能源系統的案例
2024智能電網與能源系統國際學術會議（ICSGES2024)
重要信息
會議官網：http://www.csges.com
會議地點：南京
接受/拒稿通知：投稿后1周內
收錄檢索：EI Compendex，Scopus,CPCI,CNKI
投稿郵箱：articles_sub@163.com投稿時請在郵件正文備注：ICSGES2024+許老師推薦
征稿主題
智能電網技術
電網安全防控
分布式能源管理
微網格應用研究
能源互聯網創新
電網自動化的發展
智能電表技術
電網調度優化
清潔能源并網
電網儲能技術
電網大數據分析
電網信息化升級
智能配電技術
電網通信技術
電網負荷管理
電網故障診斷
提高電網能源效率
電網可靠性研究
電網調度自動化
電網經濟運行
智能電網標準
網格物聯網技術
電網的人工智能
電網安全保護
電網的綠色發展
電網運行管理
電網市場機制
電網技術創新
電網用戶需求
智能電網示范
新能源技術的發展
能源系統優化
可再生能源利用
儲能技術
能源互聯網探索
能源系統安全
提高能源效率
低碳能源轉型
智能能源系統
能源供需平衡
能源市場機制
能源政策研究
能源和環境影響
分布式能源管理
能源系統調度
能源技術創新
清潔能源發展
能源系統評估
能源系統可靠性
能源轉型路徑
能源系統穩定性
能源系統管理優化
能源成本控制
能源網絡協作
能源系統規劃
能源消耗模式
能源系統安全監控
能源技術的創新與應用
能源系統綜合效益
能源系統的綜合開發
投稿說明
1.本會議官方語言為英語，投稿者務必用英語撰寫論文。
展開 新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
(中國電力科學研究院新能源研究中心)
1
研究背景
在“雙碳”目標和新型電力系統建設背景下，預計到2030年，我國新能源裝機容量將超過12億千瓦。新能源“大裝機、小出力”的特點給電力系統的電力電量平衡帶來巨大挑戰，電力系統面臨“保供電”和“保消納”雙重壓力。年/月中長期電力電量平衡量化分析是電力系統規劃和優化運行的基礎，對電力保供和新能源消納至關重要。
新能源電力系統生產模擬是科學量化分析電力電量平衡的有效方法。它通過建立“源-網-荷-儲”運行模擬模型，開展長時間尺度時序運行仿真，優化各類電源開機及發電、線路交換功率等，是合理安排新能源發展規模、布局和時序，優化電力系統運行方式的重要手段。傳統的電力系統生產模擬未考慮新能源出力的隨機波動特性和電力系統運行的時序性，難以準確模擬新能源電力系統的運行，亟需開展新能源電力系統年/月時序生產模擬技術攻關。
依托國家和國家電網公司科技項目，國家科技重點領域創新團隊“新能源發電調度運行技術創新團隊”歷時10年，采用“基礎研究、技術攻關、系統研發、應用推廣”的技術路線，研發了新能源電力系統生產模擬軟件（REPS）和國-網-省新能源消納能力協同計算平臺，實現了新能源電力系統中長期電力電量平衡量化分析，為我國新能源相關政策的制定和實施提供了重要依據。
2
論文所解決的問題及意義
（1）新能源中長期電量預測與時間序列建模
開展新能源電力系統生產模擬需要預測新能源中長期電量，并構建符合新能源運行特性的出力時間序列。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（上）
圖4新能源汽車的電控系統模塊
2.1 新能源汽車電控系統定義
新能源汽車電控系統是控制汽車驅動電機的裝置。在新能源汽車中，由于電力電子技術的應用，其電氣系統發生了巨大變化，從傳統汽車低功率低壓的輔助電氣裝置轉變為新能源汽車的節能環保、高效低噪的電氣傳動裝置，已成為傳統汽車發動機與變速箱的替代，并直接決定了純電動汽車爬坡、加速與最高速度等主要性能指標。
電控系統作為新能源汽車中連接電池與驅動電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制的核心。新能源汽車電控系統需具備高控制精度、高動態響應速率，并同時提供足夠的安全性與可靠性。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（上）
