2_5MJ单螺管型超导储能磁体的主动屏蔽研究_杨徉

第47卷第1期郑州大学学报（理学版）Vol.47No.1 2015年3月J．Zhengzhou Univ．（Nat．Sci．Ed．）Mar.2015 2．5MJ单螺管型超导储能磁体的主动屏蔽研究

杨徉1，罗映红1，蒋宝灿2，王晶晶1，魏蔚1

（1．兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070；

2．中国电信股份有限公司甘肃分公司甘肃兰州730000）

摘要：单螺管型超导储能磁体周围的杂散磁场随着其储能量的增加而急剧增长．对杂散磁场进行屏蔽是保护外围仪器设备和工作人员人身安全的必要手段．对储能量为2．5MJ的单螺管磁体的杂散磁场进行了仿真分析与主动屏蔽．分析了同轴串联式与单圈嵌套式屏蔽方式的磁体结构、屏蔽原理和屏蔽效果，并从线材用量、安全距离以及屏蔽效果等方面进行了对比分析．

关键词：储能磁体；主动屏蔽；同轴串联；单圈嵌套

中图分类号：TM153+．1文献标志码：A文章编号：1671－6841（2015）01－0112－03

DOI：10．3969/j．issn．1671－6841．2015．01．024

0引言

近年来，随着高温超导带材的开发成功，高温超导磁体开始出现在实际应用中．国内在高温超导储能方面的重大科研项目已经启动［1］．中国科学院电工研究所已经设计研究了1MJ高温超导储能磁体并进行了对比优化［2］．文［3］设计制造了35kJ直接冷却高温超导磁储能系统，并对其进行了磁体通流能力测试及系统动模试验．然而，要使超导磁储能系统在电力系统中得到更加广泛的应用，就需要研制储能量更高的磁体，磁体周围的漏磁场就会随之增大［4］．因此，要扩大超导储能系统的应用场合，减少其应用范围的限制，就要对较高储能量的磁体进行主动屏蔽．

常见的主动屏蔽方式有同轴串联式屏蔽与单圈同轴嵌套式屏蔽［4］．本文将从屏蔽效果、材料用量、安全距离等方面对这2种屏蔽方式进行对比分析．

1磁体材料与磁体参数

2．5MJ高温超导储能磁体采用Bi-2223/Ag带材，工作温度为20K［5］．储能磁体为薄壁单螺管结构，内径为300mm，外径为383．5mm，高度为528mm，由48个双饼组成．单饼厚度为4．5mm，单饼间用聚酰亚胺绝缘，双饼间用铝铜线隔开．使用导线总长27．9km，设计储能量为2．5MJ，工作电流320A．单螺管磁体的储能量公式为E=LI2/2，其中E为储能量，L为磁体的电感（自感），I为磁体正常工作时的电流．自感又可以通过L=2πμ0Ｒ51n2c T（q，p）计算得到，其中，μ0为真空中的磁导率，μ0=4π?10－7；n c为匝流密度，为线圈电流密度与电流之比；Ｒ1为磁体的内半径；T（q，p）为一常数，可经查表得到［5］．经过计算，可得单螺管导体的具体结构与特性参数如下：储能量为2．5MJ，工作电流为320A，电流密度为1．196?108A·m－2，双饼数为48，匝数114，匝流密度为373914．898m－2，电感为49．414H．

2漏磁场分析

利用ANSYS有限元分析软件对2．5MJ高温超导储能磁体进行漏磁场分析，可得到其周围的磁场分布．收稿日期：2014-04-25

作者简介：杨徉（1989－），女，山西晋中人，硕士研究生，主要从事超导储能磁体电磁屏蔽研究，E-mail：yyxnjtdx@163．com．

第1期杨徉，等：2．5MJ单螺管型超导储能磁体的主动屏蔽研究

由于磁体的几何形状与周围磁场均为轴对称分布，故可以采用轴对称分析方式．单螺管储能磁体周围的磁场分布如图1所示．

从ANSYS仿真得出的磁场分布结果中可以看出，储能量为2．5MJ的高温超导储能磁体在2m的最大距离上的杂散磁场约为23．2G，远远大于限定值5G．所以，为了保证周边设备的安全运行和工作人员的人身安全，需要对该磁体周围的漏磁场进行主动屏蔽．

3漏磁场屏蔽

3．1同轴串联式屏蔽

同轴串联式屏蔽是指在储能磁体的两端各串联一个屏蔽线圈，屏蔽线圈的内、外径均与储能线圈相同，高度为储能线圈的一半，加载与储能线圈相反的电流，在外围产生方向相反的磁场，从而达到屏蔽储能磁体的杂散磁场的目的．

