基于超导储能的电力系统静态安全性在线评估

研究了超导储能(SMES)技术在电力系统静态安全性在线评估方面的应用。与SMES在电力系统中的其他应用(如储能和电力系统稳定控制等)不同,这种新的应用利用SMES灵活的能量输出方式,输出特定波形的功率信号作为扰动源,在不影响电力系统安全运行的前提下,激起系统在此工作点的振荡模式,通过对电力系统各节点频率响应曲线的检测和分析,得到潮流或结构变化时振荡模式的变化,从而进行在线的电力系统静态安全监测和评估。     

基于超导储能的小扰动动态安全在线评估

利用超导储能(SMES)技术进行电力系统小扰动动态安全在线监测和评估是该技术在电力系统中的一种新应用.基于改进的Levy曲线拟合方法,文中建立了3阶7变量的局部传递函数拟合模型,通过对系统频域响应曲线峰值的拟合,获得了峰值对应模式的阻尼和频率特性,形成了小扰动安全的在线评估算法.通过EPRI-36节点系统的模式特征值与响应曲线峰值拟合结果的对比分析,说明了该算法的有效性和适用性.     

储能装置提高电力系统暂态稳定最优位置安装

超导储能装置可以很好地改善电力系统暂态稳定性。研究了储能装置的数学模型,运用特征值关于负荷变化的灵敏度方法找出最佳安装地点,分析了储能装置在不同安装地点对系统暂态稳定性的影响,并给出了效果对比分析,对储能装置实际应用具有一定的指导意义。     

超导储能装置在微网的布局研究

研究了微网内超导储能装置安装地点的选取,从而有效地降低了有功功率网损。根据旋转坐标系下变流器的数学模型,通过变流器的输出电压在d-q轴分量的解耦,实现有功功率、无功功率的独立调节。以微网有功损耗为目标函数,分别建立基于灵敏度分析和遗传算法确定超导储能装置安装位置的数学模型。仿真结果表明,两种方法对于减少网络有功损耗都有显著的改善作用。     

超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

交介绍了超导磁储能装置（SMES）的基本原理、系统组成和发展状,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的SMES在电力系统中应的重要意义,概述了SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题。并针对我国SMES研究的现状提出了一些建设性意见。     

中大型超导储能装置的研制与应用

概述了中大型超导储能的研究和发展。介绍了美国３０ＭＪ超导储能系统，该系统在电网累积运行１２００ｈ的结果表明，它可以在一个复杂的电力系统中运行，对改善电力系统稳定、经济运行起到了良好的作用。随着高温超导材料的实用化和超导磁体技术的发展，世界各国将对超导储能表示出越来越大的兴趣，但超导储能尚需在实际工业应用条件下，显示其技术可行性和经济性     

超导磁储能装置的功率控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略。在此基础上,研究了能够按照系统要求对2种超导磁储能装置进行有功和无功功率调节的功率控制方法。仿真结果表明所研究的功率调节方法能够在四象限内进行超导磁储能装置输入输出有功和无功功率的快速解耦控制,仿真同时验证了所研究的功率控制策略的正确性和可行性。     

超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

介绍了超导磁储能装置（SMES）的基本原理、系统组成和发展状况,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的SMES在电力系统中应用的重要意义,概述了SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题,并针对我国SMES研究的现状提出了一些建设性意见。     

超导储能装置应用于风电场平滑功率输出的研究

建立了风电机组和超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善。针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略。并搭建了风电场接入电网后的仿真模型,对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究

对风电场安装使用超导磁储能装置增强风电场暂态稳定性进行了研究。在建立超导磁储能装置模型的基础上,提出了改善并网风电场暂态稳定性的超导磁储能装置控制策略,采用以网侧电压定向的矢量控制方案并通过附加前馈项实现其输出有功功率、无功功率的解耦控制。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了超导磁储能装置及其控制的仿真模型,基于实际电网及风电场的仿真结果验证了所建模型的正确性、控制策略的可行性。简要介绍了超导磁储能装置在并网风力发电系统的应用前景。     

35 kJ/7 kW直接冷却高温超导磁储能系统

介绍了直接冷却高温超导磁储能（SMES）系统（35kJ／7kW）的总体结构和基本试验结果。该系统主要由超导磁体、低温系统、功率调节系统和监控系统组成。实验结果表明,通过直接冷却将储能磁体成功冷却到了20K以下;储能磁体的直流临界电流达到150A,临界储能量84kJ,磁体中心场强4．5T;监控系统和变流器能控制SMES与系统快速独立地在四象限进行有功功率和无功功率交换;在电力系统动态模拟实验中,SMES能有效抑制电力系统中因发电机机端短路故障引起的功率振荡。     

用于微小型超导储能磁体的斩波器的原理及设计

介绍应用小微小型超导储能磁体（ＳＭＥＳ）中的斩波器的原理与特点,并根据其特点是提出了双环控制策略,通过计算机仿真地双环控制和单环控制两种方式下的斩波器回路（包括超导磁体）分别进行了模拟。     

超导储能改善并网风电场稳定性的研究

建立了风电机组和超导储能(SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善.针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略.对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击.     

超导磁储能系统的失超检测及保护综述

超导储能磁体的失超是超导电力设备技术实用化有待深入研究的一个重要问题。笔者综述了超导储能磁体的设备级失超检测及保护方法,并提出了参考性建议。     

Studies on steady‐state stability of looped power systems and stabilization by SMES

With the increasing number of dispersed power sources interconnected to the power supply system, power systems can take a form similar to that of a longitudinal system. Also, they can become looped, with both ends of the longitudinal system connected to each other. In the present paper, the steady‐state stability of longitudinal power systems and looped power systems is analyzed by means of the mode analysis method via eigenvalue and eigenvector calculation, and power system stabilization by SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) for looped systems is examined relative to that for longitudinal systems. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 133(3): 48–54, 2000     

20 kJ/15 kW可控超导储能实验装置

介绍了一套可控超导储能(SMES)实验装置.该装置可作为可控超导储能在电力系统中应用的实验研究平台.它包括一个储能量为20 kJ的低温超导磁体和一个15 kW的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电流型变流装置.为了减少冷却系统的漏热,超导磁体通过Bi-2223带材制成的高温超导电流引线同变流装置连接.变流装置采用双桥型拓扑和PWM开关策略以减少其输出电流中的谐波成分.为了可以执行高速和高精度的控制算法,变流装置的控制系统采用双DSP的控制器.文中还介绍了该实验装置各部分的结构和工作原理,并给出了初步的实验结果.     

基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响,文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动,并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真,验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

用于超导储能系统的多电平电流调节器

电压型超导储能系统中的直流变换器用于实现对超导磁体的快速充放电。传统的直流变换器存在软开关难以实现、直流母线电压难以平衡的问题。为解决这一问题,提出一种用于超导储能的多电平电流调节器,它实现了高频变压器原边器件的零电压开关和副边器件的零电流开关,并能实现电压侧各直流母线电压的自动平衡。采用改变晶闸管移相角,进而控制超导磁体上的平均电压大小的方法来调节超导磁体充放电功率。在实现方法上,采用了基于数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的综合控制方法。实验结果证明了这种多电平电流调节器的良好性能。