提出一种融合多阶段夏普利值分解（SHAP）特征分析和气象参数预测的遗传-反向传播（GA-BP）负荷预测模型。通过多阶段SHAP分析,探究气象参数在不同时间尺度上对负荷的影响,识别关键时间尺度以优化输入变量选择,减少特征冗余并降低过拟合风险。此外,结合K-均值聚类和复合模型架构,设计高精度气象参数预测方法并采用GA-BP模型实现负荷预测。结果显示,该模型能有效提升预测精度,最高可达到R²为0.86、均方误差（MSE）为0.0961,相较于单一的GA-BP负荷预测模型MSE降低40.12%,可在建筑供能系统启动前实现较高精度预测。

检验评估2022年CMA-WSP、CMA-MESO、NCEP-GFS这3种数值预报模式在河北省30个光伏电站的总辐射辐照度（GHI）预报效果。结果表明：CMA-WSP预报误差最低,相关系数最高,CMA-MESO次之;CMA-WSP预报系统性偏高,CMA-MESO和NCEP-GFS预报系统性偏低。CMA-MESO在偏差200 W/m²以上的大误差比例最低、CMA-WSP次之,各数值模式均有偏差在700 W/m²以上的样本。在雾、霾、沙尘天气过程中,CMA-WSP的预报效果最好,在降雨、降雪、连阴雨、强对流天气过程中,CMA-MESO的预报效果最好。对于不同位置的光伏电站,3种数值模式在不同天气过程中的预报效果有明显差异,有些电站在各数值模式对各天气过程的预报中整体误差都较小,有些电站则整体误差较大。

针对现有多跟网型（GFL）逆变器并联系统与弱电网之间的动态交互导致的稳定性问题,研究在多逆变器并网系统中构网型（GFM）逆变器对并网系统稳定性的影响,并提出一种多逆变器并网系统中跟-构网型机组比例配置策略。基于GFL逆变器功率传输单调性以及逆变器混合并联的准静态模型,讨论锁相环（PLL）和虚拟同步机（VSG）同步环间相互作用对GFL逆变器与GFM逆变器稳态工作点的影响,进而得到弱电网下多逆变器并网系统中同步稳定性与电网阻抗、电网电压之间的关系。所提策略针对不同的机组比例配置可推导出相应的电网阻抗临界值,进而根据不同的电网强度,给定不同的机组比例配置,确保多逆变器并网系统稳定运行。实验结果证明了所提方法的有效性。

针对传统三电平逆变器成本高、损耗大的问题,特别是其在电网电压不平衡和频率波动条件下并网电流谐波含量高的局限性,提出一种基于F型三电平并网逆变器的频率自适应比例谐振控制器控制策略。通过在F型三电平逆变器平台上验证,实验结果表明相较于传统准比例谐振控制,频率自适应比例谐振控制策略能使并网电流总谐波畸变率显著降低,在电网电压不平衡和频率波动工况下分别下降0.35%和0.45%,证实了所提控制策略的有效性和优越性,提升了并网电能质量。

提出一种融合多元经验模态分解和贝叶斯优化的多任务多元负荷预测方法（MEMD-BO-MMFM）。首先,给出一种融合多元经验模态分解和近似熵的多元负荷数据重组方法,将每种负荷的分解量重组为随机、周期和趋势3类分量;随后,给出一种基于贝叶斯优化的门控循环单元-多任务学习模型训练方法,为每类分量确定最为适合的网络超参数,并在建模过程中充分挖掘不同负荷之间的共性规律,实现多负荷预测任务的协同优化。实验结果表明,所提方法在预测精度和计算效率方面均优于传统方法。

针对传统负序纵联方向保护受换流器控制策略影响可能产生拒动、误动问题,提出一种利用模块化多电平换流器（MMC）注入负序电流下基于负序阻抗差异特征的双端弱馈交流系统纵联保护。首先,研究不对称故障下系统两侧负序电流抑制策略对传统负序纵联方向保护的影响。其次,考虑多种因素引入抑制有功功率波动的负序电流注入策略,在此基础上分析负序阻抗特征在区内外故障下的差异性。最后,引入去波动趋势方法通过计算两端波动函数并传递逻辑量构造双端弱馈交流系统纵联保护方案。仿真结果表明,所提纵联保护方案在过渡电阻为300 Ω和20 dB噪声干扰下均能可靠动作。

