超导限流储能系统的磁体结构优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)的能量以磁场的形式存储在超导磁体中,因此漏磁场对于变电站的电磁干扰问题成为影响其应用的关键问题之一。文中对用于SFCL-MES的多种磁体结构的漏磁场进行了分析与优化,以选择合适的磁体构型,便于SFCL-MES安装在变电站中。首先对于超导限流储能系统磁体的漏磁场进行了勒让德多项式分析。在此基础上,对于多种磁屏蔽型磁体构型,包括同轴同心、轴向排列、轴线平行组合磁体结构,以减小漏磁场和所用的超导线材最少为目标,给出了优化模型,并采用序列二次规划（SQP）方法对模型进行求解。最后对优化结果进行了比较分析。     

超导限流储能系统的建模与优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)是将超导储能系统与桥路型超导限流器集成起来实现的, 二者共用一个超导磁体。文中分析了SFCL-MES的集成建模与优化的原理。根据SFCL-MES的 限流集成原理,提出了它的限流集成模型。基于SFCL-MES在故障限流时的动态拓扑分析,建立 了它的动态数学模型。在此基础上,根据不同的优化目标,建立了相应的优化模型,并对优化结果 进行了比较分析。最后对于SFCL-MES集成后可以减小超导磁体容量的原理进行了讨论。     

超导限流储能系统的集成设计与试验

为了试验超导限流储能系统（SFCL—MES）的基本原理,设计了1台220V／25A／6kW的SFCL—MES模型样机。提出了一种用于配电系统的SFCL—MES的系统结构,它由2个串联于变电站负荷的故障限流端口及1个并联于变电站母线的储能端口组成,既可以限制变电站的短路电流,又可以提高整个变电站的供电质量。分析了SFCL—MES的集成设计原理,讨论了SFCL—MES的4个组成部分：双向换流器单元、双向电流调节器单元、全波整流桥单元以及高温超导磁体单元的设计结构以及主要参数。在模型上对SFCL—MES的故障限流原理进行了试验,初步验证了它的有效性。     

基于电压补偿原理的超导储能一限流集成系统

基于电压补偿原理，将串联式超导储能系统和限流电抗器集成起来，提出了一种超导储能-限流集成系统（SMES-CL）。该系统不仅解决了限流电抗器带来的稳态无功压降问题，而且解决了串联式超导储能系统保护困难的问题。它既可以快速自动投入限制故障电流以保护整个变电站和自身，还可以对系统进行功率补偿以提高电能质量。文中分析了SMES-CL的集成结构，对于它的工作原理，包括稳态补偿原理和故障限流原理进行了讨论。在一个SMES-CL模型样机上进行了试验，验证了它的有效性。     

超导限流储能系统的原理与有源限流仿真

基于限流集成原理与储能集成原理,共用一个超导磁体,将桥路型超导故障限流器(BSFCL)与超导储能系统(SMES)集成于一体,构成了超导限流储能系统(SFCL-MES).该系统解决了桥路型故障限流器不能限制故障电流稳态值以及超导储能在系统故障时的补偿容量过大的问题.所提出的SFCL-MES既可以限制故障电流峰值和稳态值,也可以补偿系统电压,提高了超导磁体的利用率.文中分析了SFCL-MES的有源限流的原理,给出了它的有源限流等效模型.在此基础上,提出了SFCL-MES的有源限流的2种实现方法:有源电阻限流和有源电压限流.在PSIM上对SFCL-MES有源限流的各种方式进行了仿真.仿真结果验证了它的可行性.     

超导限流储能系统的集成设计与试验

为了试验超导限流储能系统（SFCL-MES）的基本原理，设计了1台220 V/25 A/6 kW的SFCL-MES模型样机。提出了一种用于配电系统的SFCL-MES的系统结构，它由2个串联于变电站负荷的故障限流端口及1个并联于变电站母线的储能端口组成，既可以限制变电站的短路电流，又可以提高整个变电站的供电质量。分析了SFCL-MES的集成设计原理，讨论了SFCL-MES的4个组成部分：双向换流器单元、双向电流调节器单元、全波整流桥单元以及高温超导磁体单元的设计结构以及主要参数。在模型上对SFCL-MES的故障限流原理进行了试验，初步验证了它的有效性。     

高电流密度超导储能磁体的研制

分析了不同结构超导储能磁体的特点,针对储能量为MJ量级的超导储能磁体计算了漏磁场分布和超导材料的利用率,提出了储能为1 MJ的单螺管型超导储能磁体的设计方案。采用窄液氦通道技术,利用多芯NbTi/Cu复合超导线,研制了储能量为1 MJ的紧凑型超导储能磁体。磁体内径为439 mm,外径为600 mm,高为550 mm。在运行电流为305A时,磁体的最大磁场为4.9 T,中心磁场为4 T。对超导磁体的试验结果表明,磁体的最大运行电流为303 A,放电功率为100 kW。研制的超导储能磁体可作为恒压/恒功率放电的不间断电源的关键部件。     

基于电压补偿原理的超导储能-限流集成系统

基于电压补偿原理,将串联式超导储能系统和限流电抗器集成起来,提出了一种超导储能- 限流集成系统(SMES-CL)。该系统不仅解决了限流电抗器带来的稳态无功压降问题,而且解决了串联式超导储能系统保护困难的问题。它既可以快速自动投入限制故障电流以保护整个变电站和自身,还可以对系统进行功率补偿以提高电能质量。文中分析了SMES-CL的集成结构,对于它的工作原理,包括稳态补偿原理和故障限流原理进行了讨论。在一个SMES-CL模型样机上进行了试验,验证了它的有效性。     