在ANSYS中建立磁体模型．主线圈双饼数为48个，根据磁矩平衡原理∑

i m

=∑

·A

=0．

屏蔽线圈双饼数各为24个，加载与主线圈数值相等方向相反的电流密度，得出屏蔽后的杂散磁场如图2所示．

从图中可以看出，对单螺管线圈进行屏蔽以后，线圈向外2m处的磁感应强度下降到3．5G，满足了安

全性方面的要求．然而，由于在两边串联了磁体，材料的用量与磁体的总高度都有所增加

．

图1单螺管储能磁体周围的磁场分布Fig．1Magnetic field distribution of single solenoid

magnet

图2同轴串联式屏蔽的漏磁场分布

Fig．2Stray field distribution of shielding with axially displaced

coils

图3单圈嵌套式屏蔽的漏磁场分布

Fig．3Stray field distribution of shielding

with single coaxial nested coils

3．2单圈同轴嵌套式屏蔽

单圈同轴嵌套式屏蔽是指在储能磁体的外部嵌套一个屏蔽线

圈，加载与储能线圈相反的电流，产生方向相反的磁场，从而达到屏

蔽储能磁体的杂散磁场的目的．

根据多螺管储能量计算公式、磁矩平衡原理以及同轴线圈间的

互感计算公式，可以计算出屏蔽线圈的尺寸和线圈中加载的电流密

度［6］．在ANSYS中建立模型并进行仿真，得到单圈同轴嵌套式屏蔽

的屏蔽效果如图3所示．

从图3中可以看出，在磁体外圈采用薄壁线圈进行屏蔽后，2m

处的磁感应强度减小到1．5G，符合了安全性要求，且屏蔽效果优于

同轴串联式屏蔽．但是，对磁体进行单圈嵌套式屏蔽存在2个问题：

首先，由于外围螺线管加载了与储能磁体相反的电流密度，储能磁

体的中心磁感应强度略有下降，此时应适当增加单饼线圈加载的电

流密度，以维持原有储能量；其次，由于在外部放置了屏蔽线圈，材

料的使用量随之增大，同时储能磁体的径向安全距离也会相应

增大．

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郑州大学学报（理学版）第47卷

3．3对比分析

从以上的分析中可以得出同轴串联式与单圈嵌套式屏蔽的屏蔽效果．如果将材料的用量以及径向安全距离都进行考虑的话，得出两者的各项数值对比如表1所示．

表1两种屏蔽方式各项指标对比

Tab．1Contradistinction of two different shielding methods

屏蔽方式材料用量

/km

径向安全距离

磁体总高度

中心场强

2m处磁感应强度

屏蔽效果/G

单螺管磁体23．4880．46180．5280．2?10723．2

同轴串联式屏蔽46．9760．46181．1880．2?1073．5

单圈嵌套式屏蔽48．4881．0230．850．4?1061．5

可以看出，从材料用量上来讲，同轴串联式屏蔽与单圈嵌套式屏蔽的材料用量基本相等．从径向安全距离来看，由于同轴串联式屏蔽是在储能磁体上下两端加屏蔽磁体，则水平方向上的安全距离没有增加．而单圈嵌套式屏蔽的屏蔽磁体分布在外围，故径向安全距离相对较大．从屏蔽效果来讲，在没有加屏蔽磁体之前，主磁体外2m处的杂散磁场磁感应强度达到21．4G．屏蔽之后，2m处的杂散磁场磁感应强度均降到安全范围以内．单圈嵌套式屏蔽的屏蔽效果优于同轴串联式屏蔽．

参考文献：

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［2］杜晓纪，肖立业．1MJ高温超导储能磁体的设计方案研究［J］．低温物理学报，2005，27（5）：1058－1062．

［3］石晶，唐跃进．35kJ/7kW直接冷却高温超导磁储能系统［J］．电力系统自动化，2006，30（21）：99－106．

［4］施斌，余运佳．超导储能系统的磁屏蔽［J］．电工电能新技术，1999，4（1）：31－36．

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［6］吴素文．空心圆柱线圈的电感计算［D］．郑州：郑州大学，2003．

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Considerations for Active Shielding of2．5MJ Single

Solenoid SMES Magnet

YANG Yang1，LUO Ying-hong1，JIANG Bao-can2，WANG Jing-jing1，WEI Wei1（1．Automation and Electric Engineering Institution，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou730070，China；

2．Ltd Gansu Branch，China Telecom Co，Lanzhou730000，China）

Abstract：The stray field of single solenoid SMES magnet increased sharply with the addition of energy storage．It was essential to shield the stray field for the protection of outer instruments，equipment and the safety of staffs．The stray field and shielding methods of2．5MJ single solenoid magnet were analyzed and simulated．The differences of magnet structures，shielding principle and shielding effect between the shielding with axially displaced coils and the shielding with single coaxial nested coils were simultaneously analyzed．Ultimately，the two shielding methods in respects of material amount，covers and shielding effect were compared．

