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飞轮储能控制技术及其在新型电力系统中的应用

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中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1003-1020页

作者：李佳玉魏乐房方刘吉臻华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 新能源电力系统全国重点实验室北京102206

推动以飞轮储能为代表的新型储能技术快速发展,有助于提升电力系统的调节能力和灵活性,促进新能源消纳,保障电力可靠稳定供应.本文聚焦电力级飞轮储能系统的运行控制问题,归纳阐述了飞轮储能系统常见结构及工作原理;结合不同运行模式,... 详细信息

推动以飞轮储能为代表的新型储能技术快速发展,有助于提升电力系统的调节能力和灵活性,促进新能源消纳,保障电力可靠稳定供应.本文聚焦电力级飞轮储能系统的运行控制问题,归纳阐述了飞轮储能系统常见结构及工作原理;结合不同运行模式,分析了飞轮储能单体的多种充放电控制策略;分别针对飞轮储能阵列和含飞轮储能的混合储能系统,探讨了规模化集成控制问题,在此基础上,结合实例列举了飞轮储能在新型电力系统中的几个典型应用场景.

关键词：飞轮储能控制新型电力系统应用场景

基于u-shaplets特征子序列的新型低压配电网拓扑识别方法

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电测与仪表 2024年

作者：王子豪余涛黄毅王克英潘振宁华南理工大学电力学院

“双碳”目标的提出给低压配电系统带来了革命性的挑战，拓扑清晰、分布式光储系统规模化接入的新型低压配电网已经处于建设的起步阶段，文中分析了新型低压配电网电压时空分布特征，介绍了一种面向新型低压配电网的拓扑识别方法，该方... 详细信息

“双碳”目标的提出给低压配电系统带来了革命性的挑战，拓扑清晰、分布式光储系统规模化接入的新型低压配电网已经处于建设的起步阶段，文中分析了新型低压配电网电压时空分布特征，介绍了一种面向新型低压配电网的拓扑识别方法，该方法征无监督地提取电压曲线中最具辨识度的局部特征子片段(shaplets)，并形成u-shapelets距离图作为相似度度量进行聚类，能有效提高常规聚类算法的拓扑识别的准确率，避免了新型低压配电网中光储系统规模化接入后电压时空特性整体更加平缓导致聚类时类间距离拉近带来识别准确率下降的问题，且对数据非故障性缺失场景具有较高的鲁棒性。

关键词：新型低压配电网分布式光储低压拓扑识别 u-shapelets

1m级间隙正极性雷电冲击闪络判据海拔校正方法的适用性

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高电压技术 2024年第2期50卷 825-831页

作者：刘柏炫韩永霞何少敏蔡汉生刘刚冯瑞发华南理工大学电力学院广州510640 南方电网科学研究院广州510080

绝缘子及空气间隙的雷电冲击闪络判据是评估输电线路耐雷性能的重要仿真模型之一,同一间隙的闪络判据在不同海拔地区应用需要进行海拔校正。绝缘子及空气间隙的雷电冲击U50%闪络判据可以采用g参数进行海拔校正,但是更加精确的闪络判据... 详细信息

绝缘子及空气间隙的雷电冲击闪络判据是评估输电线路耐雷性能的重要仿真模型之一,同一间隙的闪络判据在不同海拔地区应用需要进行海拔校正。绝缘子及空气间隙的雷电冲击U50%闪络判据可以采用g参数进行海拔校正,但是更加精确的闪络判据如伏秒特性及先导发展模型法尚缺乏有效的海拔校正方法。该文针对110kV线路用复合绝缘子及1m棒-板间隙,分别在平原和高海拔地区开展了正极性标准雷电冲击试验,对比了海拔对冲击闪络特性的影响,分析了现有海拔校正方法在U50%及伏秒特性散点校正中存在的问题。然后,拟合了适用于不同海拔的110 kV单支复合绝缘子及1 m棒-板间隙的正极性标准雷电波先导发展模型,并将该模型计算得到的U-t曲线与试验所得的伏秒特性散点进行对比分析,验证了先导发展模型通过改变相对空气密度开展闪络判据海拔校正的适用性。最后,通过对比分析不同先导发展模型对计算110kV输电线路耐雷水平的影响,证明了先导发展模型闪络判据海拔校正的精确性。

