学术报告收获体会论文文章设计论文会议文章.pdf

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1、能源互联网收获与体会 报告人 孙宏斌（清华大学电机系）此次孙宏斌教授的报告主题是能源互联网，孙教授从 why（为什么）、what （是什么）、how（怎么做）三个层面对能源互联网进行阐述。首先报告人提出为什么要提出能源互联网。分析现状可知，现有能源系统面临三大重要挑战：1.能源生产不可持续，需要提高可再生能源比例；2.能源使用效率低，需要提高能源使用效率；3.能 源行业内向保守，需要实行能源体制革命。然后报告人阐述了能源互联网有何特征。从能源互联网的基本架构来看，分为物理互联和数据互联两个层面。1.物 理互联层面是“能源系统的类互联网化”，利用互联网理念对现有能源系统进行 改造，使能源系统具有

2、类似于互联网的某些优点，主要表现为：多能源开放互联，电、热、冷、气、油、交通等多能源耦合互补；能量自由传输，表现为远距离、高效、大容量、双向、端对端、选择路径、无线传输等；开放对等接入，具有良 好的可扩展性和即插即用性。2.数据互联层面是“互联网+”，为信息互联网在 能源系统的应用和融入。通过互联网技术将设备数据化，所有主体自由联接，形 成能源互联网“操作系统”，主要体现为：能源物联，在不影响安全等前提下实 现信息的最大化共享；能源管理，不同能源类型的分布式协同管理和源、网、荷、储的实时互动优化；能源互联网市场，为能源的自由交易和众筹金融提供平台，实现能源互联网各要素的共生共赢。另外，能源互联

3、网又具有开放、互联、以用户为中心、分布式、共享、对等 等理念及特性。开放：开放是能源互联网的核心理念，表现为：多类型能源的开放互联、各 种设备与系统的开放对等接入、各种参与者和终端用户的开放参与、开放的能源 市场和交易平台、开放的能源创新创业环境、开放的能源互联网生态圈、开放的 数据与标准等。互联：互联为能源的共享和交易提供平台，创造价值，包括：多种能源形式 的互联、多类能源系统的互联、多异构设备的互联、各类参与者的互联等。以用户为中心：以用户为中心是在商业模式成功的关键，满足用户不同品位 的用能、生产和交易能源的需求。分布式：分布式是重要动力，光伏等适合分布式，用户也将成为分布式的能源产消者

4、。共享：共享是能源互联网的精神，通过共享实现资源的高效化利用。对等：对等是能源互联网的重要形态，打破垄断，去中心化，不同参与者处 于对等位置。最后，报告人提出虽然能源互联网已经取得一些成绩，但是还需要突破一系 列技术，即怎么做。能源互联网的问题：1.多能源网络的耦合：包括设备级技术、系统级技术、市场机制和运营模式等层面的关键技术。2.开放环境下的信息-能量耦合：包括 能量信息融合、信息-能量耦合系统的安全稳定性、基于数据科学管理与运行模 式等。3.多能流能量管理问题：多能流耦合、多时间尺度、多管理主体。聆听完整个报告，我不禁对于能源互联网充满了憧憬，从其设想中我不仅感 受到了前沿科技的巨大魅力

5、，使我为现代技术发展而惊叹，同时也知到了要实现 该技术所需要面临的艰难困阻，使我为科学技术的来之不易而感叹。什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作

6、系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时电力系统中的碳捕集技术及其应用收获与体会 报告人 康重庆（清华大学电机系）此次康重庆教授的报告主体是电力系统中的碳捕集技术及应用。随着科技社 会的发展，人类活动所排放的温室气体不断增加，温室效应不断加剧。其中，排 放的二氧化碳所产生的温室效应占到所有温室气体总温室效应的 77%以上，在此 背景下，发展低碳经济已经逐渐成为国际社会的共识，而电力行业作为最大的二 氧化碳排放部门，实现电力行业的低碳化发展，将是应对全球气候变化、推动低 碳经济、实现电力可持续发展的核心战略。因此电力系统中

