针对中国第一个海上风电柔性直流送出工程—江苏如东工程，从系统拓扑方案构建、过电压与绝缘配合、系统功率盈余问题与交流故障穿越技术以及控制保护技术等方面开展了深入研究，构建了轻型紧凑化的海上风电柔性直流系统拓扑方案，取消了海上换流站的启动回路与接地回路等；提出了海陆换流站的避雷器配置方案与参考电压的选取原则，形成了海陆换流站的绝缘配合方案的典型范式；提出了集中式、分布式、混合式直流侧有功功率动态平衡装置的典型拓扑方式，解决了陆上换流站交流侧故障穿越难题；提出了工程的整体控制保护方案，并研究了一种基于电压前馈环节比例谐振控制的有源谐振抑制方法，显著降低了工程的振荡风险。通过工程实际运行，全面验证了所提技术的有效性。

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在推动中国新能源高质量跃升式发展背景下，大规模新能源开发、汇集和远距离输送成为新能源建设的重要路径之一，特大型新能源基地成为未来的重要形态。由于缺少常规交流同步发电机组和可靠备用容量，特大型新能源基地稳定性挑战、新能源利用率与供电充裕性矛盾凸显，其形态结构及演化路径成为当前关切的热点问题。系统梳理了当前最新学术研究成果，研判特大型新能源基地未来可能的源网形态并做特征分析；进一步，面向特大型新能源基地系统强度弱、灵活性不足、源网协调运行矛盾突出等挑战，针对性提出源网协调规划、灵活性专项规划和系统强度提升措施的优化配置技术等规划支撑技术和关键场景运行技术；最后以张北特大型新能源汇集区为例，结合其资源禀赋分析新能源基地现状并研判未来源网形态发展趋势，提出适应张北特大型新能源基地未来发展的关键支撑技术体系，为张北特大型新能源基地近中期规划和可靠运行提供参考。

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针对使用广泛的500 kV架空输电线路，分别研究了在轻、中、重冰区，由断线及不均匀覆冰引起的导线张力对输电杆塔安全性和经济性的影响。研究表明：导线张力增加0～20%，若保持杆塔杆件规格不变，悬垂塔的超限杆件比例为0～51%，耐张塔的超限杆件比例为0～4%；若增大杆塔杆件规格以保证安全，悬垂塔的塔重增加0～28%，耐张塔的塔重增加0～5%；覆冰越厚，由断线引起的导线张力对杆塔影响越小，由不均匀覆冰引起的导线张力对杆塔影响越大；导线张力主要影响悬垂塔横担上、下平面交叉材、塔身主斜材等杆塔杆件。因此，对重要输电线路和输电线路重要区段，推荐重点加强悬垂塔的防串倒及抗冰能力。研究结论对工程实践具有一定的指导意义。

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分布式光伏是土地资源紧张条件下推进“双碳”目标实现的重要途径。水上光伏作为近年来一种创新的分布式光伏开发方式受到了广泛关注，现行政策也对水上光伏开发做出了细致管理规定。提出一种基于遥感信息的水上光伏发电潜力评估方法，旨在为水上光伏发电资源与项目开发的科学论证和精准评估提供一种手段。方法基于开放的遥感影像处理平台获取遥感影像并计算水体指数，通过大津法确定阈值、提取全部水体面积，并利用制图工具ArcMap按照各项影响因素对水面面积逐级折减；然后通过将水体划分成若干格网，计算各格网内可安装光伏水体面积和可配置光伏装机容量；结合典型气象年太阳辐射数据得到水上光伏发电潜力；最后，计算不同开发率下水上光伏发电潜力。以江苏省为例进行了水上光伏发电潜力评估分析并进行了验证，提供了一种在省域范围进行水上光伏发电潜力评估的技术手段。

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大规模分布式光伏的接入将对配电网的安全经济运行带来重要影响，分布式光伏发电的时效性变化和光伏装机的区域性差异为有效进行新能源消纳带来挑战。为此，通过提出配电网储能与直流线路协同规划架构，针对光伏随时间波动的不平衡，使用储能装置进行电能存储，实现电力的削峰填谷。针对区域光伏分布不均，通过建设直流线路以实现区域间能量互济，消纳光伏溢出区域的发电量。进一步，以投资成本、维护成本和电能费用构成的年综合费用最小为目标，构建储能及直流线路选址定容的交直流配电网优化规划问题，实现区域内和区域间光伏溢出功率的高质量、高经济性消纳。最后，基于改进的IEEE 13节点算例及多种规划方案，对比验证了模型的有效性与合理性。

