新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)
基于第二代高温超导带材的高载流超导导体研究进展
基于第二代高温超导带材的高载流超导导体研究进展王银顺【摘要】由于其高临界电流密度以及优越的机械性能和电磁特性,第二代高温超导带材(也叫涂层导体)在高温低场的电力传输和低温高场下的磁体应用具有广阔的应用前景.在电力传输的低场应用中,高温超导导体在低电压大容量场合需要几千安培甚至上万安培的传输电流.在大型高场磁体应用方面,为了避免由于过高电感在磁体失超和快速关断过程中的感应高压问题,大载流容量、高电流密度高温超导导体在运行于4.2K及以下温度的大型高场超导磁体方面具有很好的应用前景.近年来,基于第二代高温超导带材,国际上相继提出了几种高载流容量的高温超导导体,本文介绍几种高温超导导体的结构及研发现状和进展,并对其结构、性能和工艺进行简单的比较和评述.%The second-generation high-temperature superconductors (HTS) tapes,so called REBCO coated conductor (CC),are attractive for power transmission at liquid nitrogen temperature and high-field application at low temperatures because of their high critical current density and the excellent mechanical performance as well as electro-magnetic characteristics.For the former application,high-current cables or conductors made from HTS tapes with capacity of tens kA up to more than 100kA are desirable.In the latter application,high-current HTS conductors are essential for larger high-field magnets operated at 4.2K or lower to avoid high inductances which would cause high-voltage breakdown in case of quench or fast shutdown.In recent years,several prototypes of HTS conductors,consisting of 2G HTS tapes,were successively proposed internationally.This paper presents an overview of such configurations aswell as their progress and status,and briefly reviews their geometrical structure and performance as well as processing technology.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】15页(P21-35)【关键词】第二代高温超导带材;电缆;涂层导体;导体;股线;管内电缆导体;卢瑟福电缆【作者】王银顺【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京102206;高压与电磁兼容北京市重点实验室,华北电力大学,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM26在过去二十几年中，实用高温超导材料的研究取得了很大进展。
基于损耗分离理论的非正弦激励磁心损耗计算方法研究
损耗。 其中，磁滞损耗与磁化频率无关，故也称之为
静态损耗；而 涡 流 损 耗、 剩 余 损 耗 均 与 磁 化 频 率 相
关，称作动态损耗。
针对硅钢片等带状磁性材料，当叠片厚度小于
电磁场在该材料中的趋肤深度时，Ｂｅｒｔｏｔｔｉ 基于磁感
应强度均匀分布的假设和磁畴结构的随机统计分布
特性，推导了瞬态涡流损耗及剩余损耗的解析表达
Ｂｅｒｔｏｔｔｉ［１２］ 为解决上述 Ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ 公式法过于依 赖经验的问题，从磁性材料损耗产生的机理出发，提
收稿日期： ２０１８⁃０１⁃１５ 基金项目： 国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＢ０９０３９０２） 、 国家自然科学基金项目（５１６７７０６４） 作者简介： 刘 任（１９９０⁃） ， 男， 湖北籍， 博士研究生， 主要研究方向为新型软磁材料高频磁化及损耗机理；
分别为电压整流平均值和电压基波整流平均值；Ｕｒｍｓ 、
Ｕ１，ｒｍｓ 分别为电压有效值和电压基波有效值。
因此可知，该算法待提取的参数为损耗系数 ａ、
ｂ、ｘ。 该损耗系数可通过正弦激励下实测值与计算
值之间的差值 ｒ 取最小值而求得：
∑ ｒ
＝
１ ｎ
ｉ
ｎ ＝１
（
Ｐ
ｍｅａ
Ｐ
－Ｐ
ｍｅａ
ｃａｌ
）
２
（１６）
式中，ｎ 为实验采样点个数；Ｐｍｅａ 为实测损耗值；Ｐｃａｌ
将周期损耗 Ｗ（ｆ）表示为：
Ｗ（ ｆ）
＝
Ｐ（ ｆ） ｆ
＝
Ｗｈ
＋ Ｗｃｌ（ ｆ）
＋ Ｗｅｘ（ ｆ）
（３）
式中，ｆ 为激励频率；Ｗｈ、Ｗｃｌ、Ｗｅｘ 分别为一个周期的 磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗，其中磁滞损耗 Ｗｈ 与激励频率 ｆ 无关；Ｐ 为功率损耗。
可实现低频输电系统不对称故障穿越的M3C_电容电压均衡控制策略
第51卷第23期电力系统保护与控制Vol.51 No.23 2023年12月1日Power System Protection and Control Dec. 1, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230464可实现低频输电系统不对称故障穿越的M3C电容电压均衡控制策略郑 涛1，康 恒1，宋伟男2(1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206；2.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁 大连 116000)摘要：低频输电作为一种新型输电技术，在海上风电送出、新能源场站送出等多个场景具有良好的应用前景。
但在不对称故障下，故障侧功率不对称将严重影响模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter, M3C)的电容电压均衡，对低频输电系统安全稳定运行产生不利影响。
为此，提出了一种可实现低频输电系统不对称故障穿越的M3C电容电压均衡控制策略。
首先，介绍M3C的系统结构及双αβ0数学模型，并分析不对称故障下电容电压不均衡的原因。
然后，基于双αβ0数学模型针对输电线路不对称故障情况计算桥臂功率不均衡分量的表达式，通过M3C功率平衡关系引入电流补偿分量，消除桥臂功率的不均衡，并得到适用于不对称故障的环流控制目标，进而通过环流控制实现故障下M3C电容电压的均衡。
最后，搭建基于M3C的低频输电系统仿真模型验证所提控制方案的可行性和有效性。
