团队介绍:
西安交通大学城市学院电气信息学院储能电气科研团队,依托信息与电气技术研究所、电气信息实验教学中心及电力系统、电力电子系列专业实验室,立足新能源产业发展需求,专注于储能系统、电池技术的研发与教学工作。
(1)实验室的室训是“求索不止”。其内涵如下:
求:追求、探求
索:探寻、摸索
不:永不、始终
止:停止、懈怠
整体内涵:全体科研人员以探索新能源技术为初心,潜心钻研、攻坚克难,在技术研发、成果转化、应用落地的道路上锐意进取、永不停步,持续为新能源产业发展探索新方向、突破新瓶颈。
(2)新能源技术应用研究所的徽标如下:
研究所徽标的寓意:
1)整体外轮廓为正圆形,寓意团结协作、圆满笃行、循环永续,契合新能源绿色循环、可再生的核心行业特点。
2)圆环上沿标注中文“新能源技术应用研究所”,明确研究所专属名称,凸显主体属性。
3)圆环下沿标注室训“求索不止”,彰显研究所深耕新能源领域、持续探索钻研的科研精神。
4)标识底部搭配英文“New Energy Technology Application Research Institute”,对应研究所中文名称,提升标识专业性与规范性。
5)内圆中心主图形由齿轮、叶片、流线光束组合而成,构成标识核心视觉符号。
6)主图形叶片元素,代表风电、光伏等主流新能源形态,直观点明研究所新能源核心行业属性。
7)主图形齿轮元素,象征技术研发、实验室实操、工程应用与工业落地,体现科研与产业结合的发展理念。
8)主图形向上延伸的流线光束,化作科研探索的前行轨迹,寓意科研创新、逐光向上、不断突破。
9)标识主色调采用科技蓝+生态绿双色搭配,科技蓝代表科研严谨、专业智慧,生态绿代表清洁能源、生态环保、可持续发展,贴合新能源领域核心特质。
研究方向:
方向1:储能系统并网控制策略
一:定位
在高比例新能源接入的新型电力系统背景下,开展储能系统并网控制策略研究意义重大。风电、光伏固有的随机性与波动性易造成电网功率、电压波动,完善的并网控制策略可依托储能快速功率调节特性实现削峰填谷、平抑新能源出力波动,优化电网调压调频性能,提升新能源就地消纳水平、减少弃风弃光,在保障储能设备安全可靠并网运行的同时,充分挖掘储能参与电网辅助服务的潜力,推动电力系统向低碳柔性转型,为 “双碳” 战略落地与新型电力系统安全构建提供关键技术保障。
二:研究内容
研究内容一:储能系统并网基础控制策略研究
针对光伏、风电出力波动及电网负荷扰动问题,研究储能系统并网下的有功、无功功率协同控制方法。通过设计功率外环、电流内环双闭环控制架构,实现储能输出功率的精准跟踪与快速响应,有效平抑新能源出力波动,保证储能并网运行的稳态精度与动态响应性能,提升并网点电压、频率稳定性。
研究内容二:电网扰动下储能自适应并网控制策略研究
针对电网电压跌落、谐波干扰、工况突变等复杂电网扰动场景,研究具备抗扰动能力的自适应并网控制策略。结合工况识别与参数自适应调节方法,优化控制参数动态整定逻辑,解决传统固定参数控制器适应性差、扰动下易出现超调、振荡等问题,提升储能系统在复杂电网环境下的并网鲁棒性与运行可靠性。
研究内容三:多目标优化并网运行控制策略研究
以电网调峰、新能源消纳、电能质量优化为多目标,构建储能并网多目标优化控制模型。综合考虑储能荷电状态约束、设备运行极限与电网调度需求,优化储能充放电时序与功率分配策略,在保障储能安全寿命的前提下,最大化提升新能源消纳率、降低电网峰谷差,实现储能并网的高效、经济、智能运行。
方向2:储能系统故障诊断
规模化储能电站长期处于复杂充放电与并网运行工况,易出现电池不一致性、模块老化、变流器及线路异常等故障,严重影响储能系统并网可靠性与运行安全性。开展储能系统故障诊断研究,可实现储能运行故障的精准识别、定位与提前预警,有效规避热失控与并网安全隐患,降低储能运维成本与停机损失,提升储能电站稳定运行能力,对保障大规模储能安全并网、推动新型电力系统可靠运行具有重要研究价值与工程意义。
研究内容一:储能系统典型故障机理分析与特征挖掘