圖4新能源汽車的電控系統模塊
2.1 新能源汽車電控系統定義
新能源汽車電控系統是控制汽車驅動電機的裝置。在新能源汽車中，由于電力電子技術的應用，其電氣系統發生了巨大變化，從傳統汽車低功率低壓的輔助電氣裝置轉變為新能源汽車的節能環保、高效低噪的電氣傳動裝置，已成為傳統汽車發動機與變速箱的替代，并直接決定了純電動汽車爬坡、加速與最高速度等主要性能指標。
電控系統作為新能源汽車中連接電池與驅動電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制的核心。新能源汽車電控系統需具備高控制精度、高動態響應速率，并同時提供足夠的安全性與可靠性。
展開 
新能源系統仿真，有EGBox Mini就夠了
回到學校后，我積極向學校領導申請購置多套 EGBox Mini，并很快將其引入到 “新能源系統仿真課程設計” 中。課堂上，我用它為學生們展示新能源系統的實時仿真過程，模擬各種復雜的工況，如太陽能光伏發電在不同光照條件下的輸出特性、風力發電在不同風速下的運行狀態等，讓學生們能夠直觀地理解理論知識。
課后，我組織學生們利用 EGBox Mini 開展了一系列實踐活動。在第一次讓學生們獨立使用設備時，學生們對設備的操作不太熟悉，但在 EGBox Mini 直觀的界面和簡潔的操作指引下，他們很快就上手了，也開始自己使用EGBox Mini進行各種仿真驗證了。
以新能源為主體的新型電力系統特點
而在高比新能源電力系統中，由于在源端和荷端存在較大的不確定性，電力系統運行的 “邊界條件 ”將更加多樣化。輸電網的聯絡線潮流可能跟隨新能源的出力波動而大幅變動(甚至雙向流動)，配電網的分布式新能源與虛擬電廠也會改變電力潮流。
2、從機電裝備主導向電力電子裝備主導的演變
新能源的并網、傳輸和消納在源 -網-荷端引入了更多電力電子裝備，電力系統呈現顯著的電力電子化趨勢問題。因此，電力系統基本特性將由旋轉電機主導的機電穩態過程為主演變為電力電子裝備的電磁暫態過程為主。現有火電、水電等傳統機組采用同步電機，具有較強的機械慣性，因此，電力系統具有較大的時間常數(秒 -分鐘級)，系統頻率以工頻(五十赫茲)為主。而電力電子裝置具有低慣性、低短路容量、弱抗擾性和多時間尺度響應特性，導致電力電子化電力系統時間常數更小(毫秒級)、頻域更寬(幾百赫茲)、安全域更復雜。在多種擾動情形下系統的機電暫態和電磁振蕩等多重因素交互影響，例如，目前新能源基地出現的暫態電壓支撐不足、風電機組并網的高 /低電壓穿越停機脫網、寬頻振蕩、多饋入直流換相失敗等都 是電力電子化系統的具體表現。
3、從單一電力系統向綜合能源系統演變
能源互聯網需要建設以新能源電力系統為基礎，與天然氣、交通、建筑等多個領域互聯互通的綜合能源網絡。因此，現有的電力系統將與熱力管網、天然氣管網、交通網絡進行互聯互通，構成綜合能源系統。而且，天然氣與氫能源的儲備與傳輸將與電力系統深度融合，發揮重要的調峰作用。
(二)現有電力系統技術體系的不足
在現有技術條件下，新能源出力不確定性強，具有隨機性、波動性、反調峰特點， “極熱無風 ”、“晚峰無光 ”、 “大裝機、小電量 ”成為行業弊端。
展開 圖解新能源｜電驅動系統&功率電子和電池管理系統月度回顧
這里對8月份的電驅動系統、功率電子和電池管理系統的市場，做一個系統性的回顧。
●乘用車電機累計搭載量為47.9萬套，同比增長98.6%。新能源乘用車三合一及多合一電驅動系統搭載量為28.8萬套，同比增長136.1%，占到總配套量的60.1%，碳化硅的產品開始逐步上量。
●乘用車BMS裝機量439,454套，同比增長105.77%，整車企業通過代工BMS的方式越明顯，在拿回原來整包輸出給電池企業的方式業務，云端BMS管理開始變為各個車企的標準產品。
●OBC市場裝機量為436,210套，同比增長104.25%。這個產品價值量相對低一些，而且自己做的價值并不明顯，這使得第三方供應商較多，分布較散，車企在選擇戰略供應商進行綁定。