Key words：SMES magnet；active shielding；axially displaced coils；single coaxial nested coils

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超导电力技术的运用

超导电力技术的运用引言超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术1。超导技术的实用化、产业化会对电力领域产生巨大影响。国际超导技术界普遍认为，新一代高温超导带材(钇系高温超导带材)有望在5年后商品化，之后超导电力技术将会出现一个快速增长的时期，在2010年～2015年期间，各种高温超导电力装置将会陆续进入实用化阶段。据国际超导工业界预测：2020年，全球超导电力技术产业的产值将达到750亿美元。目前，超导电力技术已进入高速发展时期2，若干超导电力设备，如超导电缆、超导变压器、超导限流器、超导储能装置等已在电力系统试运行。采用超导电力技术，可以大大提升电力工业的发展水平、促进电力工业的重大变革。广东电网是全国最大的省级电网，随着电网的高速发展，系统短路电流水平稳步增大，威胁着电网的安全稳定运行。变电站站址和线路走廊落实困难，电网建设滞后，已影响到电力供应的安全性和可靠性。本文从超导电力设备的特点和优势出发，初步探讨了超导电力装置在广东电网应用的可行性。 1超导电力技术简介高温超导电缆采用无阻和高电流密度的高温超导材料作为载流导体，具有载流能力大、损耗低和体积小的优点，其传输容量将比常规电缆高3～5倍，而电缆本体的热损耗几乎为零。2005年4月，北京云电英纳电缆公司研发出75m、35kV/2kA三相交流高温超导电缆，安装在云南普吉变电站试验运行。超导故障限流器的基本原理是将超导装置接入电网，系统正常运行，电流在临界电流以下时，超导体电阻几乎为0，对系统运行无影响。发生故障时，短路电流急剧上升超过临界电流，超导体失超，电阻迅速增加，从而限制短路电流。故障切除后一段时间，超导体又从正常态恢复到超导态。2000年ABB瑞士研究中心研制出单相6.4MVA该型故障限流器。2009年，云南电力研究院、昆明供电局、云电英纳超导电缆有限公司等单位在云南普吉变对35kV超导限流

高温超导储能系统

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超导磁体

4.9 超导磁体 4.9.1 概述磁体系统是谱议的关键部件之一，它提供高强度和一定均匀度的恒定磁场，供主漂移室测量带电粒子的径迹，用以研究基本粒子间的相互作用和规律。超导磁体利用轭铁提供磁场回路。根据BESIII 物理工作的需要，要求主漂移室有高的动量分辨率，但主漂移室的动量分辨率主要由室内物质的多次库仑散射决定，此时改进室的空间分辨率和测量次数（增加灵敏丝的层数）以改进测量统计性都不能改进动量分辨率，而增加磁场强度可以达到这一目的。但另一方面，如果磁场强度过高，更多的低能量粒子会陷在漂移室内打圈而很难测量。综合各种因素，选择北京谱仪磁铁的中心磁场设计值为1.0T 。为避免在粒子径迹拟合时做过多的离线计算机校正，要求径迹区内磁场不均匀度较小。但由于线圈工艺复杂，体积宏大，加工生产中必然会产生不圆度。另外由于各子探测器电子学的需要，轭铁上电缆孔很多，参照BESII 的情况，目前仍将不均匀度指标定在≤5%。基于主漂移室IV 动量分辨率的要求，磁场测量精度应≤0.1%。 4.9.2 超导磁体设计 4.9.2.1 磁体基本参数设计及计算根据北京谱仪BESIII 的物理要求，参照国际上同类磁体的设计进经验，确定采用单层线圈结构，间接冷却方式，超导电缆采用基于纯铝稳定体的设计。根据总体和内部子探测器的尺寸要求，初步确定磁体外形尺寸长度为4.91m ，内直径为2.75m ，外直径为3.4m ，线圈的长度为3.52m ，线圈中心直径为2.95m 。若取线圈电流I 为3000A ，nI B 00μ=，其中T B 10=，可得1m 长的线圈匝数为n ≈266匝，超导电缆沿线圈轴向方向的厚度为3.7mm ，考虑到匝间的绝缘层的厚度后，线圈总匝数为921匝。考虑到线圈绕制时，由于超导电缆的连接会减少线圈的有效匝数，现将工作电流定为3150A 。线圈的储能l D B l S B V B H E ???=??? =?=42121)21(2 0202πμμ = 9.5兆焦耳。从 n D B n S B ??=??=Φ42π=6063.6韦伯，dt dI L dt d =Φ，I L Φ =得出电感L = 2.1亨利。考虑到在发生失超时，线圈吸收全部储能，最大温升控制在70K 以下，从超导电缆的焓差，可以确定超导电缆沿线圈径向方向的高度尺寸为20mm 。超导线圈通电后，会产生很大的径向扩张力，需要设计一个支撑圆筒来箍住线圈，支撑筒必须是无磁材料，具有良好的焊接性能和机械强度。国外一般采

