宽范围

随着国家“双碳”目标的推进，电解水制氢将迎来爆发式增长，其中电源的拓扑及控制对提升制氢系统效率具有重要意义。对DC/DC隔离型制氢电源的拓扑进行梳理及分析，针对不同的应用场景，分别从单级型、两级型、并联型和多端口型DC/DC隔离型制氢电源的结构及其优缺点进行分析，结果表明，全桥谐振变换器及考虑电解槽温度、压力及氢/氧交叉渗透反馈的控制方案，将成为适应宽范围、强波动的大功率规模化制氢电源发展趋势，且隔离型三端口DC/DC变换电源将成为分布式集成化电-氢耦合未来发展模式，为电解水制氢电源进一步研究提供参考。

TXJD-I铁芯夹件电流传感器适用于变压器（电抗器）铁芯接地或夹件接地电流监测。采用高性能磁元件，辅以精密磁路设计，能准确的测量宽范围变压器铁芯（夹件）接地电流，电流有效值最小可测至5mA，最大可测至10A。高性能CPU使得传感器具备宽频带的测量功能，拥有良好的频谱分析能力，带宽分析范围50-1000Hz。传感器使用进口工业级锂亚电池供电，采用低功耗设计，使用寿命长达6年以上。传感器通过附件卡接在变压器铁芯接地扁钢上，安装方便。

电力系统规模扩大和电力电子化程度加深，在增强大电网可控性的同时，也使得电网的安全稳定控制和暂态过程分析面临更大挑战： 多种类型直流输电系统、大规模分布式新能源接入、电动汽车逐步推广，局部系统的暂态过程对大电网稳定运行的影响不可忽略；大规模电力系统电磁暂态建模繁琐、潮流初始化困难、仿真计算效率低下研发了复杂大电网全电磁暂态仿真平台（ES-GTS）：基于机电数据自动建模、快速精确潮流初始化、宽范围计算步长高效并行仿真。

随着储能商业化应用愈加迫切，储能逐步在各个领域实现了商业化应用。高性能规模化储能技术，可以突破电力系统发电和用电的时空平衡限制，具有更有效的调控性，更好的经济性，可为电力系统提供更大容量、更快速的功率支撑，是新能源高渗透环境下保证电网稳定性和灵活性的重要手段，但当前储能控制系统存无法完全满足高性能规模化储能技术需求。本项目针对百万点级海量数据管控、百兆瓦级多电池荷电均衡、毫秒级场站快速功率控制、电压源级变流器直接并联和全工况高效能储能变流器研制等难题开展技术攻关，实现了储能系统宽范围、多场景应用和高效率、规模化运行。

TXJD-I铁芯夹件电流传感器适用于变压器（电抗器）铁芯接地或夹件接地电流监测。采用高性能磁元件，辅以精密磁路设计，能准确的测量宽范围变压器铁芯（夹件）接地电流，电流有效值最小可测至5mA，最大可测至10A。高性能CPU使得传感器具备宽频带的测量功能，拥有良好的频谱分析能力，带宽分析范围50-1000Hz。传感器使用进口工业级锂亚电池供电，采用低功耗设计，使用寿命长达6年以上。传感器通过附件卡接在变压器铁芯接地扁钢上，安装方便。

在实际工程应用中，分布式电源大量入网使得弱电网阻抗的变化不能再被忽略，为提高并网变换器对电网阻抗变化的鲁棒性，提出一种提高正负阻尼分界频率的改进的有源阻尼控制策略。分析得出数字控制延时对系统稳定性的影响机理，为了消除延时对有源阻尼效果的负面影响，对阻尼控制环节插入相位补偿器进行优化设计，使得正负阻尼分界频率提高到接近奈奎斯特频率。设计与电网阻抗宽范围变化相匹配的反馈系数，解决了阻抗变化造成谐振频率偏移的问题，实现了并网变换器在弱电网下对电网阻抗的高鲁棒性。通过分析LCL谐振频率在奈奎斯特频率内变化时系统的性能，可知采用该方法时系统能保持稳定。研究结果表明，所提有源阻尼控制策略在弱电网阻抗变化的适应性上有了明显提升。最后，通过仿真和实验结果验证了所提策略和参数设计对实现弱电网高鲁棒性的有效性。

华能海门电厂现有装机容量4×1036MW，二期还将建设2×1036MW，共六台1036MW机组，耗煤量巨大。投产以来一直燃用以上偏离设计煤种的进口煤。燃料在火力电厂所占成本接近80%，随着热力系统节能技术的不断提高，火电厂的节能空间需要从全流程降耗上寻找新的突破点。由于目前煤种的煤质偏离设计煤种，且较宽范围的煤种变化对锅炉的安全、经济和环保运行提出了挑战。在此条件下，科学的多煤种优化混烧解决该问题的一个重要途径，通过建立煤源、煤种、煤质数据库，建立了一套燃料的采购、库存、配煤、燃烧、排放的科学、协调、匹配管理。 首先，在新的环保标准执行以后，机组脱硫系统压力十分大，而在现有来煤中不乏高硫煤种，如何在保障负荷的情况下，以较大能力掺烧高硫煤是提高经济性的途径，但也是配煤掺烧的一个难题。其次，海门电厂煤场为三个露天煤场、两个封闭式圆形煤场，露天煤场受设备限制，可取煤量有限，从而给日常工作带来诸多不便，因此，如何在现有煤场条件下，合理地安排煤场堆放位置和取料位置，如何保障煤场安全性，是配煤掺烧面临的又一个难题。最后，对于不同煤种的掺烧价值，迫切需要一个科学的评估平台，定量计算出某种煤或某船煤掺烧后的利润空间，从而指导进一步的采购决策。