关键词：低频输电；模块化多电平矩阵变换器；环流控制；电容电压均衡Asymmetric fault ride-through control strategy for low-frequency transmission systems realizing the capacitor voltage balance of modular multilevel matrix convertersZHENG Tao1, KANG Heng1, SONG Weinan2(1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China ElectricPower University), Beijing 102206, China; 2. Dalian Power Supply Company, State Grid LiaoningElectric Power Company, Dalian 116000, China)Abstract: As a new transmission technology, low frequency transmission has good application prospects in several scenarios such as offshore wind power transmission and new energy field station transmission. However, with asymmetric faults, the power asymmetry on the fault side will affect the capacitor voltage balance of the M3C and affect the stable operation of the low frequency transmission system. Therefore, an M3C capacitor voltage balance control strategy that can realize asymmetric fault ride-through in low frequency transmission systems is proposed. First, the system structure and dual αβ0 mathematical model of an M3C are introduced, and the causes of capacitor voltage imbalance under asymmetric faults are analyzed. Second, based on the dual αβ0 mathematical model for the transmission line asymmetric fault case, the expression for the bridge arm power imbalance component is calculated. Then the M3C power balance relationship introduces the current compensation to eliminate the power imbalance. It also obtains the circulating currents control objective applicable to asymmetric faults. Then through the loop current control it achieves the M3C capacitor voltage balance under faults. Finally, a simulation model of the M3C-based low frequency transmission system is built to verify the feasibility and effectiveness of the proposed control scheme.This work is supported by the Joint Fund of National Natural Science Foundation of China (No. U2166205).Key words: low frequency transmission system; modular multilevel matrix converter; circulating currents control;capacitor voltage balance基金项目：国家自然科学基金联合基金项目资助(U2166205)郑涛，等可实现低频输电系统不对称故障穿越的M3C电容电压均衡控制策略- 131 -0 引言低频输电技术，也被称为分频输电技术，通过AC/AC变频器将传统工频交流电变换为低频交流电进行输送，或者直接对新能源场站低频交流电进行送出[1-3]。
北斗在新能源电力系统的应用
为方便电力生产管理，提高管理水平和工作效 率，新能源电力系统需要对电力设备进行精确定位， 并将电力设备设施信息、电网运行状态信息与地理 及自然环境信息集中于统一系统，该系统即为电力 地理信息系统（GIS）。随着北斗发展， GIS 定位 已从主要基于 GPS 发展到兼容北斗，目前，GIS 系 统正在向以北斗系统为主发展。结合 GIS 系统，导 航卫星系统可提供电力设施（如输电线路，杆塔） 的位移状况，实现远程监测。
北斗作为全球首个在定位、授时之外还具有短 报文通信功能的全球导航定位系统，具有用户机与 用户机、用户机与地面控制中心之间双向数字报文 通信功能，可以为电力系统在通信薄弱的情况下提 供及时有效的信息传输功能。例如，通过北斗短报 文服务，可以弥补在现有通信网络不能覆盖的地区， 实现与现场作业人员的信息交互，尤其是在紧急情 况下，如野外山区、灾害抢险时，实现基于电力任
Hale Waihona Puke 2019 年第 7 期 卫星应用 2 9
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导航天地 Satellite Navigation
务的联动和防护。 4．安全性需求
由于卫星信号是从 20200km 的高空传播到地 面，当它被地面接收机所接收时，其信号功率已十 分微弱，可能受到环境干扰；此外，因卫星授时信 号对于电力系统监测控制至关重要，人为干扰、攻 击卫星导航信号是一种代价小但后果严重的手段， 卫星信号可能受到恶意攻击。其中，欺骗式攻击等 对其应用的危害性更为明显。欺骗信号和真实信号 在结构上组成一致，因此具有很强的隐蔽性。其能 够在不被接收机轻易察觉的情况下，尝试引导目标 接收时篡改它们的时间和位置信息，导致实际信号
关键词：北斗；新能源电力系统；定位授时；广域测量技术
一种基于SIPOS结构的高压深结复合终端
但是, 在实际的工艺中, 离子注入的退火和硅表 面热生长氧化物等过程会引入杂质电荷离子, 这些带 正电荷的离子会改变衬底内部的电场分布, 使耗尽层 发生变化。 高压深结 VLD 结构的末端曲率很大, 虽然 针对 VLD 结构增加了 JTE 区域, 但是常用的绝缘性氧 化膜 SiO2无法有效防止器件表面电荷的累积和离子玷 污[11] , 这些电荷在接近硅衬底表面的地方感应出极性 相反的电荷, 改变了器件的表面电场, 造成 P-N 结反 向击穿电压变小, 进而导致在实际的生产工艺中终端 结构的耐压能力变差。 1. 2 基于 SIPOS 结构的 VLD 与 JTE 复合终端结构
电子元件与材料
变的深结 P 区。 因为铝离子高温退火时在硅衬底中扩 散快, 会造成在 VLD 末端的位置处即使很小的掩膜窗 口也会形成很深的结深, 导致在 VLD 区末端 P -N 结 曲率过大, 电场强度过于集中, 由此造成器件耐压效 果变差。 JTE 区采用硼离子注入, 退火时间相对较短, 形成一个结深和近表面掺杂浓度都恒定的浅结 P 区, 可以缓解因 VLD 区末端 P-N 结曲率过大而造成的电 场强度过于集中的问题。