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目录引言 (1) 1 复合电源的优势及研究意义 (1) 2 电源特性介绍及复合电源建模 (1) 2.1 蓄电池特性 (1) 2.1.1 蓄电池的充放电特性 (1) 2.1.2 蓄电池的温度特性 (2) 2.1.3 混合动力车用蓄电池的选择 (2) 2.1.4 蓄电池的容量特性 (3) 2.2 超级电容器的特性 (3) 2.2.1超级电容的充放电特性 (3) 2.2.2超级电容的温度特性 (4) 2.2.3超级电容模型 (5) 2.3 DC/DC 转换器的介绍 (6) 2.4 本章小结 (7) 3 复合电路结构及复合系统参数匹配 (7) 3.1 复合电源的基本结构和工作原理 (7) 3.1.1 复合电源的基本结构 (7) 3.1.2 复合储能电源的工作原理 (8) 3.2 复合系统的匹配参数优化 (9) 3.2.1 蓄电池和超级电容电量状态控制参数 (11) 3.2.2 电容能量利用系数K (11) 3.3 SOC 估算模型的建立 (11) 3.3.1 SOC模型的构成 (11) 3.3.2 初始SOC 的估算 (12) 3.3.3 过程SOC 的估算 (12) 3.3.4 蓄电池SOC 估算模型的建立 (13)

各种储能系统优缺点对比学习资料

史上最全储能系统优缺点梳理谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。全球现有的储能系统 1、机械储能机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。

不足之处：选址困难，及其依赖地势;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。国外研究较多，技术成熟，我国开始稍晚，好像卢强院士对这方面研究比较多，什么冷电联产之类的。压缩空气储也有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转，减少了中间转换成电的环节，从而提高效率。不足之处：一大缺陷在于效率较低。原因在于空气受到压缩时温度会升高，空气释放膨胀的过程中温度会降低。在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失，在膨胀之前就必须要重新加热。通常以天然气作为加热空气的热源，这就导致蓄能效率降低。还有可以想到的不足就是需要大型储气装置、一定的地质条件和依赖燃烧化石燃料。

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风能和超级电容器的混合储能系统随着经济的发展，国家对能源的需求越来越多，而生活中处处离不开电能的存在，此时，运用可再生能源——风能进行发电的方式逐渐进入人们的视野，并越来越受到重视。然而，风能具有间歇性和不稳定性，在向电网并网输电时输送的电功率也不稳定。随着科技的进步以及对风电进行技术创新的要求与日俱增，人们发现需要在风力发电中应安装储能设备，而超级电容器具有诸多优点：在用电高峰期时，超级电容器可以将储存的电能释放到电力系统中去；而在风能发电高峰期时，可以将电力系统中剩余的电能储存到超级电容器中。双向DC/DC功率变换器作为连接超级电容器和直流侧母线的纽带，是风电并网运行、储能等控制电能质量至关重要的部分。目录 1 风能资源 (3) 1.1 风能的估算 (3) 1.1.1 风能的计算 (3) 1.1.2 平均风能密度 (3) 1.1.3 理论可用风能 (5) 1.1.4 有效可用风能 (5) 1.1.5 平均有效风能 (5) 1.2 中国范围内的风能分布 (5) 2 风力发电机组 (8) 2.1 能量转换和传输理论 (8) 2.1.1 能量传递理论 (8) 2.1.2 机电能量转换理论 (9) 2.2 风电设备的工作原理 (12) 2.3 风力发电机的分类 (13) 2.4 风力发电机组的设计基础 (14) 2.4.1 设计的技术要求 (14) 2.4.2 主要尺寸 (16) 2.4.3 电机绕组 (16) 2.4.4 参数计算 (18) 2.4.5 发电机性能 (19) 3 风力发电的发展 (20) 3.1 风力发电发展的影响因素及存在的问题 (20) 3.1.1 风力发电发展的影响因素 (20) 3.1.2 风力发电发展存在的问题 (20)

