想咨询一下关于目前电力电子在电力系统应用主要有哪些前沿的研究热点?的问题,大家能帮助我解答一下吗
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善 这些设备的运行特性为主要目的。
(一) 大型发电机的静止励磁控制。静止励磁采用晶闸管整流自并励方式, 具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
(二) 水力、风力发电机的变速恒频励磁。水力发电的有效功率取决于水头 压力和流量,当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组),机组的最佳转 速亦随之发生变化。 风力发电的有效功率与风速的三次方成正比,风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率,可使机组变速运行,通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。 此项应用的技术核心是变频电源。
(三)发电厂风机水泵的变频调速。发电厂的厂用电率平均为 8%,风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 65%,且运行效率低。使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟,国内外有众多的生产厂家,并有完整的系列产品。
(四)太阳能发电控制系统。开发利用无穷尽的洁净新能源———太阳能,是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电,无论是独立系统 还是并网系统, 通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电,所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。日本实施的阳光计划以 3~4kW 的户用并网发电系统为主,我国实施的送电到乡工程则以 10~15kW 的独立系统 居多,而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂(7.2MW)等。
在输电环节的运用
(一)柔性交流输电技术(FACTS) 交流输电或电网的运行性能。已应用的 FACTS 控制器有静止无功补偿器(SVC)、静止调相机(STATCON)、静止快速励磁器 (PSS)、串联补偿器(SSSC)等。近年来,柔性交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、 巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。国内也对 FACTS 进行了深入 的研究和开发。
(二) 高压直流输电技术(HVDC) 流站可以搬迁,可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力。此外,可关断器件组成的换流器,由于采用了可关断的电力电子器件,可避免换相失败,对受端系统的容量没有要求,故可 用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛) 供电,今后还可用于城市配电系统, 并用于接入。
近年来, 直流输电技术又有新的发展,轻型直流输电采用 IGBT 等可关断电力 电子器件组成换流器, 应用脉宽调制技术进行无源逆变,解决了用直流输电向无 交流电源的负荷点送电的问题。同时大幅度简化设备,降低造价。
(三) 静止无功补偿器(SVC) SVC 是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关, 实现快速、 频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC 可以有不同的回路结构,按控制的对象及控制的方式不同分别称之为晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)或晶闸管控制电抗器(TCR)。
在配电环节的运用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能 质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即用户电力 (CustomPower)技术。用户电力技术(CP)技术和 FACTS 技术是快速发展的姊妹型 新式电力电子技术。 采用 FACTS 的核心是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力;发展 CP 的目的是在配电系统中加强供电的可靠性和提高供电质量。 CP 和 FACTS 的共同基础技术是电力电子技术,各自的控制器在结构和功能上也相同,其差别仅是额定电气值不同,目前二者已逐渐融合于一体,即所谓的 DFACTS 技术。具有代表性的用户电力技术产品有:动态电压恢复器(DVR),固态 断路器(SSCB),故障电流限制器(FCL),统一电能质量调节器(PQC)等。