为提高光伏发电系统的可靠性和稳定性,减少对电网功率波动的影响,提出计及水电机组运行状态的水光储互补系统功率平滑方法。根据水电机组实际运行数据,提取表征水电机组性能的特征指标,采用改进的复杂信息指标客观赋权法结合逼近理想解排序法（CRITIC-TOPSIS）得到水电机组运行状态的初始评估,将评估结果作为卷积神经网络（CNN）-灰狼优化的支持向量机（GSVM）模型的标签输出,建立基于CNN-GSVM的水电机组运行状态在线识别模型。利用自适应局部加权回归算法和小波分解算法将光伏功率信号分解为低频并网功率和由不同性能水电机组和储能承担的高频波动功率,制定水光储互补系统协调控制策略,实现光伏功率的平滑控制。通过某区域水光储互补系统实际运行数据仿真验证了所得方法的有效性。算例分析结果表明,根据水电机组实时运行状态调整水电机组和储能系统出力,在保证平抑光伏功率波动的同时兼顾了水电机组的安全性。

针对当前园区综合能源系统效益评价中存在的指标单一、方法传统、难以全面反映系统综合效能的问题,提出一种结合改进灰狼优化算法与支持向量机的园区综合能源系统效益评价模型。该方法通过构建涵盖社会、经济、环境3个维度的综合评价指标体系,并利用改进灰狼优化算法优化支持向量机参数,提升模型收敛速度与预测精度,从而实现对园区综合能源系统综合效益的准确、高效评估。实证结果表明,所提改进混合模型在损失度、训练效率和评价准确性方面均显著优于传统支持向量机及原始混合模型,能够为园区能源系统的规划、优化与可持续发展提供科学依据与决策支持。

针对双有源桥（DAB）接入低压交直流混合配电系统时的直流侧冲击电流问题,将DAB接入的低压交直流混合配电系统作为研究对象,首先分析DAB接入下的低压交直流混合配电系统电路结构与控制方式,接着基于系统等效电路模型,提出直流侧冲击电流计算方法。针对分布式电源通过DAB接入和直流母线双极短路故障等典型工况,建立直流侧冲击电流的时域解析式,然后通过仿真对所提计算方法的准确性进行验证,并根据解析式和仿真结果分析直流侧冲击电流的暂态特性和相关影响因素。

针对潮流控制器在短路故障工况下易损坏进而影响供电可靠性的问题,为保证其在暂态过程中运行安全的同时实现功能复用,提出一种适用于柔直配电网的双级限流式潮流控制器。该装置具备潮流控制及双级限流功能,稳态工况下可实现线路潮流灵活调节,故障时能快速切换工作状态并根据故障类型实现自适应限流,适用于网络结构复杂的柔直配电网。最后,在PSCAD/EMTDC建立六端环状柔直配电网模型进行仿真分析,验证了所提潮流控制器在潮流控制、多线路协控、故障限流、退控转限等多种工况下的有效性,且满足实用性与经济性。

为保障高比例清洁能源接入场景下电网的安全稳定运行,提出一种基于高频增强扩散模型的短期净负荷概率预测方法。首先,基于极限梯度提升（XGBoost）算法和最大信息系数（MIC）提取关键气象特征,形成多元输入条件特征集。其次,构建基于交叉注意力机制的条件扩散模型架构,并针对编码-解码环节,分别设计融合小波注意力的CNN-LSTM网络和多通道卷积神经网络,以增强对高频特征的捕捉能力。然后,基于初始预测值和核密度估计方法,利用改进的损失函数对预训练模型进行微调,以进一步提高生成区间的质量。最后,基于华东某地区电网实际负荷数据开展算例分析,并与多种模型进行对比,结果表明所提方法具有更高的预测精度。

