可再生能源发电系统、控制与能量管理专辑特邀主编评述

阮新波

（南京航空航天大学，南京 210016）

化石能源是人类现代文明的基石。历经两百多年的开发利用，化石能源已趋于枯竭。与此同时，化石能源的消耗产生了大量的废弃物，对环境造成了严重的污染，成为人类可持续发展的阻碍。

为了应对能源紧缺和环境污染问题，世界各国在推行节能减排的同时，也在积极寻找新型清洁能源。2012年，全球水电和可再生能源消费分别占能源消费总量的6.7%和1.9%，均达到历史最高水平。以风能和太阳能为代表的可再生能源在自然界中分布广泛，开发利用过程中对环境产生的污染小，近年来受到越来越多国家和地区的重视。美国、日本和德国等发达国家已把开发利用可再生能源作为解决能源危机和环境污染问题的重要发展方向。目前，大规模开发可再生能源的主要途径是基于可再生能源的分布式发电。

为了集中展现风力发电和光伏发电等可再生能源发电系统、变换器电路拓扑与控制、储能技术、能量管理等方面的最新研究成果和进展，电源学报特别推出“可再生能源发电系统、控制与能量管理”专辑。

本专辑征文得到了国内各高校和企业同行的大力支持和积极响应，共收到投稿25篇，经过认真细致的评审，录用论文14篇。另外，从学报已录用的论文中选取了4篇与本专辑主题密切相关的论文。因此，本专辑一共有论文18篇，其中特邀论文2篇，新能源发电系统优化配置方面的论文2篇，风力发电特性方面的论文2篇，风力发电和光伏发电最大功率点跟踪方面的论文2篇，并网逆变器电路拓扑及其并网控制方面的论文7篇，电力电子变压器方面的论文3篇。

浙江大学徐德鸿教授和合肥工业大学张兴教授分别应邀为本专辑撰写了特邀论文。徐德鸿教授等的论文“新能源对电力电子提出的新课题”指出，电力电子技术是新能源和智能电网的支撑科技，无论新能源发电装备、储能装备，还是新能源组网都依靠电力电子技术。该文展望了新能源发电、储能、微电网等的发展前景，并阐述了新能源系统对电力电子提出的新课题。张兴教授等的论文“并网逆变器中LCL滤波器改进拓扑的对比研究”针对并网逆变器，对比分析了两类改进的LCL滤波器，其中一类是采用一个或多个陷波支路代替LCL滤波器中的电容支路，另一类是在LCL滤波器中的电容支路上并联一个或多个陷波支路。两类改进的LCL滤波器均可以大幅减小并网电流开关频率谐波幅值，而后者对于主导次以上电流谐波的抑制效果更优。

在新能源发电系统优化配置方面，北京交通大学孙瑜等的论文“基于生物地理学算法的风光柴储发电系统的优化配置”基于生物地理学优化算法，在保证发电出力的基础上，以系统运行总成本最小为目标，对包含风光柴储的孤网运行微电网的经济运行方案进行设计，提出了一种混合发电系统孤网经济运行的方法；山东大学丁志龙等的论文“平抑光伏发电功率波动的储能配置方法”提出了一种改进型的储能配置方法，以平抑光伏发电功率，对光伏电站的储能配置具有参考价值。

风力发电具有间歇性、随机性和不确定性的的特点，研究风力发电系统并网后对电力系统运行带来的影响十分重要。西安理工大学杨树德等的论文“风力发电系统功率波动传递特性的研究”以长时间大量风速和电功率数据为样本，采用小波包将电功率和风功率分解为不同频段下的波动，得到从风功率到电功率的传递函数，从而将电功率波动的估计问题转化为风功率波动的估计，为拟建风电场的功率波动研究提供一种新途径。清华大学毕大强等的论文 “基于RT-LAB的风电并网混合仿真系统”结合实际风力发电物理设备和RT-LAB实时电力仿真平台，设计了一个风电并网混合仿真的实验系统，不仅可在实际电网环境下研究新能源的运行特性，而且可以研究新能源接入后电力系统的动态特性。