我国电力电子技术的发展
1. 配电自动化前景
配电网自动化智能电网投资重中之重: 配电网作为输配电系统的最后一个环 节, 其实现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。配电自动化是智能电网的重要基础之一。从投资构成上我们预计,智能电网的投资构成上,配网自动化将占 40%左右,是智能电网投资的重中之重。 我国配网自动化处于初级阶 段:配网自动化在我国处在起步阶段,国内城市配网馈线自动化率不足 10%,目 前国外配网自动化的比例达到 60%-70%,国内仍刚刚开始试点,未来市场空间广阔。
2. 配电自动化简介
配电自动化指:利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设 备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起,改进供电质量, 与用户建立更密切更负责的关系, 以合理的价格满足用户要求的多样性, 力求供电经济性最好, 企业管理更为有效。 配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。 从保证对用户的供电质量, 提高服务水平, 减少运行费用的观点来看,配电自动化是一个统一的整体。
配自动化包含以下配电自动化包含以下 4 个方面:①馈线自动化。馈线自动 化完成馈电线路的监测、 控制、 故障诊断、 故障隔离和网络重构。 其主要功能有: 运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。②变电站自动化。变电站自动化指应用自动控制技术和信息 处理与传输技术, 通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电站自动化以信号数字化和计算机通信技 术为标志, 进入传统的变电站二次设备领域,使变电站运行和监控发生了巨大的 变化,取得显著的效益。变电站自动化的基本功能有:数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、 与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通 信等项功能。变电站自动化技术是配电自动化的重点之一。③配电管理系统。配 电管理系统(DMS)是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经中枢,整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。主要功能有:数据采集和监控(SCADA)、配 电网运行管理、 用户管理和控制、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS) 等。④需求侧管理。通过一系列经济政策和技术措施,由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方, 甚至与电力管理体制有关, 必须通过立法和制订相应的规则, 并最终由电力市场来调节。可以看到,电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关 系,也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系,在电力市场环境下,需求侧管理必将被重视。
3.配电自动化发展趋势
根据对国内外发展动态的研究,配电自动化技术的发展呈现以下特点:
1) 多样化 尽管配电自动化技术的发展经历了三个阶段,但是从日本等国家的应用情况看,各个阶段的技术都在使用,并且各有其适应范围:基于自动化开 关设备相互配合的馈线自动化系统适合于农网等负荷密度低、供电半径长、故 障较多而供电可靠性较差的区域;第二阶段的配电自 动化系统 (DAS)适合于 中小城市和县城;基于人工智能具有丰富高级应 用的第三阶段配电自动化系统 适合于大城市和重要园区; 甚至仅仅具有遥信和遥测功能而不具备遥控功能的配电网信息系统也有其应用前景,主要因为它可以直接采用公用通信资源 (如 GPRS 等),而不需要建设专用通信网。
2)集成化 配电自动化涉及面很广,它不但有自己实时信息采集的部分,还有相当多的实时、 非实时和准时实时信息需要从其它应用系统中去获取。 比如, 从地调自动化系统中获取主供电网和变电站信息; GIS 系统中获取配电线路拓 从 扑模型和相关图形;从 PMS 系统中获取配电设备参数;从用电营销系统/负荷控 制系统中获取用户信息等。因此, 配电自动化的主站不再是单一的实时监控系统, 而是将多个与配电有关的应用系统集成起来形成综合应用的系统。为了规范应用 系统间集成和接口,国际电工委员会制订了 IEC 61968 系列标准,提出运用信 息交换总线 (即企业集成总线),可将若干个相对独立的、相互平行的应用系 统整合起来,在实现信息交换的同时,使每个系统继续发挥自己的特色,形成一个有效的应用整体。