王振硕, 等: 一种基于 SIPOS 结构的高压深结复合终端
本文 所 提 的 终 端 结 构 分 为 三 个 部 分: VLD 区、 JTE 区与覆盖在衬底表面的 SIPOS 结构, 各部分结构 特点如下: (1) VLD 区掺杂浓度与结深自左向右逐渐 变小, 为整个终端结构的主要部分; ( 2) JTE 区前段 位于 VLD 区域内部, 受 VLD 区掺杂分布的影响, 掺 杂区域也渐变。 JTE 区后端掺杂浓度恒定; (3) 衬底上 方覆盖的是 SIPOS 结构。 SIPOS 结构从主结位置开始 一直覆盖到截止环的中心位置。
新能源电力系统国家重点实验室
新能源电力系统国家重点实验室自主研究课题管理办法（ 2012年1月1日修订）根据科技部《国家重点实验室建设与运行管理办法》有关规定，国家重点实验室发展的重要任务之一是：围绕建设任务和研究方向设立自主研究课题，组织团队开展持续深入的系统性研究工作，鼓励开展探索性的自主选题研究及实验技术方法的创新研究。
为此，特制订新能源电力系统国家重点实验室（以下简称本室）自主研究课题的管理办法。
第一章总则自主研究课题包括重点研究课题与探索性研究课题。
其中重点研究课题的期限一般为2年；探索性研究课题的期限一般为1-2年。
重点实验室对自主研究课题的执行情况进行定期检查，并及时验收。
课题的检查和验收坚持“鼓励创新、稳定支持、定性评价、宽容失败”的原则。
第一条自主研究课题主要用于支持本室研究人员特别是优秀中青年教师在科学研究领域内开展自由探索和自主创新的科研活动，目的是不断培养和提高各学术团队的科研力量，形成具有创新型意识的优秀科研人才，培育具有前瞻性和创新型的科研项目和成果，提升实验室科学研究的自主创新能力和水平。
第二条自主研究课题的选题遵循“自主、公正”的管理原则，按照科学民主的宗旨，通过实验室专家评审、公示等环节进行遴选，确保公正、透明。
第二章课题范围自主研究课题的选题和设置应主要以我国规模化新能源开发、利用的重大需求，发挥实验室多学科综合交叉与融合的团队优势，围绕新能源电力系统的重大科技问题，开展创新性研究，主攻新能源电力系统安全、经济运行的基础和应用基础理论，深入研究规模化风能、太阳能等新能源电力接入后对电力系统的影响与交互作用机理，建立大时间尺度紧密耦合且具有强随机性的复杂电力系统分析、控制理论与方法的科学研究体系，为我国能源可持续发展以及新能源战略性新兴产业发展提供科技支撑。
第三条重点研究课题：面向重大需求、瞄准国际前沿，围绕实验室重点任务，组织团队开展持续深入的系统性基础研究或应用基础研究。
优先资助可望经过2-5年的研究取得重大或突破性研究成果的科学研究。
新能源电力系统国家重点实验室
新能源电力系统国家重点实验室是以“电力系统保护与力态安全监控”教育部重点实验室为基础，整合华北电力大学其他优势科技资源而形成的一个研究实体，20U年3月获科支部批准开始建设，2014年9月通过科技部验收。
实验室面向我国能源转型发展需求，发挥能源电力学科优欵推动多学科交叉,聚集和培育优秀人才，开展新能源电力系:充基础理论与关键技术创新研究，目的是将实验室建设成为支掌我国新能源电力系统发展并在国际上具有显著影响力的科学研究与人才培养基地。
2014年以来，共获得国家级奖励9项,其中科技进步特等奖1项、科技进步一等奖1项、技术发明二等奖2项、科技进步二等奖5项省部级一等奖19项。
各类科技奖励共计100余项。
实验室有固定人员103名,其中研究人员93人，技术保障及管理人员10人。
有中国工程院院士2人，国酱彗青年科学基金获得者4人，国家“千人计划”3人，“%计划”领军人才4人，国家级教学名师1人，国家百千仝才工程人选4人，中科院百人计划3人.国家优秀『年科学基金获得者4人,科技部中存年科技创新须军人13丿、，“万人计划”青年拔尖人才1人，“青年「人讣划”1〈钦育部新世纪优秀人才8人，科技部重点领域创新团队!个,国家自然科学基金委创新研究群体1个，教用M入2个,“111”学科创新引智基地3个。
软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析
图14种软磁材料的相对磁导率软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析李盈（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京102206）摘要：磁芯材料的工作磁通密度和损耗是决定高频变压器的体积和效率的关键。
现测量分析了4种典型的软磁材料———硅钢、铁氧体、非晶和纳米晶在宽频范围内的磁化特性和损耗特性，为变压器磁芯材料的选型提供了依据。
结果表明，纳米晶的饱和磁感应强度仅次于硅钢，高于非晶和铁氧体。
纳米晶的磁导率远大于其他材料，而且宽频特性更加平稳，高频下损耗远小于其他材料。
关键词：高频变压器；磁芯；软磁材料；磁化特性；损耗特性0引言高频变压器广泛应用于高频开关电源、高频逆变电源及大功率DC -DC 变换器等场合[1-4]。
提高高频变压器的工作频率可以提高能量密度、减小体积，有助于电源和变换器设备的集成化设计。
然而随着工作频率的升高，变压器的铁芯损耗和温升也随之增加[5-8]。
因此，需要根据高频变压器铁芯材料的磁化特性和损耗特性，选择合适的工作频点。
目前，用于高频变压器磁芯的典型材料有硅钢、铁氧体、非晶、纳米晶，这4种典型磁芯材料的磁化特性、饱和磁密、矫顽力、磁导率、电阻率、磁滞伸缩系数、居里温度和叠片厚度等性能在很大程度上决定了高频变压器的工作品质[9-10]。
本文依托华北电力大学国家重点实验室的软磁材料测试平台，通过实验测量获得了硅钢、铁氧体、非晶、纳米晶4种软磁材料在1～20kHz 频率范围内、不同磁感应强度下的磁化特性与损耗特性。
在此基础上，提出了供能系统高频变压器选材和工作频点的设计建议。
1软磁材料的磁化特性软磁材料的饱和磁感应强度表达了该材料中最大能够导通的磁通密度。
材料具有高饱和磁感可以减小软磁材料用量，有利于降低磁性器件的铁损，并节约其他材料，如线圈铜导线等，减小设备体积。
磁导率是反映磁性材料激磁能力的重要指标。
软磁材料的磁导率一般会随着频率发生变化，为了保证高频设备工作在最佳频点，对4种软磁材料的磁导率随着频率变化情况进行了测量。
光伏发电的效率计算
科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界0引言如今人们对能源需求越来越高，对生活质量的要求也越来越高。
然而大量的能源消耗不仅造成了资源枯竭，更污染了环境，使得人们的这些要求成为了一对矛盾。
光伏发电作为新能源发电的重要组成部分，无疑是解决这一矛盾的有效途径。
当今各国已加大了研究和投资力度，大力发展这一产业[1]。
虽然太阳能无处不在、用之不竭，但将其作为主要的电力来源还有很多技术挑战。
其中最大的瓶颈就是其效率问题[2]。
如何最大限度的利用太阳能，提高效率成为问题的关键所在。
然而在研究如何提高效率之前，应先分析每一环节的效率和能量损失的机制，这样才能从每一部分入手，综合全面的理解效率问题，为提高效率打下基础。
1光伏电站的效率分析光伏电站由这几部分组成：光伏阵列———汇流箱———逆变器———升压变压器。
每一个环节都有能量损失，因此最终的效率将是经过4处损耗后的效率。
太阳能电池利用的是P-N结的光生伏打效应将太阳能转化为电能。
当由于入射了太阳光子使得P-N产生正向电压时，内电场就会使P层的空穴移动到N层。
在穿过P-N层的过程中，P型材料中的空穴漂移电流就变成了N型材料中的电子电流；而N型材料中的电子漂移电流变成了P型材料中的空穴电流。
空穴和电子电流的总和就是总电流密度。
而当空穴接近P-N结时，其与电子复合，抵消了一部分电量，降低了总的电流密度，这也是导致其效率降低的因素之一。
太阳能电池中材料体的电阻和界面处载流子的电阻还有材料之间的接触电阻可等效为串联内阻。