集电极-发射极饱和压降V_ce,sat会随绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块键合线脱落而增加因此常被用作器件劣化监测的特征参量,但在实际功率模块运行中,V_ce,sat受结温T_j和集电极电流I_c的双重影响,提出一种基于集-射极电压特征参量初始值校正的焊接型IGBT模块键合线劣化监测方法。通过对不同温度下IGBT输出特性曲线进行数学建模,分析T_j和I_c与V_ce,sat之间的关系,建立不同T_j和I_c条件下V_ce,sat的理论值计算方程。在实际监测中,利用该方程计算功率模块不同运行工况下对应的T_j和I_c条件下的V_ce,sat初始值,从而实现集-射极饱和压降增幅η的电压初始值校正,以降低T_j和I_c对η的影响。通过人为剪断键合线方式模拟键合线脱落情况,对比分析电压初始值校正前后η的变化。结果表明,在IGBT模块达到失效临界之前,该方法能显著减小T_j和I_c对η的影响,使V_ce,sat的增加主要由键合线劣化决定。实验结果与理论分析一致,验证了该方法在不同工况下监测IGBT模块键合线失效的可行性和工程适用性。

为推动能源系统低碳清洁转型,促进风光等清洁能源的就地消纳,提出一种计及富氧燃烧-P2A-P2G耦合的综合能源系统低碳经济调度方法。首先在火电机组侧建立富氧燃烧碳捕集模型,将P2G产生的氧气用于富氧燃烧,并将捕集到的部分CO₂用于P2G产生甲烷;其次考虑P2G产生氢气的多元利用,除制取甲烷外还用于P2A产生氨气,并用于火电机组的掺氨燃烧,实现富氧燃烧-P2A-P2G耦合,同时在需求响应和阶梯式碳交易机制下,以综合能源系统运行总成本最低建立低碳经济调度模型;最后算例结果表明,所提模型可有效降低综合能源系统的运行成本和碳排放量。

背靠背模块化多电平换流器（MMC）在柔性直流输电系统中的工程应用日益广泛,其控制策略优化可抑制系统振荡、提升稳定性。首先搭建永磁直驱风电系统经背靠背MMC-HVDC并网仿真模型,监测直流电压与公共连接点交流电流质量,分析PI参数对并网稳定性的影响;随后针对关键PI控制器,提出准比例谐振（QPR）与非线性自抗扰控制（NLADRC）结合的结构,采用多目标改进鹭鹰优化算法（MOISBOA）优化参数;最后通过建立系统阻抗模型,验证了所提控制器的有效性。

为提高综合能源系统的经济性和碳减排能力,提出一种考虑碳排放流与能量流耦合关系的综合能源系统运行优化模型。首先,考虑综合能源系统的动态特性,提出综合能源系统排放流与能量流耦合模型;之后,以综合能源系统的碳减排成本最低为目标,建立考虑碳减排能力提升的综合能源系统协调优化模型;然后,采用乐观探索策略对传统SAC算法进行改进,采用OAC算法对综合能源系统协调优化模型进行离线训练和在线求解;最后,通过仿真算例验证提出的考虑碳减排能力提升的综合能源系统协调优化模型与传统的调度模型相比,可有效提升综合能源系统的经济性和碳减排能力。

针对传统光储系统使用多个二端口变换器造成的体积和重量较大、光伏发电不稳定易使蓄电池过充过放等问题,提出一种考虑蓄电池荷电状态（SOC）的三端口变换器（TPC）能量管理控制策略,并深入研究变换器的原理特性、6种供电模式及其平滑切换机理。该三端口变换器是由双Buck/Boost与双有源桥（DAB）通过桥臂复用集成构成,该能量管理控制策略采用基于最小值选取的脉宽+移相调制,根据蓄电池荷电状态动态调整其充放电参考值,解决蓄电池的过充与过放问题,实现系统不同供电模式间的平滑切换;分析变换器的4种电压模态及其边界条件,并推导出输出功率与移相角、占空比的关系。半实物实验结果证实所提能量管理控制策略的可行性与有效性。

该文在采用风光水火储暂态控制参数协调优化的基础上,对新能源基地中的储能配置进行优化。首先,通过分析新能源基地中风光水火储的传递函数,确定各设备的暂态控制参数,建立新能源基地源-储综合控制模型;然后,在卷积神经网络的基础上,设置3层卷积核大小不同的卷积层,并与长短期记忆网络相结合,建立混合神经网络模型,通过该模型对风光水火储暂态控制参数进行协调优化,提出新能源基地控制策略;最后,根据功率缺额建立储能双层优化目标函数,通过对比不同场景下储能的经济性和暂态稳定性提升能力,提出新能源基地储能优化配置方法,实现新能源基地安全、稳定、经济运行。

