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地热发电系统分析：行业利益相关者研讨会成果：预印本
通过技术经济评估 (TEA) 模型实施的地热成本和性能评估对于美国能源部 (DOE) 和其他地热行业利益相关者评估地热技术的现状和确定商业上可行的地热开发的现有障碍至关重要。地热发电技术评估模型 (GETEM) 是一种主要的 TEA 工具，用于估算传统水热系统和增强型地热系统 (EGS) 的经济可行性和平准化能源成本 (LCOE)。自 2021 年以来，GETEM 已从复杂的电子表格模型转变为国家可再生能源实验室 (NREL) 开发的系统顾问模型 (SAM) 中用户友好的工具。除了能够扩大地热模型在其他可再生资源中的可见性之外，在 SAM 中使用 GETEM 还具有模拟自动化、更好的可用性、更新跟踪、主动用户输入/反馈和扩展财务建模的优势。 GETEM 用于制定 NREL 年度技术基线 (ATB) 的供应曲线，该基线为可再生能源潜力 (reV) 和区域能源部署系统 (ReEDS) 模型提供输入。NREL reV 模型中的地热模块通过在土地使用特征约束内定义地热资源与现有电网基础设施的地理空间交集来评估美国本土的地热能源潜力。ReEDS 模型是一种容量扩展模型，用于根据当前能源成本和政策模拟美国发电和输电系统的长期建设和运营。为了确保在我们的模型转换和开发中更好地体现当前的行业趋势，我们组织了为期两天的虚拟研讨会，以征求地热行业利益相关者对我们当前在技术经济、资源评估和地热技术部署场景建模方面的方法和假设的意见和建议。参与者包括开发商、运营商、投资者、监管机构、系统建模者、国家实验室研究人员、顾问和其他利益相关者。在本次研讨会上，我们获得了利益相关者对当前地热电厂性能（即容量系数）、最新钻探成本和学习曲线以及闭环和超热岩地热等下一代技术的见解。本次研讨会的其他成果及其对未来地热开发可行性、资源可用性和容量扩展研究的影响进行了汇编和讨论。
使用网格形成逆变器研究无缝的微电网过渡操作：预印本
摘要 - 该论文研究了操作技术，以通过派遣网格形成（GFM）逆变器来实现无缝（平滑）微电网（MG）过渡。在传统方法中，GFM逆变器必须在mg过渡操作期间在网格之后（GFL）和GFM控制模式之间切换。今天的逆变器技术允许GFM逆变器始终以GFM控制模式运行，因此值得探索如何使用它们实现光滑的MG过渡操作。本文提出了三种操作技术：在GFL和GFM控制之间切换的传统方案；一个新的计划，以一致的GFM控制并在岛屿操作前转移下垂拦截；以及一致的GFM控制并在同步操作之前移动下垂截距的新方案。建立了完整的硬件设置，以比较三种技术并在现实世界应用程序中展示其实现。结果表明，第三种技术优于其他技术并表现出最佳的过渡性能，因为GFM逆变器在过渡操作过程中保持相同的操作点。因此，我们得出的结论是，在过渡操作期间，确保平滑的MG过渡操作要求GFM逆变器（s）保持相同的工作点（V，F，F，P，Q和相位角），此外还可以最大程度地减少常见耦合功率流的点。
通过纹波型控制实现电力系统的紧急电压调节：预印本
摘要 — 随着不稳定的可再生能源发电和网络物理中断的日益普及，确保大容量电力系统的安全运行已变得前所未有的具有挑战性。由于通信和计算成本限制了集中式系统调度只能每隔几分钟调用一次，而且纯本地方案已被证明是不够的，因此人们提倡使用分布式控制来实时处理意外的系统状况。然而，分布式控制方案的适用性从根本上受到其需要广泛通信和模型认知的限制。在这种情况下，我们提出了一种混合、低通信、饱和驱动的协议，用于协调分布在物理系统上的控制代理，并允许通过“热线”通信网络与对等代理通信。根据该协议，当代理根据本地测量观察到约束违规时，它们会在本地做出响应，直到其控制资源饱和，在这种情况下，它们会向对等代理发送信标以寻求帮助。该方案确保通过快速的本地控制有效缓解轻微违规行为，而严重违规行为则可以通过相对较小的代理集之间的协作来处理。我们通过 IEEE 14 总线测试馈线上的数值测试来评估该方案的性能，其中代理在负载变化和严重低压/高压事件的各种场景下根据噪声测量采取行动。
设计非 PLL 并网逆变器以实现平稳的微电网过渡运行：预印本
摘要 — 本文开发了一种电网形成 (GFM) 逆变器控制器，该逆变器既可以用作 GFM 也可以用作电网馈电源，通过使用一种新颖的同步方法，可以改善微电网在电网切换期间的运行。此外，该控制器避免使用锁相环 (PLL)，逆变器能够通过自生电压和频率与电网同步。这可以防止逆变器在其输出中复制任何电网电压扰动 - 这是许多使用 PLL 的电网连接逆变器的主要缺点。为了实现快速同步，在逆变器启动和微电网重新连接操作期间都采用了主动同步控制，并提出了一种协调逆变器与微电网控制器和电网互连断路器同步的方法。多个微电网过渡操作和非计划孤岛事件的仿真结果表明，所开发的非 PLL 并网 GFM 逆变器控制器和同步方法能够有效地将逆变器和微电网与电网同步，避免微电网过渡操作期间的相位跳跃，并且与传统配置相比能够改善微电网孤岛瞬态。
宽带隙半导体市场的氧化镓技术经济分析：预印本