3) 智能化 配电系统是智能电网的重要环节,配电系统智能化则是配电自动化的发展方向。因此,配电自动化与实现智能电网密切相关,主要表现在: 自 愈配电技术。这就是配电自动化系统中馈线自动化的故障诊断、定位、隔离以及恢复供电的基本功能,在智能电网的背景下需要进一步升级为适应分布式发电的 双向能量流下的馈线自动化功能。 高效运行技术。这就是配电自动化系统中高 级应用软件功能。在智能电网的背景下需要进一步升级为考虑设备全生命周期的资产优化与智能调度业务功能。 分布式电源和储能系统的接入技术。这是配电 自动化系统面临的新要求, 尤其是涉及到配网潮流计算和分析以及分布式电源对电网的影响。 定制电力技术。根据电能质量的相关标准,以不同的技术和价格提供不同等级的电能质量, 以满足不同用户对电能质量水平的需求。配电自动化 系统是其技术支撑手段之一。用户互动技术。这就是配电自动化系统中停电管 理功能,在智能电网的背景下需要进一步升级为适应用户双向互动的业务功能。
现在我国的电力都在往智能电网这块发展,所以的技术和发展都在一步一步的智能化,相信电力电子技术在电力领域的应用可以加速电力系统的智能化发展。
西安交大在绝缘聚合物电介质薄膜领域取得新进展
研究背景
绝缘聚合物被广泛应用为高压电力设备的主绝缘结构和有机电子器件的介电层。经过近半个世纪的探索,通过高性能半导体分子的设计,有机场效应晶体管(OFET)的性能得到显著提升。进而,OFET的功能拓展和应用成为现阶段的研究热点,例如:光电存储器和仿生神经系统。OFET结构中,绝缘聚合物介电层位于半导体层和栅极之间,其电荷存储能力直接决定存储器件或人工突触的性能优劣。对于人工突触器件而言,OFET栅极为突触前端,触发电压脉冲信号;介电层的电荷捕获和释放决定了突触的训练和学习过程,从而引起差异化的半导体电导电流,形成突触后响应。因此,人工突触的性能提升要求介电绝缘聚合物具有优良的电荷捕获特性以增强驻极体强度,同时具有快速电荷捕获/释放特性以实现信息的快速写入和擦除。近年来,随着高k、氟化聚合物的应用,OFET的电荷存储特性得到优化。然而,现阶段学术界对聚合物分子结构和电荷存储特性的关系仍缺乏深入理解,亦没有形成高性能绝缘聚合物分子设计的普适性原则,成为OFET基仿生神经系统性能提升的瓶颈。
成果简介
在前期研究(Yuanwei Zhu et al., Mater. Horiz. 2020, 7, 1861-1871)的基础上,本研究通过支链工程设计并合成了一系列氟化聚苯乙烯(fluorinated polystyrene, FPS)异构体,即邻位(ortho, o-)、间位(meta, m-)和对位(para, p-)氟化聚苯乙烯。发现o-、m-和p-FPS的分子内静电势逐渐增大,引起聚合物分子极化和电荷捕获特性的提升,体现为介电常数的增大和深电荷陷阱的形成。进而,p-FPS表现出最大的深陷阱密度、禁带宽度和介电常数。通过将o-、m-和p-FPS用作OFET的电介质,发现通过简单地改变聚苯乙烯侧链上的F原子位置即可大幅提升器件的光电存储和人工突触性能,揭示了支链极性基团位置与介电/驻极体性能间的关联。在综合高k介电分子对半导体的电荷传输扰动效应后,推荐采用具有较强分子极性结构且er < 5的绝缘聚合物作为有机光电存储器和人工突触器件的介电层材料。
图文导读
图1 FPS的物理性质. o-FPS、m-FPS、p-FPS的 (a) TGA; (b) DSC; (c) 紫外吸收光谱; (d) 能带结构; (e) 水接触角; (f) 静电势分布以及分子极性指数PI; (g) p-FPS薄膜的AFM图像(5 × 5 μm2).
图2 FPS的电介质特性. (a) o-FPS, (b) m-FPS, (c) p-FPS的介电常数谱;(d) o-FPS, (e) m-FPS, (f) p-FPS高温区间(100~160 oC)的介电损耗谱;(g) o-FPS, (h) m-FPS, (i) p-FPS低温区间(0~80 oC)的介电损耗谱.
图3 FPS的电荷存储特性. o-FPS, m-FPS, p-FPS和PS的(a) ISPD测试结果;(b) 陷阱深度和陷阱密度分布; (c) 热刺激电流;(d) 态密度分布.
图4 基于FPS介电层的OFET光电存储器. (a)器件结构示意图;(b-d) o-FPS、m-FPS、p-FPS 介电层OFET光电存储器的转移曲线;(e) 基于o-FPS、m-FPS、p-FPS 介电层OFET的阈值电压(Vth)和存储窗口(ΔVth)的对比;(f) 光电存储器的长时记忆特性;(g-i) 基于o-FPS、m-FPS、p-FPS介电层OFET的光存储器的循环稳定性.