7、的低碳化的研究也具 有了巨大的现实意义。碳捕集和封存技术（CCS是当前最受关注的低碳技术之一，CCS技术通过 将二氧化碳从排放源排放的气体中分离出来，输送到安全的封存地点，从而实现 二氧化碳与大气的长期隔绝。报告人在分析了发展背景之后，又讲述了碳捕集的技术环节及其发展前景。CCS技术主要包括捕集、传输与封存3个环节，其中与发电厂紧密相关的主 要是捕集环节。从其现有的技术条件及其发展前景来看，电厂的碳捕集技术主要 分为三种技术路线：1.燃烧后捕集，是指对电厂燃烧后的烟气实施二氧化碳的 分离与捕集，该方式不改变电厂原有的发电流程，适用范围广，可运用于现有的 绝大数电厂之中；2.燃烧前捕集，是指在碳

8、基燃料燃烧前先将其化学能从碳元 素中转移出来，然后再将碳和携带能量的其他物质分离；3.富氧燃烧捕集，是 指以纯氧代替空气作为助燃剂在燃烧前即去除了大量的氮,这将使得燃烧后烟气 中的主要成分仅为二氧化碳和水蒸气,通过脱水即可回收得到高浓度的二氧化碳。与电厂中一般的脱硫、脱硝或除尘等附加系统所不同的是,碳捕集系统的能 耗巨大、流程复杂,并且与电厂的发电循环联系紧密,具有复杂的运行机理。并且 与传统的火电厂相比较，在灵活的运行机制下，碳捕集电厂可以通过调整对碳捕 集系统的能量供应，快速改变其净发电出力，从而使电厂具备良好的调整特性。尽管引入CCS技术将使发电机组的发电效率与同类非捕集机组相比有一定

9、程度的下降,从而带来额外的发电成本,但却可以利用其良好的调整能力,实现其 与不同类型电源的协调运行,为电力系统的运行提供有价值的辅助服务。在低碳经济的背景下，将碳捕集技术与以风电为代表的可再生能源技术结合 起来，通过引入碳捕集电厂并实施灵活的运行机制，可以利用其良好的调峰能力 和调节性能，实现与风电的协调运行，并提高电力系统对于大规模风电装机并网 的支撑能力。什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的

10、类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时通过此次报告，了解了碳捕集技术在现代电力行业中的发展前景，但是令人 遗憾的是现代还没有十分成熟的技术实现碳捕集技术在电力系统中的应用。不过 相信随着技术的发展，这些问题必定能被解决，科技的发展与生存环境的改善可 以兼得。什么怎么做三

11、个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时宽禁带

12、电力电子发展及展望收获与体会 报告人 盛况(浙江大学)电力电子器件是电力电子技术的重要基础。由于传统的硅电力电子器件的性 能已经逼近其材料极限，很难再大幅提升硅基电力电子装置的性能。以碳化硅和 氮化镓为代表的宽禁带半导体器件比硅器件具有更优的器件性能，成为电力电子 器件新的研究发展方向。随着成本的降低和材料质量的提高，宽禁带半导体器件 的市场会逐渐打开，在电力电子市场更充分的发挥其优势。报告人首先分析了 SiC 器件的发展情况。SiC功率二极管有三种类型：肖特基二极管(Schottky Barrier Diode,SBD)、PiN 二极管和结势垒肖特基二极管(Junction Barrier

13、Schottky，JBS)。SiC单极型器件：1.SiC MOSFET功率MOSFET具有理想的栅极绝缘特性、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性；2.SiC JFET，SiC JFET是碳化硅结 型场效应管,具有导通电阻低、开关速度快、耐高温及热稳定性高等优点。SiC双极型器件：1.SiC BJT,与传统Si BJT 相比，SiC BJT具有更高的电 流增益，更快的开关速度及较小的温度依赖性，不存在二次击穿问题，并且具有 良好的短路能力；2.SiC IGBT，SiC MOSFET勺通态电阻随着阻断电压的上升而 迅速增加。在高压领域，SiC IGBT将具有明显的优势；3)SiC GTO,在大功