空芯螺管型超导储能磁体的优化设计方法

微、小型超导储能系统由于运行操作灵活性和制造工艺简单而在电力系统中具有广泛的应用前景。作为超导储能系统的关键部件,储能超导磁体的优化设计,不仅应从技术上保证超导储能系统运行的安全可靠性,而且应能最大限度地降低制造成本。本文针对超导储能磁体系统的基本组成单元－螺管型超导磁体,从磁体绕组的基本参数如绕组厚度、径高比的变化出发,分析了螺管型储能超导磁体的储能效率,提出了螺管型超导储能磁体的优化设计方法。     

面向风电场的超导限流-储能系统

双馈式感应发电机具有体积小、重量轻、成本低等突出优点,目前已成为风电场中的主力机型。然而双馈式感应发电机存在低电压穿越能力弱和功率输出不稳定两大问题。为了同时解决这两个问题,提出了集成于单台风力发电机的超导限流—储能系统原理。进一步将该原理运用于风电场,并开展实际样机的研制。分析了超导限流—储能系统在风电场应用的工作原理,提出了适用于风电场的拓扑结构和其中桥路型限流器的参数设计方法,并开展了针对实际风电场应用的仿真研究。仿真结果证明了该方案的有效性和可行性。     

应对区域供电线路故障的多功能复合储能优化配置方法

区域供电线路故障会使部分线路出现短时拥塞,同时区域内重要负荷供电不足,导致大量切机和切负荷。针对这一问题,提出一种应对区域供电线路故障的多功能复合储能优化配置方法。该配置方法考虑了各发电单元在线路故障发生后的响应时间,优化配置功率型储能和切除部分非关键性负荷以缓解线路短时拥塞。考虑重要负荷在故障检修期间的供电需求指标,在已有功率型储能基础上,协调优化配置能量型储能以保障区内重要负荷供电。最后,以复合储能整体投资费用最小为优化目标,结合实际电力系统算例进行了仿真,对影响配置结果的关键参数进行了灵敏度计算,深入分析了复合储能优化配置的相关原理,验证了所提模型和方法的正确性。     

面向用户侧的电池储能配置与运行优化策略

为提高用户侧电池储能投资与运行的经济性,降低用户用电成本,提出了用户侧电池储能配置优化及运行调度滚动优化方法。首先,分析了用户加装储能的收益以及储能运行的约束,然后构建了储能配置优化模型、储能月前和日内运行滚动优化模型,并用CPLEX求解器进行求解。在构建模型时加入了储能性能约束,能有效减少储能运行时充放电状态之间的转换次数,延长储能寿命。在月前优化中,确定一个预测的月需量防守值;在日内滚动优化中,构建了储能日运行分段优化模型及月需量防守值更新模型,实时更新日负荷数据及月需量防守值,进行滚动优化,不断修正负荷预测误差影响。最后,对工业大用户进行算例仿真,验证了所提优化模型的有效性。     

计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法

针对充电站充电负荷的波动性和不确定性特点,提出了计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法.首先,建立了多面体不确定集描述电动汽车充电负荷的波动性与不确定性.随后,建立了储能系统容量优化配置模型,同时,在优化配置模型中利用储能电池可变寿命模型,实现多约束条件下的储能系统综合成本最小化,使得充电站可以在增加较少综合成本的情况下应对负荷的随机波动.最后,基于鲁棒优化理论实现不确定模型从随机参数到确定性参数模型的转换,结合网格自适应直接搜索算法得到储能系统最佳配置参数.算例通过与确定性算法的对比,验证了所提方法的可行性.     

超导磁储能系统的序贯克里金优化方法

超导磁储能系统(superconducting magnetic energy storage,SMES)是超导应用研究的热点。SMES利用超导磁体的低损耗和快速响应能力,通过电力电子型变流器与电力系统相连,组合为一种既能为其储存电能又能为其释放电能的多功能电磁系统。SMES的先进功能主要体现于,它能大容量超低损耗的储存电能、改善供电质量、提高系统的稳定性和可靠性。该文以SMES的优化设计(IEEE TEAM Workshop Problem 22)为例,介绍了序贯优化方法和克里金(Kriging)统计近似模型在低维和高维、离散域和连续域优化问题中的应用。优化结果显示,该优化方法能在保证设计精度的前提下,极大降低有限元的计算量。如3参数优化问题中有限元的计算量比直接优化的1/10还要少;而8参数优化问题中有限元的计算量约为直接优化的1/3。从而该方法可广泛应用于电磁装置的优化设计问题。     

基于支路潮流模型约束的分布式储能系统优化配置方法

为实现双碳目标及整县光伏战略规划,针对平抑配电网负荷以及分布式新能源出力波动性的分布式储能选址定容问题,文中考虑系统收益与成本,在对电力系统约束条件进行相角松弛及二阶锥松弛的基础上结合电池储能的运行特性,提出了一种基于支路潮流模型约束的分布式储能优化配置模型;在满足约束条件的基础上求解储能配置方案及日前调度策略.算...