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直流断路器是构建柔性直流电网不可或缺的关键设备。快速机械开关是直流断路器中承载电流、实现快速分合闸、耐受分闸恢复电压的核心组件，其结构复杂、动作速度快、电气应力严酷、可靠性要求高，因而设计研制难度大，任一环节出现问题均会影响直流断路器乃至柔直电网的安全可靠运行。然而，目前快速机械开关由于存在设计选型不合理、工艺管控不严格、试验考核不完善等问题，导致在实际工程应用中故障率较高。针对已应用于张北柔性直流电网试验示范工程的500 kV直流断路器，分析了直流断路器研制、调试、运行过程中快速机械开关典型故障的特性及原因。在此基础上，围绕快速机械开关典型故障从设计选型、生产制造、试验考核等方面入手，有针对性地提出可靠性提升措施，为500 kV直流断路器快速机械开关设计研制和运维检修提供了指导和依据。

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特高压变压器发生内部故障时如压力不能及时泄放，极易造成油箱变形甚至爆裂，进而导致燃爆事件。分析了变压器常用的防爆保护装置及其优缺点，提出了一种基于爆破片的新型压力泄放装置，并通过真型燃爆试验和动态等效试验对爆破片型压力泄放装置的有效性进行了验证。试验结果表明：在变压器内部高燃爆能量电弧故障下，爆破片型压力泄放装置动作速度和泄放效率均优于压力释放阀，可有效避免变压器燃爆事故。

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含高比例新能源的直流外送系统由于送端发电设备支撑能力薄弱，在直流故障发生后新能源发电设备面临着过电压脱网风险。为了防止新能源脱网事故的发生，首先建立新能源直流外送系统仿真模型分析新能源机端暂态过电压形成机理，其次根据无功传输规律分析常规机组、调相机、电气距离等因素对新能源脱网的影响，定量分析常规机组的电压调节灵敏度，在此基础上利用新能源短路比指标对新能源脱网情况进行量化分析，最后根据分析结果提出了提高短路容量、提高风机高压穿越能力等预防直流故障后新能源脱网的策略，采用某规划的直流外送系统BPA仿真算例验证策略的有效性。

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为有效优化实际业务中海上风电场的机组排布方案设计，降低尾流电量损失，在江苏某海上实际运行风电场采用3D扫描雷达进行实地尾流观测实验，分析独立尾流、半尾流和全尾流三种工况下机组的尾流长度、尾流宽度及尾流深度等尾流特性。研究表明，独立尾流工况下机组尾流下游方向11D～12D（D为叶轮直径）距离处风速变化趋平，尾流影响减弱，机组尾流影响长度在11D左右；近尾流区内，全尾流工况机组的风速衰减较独立尾流和半尾流工况机组明显增大，远尾流区三种工况变化趋势一致，尾流宽度均在3D左右，呈“双高斯”或“凹型”分布特征。二者的差异性主要与相邻机组间距的不同相关。三种尾流工况下，近尾流区的尾流深度明显较远尾流区大，尾流速度亏损明显。

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合理构建海岛综合能源系统对沿海能源清洁化转型意义重大，其优化调度更是实现海岛能源供需平衡的有效途径。为此，提出了一种考虑风光功率预测的海岛综合能源系统优化调度方法。首先，搭建包含氢能设备、海水源热泵、海水淡化装置、波浪能发电装置等新型能源转换设备的系统模型。其次，海上气候多变会导致新能源发电不稳定，故采用含环境变量重要性排序的一维卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络（convolutional neural network-bi-directional long short-term memory，CNN-Bi-LSTM）联合模型对发电功率进行预测。然后，为维持海岛基本生存条件，以电-冷-淡水-氢平衡为约束，以改善系统运行经济性和可再生能源消纳率为目标函数，建立综合能源系统优化调度模型。对夏冬两个典型日进行仿真分析，结果表明所提出的预测模型具有较高的预测精度，所提优化调度方法可以实现海岛能源供需平衡，同时能够有效降低系统运行成本，提高可再生能源消纳率。

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