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碱性水电解槽关键材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1841-1860页

作者：刁书楷赵雄郁章涛陈明轩刘影李森林杨天让刘建国华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101100 三峡科技有限责任公司北京101100

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发... 详细信息

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发展面临着关键材料性能提升、电解槽优化设计和运行调控等方面的技术挑战。本文在介绍碱性水电解基本原理的基础上,梳理了限制碱性电解槽电流密度和负载运行范围的关键材料的研究进展。针对电解槽运行控制,阐述了反向电流对电极材料的影响与缓解策略,最后展望了碱性水电解制氢技术发展前景与挑战。

关键词：碱性水电解制氢电极复合隔膜

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接入换流站的新能源交流汇集系统低电压穿越方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2385-2393,I0038,I0039页

作者：贾科董学正毕天姝王浩远钮厚敏新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

当接入换流站的新能源交流汇集系统发生故障时,线路双端电力电子装置交互影响可能导致设备低电压穿越失败。为解决上述问题,针对线路两端为不同类型电力电子装置的汇集系统,在考虑不同线路控制环节耦合及其输出功率叠加特性的基础上,对... 详细信息

当接入换流站的新能源交流汇集系统发生故障时,线路双端电力电子装置交互影响可能导致设备低电压穿越失败。为解决上述问题,针对线路两端为不同类型电力电子装置的汇集系统,在考虑不同线路控制环节耦合及其输出功率叠加特性的基础上,对系统故障特性进行了分析,剖析了换流站的过流机理,进而提出基于分段降压控制的低电压穿越方法;通过对换流站故障后的输出电流进行分区划分,利用区间阈值构成判据,实现降压幅度的动态自适应选取,同时整定了以交流电流为特征的低穿边界条件,最终解决了低穿期间换流站过流闭锁的问题。在PSCAD中搭建了接入换流站的新能源交流汇集系统的精细化模型,仿真验证了所提控制方法的有效性。

关键词：分段降压 VF控制汇集系统低电压穿越

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基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2667-2681页

作者：孔惠文马静程鹏贾利民新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国家能源交通融合发展研究院(华北电力大学) 北京102206 轨道交通控制与安全国家重点实验室(北京交通大学) 北京100044

随着可再生能源渗透率的不断提高,交直流混合微电网集群逐渐成为新型电力系统的弹性解决方案。考虑到实际运行中各子电网优先级和电能质量需求存在差异,该文提出一种基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策... 详细信息

随着可再生能源渗透率的不断提高,交直流混合微电网集群逐渐成为新型电力系统的弹性解决方案。考虑到实际运行中各子电网优先级和电能质量需求存在差异,该文提出一种基于子网优先级驱动的交直流混合微网集群双向互联变流器分散式控制策略,以实现系统的弹性功率交互。首先,通过将归一化的交流频率和直流电压值作为子电网的状态偏差因子,以最小化全局总偏差因子为目标构建了用于交直流混合微电网集群的最优电力交换模型,该模型充分考虑了子电网的优先级指数和供电容量;其次,基于最优电力交换目标,提出用于双向互联变流器的准下垂控制策略,由于该策略中双向互联变流器仅需检测本地交流频率/直流电压的状态偏差因子,因此可以实现对交直流混合微电网集群整体偏差因子最小化的分散式最优功率自主协同控制;最后,构造了两个仿真实例,并利用半实物仿真系统验证了所提策略的有效性。

关键词：交直流混合微电网集群双向互联变流器状态偏差优先级驱动分散式控制

燃料利用率和再循环比对可逆固体氧化物电池系统性能的影响分析

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中国电机工程学报 2024年

作者：于诗魁王丽霞李承周张雨檬王利刚华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室威海市热电工程安装有限公司

固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换，实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率，因此应用推广潜力大。具有高品位余热的尾气再循环利用一方面可以预热电池入口气体，另一方面可以提高系统燃料利用... 详细信息

固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换，实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率，因此应用推广潜力大。具有高品位余热的尾气再循环利用一方面可以预热电池入口气体，另一方面可以提高系统燃料利用率，是固体氧化物电池系统高效运行的关键环节。本文建立了再循环可逆固体氧化物电池发电/制氢双模式系统仿真模型，从效率、电压和流量等参数的角度解析了燃料利用率与再循环比对可逆系统性能的影响机制。发电模式下，系统效率随燃料利用率和再循环比的提高而增大，最高可达52.07%；制氢模式下，系统效率随燃料利用率的提高而增大，随再循环比的提高而减小，最高可达79.62%。

关键词：可逆固体氧化物电池燃料利用率再循环性能分析余热利用

基于直流线路互联的区-隧供电系统弹性恢复策略

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2089-2103页

在“双碳”目标下,以服务区光伏车棚、光伏隧道为代表的能源交通融合供电场景逐步普及,这使得形态开放且布局分散的区-隧供电系统在面临极端灾害或人为攻击时更为脆弱。为此,该文提出一种基于直流线路互联的区-隧供电系统弹性恢复策略... 详细信息

在“双碳”目标下,以服务区光伏车棚、光伏隧道为代表的能源交通融合供电场景逐步普及,这使得形态开放且布局分散的区-隧供电系统在面临极端灾害或人为攻击时更为脆弱。为此,该文提出一种基于直流线路互联的区-隧供电系统弹性恢复策略。根据灾害前对直流线路的改造与韧性加固计划,首先,提出了基于直流线路被优先遍历的可行拓扑搜索策略,用于保障所提系统在极端灾害后的有效互联;其次,基于对故障负荷重要级权重的多层级分类策略,该文先后以重要负荷恢复量最大化和系统额外损耗最小化为目标构建了故障恢复目标函数,共同保证极端灾害发生后系统基于稀缺分布式能源的最大弹性恢复;再次,基于传统二阶锥松弛方法可能挣脱原始约束的缺陷,提出通过约束额外损耗中流经电流分量实现对混合整数二阶锥规划问题的收敛,确保所提模型在不同初始条件下的稳定适用;最后,通过涵盖区-隧供电系统的改进IEEE 123节点配电网进行仿真,验证了所提策略的有效性。

