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海上风电经24脉动二极管整流器送出系统的交流滤波器优化配置

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全球能源互联网 2024年第5期7卷 550-557页

作者：黄晓明许烽陆承宇王松曹文斌金砚秋张哲任徐政国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310014 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

整流站采用二极管整流器能够提升远距离大容量海上风电直流送出系统的经济性和可靠性。提出了基于24脉动二极管整流器的海上风电并网系统中交流滤波器的优化配置方法。首先,明确了基于24脉动二极管整流器的海上风电送出系统结构,阐述了2... 详细信息

整流站采用二极管整流器能够提升远距离大容量海上风电直流送出系统的经济性和可靠性。提出了基于24脉动二极管整流器的海上风电并网系统中交流滤波器的优化配置方法。首先,明确了基于24脉动二极管整流器的海上风电送出系统结构,阐述了24脉动二极管整流器的基本原理。然后,计算了24脉动二极管整流器的无功功率需求,对于24脉动二极管整流器,可以将设计复杂的交流滤波器简化为电容器,通过对有功功率变化范围内不同容量电容器滤波效果进行扫描,提出了综合考虑滤波效果和滤波器容量的交流滤波器无功容量优化方法。最后,在PSCAD/EMTDC中对基于24脉动二极管整流器的海上风电送出测试系统进行了谐波分析和交流滤波器优化设计。

关键词： 24脉动二极管整流器海上风电交流滤波器谐波分析无功容量

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海底电缆谐波频段电气参数计算

电力系统自动化 2021年第21期45卷 76-84页

作者：徐政李斯迅金砚秋浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

随着海上风电的大规模开发,由海上风电接入电网引起的谐波问题越来越突出,迫切需要进行建模和分析,而在谐波频段对海底电缆进行建模是其中的一项重要工作。研究了海底电缆谐波频段电气参数的计算方法,为海底电缆建模提供了依据。首先给... 详细信息

随着海上风电的大规模开发,由海上风电接入电网引起的谐波问题越来越突出,迫切需要进行建模和分析,而在谐波频段对海底电缆进行建模是其中的一项重要工作。研究了海底电缆谐波频段电气参数的计算方法,为海底电缆建模提供了依据。首先给出了电缆电气参数的定义,然后总结了海底电缆电气参数的计算流程和计算公式,并对计算公式的适用性进行了论证,最后对3种典型海底电缆的电气参数进行了计算。结果表明,无论是电缆的正序参数还是零序参数,都会随频率有较大幅度的变化,在进行谐波分析时必须考虑电缆电气参数随频率变化的特性。

关键词：海上风电海底电缆谐波分析电缆模型电气参数

两种基于构网型风机和二极管整流单元的海上风电送出方案

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高电压技术 2022年第6期48卷 2098-2107页

作者：张哲任金砚秋徐政浙江大学电气工程学院杭州310027

风机的构网型控制策略是基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电送出系统稳定运行的关键。首先介绍了基于DRU的海上风电送出系统的拓扑结构,并研究了海上构网型风电场基本运行特性。然后,定义了4种类型的灵敏度用于控... 详细信息

风机的构网型控制策略是基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电送出系统稳定运行的关键。首先介绍了基于DRU的海上风电送出系统的拓扑结构,并研究了海上构网型风电场基本运行特性。然后,定义了4种类型的灵敏度用于控制器设计;基于灵敏度分析结果提出了包含3层结构的风机网侧换流器构网型控制策略,其中最外层的有功功率控制器和无功功率控制器分别用于控制风机交流电压幅值和频率。最后,在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了低频交流不控整流海上风电送出方案和中频不控整流海上风电直流送出方案的仿真模型,对风速阶跃和海上交流故障进行仿真。仿真结果表明,所提出控制策略能够保持基于DRU的海上风电送出系统稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。

关键词：海上风电二极管整流单元灵敏度分析构网型风机低频海上电网中频海上电网

海上风电场交流并网谐波谐振放大机理分析与治理

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电力系统自动化 2021年第21期45卷 85-91页

作者：徐政金砚秋李斯迅张哲任浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理。首先,对... 详细信息

由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理。首先,对海上风电场并网时的谐波谐振放大机理进行了分析,从原理上给出了治理的技术途径;然后,以某海上风电并网实际工程为研究案例,分别建立了海上风电电网和陆上电网的谐波模型,包括电缆、变压器和风电机组的谐波模型以及超高压大电网的等效谐波模型和低压配电网的等效谐波模型,并根据所建立的谐波模型分析了发生谐波谐振放大的原因,提出了解决谐波谐振放大问题的治理方案并进行了验算;最后,对海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题的机理和治理原理进行了总结。

关键词：海上风电场谐波谐振放大海底电缆系统等效阻抗并联滤波器

跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出系统的最优频率选择

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电网技术 2022年第8期46卷 2881-2888页

作者：张哲任陈晴金砚秋殷贵王思逸徐政浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江省杭州市311122

远海风电场采用跟网型风机配柔直送出系统是已得到广泛应用的典型远海风电送出方案,但是目前存在海上换流站平台造价较高的问题。跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出方案可以减小换流器的体积重量和造价,是提高工程经济性的一种有竞争... 详细信息