14、率 开关应用中，晶闸管以其耐压高、通态压降小及通态功耗低而具有较大优势。近年来随着能源危机的加重、节能减排的需要以及一些高端电能变换的要 求，国际上研究 GaN 器件的热点逐渐转向应用于电能变换领域的 GaN 电力电子 器件。宽禁带半导体材料 GaN 具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、临界击穿 电场大和化学性质稳定等特点。因此基于 GaN 材料制造的电力电子器件具有通 态电阻小、开关速度快、高耐压及耐高温性能好等特点。与 SiC 材料不同，GaN 除了可以利用GaN材料制作器件外，还可以利用 GaN所特有的异质结结构制作 高性能器件。GaN 可以生长在 Si、SiC 及蓝宝石上，由于在价格低

15、、工艺成熟 且直径大的 Si 衬底上生长，GaN 具有低成本、高性能等。当前，硅半导体器件应用广泛，从高技术应用领域到传统产业，特别是一些 重大工程如三峡、特高压、高铁、西气东输等，乃至照明和家电等，都起到了至 关重要的作用。由此可见，硅电力电子器件待开发的应用空间仍旧十分广阔，市 场前景仍较好。但是，硅电力电子器件本身的技术、制造工艺发展空间已经不太 大了。而 SiC 和 GaN 宽禁带电力电子器件则由于其突出的优势，代表着电力电什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率

16、低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时子器件领域未来的发展方向 因为宽禁带器件的使用还不够成熟，且在价格上宽禁带器件并没有优势，而 且考虑到安全性、市场使用惯性，完全接受宽禁带器件还需要一定的时间

17、。SiC 和 GaN 宽禁带电力电子器件在将来虽不太可能全面取代硅功率 MOSFE、T IGBT和GTO（包括IGCT。但是，从长远看，有可能形成如下一种格局：SiC电 力电子器件将主要用于 1200V 以上的高压工业应用领域,GaN 电力电子器件将 主要用于 900V 以下的消费电子、计算机/服务器电源应用领域。什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造

18、使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时直流-直流自耦变压器收获与体会 报告人 文劲宇（华中科技大学）文劲宇教授在报告提出了一种直流-直流自耦变压器的拓扑，用于互联两个 电压等级不同的高压直流系统。常规的隔离型直流-直流变换器一般需要经过直 流-交流-直流两级交/直变换，两个互联的直流系统之间没有直接的电气连接，而直

19、流自耦变压器所互联的两个直流系统之间有直接的电气连接，只有部分互联 功率需要经过两级交流/直流变换。为此，直流自耦变压器所使用的换流器总容 量低于常规直流-交流-直流变换技术。报告详细介绍了直流自耦变压器的拓扑，推导了直流自耦变压器中每个换流器的额定直流电压和额定功率的设计方法，设 计了直流自耦变压器的控制策略，在PSCAD/EMTDC下仿真验证了直流自耦变压 器的可行性。报告人从以下三个方面介绍直流-直流自耦变压器：1）直流自耦变压器拓扑及额定参数设计 2）直流自耦变压器的控制 3）直流自耦变压器的扩展技术 本报告提出了一种直流自耦变压器的拓扑。该拓扑与常规直流-交流-直流 变换技术相比的优

20、点有：1）常规直流-交流-直流变换技术所有传输的有功功率都需要经过两级交 流/直流变换，而直流自耦变压器中仅部分传输的有功功率需要进行两级交流/直 流变换，为此直流自耦变所需要的换流器容量远低于常规直流-交流-直流变换 技术。2）由于仅部分传输的有功功率需要进行两级交流/直流变换，直流自耦变的 损耗远低于常规直流-交流-直流变换技术。3）由于另一部分功率可以通过直接电气连接进行传输，直流自耦变所使用 的交流链路容量也远低于常规直流-交流-直流变换技术。输变电设备物联网收获与体会 报告人 李剑(重庆大学)物联网是指“物物相连的互联网”，通过射频识别、传感器、全球定位系统 等，按约定的协议，把物品

21、与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能 化识别、定位、跟踪、监控和管理。目前物联网在电网的应用还较为简单，智能 用电系统与智能电表的联网是物联网在电网的初步应用，尚未在电网什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统

