2012年研究生暑期学校(电气工程)总结

2012年探讨生暑期学校（电气工程）总结寇水潮--2012年7月21日本周学习内容：参与西南交通高校承办的以“电气工程前沿技术”为专题、为期一周的全国探讨生暑期学校，主要是跟来自全国不同高校的探讨生、大三本科生一起上课沟通，给我们上课的是不同高校的教授或者探讨所的院士。每天培训时间也许为9小时，上午和下午分别是3.5小时的上课时间，晚上2小时的学术探讨。教授作报告时涉及到的探讨课题《智能电网能量管理与运行限制》清华高校张伯明教授EMS及其面对的挑战为什么须要EMSEMS（EnergyManagementSystem）三大目标：平安、经济、优质。EMS是电网调度限制中心的自动化系统，实施对电网的能量管理和运行限制，保证电力发用平衡，实现不同电源之间的协调运行。电网是一种要求能量到处瞬时平衡巨型能量流系统，EMS统领信息流、调控能量流。EMS发展历史第一阶段：1969年以前，初期EMS：数据采集和监控为主（SCADA）为主；没有实时网络分析；网络分析主要依靠离线计算。其次阶段：1970年至今，传统EMS传统EMS存在的问题国际上EMS已相当成熟，是否还需发展？814美加大停电大停电是电力系统的重大事故，它产生的缘由和后果繁多。找时间总结下近几十年来的大停电状况。给人们敲响了警钟，结论：MISO限制中心的EMS中的状态估计器和实时事故分析工具在事故发生时间事实上退出运行，使得MISO在事故发生时不能快速进行电力系统事故前的牢靠性预警评估。该停电事故暴露出传统EMS的问题是，缺少自动预警机制、全局协调和相继开断的限制。大停电是电力系统的重大事故，它产生的缘由和后果繁多。找时间总结下近几十年来的大停电状况。电网规模扩大，“量变”引起“质变”；电网变更规律困难；对全局电网的知晓困难；对全局电网的评估困难；对全局电网的调度限制更困难……能源清洁化变革带来的挑战如何消纳大规模间隙式可再生能源发电？如何支撑将来电动汽车的广泛随机接入？如何保障智能电网运行的平安牢靠性？智能电网EMS须要解决的科学问题共性基础问题显著多样性：接入电源多样性、接入负荷多样性、电网形态多样性、信息环节多样性新电源和新负荷接入电网，引入了间歇性和不确定性，如何从空间和时间上协调？EMS探讨的关键科学问题源——网——荷的自律协同性，包括“源——荷”自律、“源——网——荷”的协同、EMS的适应。新EMS的新形态为“分布自治、集中协调”，目标是使传统能源、新能源和负荷协调互动，并增加电网反抗实力。探讨内容和方法新EMS的效果结论“能量管理和运行限制”是智能电网探讨中的关键环节“源——网——荷自律协同性”是探讨中的关键科学问题源荷自律、源网荷协同、EMS适应是须要探讨的三个层面新一代EMS的形态是“分布自治——集中协调”《输变电设备物联网关键技术》重庆高校廖瑞金教授廖教授在授课前给我们谈了很久教化，他说上高校的三大目的排序应为：先做人，后自学实力，再一门学问。哲学是社会学问的浓缩，假如有哲学色调的写作实力就好了。廖教授在授课前给我们谈了很久教化，他说上高校的三大目的排序应为：先做人，后自学实力，再一门学问。哲学是社会学问的浓缩，假如有哲学色调的写作实力就好了。智能电网发展对电力物联网的需求才智的地球=物联网+互联网物联网概念：（InternetofThings）技术层面上，物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、物与人，全部的物品与网络的连接，便利识别、管理和限制。智能电网是物联网重要的应用领域。为何这么说？为何这么说？电力物联网技术：通信技术、计算机技术、电力电子技术、传感技术物联网的要素与特征三要素：全面感知（RFID、二维码、传感器等）；牢靠传递；智能处理特征：泛在化、智能化电力物联网的主要内容电网广域信息的测量“五遥”：遥测、遥信、遥控、遥视、遥调35KV以上电网测量：光纤网络；10kv配网及农网测量：无线传感网络。多元发电系统信息监测与优化限制常规机组：快速调整、深度调峰新能源发电系统：气象数据输变电设备平安监测与智能评估电力资产全寿命周期管理智能用电系统与优化管理e.g：智能电表输变电设备物联网的关键技术输变电设备物联网体系架构及全景信息模型存在的技术问题：多源异构输变电设备信息的规范与扩展问题输变电设备物联网的通信模型与接口体系架构输变电设备一体化智能监测装置输变电设备物联网分布自治监测与一体化标准问题如何获得特征量和感知？