貴州電氣工程之電氣工程與智能電網(wǎng)亟需攻克的五大核心技術(shù)

貴州電氣工程之電氣工程與智能電網(wǎng)亟需攻克的五大核心技術(shù)

貴州電氣工程根據(jù)國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點專項的部署，電氣工程與智能電網(wǎng)領(lǐng)域目前亟需攻關(guān)的重大課題包括：大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)消納、大電網(wǎng)柔性互聯(lián)、多元用戶供需互動用電、多能源互補(bǔ)的分布式供能與微網(wǎng)、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)。上述五大核心技術(shù)涵蓋了23個細(xì)分的重點研究方向，皆可作為電氣工程專業(yè)研究生的論文選題方向。

大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)消納

1.1大容量風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)友好型控制技術(shù)

針對大規(guī)模風(fēng)電接入后電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行需求，研究大容量風(fēng)電機(jī)組的電網(wǎng)友好型發(fā)電控制技術(shù)。包括：典型雙饋和直驅(qū)風(fēng)機(jī)寬頻動態(tài)特性及量化分析方法；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對電網(wǎng)慣量和一次調(diào)頻支撐的優(yōu)化控制技術(shù)；風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)次/超同步頻率的動態(tài)特性優(yōu)化控制技術(shù)；電網(wǎng)故障暫態(tài)過程中風(fēng)力發(fā)電設(shè)備支撐電網(wǎng)電壓和頻率的優(yōu)化控制技術(shù)；不同電網(wǎng)運(yùn)行條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷分析及穩(wěn)定優(yōu)化控制。

1.2分布式光伏多端口接入直流配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

研究分布式光伏多端口接入直流配電系統(tǒng)的集成優(yōu)化技術(shù)及裝備，提高規(guī)?；⒏邼B透率分布式光伏并網(wǎng)消納能力。包括：分布式光伏多端口直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、參數(shù)、與系統(tǒng)的相互影響；中壓或低壓直流并網(wǎng)的分布式光伏系統(tǒng)集成和工程設(shè)計技術(shù)；中、低壓光伏多端口直流變換器研制；含高比例分布式光伏的直流配電系統(tǒng)控制、保護(hù)和運(yùn)行技術(shù)；MW級實證平臺總體方案、關(guān)鍵技術(shù)及裝備實證研究。

1.3促進(jìn)可再生能源消納的風(fēng)電/光伏發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)

研究面向電力生產(chǎn)部門和風(fēng)電/光伏場站的一體化功率預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，以提升風(fēng)電/光伏等新能源發(fā)電功率預(yù)測水平，提高預(yù)測結(jié)果在可再生能源發(fā)電調(diào)度中的應(yīng)用程度，促進(jìn)可再生能源消納。包括：針對中長期調(diào)度的電量預(yù)測和考慮風(fēng)電/光伏發(fā)電季節(jié)性及隨機(jī)性的年月調(diào)度方法；針對日前日內(nèi)短期調(diào)度的概率預(yù)測技術(shù)和多空間尺度短期功率預(yù)測技術(shù)；考慮資源關(guān)聯(lián)性等因素的風(fēng)電/光伏超短期功率預(yù)測技術(shù)；考慮預(yù)測不確定性的風(fēng)電/光伏風(fēng)險調(diào)度決策方法；應(yīng)對風(fēng)險的備用容量優(yōu)化配置與緊急控制技術(shù)。

消納大電網(wǎng)柔性互聯(lián)

2.1500kV及以上電壓等級經(jīng)濟(jì)型高壓交流限流器技術(shù)

貴州電氣工程面向高壓交流電網(wǎng)的短路故障電流超標(biāo)問題，開展經(jīng)濟(jì)型高壓交流限流器技術(shù)研究。包括：高壓交流限流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高電壓絕緣、電磁兼容、動熱穩(wěn)定性等的設(shè)計；限流器的大容量通流、快速開關(guān)和動作等關(guān)鍵部件的制造技術(shù)；電網(wǎng)的短路故障檢測與快速辨識技術(shù)；限流器的運(yùn)行控制和保護(hù)技術(shù)，以及限流器與斷路器的匹配與協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)；限流器的試驗技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.2超導(dǎo)直流能源管道的基礎(chǔ)研究

開展基于天然氣等燃料的混合工質(zhì)溫度的輸電/輸送燃料一體化超導(dǎo)能源管道的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和樣機(jī)的研發(fā)，以推動超導(dǎo)技術(shù)在輸電和能源輸送中的應(yīng)用。包括：基于天然氣的混合工質(zhì)的研制及其傳熱與絕緣特性；超導(dǎo)材料在混合工質(zhì)溫度的電磁特性及其變化規(guī)律；輸電/輸送燃料一體化超導(dǎo)能源管道的原理和結(jié)構(gòu)、熱損耗變化規(guī)律及液體燃料輸送速率對能源管道溫度分布的影響規(guī)律；輸電/輸送燃料一體化超導(dǎo)能源管道及其高壓電流終端的設(shè)計和制造關(guān)鍵技術(shù)、低溫高電壓絕緣技術(shù)；輸電/輸送燃料一體化超導(dǎo)能源管道燃料輸送的運(yùn)行控制技術(shù)及試驗規(guī)范等。