远海风电场采用跟网型风机配柔直送出系统是已得到广泛应用的典型远海风电送出方案,但是目前存在海上换流站平台造价较高的问题。跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出方案可以减小换流器的体积重量和造价,是提高工程经济性的一种有竞争力的方案。针对跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出系统的最优频率选择开展研究,首先计算了频率变化时海缆的单位长度参数和载流量,基于海缆典型接线研究了不同频率下海缆的选型方案。然后分别计算了不同运行频率下集电系统功率损耗和海上换流平台阀损耗。最后,分别计算了集电系统功率损耗和海上换流平台阀损耗的折现电价、集电系统和海上换流平台的投资成本,基于经济性综合结果表明最优频率位于150~200Hz范围内。

关键词：远海风电跟网型风机中频汇集柔直送出最优频率选择

基于构网型风电机组和二极管整流单元的海上风电场黑启动策略

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高电压技术 2023年第9期49卷 3730-3740页

作者：金砚秋张哲任吴宏远裴星宇陈建福徐政浙江大学电气工程学院杭州310027 广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000

基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况... 详细信息

基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况下,构网型风电机组可以作为海上风电场的黑启动电源。首先,介绍了2种构网型海上风电经DRU送出系统的拓扑。接着,阐明了构网型风电机组的结构和控制策略,分析了风电机组并网启动时的自同步过程。然后,研究了海上交流系统的无功功率平衡,提出了避免风电机组启动时无功功率过载的措施,在此基础上提出了海上风电场黑启动策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了中频构网型海上风电直流送出系统和低频构网型海上风电交流送出系统的电磁暂态仿真模型,对海上风电场黑启动过程进行仿真,风电场平稳启动的仿真结果验证了所提基于构网型风电机组的黑启动策略的有效性。

关键词：构网型风电机组二极管整流单元海上风电场黑启动策略无功功率平衡启动时序

采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案

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高压电器 2023年第7期59卷 166-175页

作者：彭开军周国梁李文津金砚秋张哲任徐政中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司武汉430071 浙江大学电气工程学院杭州310027

目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上... 详细信息

目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此,提出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先,阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性,DRU承担全部海上风电功率传输任务,整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率,并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标,提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略,其中,整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后,在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真,验证所提出方案的可行性。

关键词：远海风电二极管整流单元模块化多电平换流器故障穿越混合型整流站

Co掺杂Sr_(0.95)Ti_(0.4)Fe_(0.6)O_(3-δ)阳极SOFC制备及在掺氢天然气下的性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 1-8页

作者：张婉晨吕秋秋朱腾龙钟秦南京理工大学化学与化工学院南京210094

天然气管道掺氢是实现大规模、长距离输氢的关键技术之一。通过固体氧化物燃料电池(SOFC)直接利用掺氢天然气发电或开展冷热电联供,不需要进行氢气分离提纯,就可实现能量的高效转化利用。针对掺氢天然气燃料对SOFC阳极性能及稳定性的需... 详细信息

天然气管道掺氢是实现大规模、长距离输氢的关键技术之一。通过固体氧化物燃料电池(SOFC)直接利用掺氢天然气发电或开展冷热电联供,不需要进行氢气分离提纯,就可实现能量的高效转化利用。针对掺氢天然气燃料对SOFC阳极性能及稳定性的需求,采用高温固相合成法制备了Sr_(0.95)Ti_(0.4-x)Fe_(0.6)O_(3-δ)(STFC,x=0.03,0.05,0.07)阳极,研究了材料结构演变、多孔阳极导电特性及不同掺氢比甲烷燃料下的单电池性能及稳定性。结果表明,STFC钙钛矿氧化物经过加湿氢气还原后表面析出纳米Co-Fe合金颗粒,且析出组分随Co掺杂含量增大而增多。在800℃和加湿氢气下,STFC多孔电极的电导率为3 S/cm;在800℃掺氢比20%(体积分数)甲烷燃料中,单电池峰值功率密度达到0.457 W/cm^(2),在0.14 A/cm^(2)电流密度下连续运行140 h,表现出较好的性能及长期稳定性。

关键词：固体氧化物燃料电池钙钛矿阳极掺氢天然气电化学性能

料浆I/C比对PEMFC合金催化剂氧传质阻力的影响规律

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材料导报 2024年第14期38卷 177-181页

作者：谢雨秋郭伟武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 佛山仙湖实验室广东佛山528200

氧气传输阻力对燃料电池性能有着重要的影响,而该阻力的大小也与料浆配方的I/C比和催化剂种类密切相关。本工作研究了不同I/C比对不同型号低载量合金催化剂性能的影响,使用了极限电流法对燃料电池的氧传质阻力变化规律进行分析。测试结... 详细信息

氧气传输阻力对燃料电池性能有着重要的影响,而该阻力的大小也与料浆配方的I/C比和催化剂种类密切相关。本工作研究了不同I/C比对不同型号低载量合金催化剂性能的影响,使用了极限电流法对燃料电池的氧传质阻力变化规律进行分析。测试结果表明,虽然合金催化剂的电催化活性高于纯铂催化剂(PtCo/C>PtRu/C>Pt/C),但是I/C比变化对电池性能的影响更为关键:PtRu/C催化剂极限电流密度最低,氧气传输能力受到I/C比的影响最严重,PtCo/C次之,Pt/C催化剂的氧气传输能力受到的影响最小。与之对应的,三种催化剂的电池性能依次为Pt/C≈PtCo/C>PtRu/C。

关键词： I/C比合金催化剂氧传质阻力燃料电池