针对储能电池单体不一致、老化异常、局部热失控及变流器并网故障等典型问题,分析各类故障的产生机理与演化规律。依托储能电压、电流、温度、SOC 等运行监测数据,提取不同故障对应的关键特征参数,剥离工况波动带来的干扰特征,建立清晰的储能故障特征映射关系,为实现精准故障诊断提供理论与数据基础。
研究内容二:储能系统智能故障诊断与预警方法研究
针对储能故障耦合性强、早期故障难以识别的特点,构建高效的储能故障智能诊断模型,实现对储能系统隐性故障与突发故障的精准识别、分类与定位。建立储能故障分级预警机制,实现故障早期预判,有效遏制故障扩散,优化储能运维策略,显著提升储能电站并网运行的安全性与可靠性。
方向3:高比例电力电子装置的电网构建与运行控制机制
立足新型电力系统建设背景,针对高比例电力电子装置接入引发的电网低惯量、弱阻尼、宽频振荡等瓶颈问题,从网架构建、系统建模与协同控制开展攻关,研究成果可为电力电子化电网规划与安稳运行提供理论依据和技术支撑。
研究内容一:新型电力电子电网架构与组网形态研究
(1) 电网拓扑演变规律
高占比风电、光伏、储能、STATCOM、直流负荷、柔性直流等电力电子装备替代同步机组,电网由同步机主导的机电电网变为变流器主导的电力电子化电网,研究输配网分层分区组网结构、交直流混联布局、源网荷储一体化组网方案。
(2) 构网/跟网型变流器配比规划
区分VSC构网型(GFM)与跟网型(GFL)变流器布局配比,研究不同渗透率下最优组网配置,解决全逆变孤岛/微网、弱电网、无源电网构建方案。
(3) 多电压等级交直流混联架构
高压柔直、中压模块化变流器、低压分布式变流器多层耦合,研究交直流互联接口、功率交互规则、分区电网互联架构。
研究内容二:控制理论与优化算法
开发适用于高比例电力电子系统的控制理论,如分布式控制、鲁棒控制、自适应控制等,应对系统复杂性和不确定性。研究基于人工智能、机器学习的优化算法,实现大规模电力电子设备的协同优化和实时调度。
方向4:面向新能源高频逆变低损耗控制策略研究
在光伏、储能等新能源发电场景中,发电电压波动剧烈、负载工况复杂多变,对逆变系统的高频性能、运行稳定性与适配性提出了极高要求。传统高频逆变器存在明显的技术短板,单纯通过提升器件开关频率实现高频输出的方式,会引发一系列衍生问题,不仅会造成开关损耗激增、整机能耗偏高,还存在轻载运行效率低下、功率器件应力集中等缺陷,严重制约了新能源逆变系统高频化、小型化的升级落地,无法充分满足当前新能源电力变换装置节能增效、高可靠运行的行业发展需求,需针对性的优化方案解决现有技术痛点。
研究内容一:
以新能源高频逆变系统的损耗优化为核心目标,围绕高频逆变拓扑损耗机理展开深度剖析,明确各类损耗的产生规律与影响因素。在此基础上,融合分时时序优化方法与新型调制控制核心思想,开展新能源高频逆变系统低损耗控制策略专项研究。本次研究突破了传统技术单纯依赖提升器件频率实现高频输出的固有局限,通过自研优化控制算法,精准抑制系统高频开关损耗,有效均衡功率器件的工作应力,大幅拓宽逆变器高效运行工况区间,最终实现新能源逆变系统高频化、小型化、高效率、高可靠性的工程应用目标,适配新能源电力系统高效、低碳、稳定的发展趋势。
目前相关成果:
1.张艳肖,李守智,徐微,等. 高频变压器对多输入逆变器输出电压影响分析 [J]. 电子设计工程, 2021, 29 (21): 65-69.
2.Yanxiao Zhang,Shouzhi Li,Xiaoge Cao,Wei Xu. Time-sharing control of multi-inverter-module parallel system for frequency multiplication[J]. The Journal of Engineering,2019,2019(16).
3.徐微,李守智,李波波,等.电流型高频逆变电路的研究[J].电子设计工程,2022,30(16):31-35+40.
4.一种基于分时交错叠加技术的高频输出逆变器 实用新型专利.