▲圖1.新能源系統部件月度概覽
Part 1
電池管理系統
在下面這張圖2里面，BMS裝機量還是比較清楚的：力高、華霆是和電池企業緊密連接的情況下去推進裝車。再加上Preh和UAES，前10名里沒有零部件企業的位置了。
▲圖2.電池管理系統
由于電池管理系統直接和后續云端數據管理，我們發現除了A00級車輛還是打包以外，從A級車輛的整體設計和制造，開始走入電子代工方式。
▲圖3.電池管理系統的自主開發
在這個領域沒有特別的驚喜。
Part 2
電驅動系統
如之前所述，車企抓住的還是3合一和多合一的制造環節，整個組裝由自己完成；電機切入制造，這兩點的趨勢還是比較明顯的（圖4）。
▲圖4.多合一的情況
電機是比較容易做的，隨著扁線工藝和油冷設計的普及，下一步主要看基于HEV雙電機方面的增量，這部分增速會比3合1這樣的更快（圖5）。
展開 熱電冷/冰電池聯合循環——異步融錯 能源系統發電技術的夢之組合
【摘要】燃機進氣冷卻異步融錯能源系統：將熱電系統與冰蓄冷（冰電池）組合，實現能量的互換。將不同的能源需求，在不同的需求時段，針對不同的用戶，根據不同的負荷特性進行異步式融合交錯。利用燃氣輪機、離心制冷機組和冰蓄冷的特性將能量進行隨機調節，互相轉化。實現系統的異步配合，協調互補。隨時將多余電力轉換為冰存儲，用存冰應對冷需求的峰谷變化，同時根據燃氣輪機受到環境溫度變化的影響甚大的特性，通過冰水來預冷燃氣輪機進氣以獲得更大出力來調節電力峰谷的變化，從而達到系統最優化、降低綜合系統造價和節能的多重目的。
關鍵詞：異步融錯 分布式能源 冰蓄冷 冰電池 超冷
燃機進氣冷卻異步融錯能源系統：將熱電系統與冰蓄冷（冰電池）組合，實現能量的互換。將不同的能源需求，在不同的需求時段，針對不同的用戶，根據不同的負荷特性進行異步式融合交錯。利用燃氣輪機、離心制冷機組和冰蓄冷的特性將能量進行隨機調節，互相轉化。實現系統的異步配合，協調互補。隨時將多余電力轉換為冰存儲，用存冰應對冷需求的峰谷變化，同時根據燃氣輪機受到環境溫度變化的影響甚大的特性，通過冰水來預冷燃氣輪機進氣以獲得更大出力來調節電力峰谷的變化，從而達到系統最優化、降低綜合系統造價和節能的多重目的。
2003年11月，由世界著名超冷技術公司--美國璦瑪斯（Imux）公司與中國分布式能源技術推廣機構--群鷹公司組合團隊正式提出：將采用熱電冷聯產與冰蓄冷（冰電池）技術組合為一能夠異步式協調運行，具有熱電冷融錯能力的分布能源系統來解決廣州大學城18平方公里內10所大學14萬學生的制冷、生活熱水、部分電力的綜合供應。
在分布式能源項目中，熱電冷需求的同步問題是一個非常困擾的問題，往往用電高峰與用熱或冷的高峰難以同步，或者過于同步，從而導致了巨大的需求變化差異與峰谷問題，使得系統無法適應。
展開 新能源汽車驅動系統設計仿真分析解決方案
新能源汽車系統組成復雜，涉及到到電、磁、控制、機械、流體等不同的物理域；以及總體、機械、氣動外形、電子電氣等不同設計部門。如何綜合考核各個關鍵部件的電磁、結構、溫升等性能；如何綜合評估系統與部件的匹配性；如何在各個設計部門中協調設計？上述問題涉及到橫向多域設計，又涉及縱向多層次設計，甚至需要綜合考慮流程與數據管理等問題。
針對新能源汽車的研發設計，安世亞太提供統一、精準的分析系統和解決方案。本期，為大家分享的是安世亞太在新能源汽車驅動系統設計仿真分析的解決方案。
一種新能源汽車熱管理系統的設計
基于以上問題，文章提出一種熱管理系統，其可在3 種回路下進行切換，以適應新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統存在的問題