图5 基于FPS介电层的OFET人工突触. (a) 基于OFET的人工突触结构;(b) 单光脉冲,(c) 双光脉冲刺激,(d) 多光脉冲,刺激后o-FPS、m-FPS、p-FPS介电层人工突触的响应电流(EPSC);(e) 双脉冲促进(PPF)值;(f) 人工突触由短时记忆(STM)向长时记忆(LTM)的转化;(g) 人工神经网络实现图像识别示意图;(h) 突触后电流的激励与抑制;(i) 基于o-FPS、m-FPS、p-FPS 介电层OFET的人工神经网络的图像识别率;(j) p-FPS介电层的人工神经网络对数字0-9的识别率.
相关文章链接:
Chem. Mater., 2022: 网页链接
Mater. Horiz., 2020: 网页链接
【电力重点,就是储能!】
我们来回顾一下市场的热点板块,七八月份我们所选择的电力板块应当是让朋友们感到非常开心,接下来电力的重点,就是储能啊!诸位这点一定要明白,今年是国企改革的最后的一年,政策鼓励优质国有资产注入上市公司。
#股市##今日看盘##财经 #
风华绝代
2022-11-24一、热点前瞻
热点一:电子身份证
逻辑概述:“基于法定证件的数字身份区块链技术研究与应用”正式启动并进入实施阶段。“长安链”作为区块链底层平台,将支持建设高性能分布式数字身份架构,为我国可信数字身份体系建设提供技术支撑。未来,日常出行、电子支付、公共服务等方面将更加便捷,个人隐私信息也将获得更好的保护。
相关个股: $数字认证(sz300579)$ 、南威软件 、优博讯 ;
热点二:天然气
逻辑概述:25日,国内多地区LNG价格上涨。研究机构认为,在前期低价刺激下,部分下游采购热情升温,储备库补库需求增加。叠加国内检修液厂日渐增多,支撑局部液价上扬,整体市场呈回暖迹象。海外市场上,由于地缘 冲突的影响,欧洲LNG价格自今年2月底至8月上旬涨幅达80%。
相关个股:首华燃气 、 $新天然气(sh603393)$ 、水发燃气 、新奥股份 ;
热点三:虚拟电厂
逻辑概述:印发《2022年深化“放管服”改革优化营商环境重点任务分工方案》,“隔墙售电”等领域方案获关注。《方案》提出,完善市场交易机制,支持分布式发电就近参与市场交易,推动分布式发电参与绿色电力交易。推动建设基于区块链等技术应用的交易平台,研究适应可再生能源微电网、存量地方电网、增量配电网与大电网开展交易的体制机制。
相关个股:远光软件 、芯能科技 、许继电气 ;
热点四:储能
逻辑概述:加强新型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用;研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能、交通工具移动储能等关键技术,加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。
相关个股:上能电气 、新特电气 、易事特 ;
热点五:证券
逻辑概述:华泰证券 认为今年以来,全球宏观变量波动增大、国内经济转型诉求迫切,注册制有望再进一步。从改革试水到全面实施,市场的政策预期有望越来越稳定、各企业抢跑占坑行为有望回归理性,自主择时注册发行能够降低双创改革期间的IPO堰塞湖压力,流动性冲击或有限。
相关个股:东吴证券 、东方财富 、国泰君安 、华鑫股份 ;
二、操作策略
昨日盘面分化严重,午后大盘在煤炭、油气、酿酒、金融板块带动下强势拉升,题材股却遭遇重挫,逾20股跌停,市场情绪还有待企稳。因盘面分化严重,大盘翘尾反弹未能收复3250点,暂未化解本周三长阴下破压力,耐心等指数转强和市场情绪回暖。。
我是波段战法,以上内容是对消息、数据进行客观分析,不构成投资建议。关注我不走丢,更多精彩内容绝不让你失望!