针对微电网内可再生能源和负荷的不确定性,提出一种基于动态不确定集和电池损耗模型的两阶段鲁棒优化模型。通过引入对时间依赖的不确定集修正,动态调整风电、光伏和负荷的波动、预测范围,以提高调度计划的灵活性。同时,考虑电池储能系统在充放电过程中的损耗成本,建立基于充放电深度与功率损耗的电池损耗模型,优化储能系统的使用策略。模型采用C&CG算法求解,通过仿真验证方法在经济性和鲁棒性方面的有效性。结果表明,所提模型兼顾了经济性和稳定性,能够在保持低成本运行的基础上有效管理光伏、风电等新能源出力波动及负荷用电变化带来的挑战。

针对多芯片并联IGBT模块的芯片支路失效监测问题,该文提出基于栅极电流峰值作为老化敏感参数表征多芯片IGBT模块健康状态的方法。以多芯片IGBT模块为研究对象,分析模块内出现因键合线脱落引发的芯片支路失效对模块导通过程中栅极电容充电动态特性产生的影响,进而研究芯片支路失效与栅极电流变化的关系。然后,通过实验验证该方法的有效性,研究结果证明该方法受结温、集电极-发射极电压、栅极外阻以及栅极驱动电压的影响较小。最后,通过峰值监测电路进行对比实验,研究表明所提基于栅极电流的方法可有效用于光伏逆变器中的多芯片IGBT模块的可靠性评估。

针对国内外新能源构网技术标准在核心功能、参数指标等方面存在的明显差异,该文从新能源构网技术定义、功能参数指标与试验检测方法等方面,综述对比国内外构网技术标准及现状。首先,对比分析各类标准中对新能源构网技术的定义,探讨构网技术的内涵与外延;接着,通过各国标准构网功能与参数指标的对比分析,厘清了构网核心与附加功能,深化对各项功能参数与指标的理解;在此基础上,介绍构网主要功能参数指标的试验验证方法及平台,对比总结优缺点及适用范围。最后,总结与展望构网技术与标准的不足及完善方向。

针对IEA-15 MW风力机,采用自由涡尾迹模型和几何精确梁模型,对其在浮台运动下进行研究气弹响应研究。研究结果表明,浮台的横摇运动会造成叶片入流的波动,且对叶片的切向入流的影响更为显著;入流速度的波动会导致风力机载荷的波动,同时,各叶片间入流速度变化的差异将进一步产生风轮俯仰及偏航力矩;横摇工况下叶片形变将出现显著波动,由于横摇运动可大幅改变叶片的切向入流速度,因此摆振形变的幅值相较于挥舞和扭转形变更大,此外叶片的扭转变形会降低叶片攻角;浮台的运动会导致风轮尾迹畸变,叶片形变会减弱尾迹畸变的同时加剧尾迹的径向膨胀。

在海上风电场景中,风速及功率的短期预测面临诸多挑战,常规长短期记忆神经网络（LSTM）难以准确预测深远海域风电场表现。为此,该研究在广东某海上风电场部署了多普勒激光雷达,并收集了实测风速数据,针对预测精度不足的原因,提出基于迁移学习的卷积-长短期记忆神经网络CNN-LSTM预测模型。迁移学习能通过利用相似任务的知识加速新任务学习并提升模型性能;CNN擅长提取雷达数据的空间特征;LSTM则擅长捕捉时间序列的长期依赖性。综合上述特点,使该文提出的方法在提升海上风电风速预测和功率预测方面表现出色。实验结果显示,与雷达测量数据及常规LSTM模型相比,新方法在预测海上风速和风电功率时误差显著降低。