监测的特征参量及传感技术？输变电设备全景信息合成输变电设备多源异构全景信息的融合及无缝集成问题输变电设备全寿命周期管理系统输变电设备物联网应用标准与规范输变电设备物联网的技术方案EPC代码异构通信网：光纤、载波、无线网《广域同步相量测量（WAMS）技术及其在爱护限制中的应用》华北电力高校毕天姝教授广域测量系统基本组成PWU的主要技术问题WAMS的组成：数据采集单元、时间同步装置、数据集中处理单元同步采集同步测量定义：使异地信号相差1微秒，对50HZ信号，则1微秒/20毫秒*360度=0.018度，而实际中相邻几百公里的两变电站相角差不超过2度没搞明白。没搞明白相量计算：过零点计算、DFT算法PMU性能检测及轨迹精度提升《风电发展及并网技术》中国电力科学探讨院姚良忠博士发电发呈现状背景：能源需求加倍、节能减排、提高效率海上风电&陆上风电中国有6个陆上风电基地，每个容量10GW。技术问题和挑战风功率波动频率限制、无功/电压限制风功率的反调峰特性恒速风机：发有功、消耗无功双馈风机：发有功、可发可耗无功直驱风机：无功调整实力较强（优选）并网技术方案有功调整、故障穿越（低电压穿越、高电压穿越）、无功调整、电压频率运行范围并网技术方案：风电场经沟通输电并网；风电场经沟通输电并网并加并联无功补偿；风电场经高压直流输电技术并网无功补偿及限制：SVC、STATCOM直流输电基础：电压源型（IGBT损耗大，但无需附加无功限制回路，容量小）；电流源型（需STATCOM无功补偿，容量大，但结构扩散，占地大）关键研发课题将来研发重点加快超高压沟通及直流输电系统建设进一步发展坚毅智能电网技术储能技术发展，主要以抽水蓄能为主风电同电网扩建协调同步发展风电上网前的并网认证智能优化调度风火打捆海上风电基地并网方案选项（空间、造价、性能），AC还是DC？超级海上电网（SuperGrid）《风力发电接入电力系统科学技术问题的探讨》西安交通高校张保会分布式能源发电：干净煤发电；西南地区的水电；适度核电；可再生能源；燃气发电分布式能源特点：地理特性、随机性、不行储存性、低密度性、不行运输性分布式能源电力的特点：电厂不在负荷中心、单机容量小、发电功率大小的随机性电功率的实时平衡：两组相互独立的随机变量难以实时平衡方法：一组随机变量叠加一组可控变量，形成跟踪另一组变量变更的可控变量问题：随机变量和叠加的可控变量的比例多大才可能与另一组独立变量经济地平衡？可控变量在正常状态下如何调用才能实时地与负荷变量经济平衡？事故状态下如何限制随机变量、可控变量？可控变量：可控电源包括水电、火电、抽水蓄能等；可控负荷包括热水器、空调、可中断负荷等。应当开展的探讨在尽可能多地利用新能源的前提下，探讨随机发电实力与可控发电实力随负荷发展的优化规划。在尽可能经济和平安的前提下，探讨正常运行时最大限度地利用随机电能时的运行限制和调度问题。探讨在电力系统遭遇扰动以后爱护系统平安退出运行的方法分散式能源发展的优化规划及其牢靠性评估含有分散式能源的电力系统运行分析以及限制策略含分散式电源的继电爱护与平安自动装置《分布式发电与微网发展及挑战》天津高校王成山分布式能源：风能、太阳能、海洋能、生物质能、自然气、其他形式新能源光伏建筑在王教授的ppt中，见到国外光伏别墅的照片，其屋顶是一般光伏板，侧面是彩色光伏板。传统光伏板都会影响美观，但这里的光伏建筑特别美丽。假如以后都可以实现分布式电源、就地发电，那么电网不就会被淘汰了？它所带来的一系列问题就无需考虑了。在王教授的ppt中，见到国外光伏别墅的照片，其屋顶是一般光伏板，侧面是彩色光伏板。传统光伏板都会影响美观，但这里的光伏建筑特别美丽。假如以后都可以实现分布式电源、就地发电，那么电网不就会被淘汰了？它所带来的一系列问题就无需考虑了。并网的问题：电源特性确定：不行调度；功率波动（电源间歇性）；须要备用双向潮流导致：以分布式电源为单元的优缺点：优点：接入便利，运行简洁缺点：系统故障退出运行，间歇性影响周边用户；能源综合优化困难，对电网运行调度提出挑战微网（MG）微网运行特性？微网优化设计？微网爱护与限制？