串联内阻对太阳能电池最大功率点的位置有着较大影响，且太阳能电池效率随串联内阻呈指数减少的趋势[3]。
此外，电池片的遮光面积、光伏阵列表面沉积的灰尘、原材料本身的缺陷等，都能导致其光电转换效率降低。
再考虑了以上因素后，光伏阵列的效率约为84%。
汇流箱的作用是将一定数量、规格相同的太阳能电池所发出的电能汇聚起来，再通过后续配套的设配与光伏发电系统连接，实现并网。
华北电力大学 - 电气与电子工程 - 专家介绍
专家介绍1. 毕天姝，华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师，新能源电力系统国家重点实验室常务副主任，大学第四届学位评定委员会委员；兼任IEEE 高级会员，CIGRE B5.48工作组召集人、B5.40, B5.43工作组成员，Institute for Critical Infrastructures (CRIS)执行委员会委员，IET Renewable Power Generation Journal、International Journal on Power System Optimization、《电力系统保护与控制》、《电力系统及其自动化学报》编委会委员。
毕天姝教授长期从事电力系统保护与控制、广域同步相量测量技术及应用，故障诊断等方面的研究。
2005年入选教育部新世纪优秀人才，2012年获国家自然科学基金首届优秀青年科学基金资助，是国家“十三五”能源领域战略研究专家组成员。
近5年，主持国家973课题1项、863重大项目课题1项、自然科学基金重大国际合作项目1项等；作为项目组核心成员参加了国家自然科学基金重点项目、教育部长江学者及创新团队计划、高等学科创新引智计划（“111”计划）项目等；主持或参加横向项目20余项。
获省部级科技进步二等奖4项，三等奖2项。
授权国家发明专利9项；在国内外权威学术期刊与国际会议上发表SCI、EI收录学术论文80余篇，并且1篇论文获“第六届（2008年）中国科协期刊优秀学术论文二等奖”，1篇论文获首届《中国电机工程学报》百篇杰出学术论文称号。
2. 王飞，男，汉族，1973年8月出生，河北保定人，华北电力大学电力系统及其自动化专业工学博士（导师：杨奇逊、米增强教授），清华大学电机系博士后（合作导师：孙宏斌教授），华北电力大学电力工程系副教授，IEEE会员、中国电机工程学会会员，《中国电机工程学报》、《电力系统自动化》、《电工技术学报》、《太阳能学报》、《IET Generation, Transmission & Distribution》、《IET Renewable Power Generation》、《Energies》等国内、国际重要学术期刊特约审稿人，曾担任多个国际学术会议技术委员会成员与分会主席，主要从事光伏发电功率预测、电压无功协调优化、负荷预测与特性分析、智能电网能量管理与运行控制等方面的研究与教学工作。
考虑同步机调差系数灵敏度与频率约束的机组组合
第51卷第13期电力系统保护与控制Vol.51 No.13 2023年7月1日Power System Protection and Control Jul. 1, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.221499考虑同步机调差系数灵敏度与频率约束的机组组合张嘉琪，胥国毅，王 程，毕天姝(新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206)摘要：为解决高比例新能源并网带来的系统惯量水平降低及频率安全问题，有必要从同步机的角度出发，进一步发挥同步机组的调频能力，提高系统的频率稳定。
考虑系统中各同步机组频率支撑能力的不同，基于灵敏度的方法分析不同机组调差系数的改变对最大频率偏差的影响程度。
综合考虑同步机与风机参与调频，推导最大频率偏差的解析表达式。
在考虑频率安全约束的基础上，提出考虑同步机调差系数灵敏度的多目标机组组合模型，并采用快速非支配多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II, NSGA-II)进行模型求解。
仿真结果表明，所提模型在考虑频率约束的机组组合模型基础上，进一步发挥了同步机组的调频能力，抑制了最低点频率的跌落，改善了系统的频率响应。
关键词：灵敏度分析；调差系数；频率安全；机组组合；NSGA-IIUnit commitment considering the sensitivity of the synchronous generator adjustmentcoefficient and frequency constraintZHANG Jiaqi, XU Guoyi, WANG Cheng, BI Tianshu(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)Abstract: There is a problem of the reduction of inertia and frequency stability caused by the high penetration of renewable power in a power system. Thus it is necessary to explore and enhance the frequency regulation capability of synchronous generators. Considering the different frequency support capability of the synchronous generators in a power system, the effect of adjustment coefficient of different units on the maximum frequency deviation is analyzed based on sensitivity analysis. The expression of maximum frequency deviation is derived considering the frequency regulation capability of both the synchronous generators and wind power. This paper proposes a multi-objective frequency constraint unit commitment model considering the sensitivity of the synchronous generator adjustment coefficient. Non-dominated sorting genetic algorithms-II (NSGA-II) are introduced to analyze this model. Simulation results show that the proposed unit commitment model enhances the frequency regulation capability of the synchronous generators, increases the minimum frequency, and improves the frequency stability of the power system.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51725702).Key words: sensitivity analysis; adjustment coefficient; frequency safety; unit commitment; NSGA-II0 引言近些年来，以风光为主的新能源发电得到了快速发展，在缓解能源危机、贯彻执行“碳达峰、碳中和”目标等方面发挥了重大作用。
