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打造基于动态可重构电池网络的数字储能系统,构建储能即服务的商业模式——记清华大学电机系研究员慈松

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中国科技成果 2023年第13期24卷 55-58页

作者：慈松清华大学电机系 “信息能源”教育部一中国移动联合实验室国家能源领域“中国能源互联网发展战略研究”课题组首席科学家及能源互联网行动计划预研课题组

"双碳"目标下,我国电力系统正在发生深刻的变革.风、光可再生能源的大比例接入增加了新型电力系统的波动性、随机性,促成储能需求的爆发.然而,在电化学储能系统中,电化学体系的非线性变化特征使其难以预测、不易控制,增加了储能的安全... 详细信息

"双碳"目标下,我国电力系统正在发生深刻的变革.风、光可再生能源的大比例接入增加了新型电力系统的波动性、随机性,促成储能需求的爆发.然而,在电化学储能系统中,电化学体系的非线性变化特征使其难以预测、不易控制,增加了储能的安全风险和调控难度,降低了储能的经济效益.

关键词：电化学储能电力系统新型电力可再生能源储能系统电化学体系动态可重构非线性变化

面向“强基计划”理工双学位培养的探索式学习课程——以清华大学未央书院为例

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高等工程教育研究 2025年第1期 19-26页

作者：林今梁曦东李正操陈立庚清华大学电机系清华大学材料学院清华大学未央书院

以理工双学位模式开展人才培养,是清华大学贯彻实施国家“强基计划”的重要举措。在“数理基础科学+工程衔接方向”的理工双学位教学培养推进过程中,核心挑战是如何在极为有限的学分条件下,实现国家“强基计划”提出的两个“聚焦”。为... 详细信息

以理工双学位模式开展人才培养,是清华大学贯彻实施国家“强基计划”的重要举措。在“数理基础科学+工程衔接方向”的理工双学位教学培养推进过程中,核心挑战是如何在极为有限的学分条件下,实现国家“强基计划”提出的两个“聚焦”。为此,清华大学未央书院以探索式学习课程的建设作为突破口,全面实施以学习成效为中心的系统性课程改革。针对十二个工程衔接方向的已有课程与培养特点,未央书院启动“探索式学习”的课程改革。探索式学习课程不仅关注学生对知识的获取结果,还关注学生获取知识的过程,有效解决以往学生只习惯听从教师讲授、疏于自主探索的问题,在有限的学分条件下提升了学生学习成效。通过四年的实践,未央书院为千余名理工双学位强基学生规模化建成了数十门具有探索性和实践性的课程,在完善培养方案、联动其他能力培养环节以及启迪科研探索等方面发挥重要作用,初步达到了巩固基础、综合知识、衔接前沿与科研探究的课程设计目标。

关键词：强基计划理工双学位探索式学习课程

基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 228-238,I0019页

作者：易哲嫄孙凯刘增杨新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题。文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法。针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导... 详细信息

大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题。文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法。针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导两步仿真的改进热分析方法,保证热分析精度的同时,提升热分析计算速度。仿真结果表明,提出的热分析方法与传统方法准确度相似,而计算速度大幅提升。此外,优化过程中,将变换器电路参数与变压器参数共同考虑,引入更多优化变量,从而形成全局优化模型,提升设计方案的优异性;并采用改进热分析方法和遗传算法以提升计算速度,保证了全局优化模型的可计算性。综合以上措施,最终形成系统的大功率高频变压器高速全局优化设计方法。通过一个具体的案例设计和实验结果验证提出的优化方法的有效性。

关键词：大功率高频变压器高速全局优化热分析变换器协同设计遗传算法

基于贝叶斯网络的智能变电站二次系统可靠性评估与动态更新方法

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供用电 2025年第1期42卷 79-85,95页

作者：付威甘子松闫云琦陈颖晋龙兴朱丹龙深圳供电局有限公司广东深圳518048 清华大学电机系北京100084

实时、准确获取变电站设备可靠性参数对变电站及电力系统的安全稳定运行具有重要意义。针对智能变电站二次拓扑结构复杂、可靠性评估难以自动实现的问题,建立基于贝叶斯网络的可靠性实时演算模型,实现对二次设备和系统可靠性的准确评估... 详细信息