该文构建一个考虑迟滞效应的风电塔螺栓节点裂纹扩展迟滞模型,并结合有限元建模进行疲劳分析。首先,通过有限元分析,揭示了M20高强螺栓的第一啮合螺纹根部应力集中系数最高,达到4.80,相应的疲劳缺口系数为4.61。进一步利用裂纹迟滞模型分析表明,考虑迟滞效应的裂纹扩展速率显著降低,在30、55、80 MPa应力幅作用下,疲劳失效寿命的差异至少为27.8%。此外,关键参数分析结果表明,应力比增大、迟滞因子计算指数减小以及过载比降低均会加速疲劳失效进程。

五连筒导管架基础是针对海南岛附近海域的复杂海况及15 MW以上装机容量需求,对复合筒型基础型式创新性改进提出的新型风电基础型式,在传力模式、允许压差、自浮稳性等方面进行优化,提升其对深水大装机容量风力机的适应性。依托海南某工程,结合五连筒导管架基础的结构特点和可能存在筒裙下沉不到位的情况,依据相似原理选取1∶80比尺模型,以不同来流角度、筒裙出露高度为变量条件设计模型试验,对五连筒导管架这一新型海上风电基础的局部冲刷特性进行研究。获得基础在不同来流角度和不同筒裙出露高度条件下的局部冲刷深度历时曲线、冲刷平衡后的局部地形图、冲刷坑形状及尺寸等试验结果,明确单向流作用下五连筒导管架基础的局部冲刷特性,并分析筒裙出露对冲刷结果的影响。

为快速计算海上风力机桩桶复合基础的荷载响应,基于PISA单桩设计法,将三维桶简化为一维梁附加到单桩上,通过在4条描述桩土相互作用的土反应曲线上增加2条描述桶土相互作用的土反应曲线,建立海上风力机桩桶复合基础一维（1D）简化设计模型,并与已有离心机试验结果进行比较,验证模型的准确性;在此基础上通过对桶深内的土反应曲线进行折减,计算循环荷载作用下桩桶复合基础的动力响应,并对该方法的适用性进行探讨。结果表明：在校准空间内,1D设计模型计算效率高,精度接近3D数值模型,在实际工况条件下,1D设计模型能准确预测桩桶复合基础的循环荷载响应。该研究成果可为海上风力机桩桶复合基础设计提供理论指导。

基于边界面循环p-y模型，利用Abaqus软件的用户自定义单元（UEL）接口，开发软黏土的循环p-y弹簧单元，利用该弹簧单元建立大直径单桩与软土地基相互作用有限元模型，系统研究非对称水平循环荷载作用下单桩基础的动力响应。开发的p-y弹簧单元能有效模拟软黏土的非线性滞回、塑性位移累积和刚度弱化特性。数值模拟结果探明非对称循环荷载下桩头位移、泥面转角、桩身挠度与弯矩等随循环次数的演化规律，揭示循环荷载模式与荷载水平对桩身响应的影响规律。研究成果深化水平受荷桩土相互作用机理的理解，能为海上风电大直径单桩基础设计提供一定的参考。

由于海上风电具有低海平面粗糙度、风力机布局密集等特点,其发电功率受尾流影响显著,特提出一种计及尾流效应的海上风电场超短期功率预测方法。首先,采用天气研究与预报模式（WRF）耦合风电场参数化模型（WFP）量化评估相邻海上风电场间的尾流效应,将所得尾流量化指标作为预测模型的输入数据;然后,在考虑尾流影响的基础上,建立基于可学习邻接矩阵的时空图卷积网络、空间自适应特征调制模块（SAFM）和部分卷积网络（PConv）的预测模型;最后,将所提预测方法应用于江苏某相邻海上风电场群,量化分析风电场间尾流效应。算例表明,所提方法可显著提升海上风电场功率预测精度。

当风力发电机组运行风速超过额定值时,风力发电机的输出功率会随风速的变化而产生波动。若功率波动处于较高水平,极易威胁电网的稳定运行状态。为解决这个实际问题,该文基于系统化的三步法设计了针对变速风力发电机在超过额定风速工况下的非线性功率控制器。该控制器由类稳态控制、参考动态前馈控制和误差反馈控制3个核心环节构成,且控制器增益是参变和状态依赖的。然后,基于输入到状态稳定性（ISS）理论对闭环系统的鲁棒性进行分析,并据此提出控制器参数的整定原则,将设计的三步法非线性控制器应用于水平轴变速风力发电系统中。仿真结果充分表明所提控制策略能够适应风速的大范围变动,实现风力机功率的平稳输出,且对风速扰动具有良好的抑制作用。