规模化EV充电与风力_火电发电系统协调运行
2013年5月电工技术学报Vol.28 No. 5 第28卷第5期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY May 2013规模化EV充电与风力/火电发电系统协调运行刘文霞1赵天阳1邱威2张建华1（1.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）北京 1022062.国家电力调度控制中心北京 100031）摘要新能源的迅速发展对电网运行提出了新的挑战，由于调峰能力不足，风电无法全额并网。
电动汽车（EV）充电负荷作为可控负荷，为改善系统运行提供了契机。
为确定规模化EV充电与风力/火电发电系统的协调运行机制，本文以电网和用户为主体，建立了两段式优化控制模型：在用户侧确立了针对不同用户的差异充电策略，以优化EV充电负荷；在电网侧建立了包含经济性、污染物排放和弃风量的多目标动态清洁调度模型，以优化火电机组出力。
针对多目标微分进化（MODE）在初始化、拥挤度计算和参数控制中的不足，采用了正交初始化、改进距离计算和参数自适应控制；对含大型风电并网的10机系统进行仿真计算，确定了规模化EV充电与风力/火电发电系统协调运行机制，并分析了EV规模和备用对系统运行的影响。
关键词：电动汽车充电负荷风电动态环境调度改进微分进化算法中图分类号：TM73Coordinated Operation of Large Scale Electric Vehicles Chargingwith Wind-Thermal Power SystemLiu Wenxia1 Zhao Tianyang1 Qiu Wei2 Zhang Jianhua1（1.State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy SourcesNorth China Electric Power University Beijing 102206 China2.National Electric Power Dispatching and Control Center Beijing 100031 China）Abstract The rapid development of renewable energy poses new challenges to the operation of the grid: wind power can not be fully used due to the lack of peak-load regulation capacity and so on.And the electric vehicle charging as controllable provides the opportunity to improve the grid operation.A two-stage control mechanism based on grid and EV users is proposed to determine the coordinatedprogram between large-scale EV charging and wind-thermal system. At the user side, different charging strategies for different users are established to optimize EV charging. At the grid side, a dynamic environmental dispatch model including economy, emission and wind-power abandoned is proposed to optimize outputs of the thermal units. The orthogonal initialization, improved crowd distance calculation and self-adaptive parameter control are put forward due to the weakness existing in the multi-objective differential evolution. Simulations are done in a system containing 10 thermal units and large-scale wind-power system, the coordinated program is determined, and impacts of EV scale and reserve on the operation are also analyzed.Keywords：Electric vehicle, charging load, wind power, dynamic environmental dispatch, enhanced differential evolution algorithm国家科技支撑计划重大项目（2011BAG02B14）和国家高技术研究发展计划（863计划）（2011AA05A109）资助项目。
MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究
MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究谷昱君，黄永章，杨鑫，付文启，赵海森(新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京102206)［摘要］新能源通过变流器并网，由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力，同步电机对(Motor-generator Pair，MGP)成为解决这一问题的可行方案。
本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程，针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。
在此基础上，提出了改进直流电压反馈控制方法，通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。
分别搭建了多机的仿真模型和实验平台，通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出，MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。
