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直流牵引供电系统中列车-大地-管道杂散电流扩散模型研究
An Integrated Train-earth-pipe Stray Current Diffusion Model in DC traction power supply system
Songyuan Li · Wei Liu · Qingan Ma · Zhe Pan 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年9月
地铁运行产生的动态杂散电流易引发布埋金属管道的腐蚀与损坏。本文综合考虑复杂空间与导体结构下供电系统设备的控制机制与运行特性，研究杂散电流的扩散规律。采用统一的场路耦合建模方法，集成直流牵引供电系统、杂散电流场及管道系统模型，并结合具体案例进行分析，计算结果与COMSOL仿真对比显示，15.3 km管道的管地电位平均偏差为6.10%。通过24小时现场管地电位测试验证了该方法的准确性与可靠性。基于案例分析，提出了若干评估管道杂散电流干扰的指标。
解读: 该杂散电流扩散模型对阳光电源充电桩产品线及储能系统具有重要应用价值。研究中的场路耦合建模方法可直接应用于大功率充电站的接地系统设计，优化ST系列储能变流器与PowerTitan储能系统的接地保护策略，降低直流侧漏电流对周边金属设施的腐蚀风险。多物理场耦合仿真技术可集成到iSolarCloud平台的智...
具有增强纹波衰减能力的三相全磁集成LCL滤波器
Three-Phase Fully Magnetically Integrated LCL Filters with Enhanced Ripple Attenuation Capability
Jianbo Jiang · Heng Wang · Shangzhi Pan · Fei Liu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
高效率与高功率密度是电力电子变换器的发展趋势。传统LCL滤波器存在铁心利用率低和体积冗余大的问题，制约了并网逆变器功率密度的提升。三相系统中滤波电感数量增多，体积冗余问题更为突出。现有磁集成技术在纹波衰减能力上存在不同程度的退化。为此，本文提出一种具有增强纹波衰减能力的三相全磁集成LCL（TPFMI-LCL）滤波器，将所有滤波电感集成于同一磁芯，消除体积冗余，并通过合理设计磁芯参数实现体积与损耗的协同优化。相比传统三相LCL滤波器，所提结构在减小体积的同时提升了纹波抑制能力。实验样机验证了该方案...
解读: 该三相全磁集成LCL滤波器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。通过将六个滤波电感集成于单一磁芯，可显著提升PowerTitan大型储能系统的功率密度，降低系统成本。增强的纹波衰减能力可改善并网电能质量，满足严格的并网标准要求。该技术与阳光电源现有的三电平拓扑和SiC...
一种具有增强纹波衰减能力和磁芯尺寸优化方法的磁集成LCL滤波器
A Magnetic Integrated LCL Filter With Enhanced Ripple Attenuation Capability and a Core Size Optimization Method
Jianbo Jiang · Zhenyu Li · Fei Liu · Shangzhi Pan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
由于具有强大的纹波衰减能力，LCL 滤波器被广泛应用于并网逆变器中，以有效滤除并网电流的开关频率谐波。然而，传统 LCL 滤波器的缺点是体积大且磁芯利用率低。尽管对 LCL 滤波器的两个分立电感进行磁集成是减小体积的有效解决方案，但现有的磁集成方案主要存在高频区域纹波衰减能力下降的问题。针对这一问题，本文提出了一种具有增强纹波衰减能力的磁集成 LCL 滤波器。此外，通过合理的磁芯结构和参数设计，实现了磁芯体积 - 效率 - 纹波衰减能力的联合优化方法，进一步提高了所提出的磁集成 LCL 滤波器的...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项磁集成LCL滤波器技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器产品中，LCL滤波器是抑制开关频率谐波、确保并网电流质量的核心部件，其性能直接影响系统的电能质量和并网合规性。 该技术的核心突破在于解决了传统磁集成方案中高频纹波抑制能力下降的固有矛盾。对于阳光电源而言...
具有构网与振荡抑制能力的并联电压源型变换器集中控制
Centralized Control for Paralleled VSCs With Grid-Forming and Oscillation Suppression Capability
Yangjian Ling · Meng Huang · Pan Feng · Zhen Tian 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
光伏或储能系统中采用的多台并联电压源型变换器（VSC）在不同电网条件下可能面临振荡及故障扰动问题。本文提出一种集中式控制架构，通过构网型（GFM）控制抑制有功功率振荡并支撑电网电压与频率。以虚拟同步发电机（VSG）作为集中控制器，与本地控制器通信，并在本地控制器中引入互阻尼和功角反馈，实现精确的有功功率均分。分析了通信延迟、互阻尼等关键参数的影响。最后通过仿真及分层控制器硬件在环（CHIL）实验验证了所提控制策略的有效性。
解读: 该并联VSC集中式构网控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的VSG集中控制架构结合互阻尼和功角反馈，可直接应用于多台ST2236UX/ST2500UX-MV并联场景，解决弱电网下有功振荡和功率均分难题。通信延迟补偿策略可优化阳光电源现有分层...