22、的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时设施运行安 全监控与电力资产优化管理方面得到应用。因此，将输变电设备智能化技术与物 联网技术结合建立输变电设备物联网，将对我国智能电网的建设起着重要的作用。输变电设备物联网是一个以物联网为基础的输变电设备智能监测、状态评估 和全寿命周期管理一体化系统。在分析输变电设备智能化关键技术的发展现状及 存在问题基础上，李剑教授提出了一个基本思路：通过研发输变电设备全景信息 模型、感知体系、通信模型与接口规范、集成平台及

23、全寿命周期管理等关键技术，建立与智能电网发展相适应的输变电设备物联网。最后，探讨了输变电设备物联 网的应用前景。李剑教授的报告，针对物联网技术与我国智能电网建设规划的关系，提出了 输变电设备物联网关键技术的研究思路，和输变电设备物联网的应用前景。在开发和完善输变电设备智能化的关键技术的基础上，动、自治高效和安全可靠的输变电设备物联网系统为目标，展相关关键技术研究与开发：本报告以构建感知互 拟从以下 5 个方面开 1)输变电设备物联网体系架构及全景信息模型研究。构建具有自治协同能 力的输变电设备物联网的信息感知、数据传输、信息集成融合以及智能分析应用 等分层分布式体系架构，研究输变电设备全景信息

24、模型标识体系及其适配方法，建立输变电设备全景信息模型及其规范。2)输变电设备物联网一体化智能监测装置研制。针对输变电设备全景信息 及通讯模型与接口规范，研制支持输变电设备物联网的智能监测传感器，开发分 布自治能力的一体化智能监测装置，适用于构建变电站、输电线路与换流站设备 物联网。3)输变电设备物联网通信模型与接口体系构架研究。研究适用于变电站、输电线路与换流站的物联网信息交互技术，研究基于 IEC 标准的输变电设备物联 网的通信模型与传输实体之间的接口规范，建立输变电设备物联网的通信架构。4)输变电设备全景信息集成平台研发。研究基于 IEC 标准的输变电设备全 景信息的集成、共享和协同处理技

25、术，以及公共安全信息的接入与共享技术，研什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管

26、理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时发输变电设备一体化全景信息集成平台 5)输变电设备全寿命周期管理系统研发。研究基于全景信息的输变电设备 综合评估方法，覆盖输变电设备故障诊断、状态评估、事故预警、状态维修、故 障处置、资产管理等的全业务功能，开发基于技术性与经济性分析的输变电设备 全寿命周期管理系统，制定基于物联网的输变电设备全寿命周期管理规范与标准 体系。输变电设备物联网满足输变电设备信息获取的实时性、准确性、全面性的需 求，实现数据模型和通信接口的标准化、规范化，并实现全寿命周期管理，可应 用于各级电力企业。通过建立输变电设备物联网，能够提高设备的有效利用率和 可控度，实现设备

27、状态的智能化检测和诊断，减少输变电设备故障，为电网规划 和运行决策提供技术支持，并提高电力企业综合经济效益，进而提升我国电网安 全、稳定、经济运行的智能化水平。输变电设备物联网将是一个新的产品体系，包括一系列技术水平更高的在线 监测、智能诊断以及物联网相关产品，更能满足智能电网发展的需要，将具有巨 大的市场潜力。此外，电力企业为提升设备资产智能化管理水平急需输变电设备 寿命周期管理系统。因此，输变电设备物联网以物联网为基础，形成输变电设备 智能监测、状态评估和全寿命周期管理的一体化系统，在智能电网的大环境下，在国内外的应用前景十分广阔。什么怎么做三个层面对能源互联网进行阐述首先报告人提出为什么要提出能源互联网分析现状可知现有能源系统面临三大重要挑战能源生产不可持续需要提高可再生能源比例能源使用效率低需要提高能源使用效率能源行业内向保守互联两个层面物理互联层面是能源系统的类互联网化利用互联网理念对现有能源系统进行改造使能源系统具有类似于互联网的某些点主要表现为多能源开放互联电热冷气油交通等多能源耦合互补能量自由传输表现为远距离高效大容互联网在能源系统的应用和融入通过互联网技术将设备数据化所有主体自由联接形成能源互联网操作系统主要体现为能源物联在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享能源管理不同能源类型的分布式协同管理和源网荷储的实时