关键词：长间隙海拔校正闪络判据先导发展模型耐雷水平

基于GRU-BP的锂电池部分充电数据SOH估计

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电源学报 2024年

作者：钟耿钦王学梅康龙云华南理工大学电力学院

用户给电池充电时，电池的初始荷电状态(State of Charge， SOC)往往是随机的，因此在实际应用中难以得到锂电池完整的充电数据，针对这一问题提出了一种基于部分充电数据的锂电池健康状态(State of Health ， SOH)估计方法。通过建立的... 详细信息

用户给电池充电时，电池的初始荷电状态(State of Charge， SOC)往往是随机的，因此在实际应用中难以得到锂电池完整的充电数据，针对这一问题提出了一种基于部分充电数据的锂电池健康状态(State of Health ， SOH)估计方法。通过建立的GRU-BP (Gated Recurrent Unit-Back Propagation)模型，可以由部分的充电数据得到完整的充电曲线，接着在完整的充电曲线中提取能够有效表征电池老化程度的特征进行SOH预测。该方法能够实现在恒流充电模式下的任意定长电压区间充电数据下电池的SOH估计。通过实验证明，所提出的新模型在数据不完备的情况下能够有效地预测锂电池SOH，其估计的RMSE（Root Mean Square Error）均在为2%以下。

关键词：锂电池部分数据健康状态估计 GRU 神经网络

包含串补的并网直驱风电场振荡稳定性及可行域分析

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电工技术学报 2024年第3期39卷 686-698页

作者：季一宁王海风新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 四川大学电气工程学院成都610064

串补装置广泛存在于电力系统中,含串补的大规模直驱永磁同步发电机(PMSG)构成的风电场并网系统存在次同步振荡范畴的小干扰失稳风险。针对上述现象,该文首先构建包含PMSG网侧换流器控制模型、锁相环控制模型以及含有串补装置的线路动态... 详细信息

串补装置广泛存在于电力系统中,含串补的大规模直驱永磁同步发电机(PMSG)构成的风电场并网系统存在次同步振荡范畴的小干扰失稳风险。针对上述现象,该文首先构建包含PMSG网侧换流器控制模型、锁相环控制模型以及含有串补装置的线路动态模型的并网系统全阶模型及等效模型。然后在不同的时间尺度下对等效模型进行化简,运用劳斯-赫尔维茨判据求得各时间尺度场景下并网系统的稳定性判据,从机理上解释了并网系统中各运行参数和控制参数之间的联系及其对系统稳定性的影响。进一步通过一个包含15台PMSG风电机组的并网风电场验证了该文推导的稳定判据的正确性。最后基于可行域的分析,直观地讨论了串补线路和其他参数对系统稳定性的影响。

关键词：永磁直驱风机串补小干扰稳定性稳定判据可行域

甲烷在ZnO表面反应制合成气的微观机理研究

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原子与分子物理学报 2024年 7-15页

作者：黄琼谊楼波丁佳欣王水安华南理工大学电力学院

利用密度泛函（DFT）和过渡态理论对甲烷分子在ZnO表面的微观反应过程进行第一性原理研究,通过建立ZnO表面的吸附模型,计算了吸附能、过渡态参数和态密度,探讨了甲烷分子在氧化锌晶体表面H解离以及H2和CO的生成过程,结果表明:CH4在ZnO（... 详细信息