目前，超过 30% 的电能经过电力电子设备，据推测未来十年这一比例可能会增长到 80%。宽带隙半导体市场在 2019 年已经接近 10 亿美元，预计到 2028 年将达到近 70 亿美元。尽管成本高昂，但由于尺寸更小、效率更高，SiC 在某些应用（如混合动力汽车和电动汽车）中开始取代现有的 Si 技术。我们回顾并报告了 IHS Markit 对宽带隙半导体技术的市场预测，并重点介绍了 Ga 2 O 3 晶片制造成本的技术经济分析结果。具体而言，我们关注使用当前的制造方法 Ga 2 O 3 比 SiC 更具经济优势的潜力，然后确定可以进一步降低 Ga 2 O 3 晶片批量成本的研究机会。
Wattenberg地区闭环地热的热和井流性能：预印本
闭环地热系统为资源受限的水热系统和刺激密集型地热系统提供了替代方案。在这项工作中，我们采用细长的体型理论（SBT）模型来模拟丹佛 - 朱尔斯堡盆地Wattenberg地区U环井设计的井流量和传热性能。研究了三种U环井模式，包括单，双重和多边设计。感兴趣区域内的地下的特征是深，热（> 200°C）的火成岩/变质地下室岩石，其背后是多个沉积地层。在6 km的目标深度内，U环的侧截面（S）估计接近300°C。作为基本情况，通过用u-loops中的SBT模型模拟带有开孔的侧面的SBT模型，研究了仅传导热传递，这些模型将使用水作为工作流体直接与热的干燥岩石直接交换。还考虑了超临界CO 2作为传热液的利用。在每种情况下，都评估了20年期限内的每年热量产生和温度曲线的系统性能。此外，使用自上而下的技术经济分析模型确定热量和电的升级成本（LCOH和LCOE）。结果表明，性能和成本优化的U-Loop设计是一种注射井的井间距为1,000米，具有10个50米间距的侧面，其温度梯度为60°C/km。通过此回路以60 kg/s的速度注入20°C的水，可以实现19兆瓦Th的平均热量产量（即2.2兆瓦E净植物产量），从而使LCOE和LCOH分别为$ 136/MWH E和$ 1.53/gj，在20年的项目中。
陷入困境！多户住宅建筑中热水脱碳的挑战和障碍：预印本
家用热水供暖占多户建筑总能耗的 32%，是实现脱碳的重要机会。我们进行了广泛的市场评估，以了解和记录全美多户建筑家用热水电气化的主要技术和经济障碍。通过该计划，我们进行了 77 次访谈，以了解改造和新建场景中热水系统电气化的主要市场驱动因素和技术挑战。受访者涵盖了热水系统生态系统中的广泛利益相关者，包括供应商、制造商、设计师、业主、公用事业公司和开发商。本文记录了关键的访谈要点，包括广泛的市场障碍、技术挑战和热门技术属性列表，这些属性可以为电热水器研究、开发和部署工作提供相关的设计标准。在经济和能源效率方面，受访者绝大多数提到空间限制、冷空气排放以及缺乏关于分布式与集中式设计选择的明确指导是大规模采用电热水器的主要挑战。业主和开发商寻求占地面积最小的系统，以最大限度地提高可出租空间和利润。此外，分布式热泵解决方案应平衡管道成本，以减少冷排气进入空调区域。最后，市场需要明确的指导，以选择分布式还是中央电热水系统。
使用随机下降法对异步传感器配电网络进行状态估计：预印本
摘要 —本文研究了带有异步传感器的配电网的状态估计问题，该配电网由具有多种采样和报告率的智能电表和相量测量单元 (PMU) 组成。我们考虑了两种独立的状态估计和跟踪场景，状态为电压或电流。利用这两组数据，我们研究了 (a) 完整数据（假设所有测量值均可用）和 (b) 有限数据（采用在线算法方法通过在可用时处理测量值来估计可能随时间变化的状态）下的估计。所提出的算法受到经典随机梯度下降 (SGD) 方法的启发，根据先前的估计和新获得的测量值更新状态。最后，我们通过 IEEE-37 测试网络上的数值模拟证明了估计和跟踪的有效性，同时还强调了以电流为状态的估计如何导致更快的收敛。
使用最佳计划停机管理电力系统引起的野火风险：预印本
摘要 — 电力需求的不断增长和极端天气条件的增加给我们的电网带来了前所未有的压力。这种压力通常会导致电气元件故障，从而引发野火。这项工作开发了一种新模型，通过优化输电网络的运行计划来平衡电网运行的可靠性和野火引发的风险，同时考虑包括外生因素和运行因素在内的时变风险指标。储能系统被认为可以在高峰野火时段提供电力并实现时间负载转移。该问题被表述为一个混合整数线性规划，该规划最大化服务电力需求和电网引起的野火风险降低的加权和。结果表明，该模型能够在不大幅削减负荷的情况下显着降低野火风险。索引词 — 野火风险管理、电力系统运行、野火弹性电力系统、主动调度
关键基础设施持续供电可行性优化引擎评估：预印本
摘要 — 在灾难事件发生频率越来越高的情况下，一个典型的情况是关键基础设施 (CI) 单元由可用的备用电源支持，而电网较弱，可能会间歇性或缺失。这种情况在为 CI 单元提供可靠的电力供应方面具有重大挑战性。在本文中，开发了一种智能优化方案，称为生存力范围 (HoV) 引擎，以保证在一段时间内持续、可靠地为 CI 单元供电。所提出的 HoV 引擎使用混合整数凸规划问题在一段时间内生成本地可用发电源和负载的成本最优组合。开发了一个控制器硬件在环 (CHIL) 平台来评估 HoV 引擎的控制性能。实验结果证实了在电网中断事件后维持 CI 单元生存力的有效性。此外，所提出的 HoV 优化方案比文献中现有的净负载管理方案表现更好。索引词——灾害恢复力、发电调度、负荷管理、微电网、混合整数规划。