2.3互聯(lián)大電網(wǎng)高性能分析和態(tài)勢感知技術(shù)

綜合考慮交直流互聯(lián)大電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析的時效性、準(zhǔn)確性和規(guī)模，研究基于廣域?qū)崪y穩(wěn)態(tài)/動態(tài)信息的在線建模與高性能精準(zhǔn)仿真、態(tài)勢感知與趨勢預(yù)測技術(shù)，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和安全性。包括：復(fù)雜電網(wǎng)動態(tài)潮流、拓?fù)浜蛥?shù)等多元基礎(chǔ)信息的一體化實時感知方法；分布分層動態(tài)設(shè)備元件集的測辨建模理論及技術(shù)；針對各種典型故障擾動的大電網(wǎng)在線超實時機(jī)電-電磁混合仿真技術(shù)；基于RTU/PMU等海量數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)動態(tài)特征分析、趨勢預(yù)測及可視化方法；考慮電網(wǎng)動態(tài)特征的電力系統(tǒng)在線綜合動態(tài)安全穩(wěn)定評估方法。

2.4柔性直流電網(wǎng)故障電流抑制的基礎(chǔ)理論

針對未來柔性直流電網(wǎng)弱阻尼帶來的故障電流快速上升問題，研究多電壓等級柔性直流電網(wǎng)故障電流抑制的理論與方法。包括：柔性直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)潮流轉(zhuǎn)移的相互影響機(jī)理；柔性直流電網(wǎng)運(yùn)行特性、暫態(tài)相互作用機(jī)理及故障演化規(guī)律；提高柔性直流電網(wǎng)故障電流抑制能力的電力電子裝置拓?fù)浼捌淇刂撇呗?；計及故障電流抑制裝置的柔性直流電網(wǎng)故障電流協(xié)同抑制方法；柔性直流電網(wǎng)裝置建模與數(shù)字-物理混合模擬方法。

多元用戶供需互動用電

3.1中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

開展中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)鍵裝備和技術(shù)研究，突破中低壓直流配用電系統(tǒng)關(guān)建技術(shù)瓶頸，攻克多電壓等級直流配用電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行難題，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和供電可靠性。包括：研究適應(yīng)不同應(yīng)用場景的直流配用電系統(tǒng)電壓等級序列及典型供用電模式；研發(fā)滿足中低壓直流配用電系統(tǒng)要求的直流斷路器、直流計量和保護(hù)用傳感器等關(guān)鍵設(shè)備；研究多換流器并網(wǎng)及多電壓等級直流配用電系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行控制策略；研究多電壓等級直流配用電系統(tǒng)保護(hù)方法與關(guān)鍵技術(shù)；開展技術(shù)集成化示范應(yīng)用。

3.2海上多平臺互聯(lián)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)

貴州電氣工程針對海上油氣開采、處理及輸運(yùn)電力系統(tǒng)高可靠運(yùn)行的需求，研究海上多平臺互聯(lián)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、保護(hù)控制以及仿真分析技術(shù)。包括：海上多平臺互聯(lián)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及可靠性評估方法；海上平臺電力系統(tǒng)的故障模式及保護(hù)和自愈控制方法；海上平臺綜合用能管理系統(tǒng)；海上電力系統(tǒng)關(guān)鍵部件的動態(tài)模型研究，分析正常、過載及主要故障模式下關(guān)鍵部件的應(yīng)力特征。

3.3電力系統(tǒng)終端嵌入式組件和控制單元安全防護(hù)技術(shù)

為保障電力系統(tǒng)和智慧能源的安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對電力系統(tǒng)智能設(shè)備安全互聯(lián)、現(xiàn)場移動作業(yè)需求，研究電力監(jiān)控系統(tǒng)芯片內(nèi)核、電力終端內(nèi)嵌入式組件和控制單元的安全防護(hù)及檢測技術(shù)。包括：電力監(jiān)控系統(tǒng)芯片電路級安全防護(hù)技術(shù)；電力專用CPU及芯片和內(nèi)嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System）；具有主動免疫能力的電力終端內(nèi)嵌入式組件和控制單元；電力工控終端與嵌入式控制單元的安全監(jiān)測與防滲透技術(shù)；電力系統(tǒng)邊緣計算的安全防護(hù)技術(shù)。

3.4面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

針對新型城鎮(zhèn)清潔能源開發(fā)和利用的技術(shù)需求，研究能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)并實現(xiàn)工程示范。包括：能源互聯(lián)網(wǎng)中能源系統(tǒng)架構(gòu)及規(guī)劃設(shè)計方法；能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化方法與能量優(yōu)化管理技術(shù)；用戶個體及群體能源消費特征分析與預(yù)測方法、能源交易模式及信息支撐技術(shù)；能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價理論與評價方法；新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程。

多能源互補(bǔ)的分布式供能與微網(wǎng)

