜在改进思路及建议。

摘要：随着电力市场建设不断完善,电力市场交易电量占比不断攀升,电网逐渐由常规机组主导的计划方式向高比例新能源的市场方式转变,使得新型电力系统运行及规划面临严峻考验。为此,在电力市场情景下针对新能源高渗透率的消纳问题进行探讨,提出一种促进风光高效消纳的解决方案。首先提出了对于风光等新能源出力的模拟方式,并利用场景削减技术获得典型出力;进而从日前市场的角度出发,提出了计及系统网络约束的实时平衡市场出清模型并将全系统弃风、失负荷惩罚费用加入模型;最后,针对不同弃风、失负荷情景进行量化对比分析,提出了一种高比例可再生能源接入电力系统后的可行消纳模式。该模式有望从电力市场设计角度助力“双碳”目标的实现。