摘要：激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场耦合的二维流体模型.利用该模型研究了激光在等离子体中的传播过程,探讨了激光维持等离子体的初始演化过程、能量注入机制、稳态特性及不稳定性等关键问题.通过与高气压氙气等离子体实验结果对比,确定了仿真模型的有效性.相关仿真结果有助于深入理解激光维持等离子体的底层物理机制,为实现光源系统设计、多参数优化提供理论依据.

摘要：随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

摘要：输电线路雷击已成为制约电力系统安全可靠运行的首要因素,而500 kV及以上电压等级的输电线路主要以雷电绕击导线为主。该文在回顾电气几何模型发展历史的基础上,针对电气几何模型忽略大部分雷击物理过程的问题,详细分析先导发展法,包括雷击输电线路物理过程、先导发展模型参数选择、数值方法实现及模型验证,该方法能够全面模拟雷击发展的物理过程;最后,采用先导发展法分析影响线路绕击特性的因素,并讨论不同绕击分析方法的适用范围,对于500 kV及以上的超特高压线路以及同塔多回输电线路,宜采用先导发展法分析雷电绕击。该研究可为输电线路防雷设计及运行事故分析提供关键技术支撑。

摘要：随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。

摘要：提出了一种数字孪生系统的集成设计方法,以满足真实工况下的实际应用。首先,分析了阀侧套管数字孪生系统的功能需求并构建了数字孪生系统框架结构;其次,基于系统框架结构的功能模块设计研发了对应的实现方法;最后,用一起阀侧套管数字孪生系统的应用对该方法进行了展示和验证。所提方法为数字孪生系统的实际应用提供了一种设计思路,可以为电网的数字化转型提供实用而有效的解决方案。

摘要：针对最常见的交流电机系统,以系统级串联和并联的思路,介绍了串联型拓扑集成和并联型拓扑集成两大方法.在串联型集成方法上,以开绕组电机驱动为基础,介绍了适用于调速范围拓展和容错的串联绕组拓扑及悬浮电容拓扑等.在并联型集成方法上,介绍了常规多相电机驱动、逆变器并联驱动三相电机及多模块电机驱动等技术,实现容错、电磁兼容和振动的改善.最后,针对以磁悬浮轴承为代表的特种电机,介绍多自由度电机和控制器集成的特殊方法.这几个案例说明:结合电力电子和电机的特点进行自由度的组合,可以更有效地改善电机系统的综合性能,实现电力电子化电机系统的真正集成.

摘要：构建适应新型电力系统的电力市场体系,既是实现能源电力转型的必然要求,也是实现“碳达峰·碳中和”目标的重要途径。在全面分析新型电力系统结构改变给电力系统带来的变化与挑战的基础上,构建了适应新型电力系统的目标、时间、空间、价值、主体多维协同的电力市场体系。围绕安全保供、低碳转型与经济的多目标协同,中长期、现货与实时运行的多时间协同,多层次全国统一电力市场的多空间协同,安全-绿色-经济的多价值协同,新型市场主体快速发展下的多主体协同五方面关键问题,提出了多维协同的市场设计思路和核心机制。最后,给出了建设全国统一电力市场的实施路径和建议。

摘要：先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage system,AA-CAES)仿真建模及分析是其工程实践的基础。然而,目前模型一般基于理想工况建立,分析结果与实际工况相偏差较大,无法指导工程应用。为此,在传统热力学模型基础上,考虑了空气流动阻力损失和能量转换设备损耗等因素,建立了面向工程应用的AA-CAES模型并以200MW盐穴AA-CAES系统为例进行了分析。同时,对系统效率分析方法进行改进并对其进行了先进㶲分析。结果表明,空气管道㶲损失占总㶲损失比例接近7%,能量转换设备损耗导致电-电效率比轴功效率低5%,二者对系统性能影响较大,在进行工程设计时不可以忽略。系统各部件可避免㶲损失占比均较大,表明系统具有较大的性能提升潜力。各部件㶲损失为其内部㶲损失,与其他部件是否工作在最佳状态关系不大。

摘要：直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展,固态式直流断路器的拓扑结构、工作性能也在不断进步。为此基于逆阻型集成门极换流晶闸管(intergated gate commutate thyristor,IGCT),提出了一种新型的固态式直流断路器结构及设计方法,通流支路采用逆阻IGCT反并联结构实现双向通流,缓冲支路采用金属氧化物避雷器(metal oxide varistor,MOV)-电容结构来抑制过电压,吸能支路采用MOV吸收系统能量。进一步地,给出了关键元器件的参数设计方法,并验证了有效性;设计了性能良好的重力热管散热器,单个模块散热功率可达700 W;提出了主被动结合的控保策略,提高断路器的保护性能。最后,研制了固态式直流断路器样机,可用于750 V以内的低压直流系统,额定通流可达2 kA,可在百微秒内开断10 kA故障电流,成本低、体积小、高可靠,具有良好的应用前景。

摘要：“碳达峰、碳中和”战略目标下,能源结构清洁化—可再生能源并网比例不断提高、能源要素多元化—发输配用各环节海量灵活性资源接入两大趋势带来的挑战,对电力规划、调度运营、电力市场产生了重大影响。规划中如何综合考虑海量运行场景与多元化要素,运营中如何高效调度多样灵活性资源,市场如何设计机制激励主体提供灵活性,都是新型电力系统建设亟待解决的问题。该文从电力规划、调度运营、电力市场3个层面出发,对近年来新型电力系统中规划运营与电力市场的相关研究进展进行系统梳理,涵盖基础理论、机制设计、应用研究、系统研发等多类型研究文献。进一步从规划、调度、市场3个方面展望未来研究趋势,如新型要素接入下的电网韧性、电碳耦合调度理论与高效求解技术、辅助服务与容量市场交易品类、考虑储能等新型主体的市场交易机制等,以期为我国新型电力系统的建设提供有益参考。