由于車內空間有限，電池工作中產生的熱量累積，會造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進而降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統的安全性與可靠性。而低溫下，電池的充電性能和放電功率都會大幅度降低，嚴重時無法正常進行充放電工作。所以為了使電池組發揮最佳的性能，新能源車必須對電池進行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內。
目前大部分熱管理系統為開環控制，即沒有壓力、流量、溫度傳感器對具體工作狀況進行實時反饋，無法有效管理系統根據實際工作狀態進行實時控制；在汽車運行中，由于驅動電機和控制器產生的熱量沒有得到充分利用，不但造成能量浪費，而且不利于節能環保。
2 熱管理系統方案
2.1 系統組成
文章的新能源汽車熱管理系統包括暖風空調子系統、驅動與電控總成子系統和電池包子系統，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進行控制。電池包子系統、驅動與電控總成子系統通過三通水閥1 相連接；電池包子系統、暖風空調子系統通過三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
圖1 新能源汽車熱管理系統結構布局圖
暖風空調子系統包括電子水泵2、壓力傳感器3、壓力傳感器4、流量傳感器2、水溫傳感器2、PTC 加熱器、三通水閥3、蒸發器、三通水閥2、膨脹水壺；電池包子系統包括電子水泵2、壓力傳感器3、壓力傳感器4、流量傳感器2、水溫傳感器2、PTC 加熱器、三通水閥3、電池包、三通水閥2、膨脹水壺；驅動與電控總成子系統包括電子水泵1、壓力傳感器1、壓力傳感器2、流量傳感器1、水溫傳感器1、OBC＆DC/DC＆PEU 三合一控制器、驅動電機、三通水閥1、膨脹水壺、散熱器。
展開 航改機將成分布式能源系統主角，市場份額超60%，關鍵設備亟待實現國產化！
“我們深切地體會到核心技術和關鍵設備的突破對我國分布式能源產業發展所具有的戰略意義，這也是我們和GE合作研發航改機發電系統的目的之一——解決分布式能源核心技術和關鍵裝備的瓶頸問題。”
關鍵設備亟待實現國產化
“傳統火力發電廠的能源利用率在40%左右，最高能達到50%，而采用航改機的分布式能源利用效率則最高可以達到90%”。在平常人眼里，航改機最大的好處是高效、可靠、靈活、低排放，而在分布式能源建設者的意識里，航改機最大的好處絕非這么簡單。
“分布式能源要求建在用戶側，能源的密集需求區大部分是在經濟發達城市，因為這些地區對高品位能源需求大，但這些地區也有一個特點，那就是土地資源稀缺且昂貴。”劉顯明介紹，建設一個分布式能源項目大概需要上億元的投資，其中土地資源是最大成本，“而現在有些分布式能源建設并未擺脫傳統能源建設的思路，大量占地，這是不合理且不經濟的。”
如何協調分布式能源發展與土地資源間的矛盾，已經成為當今分布式能源建設者必須考慮的問題。“航改機是當今世界制造業最核心技術的完美體現，其所延伸出來的發電系統，典型特征就是體積小，重量輕，功率大”。劉顯明以GE公司的LM6000燃氣輪機系統為例介紹，其功率為42385千瓦，發動機重量卻只有5噸，而在同等條件下，傳統蒸汽輪機系統則需要300~500噸的體重。
“功率大，體積小，占地面積小，不僅能夠解決分布式能源產業發展過程中與土地資源之間的矛盾，更能夠為企業節省建設成本，帶來實實在在的經濟好處”。正因如此，目前我國已經在建和準備建設的100多個分布式能源項目中，60%以上都是采用航改機。
但航改機的身價也令人瞠目結舌，據劉顯明透露，一個分布式能源項目出于互補功能的考慮，大多需要從國外引進2套航改機發電系統，一套系統的費用在1.3~1.5億元。
展開 
新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
圖9 IGBT針腳水冷基板
1
三、祥博電控散熱器
為了滿足我國大力發展新能源汽車的大背景下，新能源汽車的電控系統的散熱需求日益增加，為解決其散熱問題，保證用戶的行駛安全，祥博傳熱研發出了一系列針對新能源汽車電控系統的散熱器,為我國新能源汽車事業的發展進一步的添磚加瓦。