电磁兼容-题库

一、填空题（每空0.5分，共20 分） 1．构成电磁干扰的三要素是【干扰源】、【传输通道】和【接收器】；如果按照传输途径划分，电磁干扰可分为【传导干扰】和【辐射干扰】。 2．电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。 3．抑制电磁干扰的三大技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】。 4. 常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的【 CCC】标志、欧洲的【CE】标志和美国的【FCC】标志。 5. IEC/TC77主要负责指定频率低于【9kHz】和【开关操作】等引起的高频瞬间发射的抗扰性标准。 6. 电容性干扰的干扰量是【变化的电场】；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在【交连的磁通】；电路性干扰是经【公共阻抗】耦合产生的。 7. 辐射干扰源可归纳为【电偶极子】辐射和【磁偶极子】辐射。如果根据场区远近划分，【近区场】主要是干扰源的感应场，而【远区场】呈现出辐射场特性。 8. 随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。因此，金属网对【微波或超高频】频段不具备屏蔽效能。 9. 电磁干扰耦合通道非线性作用模式有互调制、【交叉调制】和【直接混频】 10. 静电屏蔽必须具备完整的【屏蔽导体】和良好的【接地】。 11. 电磁屏蔽的材料特性主要由它的【电导率】和【磁导率】所决定。 12. 滤波器按工作原理分为【反射式滤波器】和【吸收式滤波器】，其中一种是由有耗元件如【铁氧体】材料所组成的。 13. 设U1 和U2 分别是接入滤波器前后信号源在同一负载阻抗上建立的电压，则插入损耗可定义为【20lg（U2/U1）】分贝。 14. 多级电路的接地点应选择在【低电平级】电路的输入端。 15. 电子设备的信号接地方式有【单点接地】、【多点接地】、【混合接地】和【悬浮接地】。其中，若设备工作频率高于10MHz，应采用【多点接地】方式。二、简答题（每题5分，共20 分） 1. 电磁兼容的基本概念？答：电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能够执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，且不对该环境中任何其它设备构成不能承担的电磁骚扰的能力。或者说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。 2. 电磁屏蔽的基本概念和原理？答：电磁屏蔽是以某种材料（导电体或导磁体）制成的屏蔽壳体，将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进入该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。 3. 高频、低频磁场屏蔽措施的主要区别？答：（1）高频磁场屏蔽采用低电阻率的良导体材料，如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的。（2）低频磁场屏蔽常用高磁导率的铁磁材料，如铁、硅钢片坡莫合金。其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。 4. 接地的基本概念和作用？答：（ 1 ）接地是指系统的某一选定点与某个接地面之间建立低阻的导电通路。（2）接地的作用是为信号电压提供一个稳定的零电位参考点，消除公共阻抗的耦合，保障人身和设

混合储能系统控制方法研究

混合储能系统控制方法研究摘要：针对在脉动负载的场合中，蓄电池由于长时间的过放而导致的寿命缩短问题，提出了超级电容器和蓄电池并联供电的混合储能系统。对系统进行了小信号模型分析，提出了一种单极点单零点补偿电路。关键词：脉动负载；混合储能；蓄电池；超级电容器；单极点单零点引言随着化石燃料的短缺和环境的恶化，人们越来越重视新能源的开发和利用。光伏系统以其分布范围广、无污染等优点而受到广泛关注。然而在实际运行中，光照强度多变，光伏出力并不稳定，为了平滑接入电网或供给负载，需要配置储能系统。蓄电池由于技术成熟，大量地运用在光伏系统中。但由于其常处于充放电小循环中，影响了使用寿命，且为了满足脉冲负载的要求需要配置更多的容量。超级电容器跟蓄电池性能互补，它功率密度大而能量密度小。将二者结合起来发挥各自的优势，能显著提高混合储能系统的效益。文献[1-2]理论上论述了混合储能系统的优势，能够优化蓄电池的充放电过程，延长使用寿命。文献[3]对混合储能系统在分布式发电系统中的应用进行了研究，表明了混合储能系统的有效性。本文对蓄电池和超级电容器通过Boost电路并联的系统进行小信号建模，通过设计合理的补偿网络，使蓄电池恒流放电，而以超级电容器补偿负载的脉动，延长了蓄电池的使用寿命。 1.混合储能系统结构设计蓄电池和超级电容器的连接方式有多种[3]，包括直接并联，通过电抗器并联，通过电力电子变换器并联等。直接并联和通过电抗器并联要求蓄电池和超级电容器电压相等。而通过电抗器并联则不必要求电压匹配。本文利用Boost电路将蓄电池和超级电容器并联，可以灵活地配置蓄电池和超级电容器的电压等级。控制系统的目标是在负载脉动时，使蓄电池恒流放电，承担负载的固定部分，而以超级电容器作为平衡能量缺失值的设备。控制结构图如图2所示。 3.结论本文针对蓄电池和超级电容器经过Boost变换器并联的混合储能结构，进行了控制方案的设计，得到以下结论：

