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。     

超导电力设备失超对电力系统的影响

超导体失超会影响超导电力设备的运行，是超导电力技术实用化的一重点问题，总结了超导体失超研究方面的成果，主要包括失超原理，失超传播特性及失超检测几个方面，并以超导电力设备和常仙电力设备并存的超导电力系统为基础，从正反两方面详细分析了超导电力设备失超对系统的安全、稳定、经济运行的影响，介绍了超导储能，超导变压器，超导发电机的设备级失超保护方法，并就未来超导电力系统失超研究提出了参考性建议，只要采取适当的措施，超导电力设备失超不会给电力系统带来很大损失。     

超导储能系统的磁屏蔽

以单螺管线圈为基础的超导磁体储能系统由于具有较大的漏磁场,使其应用范围受到了限制。本文比较了磁屏蔽的几种常规方法,提出了适合超导储能磁体的屏蔽方式－多螺管线圈系统,并将多螺管线圈系统和单螺管系统进行了主要性能上的对比,最后指出了多螺管线圈系统实际应用中还需解决的一些问题。     

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。     

超导飞轮储能系统研究综述

采用超导磁力轴承实现磁悬浮的超导飞轮储能系统的研制,是高温超导技术在电力工业中应用研究的又热点。介绍了超导飞轮储能系统的基本结构,描述了超导磁力轴承的原理和特性,简要介绍了国内外超导飞轮储能技术的研究开发情况。     

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。     

超导磁储能系统发展现状与展望

超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)技术具有响应时间快、功率密度高、生命周期长等特点,在电网电压质量调节、频率控制、脉冲负载供电等方面具有重要的应用价值,被列为《能源技术革命创新行动计划(2016—2030)》之先进储能技术的主要突破方向。介绍了SMES的系统组成原理和系统先进性,概述了SMES在电力系统、舰船供电等场景的应用,综述了SMES近期有代表性的大型项目和研究状态,并从特性互补、提高性能的角度讨论了2种与氢电池和电化学电池组合使用的SMES混合系统。最后,指出了SMES发展和大规模应用所面临的几点挑战,并给出了相应的应对策略。     

超导磁储能装置的功率实时控制

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两种超导磁储能装置进行有功和无功功率实时调节的功率控制方法。     

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。     

旋转空间矢量算法在电压型SMES控制中的应用

研究了将旋转空间矢量算法应用于超导磁储能（SMES）装置的可行性，比较了分析了旋转空间矢量控制和传统矢量控制这两种控制算法在系统节点电压幅值或相位发生突变时的控制效果，讨论了旋转空间矢量算法在电压不对称条件下的适用性，旋转空间矢量的另一优点是可以减小计算量，为空间矢量控制，无差拍控制等复杂算法控制提供了条件，电磁暂态仿真证明了该原理和方法的正确性。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例-积分-微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方法对线性PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点.作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)装置的NLPID控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号.仿真结果表明该NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性.     

电压不对称条件下并联电压源型SMES的触发方式

电压不对称条件下超导磁储能（SMES）的触发控制一直是个值得关注的问题，对称触发的SMES会向系统注入负序电流及以二倍频波动的功率，目前关于电压源型变换器不对称触发控制都是以消除负序注入电流为控制目标，文中在详细阐述不对称触发的研究背景的基础上，提出了可以消除有功功率二倍频波动的不对称触发，仿真计算结果表明，采用不对称触发后，SMES向系统注入的有功功率的平均值接近于系统的有功功同求，二倍频分量幅值也明显降低。     

磁流体船舶推进用超导磁体系统的研制

本文简单介绍了磁流体船舶推进用超导磁体系统的研制及实验结果。结果表明该系统在磁场为５Ｔ下一次可连续稳定运行７天,液氦损耗率为０．３４１Ｌ／ｈ,完全达到和超过任务书所规定的各项技术指标。     

基于超导储能的并联处理不间断供电系统及其控制策略的研究

介绍了一种基于超导储能(SMES)的并联处理不间断供电系统(UPS),该系统仅采用一套双向电流型变流器,利用超导线圈作为直流侧储能元件,可对多项电能质量指标进行综合调节.作者根据装置的结构特点和工作原理,提出了一种基于电源电流"预补偿"的解耦和前馈补偿控制策略,并通过样机实验验证了该装置结构和文中提出的控制方法的有效性.     

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。     

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.     

我国超导技术应用研究进展

本文概况介绍近年我国低温超导磁体应用研究和高温超导技术研究现状与进展。