以智慧能源与互联网技术相结合为特征的能源互联网已成为国家“十三五”能源领域的重大战略性新兴产业。多能源系统是实现能源互联网规划建设的物理基础。文中首先介绍了能源互联网的三层架构与多能源系统的基本概念，在此基础上从能源互联网价值实现的角度阐述了能源互联网的规划优化及商业模式构建的思路。最后，以山西太原区域能源互联网的规划建设为实例，对太原区域能源互联网的建设背景、潜在价值、关键问题和难点几个方面进行了总结和展望。

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目前新能源集群电压分层控制研究主要针对接入交流电网的情况，由于孤岛系统的电压控制与交流大电网解耦，其优化控制的目标、对象和方式均与传统电网存在较大差异，故需要结合其特性，制定新的电压控制策略。本文对孤岛方式下新能源集群无功电压控制原理进行论述，设计了送出孤岛系统区域两级电压控制框架，提出了考虑换流站PQ运行区间约束的电压优化策略，在优化目标中综合考虑网损及换流站无功裕度。基于张北柔直示范工程未来规划拓扑的仿真算例表明，该策略可以在保持换流站母线电压在安全运行范围内的前提下，实现电网运行的安全性和经济性的协调。

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大型新能源基地的建成投产可能带来的对局地和周围的地表特征和大气交换特性的改变，以及对局地乃至区域气候产生的潜在影响日益受到关注。为研究甘肃河西走廊酒泉千万千瓦基地的大型风电场的长期气候效应，向区域气候模式（RegCM）中添加风电场的参数化模型进行模拟，模拟结果表明在大型风电场作用下：1）白天大气边界层高度、不稳定度和垂直风切强度增加，夜间机械湍流变化不大；2）风电场及其下游地区低层大气升温，幅度可达0.3℃；3）地形波加强，促进高空的动量下传，局部地区风速增强；4）周边地区对流降雨日增加1～1.5日/年。

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为减小直流故障对交流电网的冲击影响，降低稳定控制措施的复杂程度，交直流混联区域电网与区外电网间的同步互联格局可转化为纯直流异步互联格局。随互联格局变化，电网动态特性将发生深刻改变。分析了区域电网结构特征；构建了区域电网交直流外送系统模型，从动态行为约束方程和时域受扰响应对比两个方面，研究了区域电网动态特性的变化，并梳理了主要影响因素。在此基础上，针对渝鄂背靠背柔性直流工程投运后的西南区域异步互联电网，提出了改善电网受扰特性的稳定控制措施，大扰动暂态仿真验证了措施的有效性。

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微分代数方程的解算方法是电力系统仿真技术的基础，不同的解算方法得到仿真模型的解算结果之间存在差异，这对模型的计算分析及评估有重要影响。基于当前较为常用的商用软件平台中使用的三种分析方法—EMTP类软件的节点分析法、用于Matlab/Simulink的状态空间法以及用于RT-LAB平台的状态空间节点法，结合各算法的特性，基于典型RLC电路模型进行仿真，通过仿真结果说明各算法之间的差异，并理论分析了结果差异产生的原因。

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对某1000 kV输电线路工程四回路输电塔的横担模型进行了高频天平测力风洞试验，得到了5个横担的体型系数，研究了横担体型系数随风向角的变化规律，并将试验结果与国内外规范进行了对比。试验结果表明，横担顺线路体型系数随风向角增大而增大，在85º～90º时达到最大值。试验结果大于GB50665—2011规范取值，除了第四个横担，其他横担体型系数试验结果与IEC60826、ASCE74、JEC-127-1979和BS EN50341-1:2012规范取值接近，可为国内规范中横担的体型系数取值提供补充。

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采用非线性导线模型，结合重冰区特高压输电线路实际情况进行计算机建模，应用有限元分析，计算档数、档距、覆冰量、脱冰比、高差、风速等因素与导线脱冰跳跃的关系。同时定性分析了导线脱冰跳跃的影响因素，对工程设计提出建议。计算结果表明，在耐张段内档数不超过5档时，脱冰跳跃高度随档数增加而增大；在档距小于1000 m时，档距越大，脱冰跳跃越严重；覆冰量越多，脱冰跳跃越严重；高差越大，垂直脱冰跳跃高度越小；风速越大，脱冰跳跃水平位移值越大。通过对计算结果的分析，对塔头设计时导（地）线层间距、水平偏移值的确定给予建议。