名稱：壓鑄液冷散熱器
材質：鋁，ADC12
工藝：鋁壓鑄及攪拌摩擦焊成型
特性：結構緊湊，具有流阻低、熱阻低、密閉性好、抗沖擊長期可靠性高等特點。
無人叉車無線充電廠商推薦：魯渝能源全環境無線充電系統，守護無人叉車馳騁冰火之間
魯渝能源提供的不僅是一個充電器，更是一套為惡劣環境而生的能源生命線保障系統。它讓無人叉車擺脫了環境枷鎖，得以在更廣闊的天地中釋放自動化潛力，真正成為支撐現代工業物流四面八方的鋼鐵脊梁。
中科院納米能源所李琳琳&王中林團隊《Adv. Mater.》綜述：電活性生物材料和系統用于調控干細胞命運和組織再生的進展
中科院北京納米能源與系統研究所李琳琳研究員課題組近年來一直致力于研發電活性生物材料和自驅動器件，將其用于藥物遞送、干細胞分化調控和組織再生、生物傳感、癌癥治療等應用方向（詳見課題組網頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin）。最近，該團隊系統綜述了電活性生物材料和系統用于調控干細胞命運和組織再生的最新進展和未來研究方向。首先，詳細介紹了內源性生物電和壓電的生物學基礎。接著，討論了模擬細胞和組織微環境的電活性生物材料和電刺激遞送系統的設計原理，以及介導的電刺激和相關細胞信號通路。然后，總結了電活性生物材料在調節干細胞命運和組織再生方面的最新進展，特別是在神經再生、骨組織工程和心臟組織工程方面的應用。最后，強調了模擬天然組織微環境的重要性，并評述了電活性生物材料和電刺激系統目前所面臨的挑戰和未來的發展機遇。
圖2 內源性生物壓電（左）和生物電（右）。
圖3 電刺激方式及可能引起的細胞內信號通路。
該綜述文章以“Electroactive biomaterials and systems for cell fate determination and tissue regeneration: design and applications”為題發表在學術期刊《先進材料》（Advanced Materials）上。文章的第一作者是中科院北京納米能源與系統研究所的“博新計劃”博士后劉志榮，通訊作者為李琳琳研究員和王中林院士。
展開 儲能系統中的利器——網關，讓能源管理更智能！
從新能源到儲能系統：能源的未來已來臨！
能源問題一直以來是全球關注的焦點。隨著環境意識的提高和新能源技術的逐漸成熟，越來越多的家庭和企業選擇轉向清潔能源，如太陽能和風能。然而，新能源的特殊性，如不穩定性、間歇性以及產量波動性，給電網帶來了新的挑戰 。
儲能系統的出現：能源存儲時代的大門
為了解決新能源波動問題，儲能系統應運而生，成為解決能源平衡與穩定的關鍵一環。其中，儲能系統通過將電能轉化為其他形式的能量儲存起來，再在需要時釋放，以平衡能源供需，穩定電網負荷。然而，單純的儲能并不足以應對復雜的能源管理需求，這就需要一個控制中樞將各種能源、設備和負荷進行優化調度，提高能源利用效率。
網關：儲能系統中的智慧大腦
在儲能系統中，網關起到了智能化運行和管理的關鍵作用。網關作為中樞節點連接儲能系統中各個設備和能源，通過實時監測、數據分析、遠程控制等功能，實現了能源管理的高效性和智能性。
網關通過實時監測系統中各個設備的狀態和能源的流動情況，從而及時發現異常狀況，如設備故障、電量波動等，以避免事故發生，保障整個系統的安全運行。
網關能夠通過數據分析和學習算法，對儲能系統的電量、功率、能耗等數據進行深度挖掘和分析，找出能源管理中的潛在問題和優化空間，提出精確運行策略。例如，根據歷史數據和天氣預報，網關能夠預測未來能源需求情況，智能調整能源供應和消耗策略，提高能源的利用效率。
此外，網關還能夠實現對儲能系統的遠程控制和智能調度，通過與用戶設備的連接，可以根據用戶實際需求，智能分配能源供應和負荷消耗，提高能源利用的靈活性和高效性。
網關的質量：決定儲能系統成功運行的重要因素
儲能系統的效果取決于網關的質量。
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