［关键词］光伏发电；同步电机对；惯性响应；频率调整；频率稳定性［中图分类号］TM712［文献标志码］A［文章编号］1000-3983(2021)01-0029-05Research on the Ability of Motor-generator Pair(MGP)to Improve the Inertial Response and Frequency Regulation of Photovoltaic Power Generation SystemGU Yujun,HUANG Yongzhang,YANG Xin,FU Wenqi,ZHAO Haisen (State Key Laboratory forAlternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University),Beijing102206,China)Abstract:The renewable energy is connected to the power grid through converters.Because of the adoption of grid frequency orientation and maximum power tracking control,the renew energy generation units do not have the ability of inertial response and frequency adjustment.The Motorgenerator Pair(MGP)becomes a feasible solution to this problem.In this paper,the grid-connection structure and motion equation of photovoltaic through MGP are given.The principle of inertial response and frequency regulation is analyzed for the long-time grid frequency change caused by load changes.On this basis,an improved DC voltage feedback control method is proposed.By introducing de-loading rate into the control link,the frequency regulation range increases accordingly.The simulation model and experimental platform of multi-machines are built respectively.By comparing with the frequency response of traditional thermal power plant and photovoltaic grid-connection through inverter,MGP can effectively improve the inertial response and frequency adjustment ability of photovoltaic power generation unit.Key words:photovoltaic generation;motor-generator pair;inertial response;frequency regulation; frequency stability0前言在全球化石能源供需矛盾日益加深的背景下，各国角力于新能源发电技术的开发与应用。
19_灵活发电技术_刘吉臻院士
第四届能源论坛——能源革命与电力创新
能源消费总量 增长21.6%
煤炭消耗总量 下降6.7%
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弃风弃光已成为制约新能源电力发展的瓶颈
2016年弃风统计：电量达到 497亿千 瓦时，弃风率达到 17%。
2016年弃光统计：电量达到 70.42亿 千瓦时，弃光率达到 9.61%。
第四届能源论坛——能源革命与电力创新
三、灵活发电安全经济性能分析 Performance Analysis
第四届能源论坛——能源革命与电力创新
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我国可再生能源发电发展迅速
截至2016年
风力发电容量累计达到14964万千瓦，占比超过全 球的1/3，新增和累计装机容量均居世界第一。
光伏发电容量累计达到7742万千瓦，占比超过全 球的1/4，新增和累计装机容量均居世界第一。
主要内容
一、新能源电力发展瓶颈与对策 Bottleneck & Solution
二、火电机组灵活发电关键技术 Flexible Thermal Power
三、灵活发电安全经济性能分析 Performance Analysis
第四届能源论坛——能源革命与电力创新
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典型机组灵活性指标
机组的灵活性是指正常运行工况下变负荷速率与负荷可调节范围。
第四届能源论坛——能源革命与电力创新
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3.3 超临界循环流化床机组智能优化控制
发明了 “即燃碳”软测量技术，通过多个辅助变量选取、在线参数估计、功率预测、模型参数校 正，实现了“即燃碳”在线检测。
“即燃碳”软测量模型
给煤量B dM (t) B(t) - Q(t)
dt
H (t)
总风量P
能源互联网,另一种共赢共享经济——访华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室需求侧研究室主任刘敦楠
能源互联网,另一种共赢共享经济——访华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室需求侧研究室主任刘敦楠贾常艳【期刊名称】《电器工业》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】2页(P32-33)【作者】贾常艳【作者单位】【正文语种】中文刘敦楠，博士后，副教授。
毕业于清华大学电机系，现工作于华北电力大学经济管理学院，担任新能源电力系统国家重点实验室需求侧研究室主任；华北电力大学能源互联网研究中心副主任；中国能源研究会能源互联网专委会副秘书长等职务。
主要研究方向为电力系统优化调度、电力市场和能源互联网。
近年来，参与了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见（中发〔2015〕9号）文》解读本、《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见（发改能源[2016]392号）》和并网型《微电网管理办法》文件的起草工作。
在“一带一路”国际合作高峰论坛上，中国提出要抓住新一轮能源结构调整和能源技术变革的趋势，建设全球能源互联网，实现绿色、低碳发展。
在这一过程中能源互联网的发展起着重要作用。
示范区的建设，使得能源互联网的实践性进一步加强；装备企业的融入，使得能源互联网焕发新的生机。
对能源变革下的能源互联网，人们满怀期待。
对此，本刊记者采访了华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室需求侧研究室主任刘敦楠，他从学术、理论和热点出发，让我们切实感受未来能源互联网的样子。
当前之所以要实行小规模的试点示范工程，其中一个重要的原因就是目前很多关键设备的成本还是很高的。
能源互联网相关设备的技术突破将会降低能源互联网建设的成本，更具有经济性。
《电器工业》：今年3月国家能源局组织开展了能源互联网示范项目申报、审核认定工作，其中56个示范项目成为首批入选的示范区。
请您结合实例谈谈示范区的能源互联网建设。
刘敦楠：2016年三月“互联网+”智慧能源发展指导意见发布，7月能源局组织了首批试点示范项目的申报，全国各地申报的热情非常高，在几百个申报项目中筛选并公示了56个项目。
构建更加坚强电网安全“第一道防线”的探讨
第50卷第16期电力系统保护与控制Vol.50 No.16 2022年8月16日Power System Protection and Control Aug. 16, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.216190构建更加坚强电网安全“第一道防线”的探讨林一峰，王增平，王 彤，郑博文(新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206)摘要：电力系统“三道防线”长期以来为保障电网安全发挥了重要作用，确保了电力系统遇到各种事故时的安全稳定运行。