4.1可再生能源互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

針對與可再生能源互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，提升終端能源綜合利用效率，開展可再生能源與化石能源互補(bǔ)的分布式發(fā)電與熱/冷聯(lián)供技術(shù)研究。包括：具備可再生能源互補(bǔ)特征的分布式能源系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；利用太陽能等可再生能源制備清潔燃料并應(yīng)用于發(fā)電的技術(shù)；動力余熱驅(qū)動冷電聯(lián)供的關(guān)鍵技術(shù)；多能互補(bǔ)與電采暖/熱泵結(jié)合的熱電聯(lián)供技術(shù)；分布式系統(tǒng)全工況主動調(diào)控和優(yōu)化控制技術(shù)。

4.2分布式光伏與梯級小水電互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)

研究分布式光伏與梯級小水電聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻抽水蓄能技術(shù)。包括：梯級水光互補(bǔ)電站容量優(yōu)化配置及接入技術(shù)；分布式光伏與梯級小水電互補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行特性及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；梯級水光互補(bǔ)電站聯(lián)合運(yùn)行控制與智能調(diào)度技術(shù)及系統(tǒng)；基于變速恒頻的可逆式水輪發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)；開展梯級水光互補(bǔ)聯(lián)合運(yùn)行發(fā)電系統(tǒng)示范應(yīng)用。

智能電網(wǎng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)

5.1梯次利用動力電池規(guī)?；こ虘?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

針對我國大量動力電池退役的形勢，研究在智能電網(wǎng)中規(guī)?；こ虘?yīng)用的動力電池梯次利用關(guān)鍵技術(shù)，包括：退役動力電池電芯和模塊的健康狀態(tài)評估和殘值評估技術(shù)；梯次利用動力電池快速分選和重組技術(shù)；梯次利用動力電池電、熱和安全管理技術(shù)；梯次利用動力電池應(yīng)用場景分析、再利用壽命評估和經(jīng)濟(jì)性評估技術(shù)；梯次利用動力電池再退役標(biāo)準(zhǔn)。

5.2高安全長壽命固態(tài)電池的基礎(chǔ)研究

針對智能電網(wǎng)對本質(zhì)安全、超長壽命、低成本先進(jìn)儲能技術(shù)的廣泛需求，研究儲能型固態(tài)電池的基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)。包括：固態(tài)電池電極與電解質(zhì)關(guān)鍵材料體系；固態(tài)電池中熱力學(xué)、動力學(xué)、界面及穩(wěn)定性研究；固態(tài)電池電芯的設(shè)計和制備；固態(tài)電池在全壽命周期中的失效機(jī)制及健康狀況評估；固態(tài)電池的安全性評測方法和標(biāo)準(zhǔn)。

5.3MW級先進(jìn)飛輪儲能關(guān)鍵技術(shù)研究

針對電網(wǎng)對短時高頻次的儲能技術(shù)需求，研究先進(jìn)飛輪儲能單機(jī)及陣列技術(shù)。包括：飛輪本體技術(shù)；研制低損耗高速電機(jī)及控制系統(tǒng)；高可靠性大承載力軸承系統(tǒng)技術(shù)；飛輪儲能陣列的控制技術(shù)；飛輪陣列系統(tǒng)的集成應(yīng)用技術(shù)。

5.4液態(tài)金屬儲能電池的關(guān)鍵技術(shù)

針對智能電網(wǎng)中小型分布式儲能的需求，研究新型液態(tài)金屬儲能電池的關(guān)鍵技術(shù)。包括：高性能電極和電解質(zhì)材料；電池液/液界面的穩(wěn)定控制技術(shù)；電池的高溫長效密封關(guān)鍵材料與技術(shù)；電池循環(huán)壽命及失效機(jī)制；電池成組技術(shù)及能量管理系統(tǒng)。

5.5碳化硅大功率電力電子器件及應(yīng)用基礎(chǔ)理論

貴州電氣工程面向未來智能電網(wǎng)對碳化硅大功率電力電子器件的需求，研究15kV碳化硅大功率IGBT器件用芯片和器件封裝的應(yīng)用基礎(chǔ)理論。包括：碳化硅材料性能對芯片電氣特性的影響機(jī)理；提高芯片電氣性能及功率的結(jié)構(gòu)和方法；器件封裝多芯片并聯(lián)均流、電氣絕緣、電磁兼容和驅(qū)動保護(hù)方法；器件的老化機(jī)理和可靠性的提升方法；器件的高壓串聯(lián)技術(shù)與柔性直流換流閥功率模塊的應(yīng)用驗證。

5.6大容量電力電子裝備多物理場綜合分析及可靠性評估

智能電網(wǎng)用電力電子裝備所占比重日益增加，在此背景下研究10MVA以上高密度大容量電力電子裝備的可靠性評估理論和方法。包括：關(guān)鍵部件在復(fù)雜工況下的多物理場綜合作用與多時間尺度交互機(jī)制；關(guān)鍵部件級與裝備級的動態(tài)失效機(jī)理與安全運(yùn)行域刻畫方法；關(guān)鍵部件的電磁應(yīng)力、溫度及老化狀態(tài)的在線提取方法與驗證；裝備的多物理場聯(lián)合建模和仿真方法；裝備的優(yōu)化設(shè)計與可靠性評估方法。