导电高分子材料在电磁屏蔽应用

导电高分子材料在电磁屏蔽中的应用摘要：介绍了导电高分子材料的分类和电磁屏蔽理论，以及导电高分子电磁屏蔽材料的研究进展，包括制备方法和性能研究，展望了导电高分子电磁屏蔽材料的发展前景。关键词：导电高分子电磁屏蔽填充复合型本征结构型随着信息产业的高速发展，各种无线电设备像手机、蓝牙等的广泛运用，电磁辐射问题日益突出，它已成为继空气污染、水污染、噪声污染之后的第四大污染。同时随着电子工业的高速发展，各种商用家用电器的迅猛增加，这些产品内部都使用了大量的集成电路元器件，它们工作时会发出高频脉冲形成电磁波噪声。而且这些电子元器件正朝着小型化、数字化、高密度集成化的方向发展，这就意味着它们很容易受到外界电磁信号的干扰而出现各种障碍，这就是电磁兼容问题（EMC）。为了解决电磁波辐射造成的问题，我们需要采用电磁屏蔽材料对保护对象进行屏蔽。电磁屏蔽技术通常使用金属及其复合材料，它们具有较好的屏蔽性能，但是它们存在密度大、加工性能差、成本高、生产效率低等缺点。而近些年来刚刚发展起来的导电高分子材料具有电磁屏蔽性能好、质量轻、易成型、生产效率高等优点，它已经越来越多的被人们拿来研究并得以广泛的推广运用。自20世纪80年代以来，导电高分子材料就在计算机和其他的一些电子设备上得以应用，使之成为一种非常有发展前途的新型电磁屏蔽材料。 1 导电高分子材料的分类高分子材料长期以来都是被作为电绝缘材料使用的，而传统的金属材料不具备高分子那样优秀的加工性能，于是人们研究出一种新型的导电材料—导电高分子材料。对于导电高分子材料的分类有两种方法，一种是按照制备工艺的不同分类，另一种是按照应用领域的不同分类。 (1) 按照结构和制备方法的不同,可将导电高分子材料分为复合型和本征型两大类。复合型导电高分子材料是指以普通高分子聚合物为基体，在其中掺入大量的导电填料配制而成。它的制备方法主要有三种：一是表面镀膜法，就是在基体材料表面涂覆导电性物质，像银、铜、镍等金属粉末，镀膜方法有化学镀、溅镀、

混合储能供电系统案例分享

混合储能供电系统案例分享项目背景液压作为传统而有效的传动方式，一直以来获得广泛使用。但随着应用深入，部分场景对重量、体积和响应速度提出了更高要求。随着电能动力系统的发展成熟，其优势逐步体现，包括重量轻、体积小、响应速度快，部分长期采用液压动力的装置开始尝试采用电能替代。而电能的来源问题，成为重要的基础保障。本系统涉及潜在非电网环境下的电能供给，采用储能在离网时为系统提供支撑，考虑到电机为冲击负荷，采用锂电池与超级电容混合配置来应对负荷的不同工况要求。项目简介本项目所涉及的子系统主要目标是在离网状态为电动负荷提供电能，供电对象为用户自有伺服电机拖动系统。在用户指定的场景下，通过锂电池和超级电容混合储能系统配合双向逆变器为电机拖动系统提供稳定、快速响应的可回馈电源。出于实验目的，在锂电池储能系统电量较低时，也可将双向逆变器接至电网为储能系统充电。针对用户需求，设计采用共直流母线架构为负荷供电： 1、直流母线下：锂电池储能（能量型）+双向DCDC 超级电容储能（功率型）+双向DCDC 双向逆变器变频器+电机负荷（用户提供） 2、数据总线所有设备通过通讯协议与监控系统实现数据交换

系统拓扑项目功能离网环境通过混合储能系统为电机负荷供能能量型储能与功率型储能各自发挥优势，组合供能，应对不同工况当电机工作在第二、四象限时向储能系统充电通过控制整流器和双向DCDC实现电池和超级电容充放电

项目配置总结混合储能充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性，能够同时应对常规负荷与冲击型负荷，具有较宽的应用场景和发展潜力。优化系统配置与多种储能的协调将提升Hess的功能，值得学术界与工业界进一步探讨。