而继电保护担负着快速可靠切除故障的重任，是保障电网安全的第一道防线。
首先，介绍了电网发展给“第一道防线”带来的挑战，分析了传统工频量继电保护内部故障灵敏度不足以及误动和拒动风险并存的原因。
其次，梳理了继电保护应对挑战的措施，提出了基于故障模型参数特征的保护原理、基于多元信息的广域保护技术和基于暂态量的继电保护方法。
最后，给出了构建更加完善和坚强“第一道防线”的建议。
通过加强预防性控制在故障前、后阶段的功能，阻断继发性连锁故障的发生，同时加强第一道防线与后续防线的协同，共同抵御系统性事故的发生。
关键词：电网安全；工频量保护；多元信息；预防性控制Discussion on building a stronger first line of defense for grid securityLIN Yifeng, WANG Zengping, WANG Tong, ZHENG Bowen(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)Abstract: The "three lines of defense" of a power system have played an important role in ensuring the security of the power grid for a long time. This has ensured the safe and stable operation of the power system in the event of various accidents. Relay protection is responsible for fast and reliable fault removal, and is the first line of defense to ensure the safety of the power grid. This paper first introduces the challenges brought by the development of the power grid to the "first line of defense", and analyzes the reasons for the insufficient sensitivity to internal faults of traditional power-frequency relay protection and the coexistence of misoperation and rejection risks. Secondly, it sorts out the measures of relay protection to meet the challenges. A main protection method based on the parameter characteristics of the fault model, wide-area protection technology based on the multi-information and a relay protection method based on the transient quantity are proposed. Finally, suggestions are made for building a more complete and stronger "first line of defense". By strengthening the function of preventive control in the pre-fault and post-fault stages, the occurrence of secondary cascading failures can be blocked, and coordination between the first line of defense and subsequent lines of defense can be strengthened to jointly resist the occurrence of systemic accidents.This work is supported by the Science and Technology Project of the Headquarters of State Grid Corporation of China (No. 5100-202199529A-0-5-ZN).Key words: power grid security;power-frequency protection; multi-information; preventive control0 引言电力系统安全稳定运行问题是一个关系到社会基金项目：国家电网公司总部科技项目资助(5100- 202199529A-0-5-ZN)“新能源电力系统新型后备保护系统研究与应用” 稳定和经济发展的世界共性问题，历来受到各国政府及电力企业的高度关注[1-2]。
华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室开放课题管理办法
华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室开放课题管理办法第一篇：华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室开放课题管理办法新能源电力系统国家重点实验室开放课题管理办法一、新能源电力系统国家重点实验室开放课题设立的目的1．为创造良好科研氛围，提高新能源电力系统国家重点实验室（以下简称实验室）的影响力，加强学术交流，发挥国内外相关专家的学科优势，促进实验室建设成为“开放、流动、联合”的科研实体，实验室特面向国内外新能源电力系统方面的业务技术人员和研究人员设立开放课题。
二、开放课题申请的条件和基本要求2．凡研究方向符合实验室开放课题指南，实验室以外的国内外相关方面的业务技术人员和研究人员均可提出申请。
3．申请人年龄一般不超过50岁，研究人员原则上应具有高级职称或博士学位，业务技术人员原则上是所在单位的科研或技术骨干。
4．开放课题应符合实验室研究方向和指南要求，研究内容、研究手段和方法应有创新，预期目标、实施方案应切实可行，成果有科学意义或业务应用前景，经费预算合理。
有业务应用前景的项目应有业务单位参与，并提供业务试运行环境。
5．开放课题可以由申请人独立申请或与他人合作申请，也可选择与本实验室的固定人员合作。
课题开始实施后，承担人作为实验室客座研究人员，每年应在实验室工作1-3个月，实验室根据条件提供必要的科研设施和补贴。
每项课题需有至少1名本实验室固定研究人员为合作联系人。
6．获得资助的开放课题应有明确的考核指标和知识产权共享声明，研究成果为课题承担人原单位及实验室共同拥有。
软件研究课题应提供全部源程序文本及使用说明。
所发表的科学论文均应标注“本研究得到新能源电力系统国家重点实验室开放课题资助，课题号xxxxxxxx”或“This study was supported by State KeyLaboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(Grant No.xxxxxxxx)”，否则不计入该课题所取得成果的统计范围。
风电场站单机聚合模型倍乘元件阻抗参数设计