微网仿真：模拟仿真、数字仿真、混合仿真发展趋势：结构多样化、限制智能化、概念扩大化、功能困难化《高速铁路现状及沟通电传动技术的发展与应用》南车株洲电力机车探讨全部限公司丁荣军世界高速铁路的发展速度快，为削减空气阻力，火车头越来越尖我国轨道交通发展高铁、城轨、地铁、轻轨、磁悬浮高铁的十大核心技术：沟通传动、高性能转向架、复合制动、自动限制及故障诊断、密接式车钩等沟通传动技术：发展基础：电力电子、限制策略、计算机芯片列车网络核心技术：列车初运行技术、诊断技术、DTECS系统电磁干扰三要素：放射源、传播途径、敏感源列车运行限制系统新一代沟通传动技术的发展传动技术在其他领域的应用：风力发电、电动汽车、光伏发电《开关电源限制技术回顾与展望》西南交通高校徐建平教授开关DC——DC变换器限制本质：时间比率限制目标：输出电压精度；瞬态响应速度精度和速度往往是冲突的PWM：脉冲宽度调制；PFM：脉冲频率调制按占空比调制方式：后缘调制，前缘调制，双缘调制《电力信息集成与智能电网》湖南高校曹一家教授曹教授是年轻的副校长，在这次授课中他给我们讲解并描述了他的人生经验。他说他小学时跳一级、初中跳一级、高校跳一级。高校放假时到图书馆学习下学期课程，然后再下学期开学时就参与考试，最终学分修完后就申请课题打算毕业。他强调了自学成才的重要性，主动自学特别重要啊！曹教授是年轻的副校长，在这次授课中他给我们讲解并描述了他的人生经验。他说他小学时跳一级、初中跳一级、高校跳一级。高校放假时到图书馆学习下学期课程，然后再下学期开学时就参与考试，最终学分修完后就申请课题打算毕业。他强调了自学成才的重要性，主动自学特别重要啊！背景典型大停电的缘由：调度限制中心之间信息共享不充分，不能保证明时交互；故障时信息量大，通讯效率低，信息不能刚好处理；监控方式单一，对多种信息源、限制中心仍为充分利用电网平安的挑战性：西电东送；全国联网；特高压输电；风电三峡电力信息集成综合能源及通信系统体系结构：更加强调电力、信息和限制三者的集成与融合，用信息流限制能量流，使电网具有自愈实力。电力系统运行限制：通信方式基于点对点变电站内信息获得方式的变革：传统电磁互感器→新型数字互感器电力信息集成的发展：变电站二次设备体系结构变更；变电站二次设备的功能调整；基于网络的数据交换和信息集成《磁浮技术与磁悬浮列车》西南交通高校张昆仑教授现在磁悬浮列车没有推广，跟教授沟通了下。他说，磁悬浮列车假如只运行于100km现在磁悬浮列车没有推广，跟教授沟通了下。他说，磁悬浮列车假如只运行于100km以内的线路，其费用太高，若让其运行于更长路程的话，很多乘客可能就会选择飞机了，这说明白磁悬浮有点像是介于高铁和飞机的交通工具。电磁悬浮原理永磁电动斥力悬浮超导电动斥力悬浮电磁吸力悬浮永磁混合吸力悬浮超导混合吸力悬浮轨道交通：轮轨交通：城轨、地铁、轻轨、单轨磁浮交通：常导高速、超导高速、低速、高温超导、永磁电动、永磁减裁磁浮交通发展超导电动悬浮磁浮列车本科生班学员沟通我的演讲内容：学生工作+科研经验+探讨生生涯展望当我提到最近在做配网无功优化的项目时，班导师（西南交大在读博士）给我提到：无功优化的NP难找时间探讨。找时间探讨其他15位学员的演讲内容：重大吴越：《基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测探讨》&《基于IGBT的Marx发生器》，班导师建议做ppt时图比表好，表比文字好；让我们仔细学习《线性系统和非线性系统》这本书找时间学习。找时间学习华科李成敏：谐波问题谐波问题无处不在，找时间总结下，Labview编程，班导师建议可学习《电气测量与传感器》这本书，学习如何运用Labview制作虚拟仪器。谐波问题无处不在，找时间总结下华科鲁晓军：《MPT与ERPT无线电能传输之前有听过基于“磁共振”的无线电能传输，不知无线电能传输的发展前景如何？原理及其应用探讨之前有听过基于“磁共振”的无线电能传输，不知无线电能传输的发展前景如何？MPT是微波式，ERPT是电磁式，微波式传输距离可达几公里，电磁式传输距离只有1-2m。提高传输效率的方法有：提高频率、线圈的优化设计（空心、形态、材料、磁场分析）、加入中继等等。川大王海冰：继电爱护隐性故障川大刘畅：《智能电网的PMU优化配置方案》&《电力系统灾难性故障探讨》，班导师举了两种智能优化算法优化概念可应用于很多方面，所以驾驭已有优化算法或者开发新算法，针对不同问题运用不同算法。找时间学习，包括粒子群算法和遗传算法。优化概念可应用于很多方面，所以驾驭已有优化算法或者开发新算法，针对不同问题运用不同算法。找时间学习川大邱玉涛：《电压暂降引起的电能质量问题探讨》了解到四川高校有个PQ试验室，特地探讨电压质量的，貌似挺牛B。了解到四川高校有个PQ试验室，特地探讨电压质量的，貌似挺牛B。总结：为期一周的暑期学校已过去了4天，每