利用密度泛函（DFT）和过渡态理论对甲烷分子在ZnO表面的微观反应过程进行第一性原理研究,通过建立ZnO表面的吸附模型,计算了吸附能、过渡态参数和态密度,探讨了甲烷分子在氧化锌晶体表面H解离以及H2和CO的生成过程,结果表明:CH4在ZnO（010）表面的最佳吸附位点为Zn位,吸附能为-4.65 kcal/mol,甲烷在氧化锌ZnO（010）面四次解离H（反应动力学上最有利路径）所需克服的能垒分别为38.2 kcal/mol、90.8 kcal/mol、53.2 kcal/mol和35.8 kcal/mol,其中甲烷第二次解离H2过程能垒最高,是反应过程的决速步,降低该基元反应的活化能是关键,而-OH的形成抑制了-CH3的解离.氧空位的形成增加活性位点的数量与提高位点的活性.甲烷与氧化锌表面的反应有两次H2生成反应,第一次生成H2的反应难度较大.

关键词：化学链重整甲烷反应机理密度泛函理论过渡态

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共享储能关键技术与应用

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 585-599页

作者：宋梦林固静蒙璟高赐威陈涛夏世威班明飞东南大学电气工程学院南京210096 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

在“双碳”目标推动下,可再生能源渗透率不断提高,但其固有的波动性、间歇性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来了极大挑战.共享储能作为共享经济在储能领域的典型应用,通过储能资源的“所有权”和“使用权”分离,实现储能资源的最... 详细信息

在“双碳”目标推动下,可再生能源渗透率不断提高,但其固有的波动性、间歇性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来了极大挑战.共享储能作为共享经济在储能领域的典型应用,通过储能资源的“所有权”和“使用权”分离,实现储能资源的最大化使用,为可再生能源大规模并网引发的供需失衡问题提供了新的解决方案,展现出广阔的发展前景.从价值定位、成本模型、及盈利模式3个维度总结了共享储能的商业模式,并对其交易品种、运行架构、工程应用进行详细分析和总结,最终对共享储能的未来趋势进行讨论与前瞻.

关键词：可再生能源共享经济共享储能电力系统

燃料包壳表面沉积层对汽化核心密度影响的实验研究

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 790-800页

作者：蔡杰进胡致平邓日宁华南理工大学电力学院广东广州510640

燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)... 详细信息

燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过开展流动沸腾实验对比不同沉积层厚度下的汽化核心密度差异。研究发现,SiO_(2)沉积表面与未沉积表面相比汽化核心密度增大,Koncar模型可较好地预测本实验工况条件下的汽化核心密度。

关键词：流动沸腾实验表面沉积层汽化核心密度

基于非线性扰动观测的储能双向DC-DC变换器非奇异终端滑模控制策略

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储能科学与技术 2024年第5期13卷 1523-1531页

作者：苏泳陈艳峰华南理工大学电力学院广东广州510641

在光储直流微电网系统中,储能双向DC-DC变换器在储能设备与直流母线之间起着关键的接口作用,其在光伏输出功率及负载大信号扰动下的性能优劣至关重要,将直接影响着直流母线电压的稳定运行。为此,提出了一种基于非线性扰动观测器(nonline... 详细信息

在光储直流微电网系统中,储能双向DC-DC变换器在储能设备与直流母线之间起着关键的接口作用,其在光伏输出功率及负载大信号扰动下的性能优劣至关重要,将直接影响着直流母线电压的稳定运行。为此,提出了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的非奇异终端滑模控制策略。首先采用基于微分几何理论的精确反馈线性化方法,将双向DC-DC变换器系统的状态空间模型转化为布鲁诺夫斯基标准式,并利用非线性扰动观测器对系统扰动量进行估计和补偿。在此基础上设计非奇异终端滑模控制器,并根据李雅普诺夫稳定性理论,证明所提控制策略的稳定性;进而分析所提控制策略的收敛性。最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明,与文献中典型非线性控制策略相比,本文所提控制策略在光伏输出功率和负载有较大扰动时响应时间较快,并具有电压过充小、稳态误差小的优点。

关键词：直流微网双向DC-DC变换器非奇异终端滑模控制非线性扰动观测器

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