第51卷第21期电力系统保护与控制Vol.51 No.21 2023年11月1日Power System Protection and Control Nov. 1, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230553风电场站单机聚合模型倍乘元件阻抗参数设计王晗玥，许建中(新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)，北京 102206)摘要：现有较大规模风电场站等值模型中常采用倍乘方式实现机组聚合，以节省建模与仿真计算等资源。
针对风电场站单机聚合模型倍乘元件在风电场建模中应用广泛、参数设置缺少规律性的现状，对倍乘元件阻抗参数在风电场等值建模中的影响展开研究。
首先，以PSCAD软件官网的经典倍乘元件入手，分析各个自定义阻抗参数间的关系与重要程度。
其次，搭建风电场基准测试模型并展开等值聚合，通过参数遍历测试，研究倍乘元件阻抗参数对等值误差的影响机理，依据稳态运行点等值误差、仿真步长两个方面的限制，提出倍乘元件阻抗参数选择方法。
最后，选取稳态运行点、三相电压跌落、宽频振荡3个工况，对影响机理与推荐参数展开验证。
从等值误差的角度，对大型风电场建模仿真中倍乘元件阻抗的参数设计提供了参考建议。
关键词：风电场；单机聚合模型；倍乘元件；阻抗参数；等值误差Design of impedance parameters of a multiplier element in an aggregation model ofa single wind turbine of a wind farmWANG Hanyue, XU Jianzhong(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)Abstract: In existing equivalent models of large-scale wind farms, multi-wind turbines are often aggregated using a multiplier element to save modeling and simulation computing resources. The multiplier element of a single-wind turbine aggregation model of wind farm is widely used in wind farm modeling, but the parameter setting lacks regularity. Thus this paper studies the influence of multiplier element impedance parameters on wind farm equivalent modeling. First, it starts with a multiplier element on the official website of PSCAD to analyze the relationship and importance of each self-defined impedance parameter. Second, a reference test model of a wind farm is built and equivalent aggregation is carried out. Through a parameter traversal test, the influence mechanism of impedance parameters of multiplier elements on equivalent error is studied. From the limitations of steady-state operating point equivalent error and simulation time step, the method of impedance parameter selection of the multiplier element is proposed. Finally, three operating conditions of steady-state operating point, three-phase voltage dip and broadband oscillation are selected to verify the influence mechanism and recommended parameters. Some suggestions are provided for the parameter setting of the impedance of the multiplier element in modeling and simulation of large wind farms in terms of equivalent error.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 52277094).Key words: wind farm; aggregation model of a single wind turbine; multiplier element; impedance parameters;equivalent error0 引言近年来我国风电、光伏等可再生能源快速增基金项目：国家自然科学基金项目资助(52277094) 长，电力系统作为能源枢纽，正在向以新能源为主体的新型电力系统快速转变[1-4]。
短路工况下柔直换流站直流场内瞬态电场预测分析
短路工况下柔直换流站直流场内瞬态电场预测分析吴思航1，沈弘1，齐磊1，裘鹏2，蒯朝霞1(1. 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206；2. 国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江 杭州 310014)摘 要：柔性直流换流站在发生短路故障时会产生瞬态强电磁场，对换流站内的二次设备产生潜在影响。
针对定海换流站短路试验时二次设备处的电场骚扰问题进行了系统研究，分析了短路故障时直流场内关键节点的电位，建立了直流场内设备的三维模型。
考虑直流断路器分断时的时变拓扑结构，将获得的直流场内各节点电位函数作为电准静态场求解区域的第1类边界条件，分别计算了3种短路工况下直流断路器周围二次设备处的电场分布。
研究结果表明，二次设备处电场强度最高可达33 kV/m ，上升下降沿最快为40 μs ；电场强度的大小由空间布局和电压幅值共同决定，电场强度波形与电压波形上升下降沿一致。
关键词：柔性直流换流站；人工短路试验；混合式直流断路器；电磁兼容DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.2019121370 引言基于柔性直流输电的直流电网技术是解决大规模可再生能源高效灵活消纳的重要手段，在风力发电并网、孤岛供电及城市配电网增容改造等领域得到了广泛应用[1-2]。
直流断路器是柔性直流电网中直流线路的核心保护执行单元[3]，其运行尤其是分断可靠性决定了系统运行安全性[4]。
直流断路器在投入工程使用前，将进行多次大电流分断试验，考核其分断能力[5]。
但实验室搭建的试验回路尚不能全面反映实际电网中发生短路故障时产生的电磁骚扰，且出厂试验无法做到正负极断路器同时分断，因此需要在实际工程中进行短路试验来检验直流断路器的分断可靠性。
为此，南方电网公司于2017年12月开展了国内外首次机械式直流断路器挂网人工单极接地短路试验[6]。
2019年5月，国家电网公司为了验证舟山柔直工程混合式直流断路器的动作可靠性以及断路器与换流阀的配合逻辑，在舟山定海换流站开展了3次直流侧人工短路试验[7]。