实时、准确获取变电站设备可靠性参数对变电站及电力系统的安全稳定运行具有重要意义。针对智能变电站二次拓扑结构复杂、可靠性评估难以自动实现的问题,建立基于贝叶斯网络的可靠性实时演算模型,实现对二次设备和系统可靠性的准确评估。首先,基于变电站配置描述(substation configuration description,SCD)文件描述的面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)网络和物理网络拓扑,建立表征变电站二次回路信息-物理系统的贝叶斯网络,刻画通信网络和GOOSE网络的耦合影响机制。然后,基于告警信息的语义分析,提出基于设备告警的节点状态更新机制。最后,利用贝叶斯网络的双向推理特性,综合考虑后验概率和设备老化导致的可靠性变化,总结可靠性动态更新计算方法。算例分析表明所提方法可以实现系统信息-物理耦合功能可靠性的动态评估,正确识别系统检修、设备故障的影响范围,并根据系统告警信息动态更新系统可靠性参数,适用于智能变电站二次系统长期运行可靠性评估。

关键词：可靠性贝叶斯网络动态更新智能变电站信息-物理系统

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离子回旋共振法同位素分离研究进展

核技术 2025年第1期48卷 12-26页

作者：罗岚月张梦龙汪耀庭李和平姜东君周明胜清华大学工程物理系北京100084

离子回旋共振同位素分离(Ion Cyclotron Resonance Isotope Separation,ICR-IS)方法自20世纪70年代提出以来,受到了世界各国研究者和产业界的广泛关注。本文基于国内外研究者公开发表的有关ICR-IS的研究成果,综述了ICR-IS方法的基本原... 详细信息

离子回旋共振同位素分离(Ion Cyclotron Resonance Isotope Separation,ICR-IS)方法自20世纪70年代提出以来,受到了世界各国研究者和产业界的广泛关注。本文基于国内外研究者公开发表的有关ICR-IS的研究成果,综述了ICR-IS方法的基本原理、装置基本结构、产生显著同位素分离效应需要满足的主要约束条件,以及用于不同种类同位素分离的ICR理论与实验研究进展,最后简要探讨了推动该方法走向实际工程应用仍需深入研究的关键科学与技术问题。

关键词：同位素分离离子回旋共振选择性加热乏燃料后处理非平衡态等离子体带电粒子输运

算电协同探索:HVDC侧储备一体电池灵活性挖掘

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电力建设 2025年第2期46卷 1-12页

作者：陈敏郭庆来井汤博潘宇翟思成李子豪清华大学电机系北京市100084 北京字跳网络技术有限公司北京市100089

充分挖掘算力中心中蕴含的负荷灵活性是实现算力电力协同的关键。文章聚焦于算力中心内部通信高压直流电源(high voltage direct current,HVDC)侧储备一体电池的闲置灵活性,提出了一种高溢价应用场景:一方面,提升列头柜的算力需求承载量... 详细信息

充分挖掘算力中心中蕴含的负荷灵活性是实现算力电力协同的关键。文章聚焦于算力中心内部通信高压直流电源(high voltage direct current,HVDC)侧储备一体电池的闲置灵活性,提出了一种高溢价应用场景:一方面,提升列头柜的算力需求承载量,从而获得高溢价应用;另一方面,同时考虑向电网提供负荷侧灵活性,以获得电力辅助服务市场补偿并降低电费。文章阐述了该应用场景的原理,并对不同情境下的价值评估进行了讨论,以为HVDC侧储备一体电池的闲置灵活性调控提供理论依据。最后,展望了未来算力电力协同发展的路径。

关键词：算力电力协同算力中心负荷灵活性储备一体电池算力需求承载量电费

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面向MMC应用的大功率IGCT器件加速老化试验拓扑研究

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 266-276,I0022页

作者：朱鸿凡吴锦鹏王鹏刘佳鹏陈政宇余占清赵彪曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor, IGCT)具有阻断电压高、通流能力强等特点,在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力,但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题,成为限制应用的潜在因素,如何针对不同工况开展... 详细信息

