Rapid development of renewable energy in China is driving a major shift in the characteristics and control requirements of the electricity grid. Since the best renewable energy resources are far away from load centers in the east and southeast, transmission over long distances is required. Over 20 high-voltage DC (HVDC) transmission lines, with a combined capacity exceeding 150 GW, are in operation or are currently under construction. This rapid expansion of new generation and transmission capacities based on power electronics starts to change the characteristics of the grid, especially in areas where they concentrate, creating new stability problems and operational challenges. New system theories and technologies are required to support the development and operation of a future grid that relies more and more on power electronics. This paper highlights the characteristics of power electronics as used in renewable energy generation and HVDC transmission systems, discusses the impacts of these power-electronics-based assets on grid stability and operational requirements, and identifies opportunities for the development of both new system theories and system technologies to support a national energy policy that emphasizes the use of clean energy.

Voltage-source converters (VSCs) are widely used in renewable energy sources as the grid interface, e.g., wind turbine generators and photovoltaics. These VSCs control the dc-link capacitor voltage and the reactive power output to track the reference values, which generally apply phase-locked loop (PLL) for grid synchronization. However, the dynamic performance of the conventional PLL can be deteriorated when the VSC is integrated into weak grids, which may even cause instability of the VSC. In this paper, a virtual synchronous control (ViSynC) is proposed for VSCs, which utilizes the dynamics of the dc-link capacitor to realize self-synchronization. Grid synchronization mechanism of the ViSynC-based VSC is particularly analyzed in this paper. The ViSynC-based VSC can provide inertial responses to the grid, and has the advantage that it can operate normally under weak grid conditions without any modification of the grid synchronization unit. Furthermore, virtual impedance and Q-V droop control can be easily implemented in the control structure of the ViSynC. Simulations based on MATLAB/ Simulink and hardware-in-the-loop real-time simulations based on RT-LAB verify the effectiveness of the proposed ViSynC.

The synergistic anti-tumor impact of phototherapy and a cascading immune response are profoundly limited by hypoxia and a weakened immune response. Intravenous and intratumoral injection of therapeutic drugs also cause pain, rapid drug clearance and low utilization rates. Here, a novel cryo-millineedle platform for intratumoral delivery of a phototherapy system, S.epi@IR820, is developed in this work, combining the properties of Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) and IR820 for photo-immunotherapy of colorectal cancer. In this cryo-millineedle platform, S. epidermidis enhances the near-infrared absorption and light stability of IR820 and catalyzes the decomposition of H

Fluorescent solvatochromic dyes that are sensitive to the nature of local microenvironmental, have been explored as probes in applications ranging from the imaging biomolecules to understanding of basic biomolecule functions. To expand the scope of fluorescent solvatochromic dyes for G-quadruplex (G4) DNA structures, and to illustrate the relationship between structure and properties, three newly designed D-π-A type fluorescent dyes were synthesized by introducing diarylimidazole to carbazole skeleton linked to benzene, furan or thiophene π-conjugated bridge and connected with pyridinium acceptor, respectively. Their structural characteristics, optical properties, and G4 DNA binding properties were discussed in detail. In general, the incorporation of furan and thiophene as π-conjugated bridges leads the better conjugation and molecular coplanarity with more efficient intramolecular charge transfer (ICT) effect compared with benzene bridge. The fluorescence intensities induced upon interaction were found that TP-6 with thiophene π-conjugated bridge had the strongest response toward G4 DNAs. In addition, the application of this dye as a fluorescent agent for living cell imaging was also demonstrated.