解析高压集成门极换流晶闸管的开启电压平台
Decipher Turn-On Voltage Plateau of High-Voltage Integrated Gate Commutated Thyristors
Jinpeng Wu · Jianhong Pan · Chunpin Ren · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
高压集成门极换向晶闸管（IGCT，反向阻断型）是混合式电网换相换流器抵御换相失败的合适器件。在导通过程中，当电流上升率 $di/dt$ 高达千安每微秒时，会出现电压平台现象。为了解析这一现象的机理和潜在风险，本文聚焦于电压平台的微观过程及影响因素，发现注入空穴不足抑制了空间电荷区的放电过程，从而导致该现象的出现。此外，本文还阐明了其热稳定性和长期可靠性。本文在科学和技术层面均有助于高压 IGCT 器件的研发。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于高压集成门极换流晶闸管（IGCT）开通电压平台现象的研究具有重要的技术参考价值。IGCT作为一种高压大功率半导体器件，在我们的大功率光伏逆变器、储能变流器以及柔性直流输电系统中具有潜在应用前景。 该研究揭示了IGCT在高di/dt（kA/μs级）开通过程中出现电压...
基于图卷积网络的韧性约束经济调度
Resilience-Constrained Economic Dispatch With Graph Convolutional Network
Yifei Wang · Hanyang Liu · Xi Wu · Jun Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月
近年来，由于极端事件频发，电力系统韧性备受关注。现有方法难以将韧性指标直接嵌入经济调度模型，因其依赖统计采样，无法建立运行点与韧性指标间的解析映射关系。本文提出一种基于图卷积网络（GCN）的韧性约束经济调度（RCED）框架，可在优化中显式引入特定韧性指标作为目标或约束。该框架包含离线与在线两阶段：离线阶段通过连锁故障仿真构建训练集，并利用GCN学习运行点与韧性指标的映射关系，进而转化为混合整数线性方程组；在线阶段动态求解满足韧性要求的调度方案。算例验证了所提方法的有效性与优势。
解读: 该韧性约束经济调度技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统及ESS集成方案具有重要应用价值。GCN建立的运行点-韧性指标映射关系可直接嵌入ST系列储能变流器的能量管理系统，在极端天气或电网故障场景下，实时优化储能充放电策略，提升系统抗扰动能力。该方法可与iSolarCloud云平台结合，通过离...
一种抑制电网谐波的储能变流器陷波控制策略
A Notch Control Strategy of Energy Storage Converter for Suppressing Grid Harmonics
Gaoxiang Li · Yang Shao · Hongzhi Pan · Xiao Liu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
摘要：非线性负载引入的谐波电流容易导致电网电流畸变。然而，传统的基于滤波器的方法只能抑制滤波器提取的谐波，难以有效抑制不确定负载的谐波，例如脉冲负载引入的耦合谐波。首先，基于阻抗模型揭示了非线性负载导致电网电流畸变的机理。然后，针对储能变流器提出了一种陷波控制策略，该策略可显著降低储能变流器的阻抗，使优化后的变流器更像一个陷波滤波器。此外，还讨论了控制参数对所提出控制策略的影响以及优化后变流器的运行限制。最后，仿真和实验结果验证了所提出的控制策略无需谐波提取滤波器即可有效抑制宽带谐波。
解读: 从阳光电源储能系统业务角度看，该论文提出的陷波控制策略具有重要的工程应用价值。当前新能源场站中，非线性负载（如电弧炉、电气化铁路等）和脉冲型负载引入的耦合谐波问题日益突出，传统基于滤波器的谐波抑制方案存在明显局限性：需要预先提取谐波特征，难以应对不确定性负载的宽频谐波，且增加了系统成本和复杂度。 ...