关键词：区-隧供电系统直流线路互联深度优先遍历弹性恢复

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太阳能激励下土工膜结构缺陷的红外监测研究

太阳能学报 2024年第3期45卷 603-608页

作者：马跃滕伟华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

以实验室中厌氧反应池土工膜结构为研究对象,通过实验研究的方法,使用基于太阳能热波激励的热成像技术进行高密度聚乙烯(HDPE)土工膜结构缺陷检测的探索性研究。所提方法利用太阳能辐射作为热波激励,验证了利用云层遮蔽导致的太阳能辐... 详细信息

以实验室中厌氧反应池土工膜结构为研究对象,通过实验研究的方法,使用基于太阳能热波激励的热成像技术进行高密度聚乙烯(HDPE)土工膜结构缺陷检测的探索性研究。所提方法利用太阳能辐射作为热波激励,验证了利用云层遮蔽导致的太阳能辐射短期波动进行红外结构监测的可行性。此外,基于结构的瞬态变温过程应用红外热图像序列降温过程温度变化累加对比的方法,以增强缺陷区域的温度对比度。研究结果表明,利用太阳能辐射波动观察到的结构瞬态温度响应可用于确定土工膜结构是否存在缺陷。

关键词：太阳能红外热成像图像处理损伤识别土工膜

光伏波动平抑下改进K-means的电池储能动态分组控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 1-11页

作者：余洋陆文韬陈东阳刘霡夏雨星郑晓明新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003 河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学(保定)) 河北保定071003 国网山西省电力公司经济技术研究院山西太原030001

针对电池储能系统(battery energy storage system,BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge,SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小最大调度方法获取光伏并... 详细信息

针对电池储能系统(battery energy storage system,BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge,SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小最大调度方法获取光伏并网指令。其次,设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer,IDMO),并利用它对传统K-means聚类算法进行改进,加快了聚类速度。接着,制定了电池单元动态分组原则,并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后,设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法,并据此提出BESS双层功率分配策略,上层确定电池组充放电顺序及指令,下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证,结果表明,所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时,降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。

关键词：电池储能系统波动平抑功率分配改进侏儒猫鼬优化算法改进K-means聚类算法

计及尾流的风电场智能等效建模及偏航优化控制

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动力工程学报 2024年第7期44卷 1051-1059页

作者：蔡玮胡阳刘吉臻华北电力大学新能源电力系统全国重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

大型风电场中存在的尾流干扰会降低风电场整体输出功率,因此需要对风电场建立等效模型,并通过优化尾流分布来提升风电场整体功率输出能力。在所提出的新型风电场偏航优化框架中,提出了一种利用参数监督学习和正则化技术改进的径向基函... 详细信息

大型风电场中存在的尾流干扰会降低风电场整体输出功率,因此需要对风电场建立等效模型,并通过优化尾流分布来提升风电场整体功率输出能力。在所提出的新型风电场偏航优化框架中,提出了一种利用参数监督学习和正则化技术改进的径向基函数神经网络算法,并建立了面向多自由度偏航控制的风电场功率转换智能等效模型。在该模型的基础上,定义了以风电机组偏航角为决策变量的场级最大输出功率优化问题,提出了一种改进的精英多种群遗传算法并进行优化求解,得到各机组偏航角优化值以减少机组间尾流干扰。利用实际风电场布局和风况数据进行了仿真测试。结果表明:所建立的风电场功率转换智能等效模型与其实际特性吻合良好,在特定风况下,偏航优化控制使得风电场总功率提升718.79 kW;连续风况下,所提优化控制方法在不同风况下均有明显的优化效果,风电场总功率平均提升1208 kW,验证了所提出的新型风电场偏航优化框架在提升风电场整体输出功率上的优越性。

关键词：风电场尾流效应径向基函数神经网络偏航角优化多种群遗传算法

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计及锁相环和电流内环暂态过程的逆变型电源故障电流解析方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2603-2612,I0103-I0107页

作者：徐潜王彤王增平新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为应对新型电力系统中高比例新能源接入对保护原理的挑战,亟需对新能源故障特性进行分析。新能源常以逆变型电源的形式并入电网,而锁相环(phase-locked loop,PLL)作为逆变型电源并网的关键控制环节,其暂态过程直接影响逆变型电源故障特... 详细信息

为应对新型电力系统中高比例新能源接入对保护原理的挑战,亟需对新能源故障特性进行分析。新能源常以逆变型电源的形式并入电网,而锁相环(phase-locked loop,PLL)作为逆变型电源并网的关键控制环节,其暂态过程直接影响逆变型电源故障特性。该文提出一种计及锁相环和电流内环暂态过程的逆变型电源故障电流解析方法,从锁相环对Park变换的影响入手,明确锁相环对逆变型电源故障电流的影响路径,同时简化锁相环对电流内环暂态过程的影响,通过理论推导得到与锁相环和电流内环参数相关的故障电流解析式,定量分析了故障电流的影响因素,根据电流内环和锁相环暂态特性将故障电流划分了3个阶段并明确各阶段过渡时间,并与仿真波形进行对比验证了有效性。

关键词：锁相环逆变型电源故障电流解析暂态电流

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