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor, IGCT)具有阻断电压高、通流能力强等特点,在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力,但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题,成为限制应用的潜在因素,如何针对不同工况开展加速老化等效测试成为开展可靠性研究的关键瓶颈。文中以模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)工况为代表,针对IGCT器件可靠性等效测试难题开展研究。首先分析MMC工况下IGCT器件的暂态电气应力和长期电热应力,分别采用TCAD仿真软件与平均值等效计算模型定量获得IGCT器件在实际工况下的应力大小;其次,基于应力分析结果,提出一种三半桥式两级电流应力加速老化试验拓扑,设计并搭建2 500 V/4 000 A/150 Hz参数的IGCT加速老化试验平台;最后,开展约100 h高压、大电流老化运行试验,验证平台具备长时运行的能力,且等效测试应力达到设计要求。所提出的等效拓扑及其构建方法,不仅解决了MMC工况下IGCT器件的加速老化测试问题,对其他交直流变换工况、其他类型功率半导体亦有很好的参考价值。

关键词：集成门极换流晶闸管可靠性加速老化试验电热应力电力电子

日本固定式氢燃料电池系统的政策演进及技术应用综述

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电网技术 2025年

作者：郑培钧谢小荣张春朋穆青清华大学碳中和研究院电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

本文旨在对日本固定式氢燃料电池系统的有效应用进行全面梳理，重点关注并网质子交换膜燃料电池(PEMFC)的应用。首先，介绍日本氢能的政策演进及固定式氢燃料电池的技术发展路线；其次，概述日本固定式氢燃料电池在家用和商用/工业领域... 详细信息

本文旨在对日本固定式氢燃料电池系统的有效应用进行全面梳理，重点关注并网质子交换膜燃料电池(PEMFC)的应用。首先，介绍日本氢能的政策演进及固定式氢燃料电池的技术发展路线；其次，概述日本固定式氢燃料电池在家用和商用/工业领域的应用现状及技术特点；然后，分析推动日本固定式氢燃料电池发展的驱动因素；接着，探讨日本在构建氢能社会过程中面临的挑战和发展趋势；最后，结合我国氢能发展现状，探讨对我国的启示和意义。通过全面梳理日本在政策制定、技术创新及市场扩展等方面的演进，为我国固定式氢燃料电池的应用与推广提供参考和借鉴。

关键词：固定式氢燃料电池并网质子交换膜燃料电池日本氢能政策技术创新市场拓展

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混凝土大坝活动裂纹电磁监测系统研制

中国测试 2025年第1期51卷 90-96页

作者：张敬华彭丽莎李世松刘旭菲黄松岭清华大学电机系北京100084 清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

为解决混凝土大坝活动裂纹识别成功率低、监测难度大的技术问题,提出一种新型混凝土大坝活动裂纹电磁监测系统。该电磁监测系统利用电磁监测传感器将混凝土大坝活动裂纹产生的微弱电磁辐射信号转化为电压信号,搭建信号调理模块实现10 kH... 详细信息

为解决混凝土大坝活动裂纹识别成功率低、监测难度大的技术问题,提出一种新型混凝土大坝活动裂纹电磁监测系统。该电磁监测系统利用电磁监测传感器将混凝土大坝活动裂纹产生的微弱电磁辐射信号转化为电压信号,搭建信号调理模块实现10 kHz~1 MHz频段的微弱电压信号的多级放大和滤波,借助无线通信模块和云平台实现电磁辐射信号的无线传输和云端存储,在中控模块中采用LabVIEW构建软件系统,识别和监测活动裂纹电磁辐射信号,定位活动裂纹位置。通过实验确定了电磁监测系统的信噪比和定位误差,实验结果表明所研制的电磁监测系统可监测在传感器2 m范围内的混凝土大坝活动裂纹,为混凝土大坝的安全稳定运行提供保障。

关键词：混凝土大坝活动裂纹电磁辐射监测系统信号处理