基于近似低秩表示与超球面集中的锂离子电池储能系统一致性评估
Consistency Evaluation for Lithium-Ion Battery Energy Storage Systems Based on Approximate Low-Rank Representation and Hypersphere Concentration
Zhen Chen · Weijie Liu · Tangbin Xia · Ershun Pan · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
锂离子电池储能系统（ESS）在新型储能累计装机容量中占据大部分份额。储能系统的一致性会显著影响其性能和效率。因此，对储能系统进行准确的一致性评估对于运维管理至关重要。本文提出了一个评估电池组一致性并识别不一致电池包的综合框架。首先，通过近似低秩表示（ALRR）从充放电电压曲线中学习低维特征表示，该方法既能实现降维，又能在低维子空间中保留空间结构关系。其次，利用冯·米塞斯 - 费舍尔分布和最优表示构建了基于超球体集中度的电池组一致性评估指标。第三，通过卡方统计量的假设检验快速识别出存在电压异常的不...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于近似低秩表示和超球集中度的锂电池一致性评估技术具有重要的工程应用价值。 在储能系统运维层面，该技术直接切中当前行业痛点。阳光电源的PowerStack、PowerTitan等大型储能产品中，单个系统包含数千甚至上万节电池单体，电池组一致性问题直接影响系统效率...
通过弹性能量存储与回收提高介电弹性体发电机的能量转换效率
Enhancing the energy conversion efficiency of dielectric elastomer generators via elastic energy storage and recovery
Zhong Wang · Chao Tang · Yixin Wang · Liang Zhou 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.379
摘要 小型风能收集装置在驱动低功耗传感器、照明设备、机器人及其他电器方面具有广阔的应用前景。然而，传统的电磁发电机在小型化收集装置及低频条件下面临诸多挑战。介电弹性体发电机（DEGs）能够在小变形条件下实现能量收集，并具备微型化的潜力。受生物肌腱和肌肉中观察到的弹性能量存储与回收机制的启发，我们提出了一种提高DEG能量转换效率的方法。通过建立用于计算能量收集过程中能量流动的机电模型，我们系统地研究了DEG在不同工况下的能量收集原理以及弹性能量存储与回收在提升效率中的作用。在此理论基础上，我们设计...
解读: 该介电弹性体发电机的弹性储能与能量回收机制,为阳光电源储能系统提供创新启发。其小变形高效能量转换原理可应用于ST系列PCS的机械-电能耦合优化,特别是在低频振动能量捕获场景。弹性储能机制与PowerTitan储能系统的能量管理策略具有协同潜力,可探索用于分布式微能量采集单元,为iSolarCloud...
低气压环境下IGBT模块功率循环老化机理和寿命预测研究
Research on Power Cycling Aging Mechanism and Lifetime Prediction of IGBT Modules Under Low Air Pressure
Yue Pan · Yongqiang Kang · Zhichen Liu · Yifan Wei 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
低压环境运行的IGBT模块存在显著性能退化,影响可靠性。使用定制实验平台研究低压条件下IGBT模块功率循环老化特性和机理。结果显示低压(54kPa)加速老化,通态电压降增加5%时标准气压模块仅增加3%。低压下最大稳态结温增加12%,标准气压仅7%。老化模块拆解显示低气压环境键合质量和绝缘退化更严重。建立多物理场(电流-热-力)模型,结合低压对流换热修正分析这些效应。模型证实低压受限散热导致结温和应力(键合丝脚、焊料层边缘、铜陶瓷界面)增加,导致键合丝脱落。基于气压、散热和结温耦合,利用实验数据和...
解读: 该低气压IGBT老化机理和寿命预测技术对阳光电源高海拔和航空应用功率模块设计有重要参考价值。低压多物理场耦合模型可应用于西藏和青海等高海拔地区储能和光伏项目的IGBT可靠性评估。寿命预测方法对阳光电源功率模块的高原适应性设计和降额曲线制定有指导意义。该技术对ST储能系统在特殊环境下的可靠性保障和预测...
水风光混合系统中现有水电站扩容优化的解析方法：以雅砻江流域为例
Analytical method for optimizing capacity expansion of existing hydropower plants in hydro-wind-photovoltaic hybrid system: A case study in the Yalong River basin
Chen Wu · Pan Liu · Qian Cheng · Zhikai Yang 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.383
摘要 水电可通过构建水-风-光混合能源系统，有效整合具有间歇性的风电和光伏（PV）发电。随着风电和光伏电站规模的不断扩大，扩大水电装机容量变得尤为关键。然而，传统的扩容数值方法需要高时间分辨率的输入数据以及复杂的模拟计算。为解决这一问题，本文提出一种无需高分辨率输入数据的解析方法，用于推导水电站最优扩容规模，便于实际应用并支持敏感性分析。首先，基于历史运行数据，分别采用多项式函数和线性函数对水电出力及风电-光伏弃电率随水电扩容规模的变化关系进行估计；其次，结合净现值法，建立考虑总发电量（包括水电...