电磁兼容题库

一、填空题（每空0.5分，共20分） 1．构成电磁干扰的三要素是【干扰源】、【传输通道】和【接收器】；如果按照传输途径划分，电磁干扰可分为【传导干扰】和【辐射干扰】。 2．电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。 3．抑制电磁干扰的三大技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】。 4．常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的【CCC】标志、欧洲的【CE】标志和美国的【FCC】标志。 5． IEC/TC77主要负责指定频率低于【9kHz】和【开关操作】等引起的高频瞬间发射的抗扰性标准。 6．电容性干扰的干扰量是【变化的电场】；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在【交连的磁通】；电路性干扰是经【公共阻抗】耦合产生的。 7．辐射干扰源可归纳为【电偶极子】辐射和【磁偶极子】辐射。如果根据场区远近划分，【近区场】主要是干扰源的感应场，而【远区场】呈现出辐射场特性。 8．随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。因此，金属网对【微波或超高频】频段不具备屏蔽效能。 9．电磁干扰耦合通道非线性作用模式有互调制、【交叉调制】和【直接混频】 10．静电屏蔽必须具备完整的【屏蔽导体】和良好的【接地】。 11．电磁屏蔽的材料特性主要由它的【电导率】和【磁导率】所决定。 12．滤波器按工作原理分为【反射式滤波器】和【吸收式滤波器】，其中一种是由有耗元件如【铁氧体】材料所组成的。 13．设U1和U2分别是接入滤波器前后信号源在同一负载阻抗上建立的电压，则插入损耗可定义为【20lg(U2/U1)】分贝。 14．多级电路的接地点应选择在【低电平级】电路的输入端。 15．电子设备的信号接地方式有【单点接地】、【多点接地】、【混合接地】和【悬浮接地】。其中，若设备工作频率高于10MHz，应采用【多点接地】方式。二、简答题（每题5分，共20分） 1．电磁兼容的基本概念？答：电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能够执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，且不对该环境中任何其它设备构成不能承担的电磁骚扰的能力。或者说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。 2．电磁屏蔽的基本概念和原理？答：电磁屏蔽是以某种材料（导电体或导磁体）制成的屏蔽壳体，将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进入该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。 3．高频、低频磁场屏蔽措施的主要区别？答：（1）高频磁场屏蔽采用低电阻率的良导体材料，如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的。（2）低频磁场屏蔽常用高磁导率的铁磁材料，如铁、硅钢片坡莫合金。其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。 4．接地的基本概念和作用？答：（1）接地是指系统的某一选定点与某个接地面之间建立低阻的导电通路。

用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计

第31卷第17期中国电机工程学报V ol.31 No.17 Jun.15, 2011 2011年6月15日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 127 文章编号：0258-8013 (2011)17-0127-07 中图分类号：TM 614 文献标志码：A 学科分类号：470?40 用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计于芃1，周玮1，孙辉1，郭磊2，孙福寿2，隋永正2 (1．大连理工大学电气工程学院，辽宁省大连市 116024； 2．吉林省电力公司调度通讯部，吉林省长春市 130021) Hybrid Energy Storage System and Control System Design for Wind Power Balancing YU Peng1, ZHOU Wei1, SUN Hui1, GUO Lei2, SUN Fushou2, SUI Yongzheng2 (1. Department of Electronic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning Province, China; 2. Dispatching and Communication Department in Jilin Electric Power Company, Changchun 130021, Jilin Province, China) ABSTRACT: Energy storage technique is one of the most effective technique means for the regulation of wind power. Aiming at meeting the requirement of balancing the fluctuating wind power, this paper proposed a hybrid energy storage system, which was composed of battery and superc-apacitor. By the reasonable design on charge-discharge controller, the precise management on the whole charge-discharge course and the extension of cycle life of the energy storage element were achieved. Meanwhile, the system could supply the constant dc output voltage. With respect to the control system design for the energy storage system, this paper developed a double-layer control model. Also, an expert information base was established. Based on the information of real-time wind power and state of charge (SOC) of the energy storage element, the corresponding control algorithm for the charge-discharge controller can be obtained by searching the expert information base in sequence under that double-layer control model. As a result, the control logic under various fluctuating conditions of wind power was simplified and the time cost for control was shortened. Through simulation analysis, it can be indicated that the configuration of the hybrid energy storage system and the control system design are feasible. This system can be widely used in wind farm, undertaking the task of balancing the fluctuating wind power. KEY WORDS: wind power generation; fluctuating power; hybrid energy storage; supercapacitor; battery; charge- discharge control 基金项目：吉林省电力有限公司科技攻关项目(2009.2-24)。 Project Supported by Key Scientific and Technological Project of Jilin Electric Power Company(2009.2-24). 摘要：储能技术是进行风电功率调控的有效技术手段之一，针对平抑风电波动功率的需求，提出一种基于蓄电池和超级电容器的新型混合储能系统。通过充放电控制器的合理设计，实现了储能元件充放电全过程的精确管理，延长了使用寿命；同时能够提供稳定的直流输出电压。针对该系统的控制系统设计，提出一种双层控制模型，并建立专家信息库。根据实时风电功率及储能元件的荷电状态，在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库，可得到充放电控制器相应的控制算法，简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑，缩短了控制时间。仿真分析表明，所提出的混合储能系统结构及其控制系统是切实可行的，可广泛应用于风电场，承担风电功率平抑的任务。关键词：风力发电；波动功率；混合储能；超级电容器；蓄电池；充放电控制 0 引言风力发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。由于风电输出功率具有很强的波动性、随机性，且风速预测存在一定的误差[1]，因此大规模的风电并网会给电力系统的安全稳定运行带来一系列技术难题[2-4]。为提高风电场并网运行能力，越来越多的研究人员采用储能技术对风机机组输出功率进行调控[5-8]，使风电场效益最大化[9-10]。对风电功率进行“削峰填谷”的平抑时，在综合考虑系统成本、体积、重量基础上，需储能系统兼具有高功率密度、高能量密度、高循环寿命的特点。受储能机理影响，蓄电池能量密度高，功率密度、循环使用寿命低[11-12]；超级电容器功率密度、循环寿命高，但能量密度低[13-14]，对此很多专家学