华能海门电厂现有装机容量4×1036MW，二期还将建设2×1036MW，共六台1036MW机组，耗煤量巨大。投产以来一直燃用以上偏离设计煤种的进口煤。燃料在火力电厂所占成本接近80%，随着热力系统节能技术的不断提高，火电厂的节能空间需要从全流程降耗上寻找新的突破点。由于目前煤种的煤质偏离设计煤种，且较宽范围的煤种变化对锅炉的安全、经济和环保运行提出了挑战。在此条件下，科学的多煤种优化混烧解决该问题的一个重要途径，通过建立煤源、煤种、煤质数据库，建立了一套燃料的采购、库存、配煤、燃烧、排放的科学、协调、匹配管理。 首先，在新的环保标准执行以后，机组脱硫系统压力十分大，而在现有来煤中不乏高硫煤种，如何在保障负荷的情况下，以较大能力掺烧高硫煤是提高经济性的途径，但也是配煤掺烧的一个难题。其次，海门电厂煤场为三个露天煤场、两个封闭式圆形煤场，露天煤场受设备限制，可取煤量有限，从而给日常工作带来诸多不便，因此，如何在现有煤场条件下，合理地安排煤场堆放位置和取料位置，如何保障煤场安全性，是配煤掺烧面临的又一个难题。最后，对于不同煤种的掺烧价值，迫切需要一个科学的评估平台，定量计算出某种煤或某船煤掺烧后的利润空间，从而指导进一步的采购决策。

本项目成果属于电力系统领域，适用于“分布式新能源、微电网及发、输、配、用电”等场景。 高性能规模化储能技术，可突破电力系统发电和用电的时空平衡限制，具有更有效的调控性，更好的经济性，可为电力系统提供更大容量、更快速的功率支撑，是新能源高渗透环境下保证电网稳定性和灵活性的重要手段。电化学储能系统包含储能控制系统和储能电池，其中储能控制系统实现了储能系统的能量管理和并网控制；当前储能控制系统兼容范围窄、响应慢、功能单一，无法满足高性能规模化储能技术需求，亟需开发一种宽范围、高效率的储能控制系统。 针对上述问题，项目攻克了百万点级海量数据管控、百兆瓦级多电池荷电均衡、毫秒级场站快速功率控制、电压源级变流器直接并联和高效能储能变流器研制等难题，取得的创新成果如下：1、提出多子站设备一体化和多电池荷电状态均衡技术，实现超百万点数据的高效管控，调度响应时间＜2s，电站长时运行SOC不均衡度降低80%以上，解决了规模化储能海量数据管理难、通讯控制效率低和电池SOC不均衡带来的寿命衰减等难题。2、提出纵向暂态控制和横向同步协调技术，基于快速协调控制和精确切负荷匹配控制策略，全站暂态响应时间＜200ms、变流器同步响应误差＜1ms，解决了规模化储能对电网快速功率支撑能力不足问题。3、提出加权虚拟相位补偿技术，有效降低谐振电压36%，直接并联台套数较业内典型方案提高30%，解决了规模化储能单元扩容难题。4、提出基于寄生电感耦合磁场互消的层叠母排设计方法和模块化端口叠进并联技术，解决了三电平母排尖峰电压过高以及杂散参数不一致、散热不均等问题；研制模块化储能变流器设备具备1.2倍额定功率长时过载能力，最高转换效率超98.8%；较国内外同类产品，直流电压范围提高29%、组装时间缩短40%、占地面积减小30%。 项目通过中国电机工程学会技术鉴定，整体达到国际领先水平。获授权专利14项（其中授权发明专利11项），受理发明专利11项，软著1件，在IEEE TPE（影响因子7.224）等SCI/EI学术期刊发表论文13篇。 项目产品在国家风光储输示范电站新能源调频、上海“三站合一”应急电源、蒙东通辽削峰填谷、湖南长沙城市电网扩容等重点工程中广泛应用，累计销售额超9000万元，提升了国家风光储输示范电站装机新能源的并网稳定性和友好性，为新能源优化运行迈出坚实的一步，被江苏卫视、搜狐网、北极星电力网等媒体专题报道。所构建的集设备、方法、架构为一体的宽范围、高效率储能控制系统，有力推动了规模化储能领域的技术进步。

该成果是针对全国电网厂站蓄电池运行中所发生的极端问题并依据国网南网相关反措、标准，采用综合混采判据而研发的。近年来直流电源引发的电网事故频连发生，国网某330kV南郊变电站“6.18”主变爆炸事故所暴露的蓄电池脱离母线问题，在系统极端事故情况下，站用电源失去，故障无法隔离，烧毁设备，导致电网事故扩大.本项目的研究成果共模高端双向电流检测分析技术，解决电路能够在直流电压高达±270V的来源上监控双向电流，且线性误差小于0.5%。研究内置新技术，支持最高±270 V的连续共模信号，确保在输出端恢复原始幅度和稳定性。微电流检测传感技术，解决高精度微电流霍尔隔离变换采集，宽范围采样混采集蓄电池主回路电流电压动态数据，识别判断和优化信息。模拟量线性光电变换技术，直流电压采集回路的高线性度问题，由一个发光二极管(LED)和两个同种工艺的光电二极管组成。隔离模拟信号的稳定性、线性度、频带宽等特性研究。蓄电池脱离系统判断逻辑设计，蓄电池脱离系统判断逻辑采用电压量、电流量、开关量等多维度组成逻辑进行判断，如何做到避免信息误判、漏判问题，实时识别判断。 目前该装置已在珠海110kV吉大站、110kV兰埔站、110kV明珠站、110kV东堡站、110kV红旗站、110kV红山站以及国网新疆公司、国网山东公司、国网河南公司系统地市电网厂站运行，运行稳定良好，确保电网安全，易推广。