解读: 该水风光混合系统容量优化方法对阳光电源具有重要参考价值。研究揭示的弃电率与容量扩展关系,可指导我们ST系列储能系统在水风光互补场景的容量配置策略。文中敏感性分析方法(电价敏感度为运维成本11倍)可应用于PowerTitan储能电站的经济性评估模型。特别是无需高时间分辨率数据的解析法,可集成到iSol...
基于最优计划电网输出的建筑一体化光伏系统能量优化用于高层建筑的负荷转移与电网鲁棒性
Energy optimization of building-integrated photovoltaic for load shifting and grid robustness in high-rise buildings based on optimum planned grid output
Jia Liu · Zhongjie Pan · Huakun Huang · Huijun Wu · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.324
摘要 本研究提出了一种集成静态电池储能与电动汽车的建筑一体化光伏（BIPV）系统能量管理与优化模型，考虑了随机停车调度的影响。开发了一种以电网鲁棒性为导向、基于最优计划电网输出的新型能量管理策略，旨在有效管理典型高层建筑中BIPV发电在低能耗情景和零能耗情景下的负荷转移。提出了创新的负荷转移因子和电网鲁棒性因子作为评估指标，用以量化该电网鲁棒性导向策略相较于传统最大化光伏利用率策略的适用性。通过多目标优化方法，探索了在制冷季与非制冷季下兼顾负荷转移因子、电网鲁棒性因子及生命周期净现值的最优系统容...
解读: 该研究对阳光电源BIPV储能系统具有重要应用价值。文中提出的电网鲁棒性导向策略可直接应用于ST系列PCS与PowerTitan储能系统,通过优化计划并网输出实现负荷转移(76%以上)并降低电网冲击达49-71%。创新的负荷转移因子和电网鲁棒性因子评估指标可集成至iSolarCloud平台,增强高层建...
基于深度嵌入聚类的锂离子电池储能系统不一致性识别
Inconsistency identification for Lithium-ion battery energy storage systems using deep embedded clustering
Zhen Chen · Weijie Liu · Di Zhou · Tangbin Xi 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.388
摘要 不一致性是导致锂离子电池组性能下降的关键因素。准确识别不一致电池对电池储能系统（ESS）的健康管理具有重要意义。现有大多数方法依赖先验知识，且难以获得电池动态特性的最优表征，因而不再适用于不一致性水平随时间变化的在线场景。本文提出一种基于深度嵌入聚类的电池储能系统在线无监督多层级不一致性识别方法。首先，通过一种改进的自编码器从充放电电压曲线中提取具有判别性的潜在表征，该自编码器同时考虑信息保留能力和重构误差。其次，构建基于改进自编码器与K均值算法的深度嵌入聚类模型，并设计一种贪心算法交替优...
解读: 该深度嵌入聚类技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统的电池健康管理具有重要价值。通过无监督学习实现多层级不一致性识别,可集成至iSolarCloud平台实现在线预测性维护,提升BMS诊断能力。该方法无需先验知识、适应时变特性的优势,可优化ESS全生命周期管理策略,降低电池簇退化风...
一种具有宽范围运行策略的多级定压氢电耦合储能系统
A multi-level isobaric hydrogen-electric coupled energy storage system with a wide-range operational strategy: enhancing efficiency and flexibility in renewable-dominated power grid
Ning Ma · Pan Zhao · Wenpan Xu · Aijie Liu 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401
摘要 高比例可再生能源接入导致电力系统出现显著波动，对储能系统提出了更高的灵活吸纳与高效供电要求。本文提出了一种新型集成策略，将定压储能技术的高效率特性与氢电混合储能技术的灵活性相结合，在此基础上构建了一套多级净零排放的定压氢电耦合储能系统。该系统具备宽范围的功率调节能力，并结合自适应功率分配方案，在高可再生能源渗透率的实际场景中验证了其有效性。结果表明，该系统支持五种充电模式和四种放电模式，其中充电模式I的峰值效率达到85.17%，放电模式II的峰值效率为46.66%。宽范围协调控制框架在低于...