浅谈储能技术

浅谈储能技术电力工程学院电自144 吕正伟 20141050141616 通过这连个星期的学习，我对电力系统这个行业有了更加深入得了解，各种新奇的技术和应用让我们大开眼界，以前一直以为电力系统就是发发电，送送电。听了老师所讲的以后我才知道电力系统还远远不止这些，除了发电送电以外还有很多其他的技术比如储能技术、变电技术等等。而现在我主要介绍的是储能技术。储能技术主要分为储电与储热。目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢

等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。 1、抽水储能抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。 2、压缩空气储能

MRI设备的主要物理部件和使用

MRI设备的主要物理部件和使用磁体、梯度场线圈和射频线圈是ＭＲ成像设备的重要物理部件。它们的主要技术性能参数是磁感应强度、磁场均匀度、磁场稳定性、边缘场的空间范围、梯度场的磁感应强度和线性度、射频线圈的灵敏度等。成像系统的主要用户功能是数据采集、影像显示和影像分析等。磁共振成像设备有以下基本组成部分：①产生磁场的磁体和磁体电源；②梯度场线圈和梯度场电源；③射频发射/接收机；④系统控制和数据处理计算机；⑤成像操作和影像分析工作台；⑥活动检查床。这些部分之间通过控制线和数据线及接口电路联接起来组成完整的设备。这里着重讨论对磁共振成像和影像质量有决定性作用的物理部件，介绍它们的工作原理、特性和技术指标。这些物理部件包括产生磁场的磁体、产生梯度场的梯度场线圈、用于射频发射和信号接收的射频线圈。另外，ＭＲ成像设备必须有为用户提供的软件程序。用户通过操作系统的终端利用这些程序，根据需要进行影像采集、影像显示和影像分析。一、磁体 1.磁体的性能参数产生磁场的磁体是ＭＲ成像系统的核心。磁场的主要技术指标是磁感应强度、磁场均匀度、磁场的时间稳定性和边缘场的空间范围等，它们对影像质量有重要影响。 (1)磁场磁感应强度ＭＲＩ所用的磁场磁感应强度从0.02T到4T，范围相当宽。因为生物组织中含有大量质子，而且，质子的旋磁比大，所以，即使磁感应强度很低的磁场也能实现质子磁共振成像。但是，磁感应强度越高，组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。在一定范围内，磁感应强度越高，影像的信噪比越大，因信噪比近似与磁感应强度成线性关系。磁共振频谱分析和化学位移成像要求的频谱分辨率很高，只能用磁感应强度很高的系统进行。高磁场也有不利因素，主要是在高磁场条件下，射频频率高，人体对射频能量的吸收增加，射频对人体的穿透能力减小，同时因水和脂肪之间不同的化学位移引起的伪影的影响也不可忽略。磁共振成像用的磁体有永久磁体、常导磁体和超导磁体3种。目前，大多数ＭＲ成像系统采用超导磁体，磁感应强度低的工作在0.3T，高的工作在2.0T，甚至4.0T或更高。

超导材料在能源上的应用

超导材料在电力系统和热核聚变上的应用姓名：成双良班级：复材1402 学号：1105140212 摘要：超导技术是21世纪具有重大经济和战略意义的高新技术，在国民经济诸多领域具有广阔的应用前景，在能源方面尤其是电力系统以及热核聚变实验之中尤为突出。实用化超导材料是超导技术发展的基础。目前，国际上发现的实用化超导材料主要有有低温超导线材、铋系高温超导带材、YBCO涂层导体。文章首先介绍了超导材料的发展基础，重点综述了上述几种实用化超导材料制备及加工、性能和应用方面的最新研究进展，并对相关领域存在的问题及今后的发展作出展望。关键词：超导材料，电力系统，热核聚变，NbTi，Nb3Sn，铋系高温超导带材，YBCO涂层导体 Application of Superconducting Materials in Power System and Thermonuclear Fusion Abstract:Superconducting technology is a high-tech with significant economic and strategic significance in the 21st century. It has wide application prospect in many fields of national economy, especially in energy, especially power system and thermonuclear fusion experiment. Performance improvementin practical superconducting materials is the foundation of application development. The overall picture of superconductors is diverse and developing rapidly. Currently, practical superconducting materials comprise mainly Nb-based low-temperature wires, bismuth-strontium-calcium copper oxide high-temperature superconducting tapes and yttrium barium copper oxide coated conductors. A review is presented here of the fabrication issues, key properties and recentdevelopments of these materials, with an assessment of the challenges and prospects for fixture applications. Keywords: superconducting Materials, power system, thermonuclear fusion, NbTi，Nb3Sn, BSCCO tapes, YBCO coated conductors