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采用Deutsch假设法，研究了不同组合架设方式下同塔双回高压/特高压直流输电线路地面合成场强的分布特性。结果表明：Deutsch假设计算结果与实测结果较吻合，适用于双回直流线路的预测。高压/特高压直流线路同塔双回架设时，因空间离子流场的相互影响，地面合成场强分布与塔型和导线布置方式有较大关系。±800 kV特高压直流线路位于上层、极导线采取+-/-+方式布置时，地面合成场强最大值相比采取-+/-+方式布置增加了17%；±800 kV特高压直流双极线路位于杆塔同一侧、极导线采取++/--方式布置时，地面合成场强最大值相比采取+-/-+方式布置时增加了9%；相同的高度、不同的塔型，地面合成场强最大可增加18%。上下层导线间距的变化对地面最大合成场强值的影响较小。同时，计算给出了不同塔型线路架设最小高度建议值。

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链式静止同步串联补偿器以其模块化、可扩展、高压大容量的特点，在未来电网中应用前景广阔。在介绍静止同步串联补偿器调节电网潮流的原理基础之上，采用了针对链式拓扑的分层控制策略，包括系统级、装置级和模块级的控制。然后，针对链式静止同步串联补偿器常见的IGBT开路故障，提出一种软件故障诊断方法。该方法无需增加额外的测点，可作为常规硬件检测方法的补充和后备方案。最后，仿真验证了静止同步串联补偿器的控制策略和IGBT开路故障软件诊断方法的有效性。

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混合式高压直流断路器分断速度快且通态损耗低，能够保证不闭锁换流站的情况下实现线路故障的快速隔离，减小故障范围，是直流电网保护的关键设备之一。首先研究了含混合式直流断路器的柔直系统直流故障限流机理，分析影响直流故障电流峰值以及故障电流持续时间的关键因素，并在现有混合式高压直流断路器基础上，提出一种快速限流的优化技术方案，在转移支路加入故障限流子模块（fault current limiter submodule, FCL_SM），FCL_SM由二极管桥、限流电阻以及限压电路组成，通过在故障过程中投入FCL_SM来降低故障电流峰值以及MOV吸收能量。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析，验证了所提优化方案的可行性与有效性。仿真结果表明，优化方案可有效降低直流故障电流峰值（降低幅度达14%）、故障电流持续时间以及直流断路器MOV吸收能量（降低幅度达16.2%），并可有效降低设备设计成本。

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锂离子电池的健康状态（SOH）是电池老化程度的综合评价指标，电池健康状态的表征及其估计是新一代电池管理系统的关键技术。研究了LNMCO体系的三元锂离子电池容量增量曲线（IC曲线）随电池衰退的变化特性，分析了IC曲线与电池老化密切相关的特征参数及其变化规律，建立了三元锂离子电池容量估计模型，表征电池的健康状态。针对特征量之间的多重共线性问题，提出了基于主成分回归的容量估计模型，试验结果表明，所建模型容量估计误差在2%以内。该方法采用能反映电池电化学特性的参数来估计电池容量，不仅给出电池的健康状态，而且可以识别电池的老化模式，为电池寿命管理策略提供依据。

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考虑储能系统运行过程复杂的内在机制以及实时监控的要求，针对常规动态过程在线监控方法在特征提取和变量识别中的难点问题，结合PCA策略与KSICA方法，对储能系统测量数据进行PCA白化预处理，抵消各通道测量数据间的二阶相关性，建立核函数，提升快速性，有效解决ICA分离算法由于数据量大、迭代次数多引起收敛速度慢的问题。基于核函数的PCA-KSICA储能系统运行工况在线分析方法，不仅可实现复值域独立成分分析，完成时间空间非平稳状况下源信号的在线估计，且可在仅高斯变量情形下保持鲁棒性能，避免产生发散行为，将该方法用于储能系统工况的非线性多元特征提取，分析性能指标，在线运行结果验证了所提出方法的有效性和可行性。

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分析了智能变电站存在的主要问题，提出了智能变电站二次系统运维单元应与一次系统间隔相匹配的原则，指出智能变电站二次设备与二次回路，包括网络、软件、配置文件和信息流，都应按间隔配置。对二次回路进行重构，设计了数字二次回路装置、互感器就地采样模块及基于二者的新型智能变电站二次系统方案。该方案可较好地解决智能变电站改扩建难题，并保证保护动作的快速性与采用“直采直跳”方案相当，总体可靠性优于就地无防护安装方式。方案中取消了过程层网络和交换机，数字二次回路装置采用定值单方式配置，不需配置文件，对人员技能要求低，可极大提高施工调试效率。

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