解读: 该氢电耦合多级等压储能技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要启示。其宽范围功率调节策略(可调功率范围提升45.28%)可优化我司储能PCS的多模式协调控制算法,特别是在高比例新能源场景下的充放电效率提升(充电效率85.17%,放电效率46.66%)与弃风抑制(降低22.8...
基于SPH方法的新型摆翼式波浪能转换装置功率性能与动态响应的建模与实验验证
SPH modeling and experimental validation on power performance and dynamic response of a novel swing-wing wave energy converter
Kai Liu · Ding Chen · Pan Liang · Xuehao Yao 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325
摘要 针对传统电池驱动的海洋无人航行器续航能力有限、工作半径小的问题，提出了一种摆翼式波浪能转换装置（SW-WEC）的概念，以高效地将波浪能转化为机械能，并进一步转化为电能。准确分析SW-WEC的动态响应对于预测其发电性能至关重要，但采用传统数值方法实现这一目标具有较大挑战性。本文通过结合光滑粒子流体动力学（SPH）方法与Chrono-Engine，建立了全尺寸SW-WEC的流固耦合动力学模型。研究重点在于评估SPH方法在预测SW-WEC动态响应和功率性能方面的准确性，为此开展了实验与数值模拟两...
解读: 该摆翼式波浪能转换器技术对阳光电源海洋能源与储能系统融合具有启发意义。其PTO阻尼优化与功率控制策略可借鉴至ST系列PCS的能量管理算法,特别是波动性可再生能源的最大功率点跟踪。SPH流固耦合建模方法可应用于海上漂浮式光伏电站的动态响应分析。该技术为无人海洋设备供电场景提供了新思路,可与阳光电源储能...
量化全球升温1.5°C和2.0°C情景下中国光伏发电潜力的时空变化
Quantifying spatiotemporal shifts in photovoltaic potential across China under 1.5 °C and 2.0 °C global warming scenarios
Zhangrong Pan · Chenchen Liu · Zhuo Chen · Huiyuan Wang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392
本研究利用高分辨率NEX-GDDP气候数据集，结合全球太阳辐射估算模型（GSEE），在共享社会经济路径（SSP）情景（特别是SSP245和SSP585）下，系统评估了为实现1.5°C和2.0°C全球升温目标背景下中国光伏发电潜力的变化。结果表明，气候变暖将导致中国光伏资源呈现出显著的区域差异性和时间变异性。具体而言，相对于基准期（1995–2014年），在SSP245情景下，中国南方地区的光伏发电潜力逐渐增加（约3.1%），而北方地区则呈现适度下降趋势，特别是在西藏高原和新疆的部分地区降幅约为−...
解读: 该研究揭示中国光伏发电潜力的区域分异特征,对阳光电源产品布局具有战略指导意义。南方电网区域光伏潜力增强3.1%,适合部署SG系列逆变器配合PowerTitan储能系统,通过iSolarCloud平台实现跨季节能量管理;北方地区(内蒙古、西藏)潜力下降达-3.2%,需采用ST系列PCS的GFM控制技术...
光伏玻璃在粤港澳大湾区高层办公建筑中热-光-电性能的理论-实验-模拟研究
Theoretical-experimental-simulation research on thermal-daylight-electrical performance of PV glazing in high-rise office building in the Greater Bay Area
Zhongjie Pan · Jia Liu · Huijun Wu · Diqian Luo 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
建筑一体化光伏（BIPV）技术因其能够在高密度城市中充分利用有限的建筑面积进行可再生能源发电，展现出广阔的应用前景。本研究提出了一种碲化镉半透明光伏玻璃（CdTe SPVG）的瞬态传热模型，并通过现场实验验证其传热过程。动态实验还测试了CdTe SPVG与传统中空玻璃（IGU）在试验建筑上的热-采光-发电性能。基于实验建立了模拟模型，进一步探讨CdTe SPVG在粤港澳大湾区一栋实际高层办公建筑中的全年能耗表现，并与单层玻璃（SG）、IGU以及CdTe半透明光伏真空玻璃（SPVVG）进行对比分析...
解读: 该碲化镉半透明光伏玻璃(CdTe SPVG)在粤港澳大湾区高层建筑的BIPV应用研究,对阳光电源SG系列组串式逆变器及智慧能源管理方案具有重要参考价值。研究显示SPVG年发电量可占建筑能耗15.81%,减碳421.87吨,验证了建筑光伏一体化的经济性。阳光电源可结合该热-光-电耦合模型,优化SG逆变...