实现光伏发电和风力发电的最大功率点跟踪，可以充分利用太阳能和风能。北京交通大学王俊平等的论文 “通过分区变步长和过采样技术提高MPPT算法的控制性能”针对光照条件变化迅速时扰动观察法可能会出现误判的问题，提出了一种基于过采样技术的分区变步长的MPPT算法，以解决扰动观察法存在的跟踪精度和速度的矛盾问题。南京航空航天大学周兴伟等的论文“电励磁双凸极风力发电机系统MPPT控制策略的对比”针对定桨距风力机，对比分析了叶尖速比法和功率信号反馈法实现电励磁双凸极风力发电机的最大风能跟踪的效果，并指出后者优于前者。

并网逆变器是新能源发电单元与电网的能量变换接口，对基于新能源的分布式发电系统的安全、稳定和高质量运行具有十分重要的作用。浙江大学胡光铖等的论文“基于SiC MOSFET户用光伏逆变器的效率分析”针对两级式户用型光伏逆变器，详细对比了采用SiC MOSFET和Si MOSFET作为功率器件时的效率，指出高频工作条件下SiC MOSFET有利于提高开关频率、变换效率和功率密度。燕山大学杨国良等的论文“直驱风电系统三电平变流器的设计与仿真”针对风力发电的大容量和高压的特点，研究了三电平逆变器的SVPWM调制手段和中点电位平衡方法，在获得所期望的输出电压波形的同时，有效减小了中点电压的波动。燕山大学郭忠南等的论文“基于可变虚拟阻抗的接口逆变器改进下垂控制”针对在孤岛运行下微电网的接口逆变器，引入虚拟功率解耦控制，使低压微电网具有大电网的P/f-Q/V下垂控制特性，并提出一种可变虚拟阻抗的下垂控制方法，改善了分布式发电单元的输出功率均分。天津大学杨柳等的论文“基于虚拟阻抗参数优化的并联逆变器控制研究”针对无互联线的并联逆变器，提出了一种优化虚拟阻抗系数的方法，有效地改善了逆变器的动态及稳态性能，提高了多逆变器并联运行的稳定性。北京交通大学王之赫等的论文 “基于MMC的铁路功率调节器环流抑制策略”针对多电平铁路功率调节器，分析了其环流机理和构成，提出了基于比例谐振调节器的环流抑制策略。燕山大学王晓寰等的论文“基于0-1序列的三相并网逆变器孤岛检测方法研究”提出了一种适用于微电网运行与控制的新型主动式孤岛检测方法，该方法的优点是对逆变器孤岛运行条件不造成破坏。燕山大学闫朝阳等的论文“电网电压不平衡时基于二阶广义积分器SOGI的2倍频电网同步锁相方法”基于二阶广义积分器，提出了一种新型的2倍频锁相方法，该方法对不平衡电网电压产生的2倍频交流量进行锁相，可实现与电网的快速准确同步。

电力电子变压器（也称固态变压器）是近年来发展起来的一种新型变压器，不仅可以实现传统工频变压器的电压变换和能量传递，还可以实现对原副边电压、电流和功率的灵活调节。与此同时，由于采用高频变压器作为电气隔离，可大幅减小体积和重量。重庆大学李程等的论文“用于DFIG风电场接入电网的固态变压器控制策略”提出通过控制固态变压器风场侧换流器电压的下降和故障切除时电压上升的斜率，来抑制电网故障过程中因电网电压突变而使双馈发电机的电压、电流以及转矩产生的冲击。广西电网公司周柯和湖南大学涂春鸣等的论文 “重负荷切换下电力电子变压器的稳定性研究”针对电力电子变压器提出了一种前馈控制方法，有效减小了重负荷切换时直流侧电压的波动。他们的另一篇论文“电力电子变压器故障下的运行策略研究”针对电力电子变压器中双有源桥（Dual Active Bridge）的故障，提出了检测方法和应对运行方案。

本专辑论文基本反映了目前国内关于可再生能源发电系统、控制与能量管理方面的研究热点问题，有较好的参考价值。希望本专辑的出版对于推动可再生能源发电领域起到一定的推动作用。衷心感谢同行们在本次专辑的征文、投稿和评审过程中的大力支持！感谢中国电源学会理事长、电源学报主编、浙江大学徐德鸿教授对本专辑的关心和支持！感谢电源学报编辑部主任汪惠勇和孟庆梅编辑的大力支持！