提出中风速区域下VSG-PMSG临界虚拟惯量参数整定方法。首先,建立VSG-PMSG模型,分析机组响应系统频率的有效动能范围。其次,构建VSG-PMSG的调频小信号模型,推导出临界虚拟惯量整定考虑因素。最后,提出适用于系统频率响应的VSG-PMSG临界虚拟惯量整定方法,并根据根轨迹图分析虚拟惯量变化对VSG-PMSG频率动态响应性能的影响规律,为多工况下调频控制参数的选择提供依据。通过Matlab/Simulink进行多工况仿真对比分析,验证理论分析的正确性。

针对风电叶片表面缺陷形状不一,传统卷积神经网络涉及阈值筛选和非极大值抑制过程增加计算的复杂性等问题,提出一种基于改进Transformer（RT-DETR）的检测模型RH-DETR。通过对比ResNet18、SwinTransformer和CswinTransformer等主干网络,选取检测精度尚可且计算量较低的ResNet18作为主干特征提取网络;引入改进后的重参数模块（RP-Block）来更新主干网络的中basic-block,在不牺牲检测精度的前提下提高模型的推理速度;考虑到风电叶片表面缺陷形状不规则,使用基于高低频特征分离位置编码（HiLo）结构重构原有的尺度内特征交互模块（AIFI）来解决低层特征的丢失问题,提高模型的特征提取能力。实验结果表明RH-DETR模型取得了96.1%的准确率以及93.1%的平均精度均值,优于目前主流的YOLO检测模型,相较于原始模型RT-DETR,分别提高2.4和1.3个百分点,且模型计算复杂度降低50%以上,检测速度由32.6帧/s提升至64.7帧/s,满足工业实时检测的要求,可为风电叶片的检测维护提供技术支撑。

针对现有基于阻抗法的双馈风电机组稳定性研究常忽略外环控制,且该处理对稳定性的影响缺乏相关研究的问题,首先,针对双馈风电机组定子-转子侧变换器（RSC）部分和网侧变换器（GSC）部分,建立矢量控制下考虑功率外环控制的双馈风电机组宽频导纳模型。通过与电磁暂态仿真模型对比,验证所提模型的准确性和有效性。其次,基于双馈风电机组制造商提供的参数范围,通过理论分析外环控制参数变化对双馈风电机组导纳特性的影响,发现外环控制的比例参数变化将大大影响双馈风电机组的导纳特性,进一步研究表明忽略RSC外环控制可能导致阻抗分析法无法识别双馈风电场并网系统在不同频段的振荡问题,将实际会发生振荡的系统判断为稳定,从而威胁电力系统安全运行。最后,搭建双馈风电场并网实际算例,通过改变RSC外环控制参数来观察其对系统振荡稳定性的影响,验证考虑功率外环对于阻抗法分析双馈风电机组并网系统振荡稳定性的关键作用。

针对海上风力机微小振动难以识别问题,提出一种结合相位运动放大技术（PBMM）与模板匹配算法（TM）的视觉识别新方法（PBMM-TM）。基于NREL 5 MW风力机缩尺模型,研究结构在微振动情况下光照、分辨率、背景对比度等因素对结构动力特性识别精度的影响,评估PBMM-TM法在不良环境下的识别性能并通过珠海某风力机现场实测进一步验证了该方法的适用性。结果表明,在风力机振幅微小情况下,PBMM-TM法能精准捕捉并准确识别结构动力参数。在不利光照条件和低对比度环境下,该算法的识别精度相比传统方法提升约50%;在低分辨率条件下,该算法仍能准确跟踪结构特征点,易于实现风电机组的远距离监测。

针对大规模风电接入导致电力系统调频空间不足以及动态响应低的问题,提出一种新型频率协调控制策略。首先,在双馈感应发电机（DFIG）减载备用的运行方式下,通过引入下垂控制来改进桨距角控制,当系统频率下降时释放DFIG减载备用功率,从而弥补了DFIG转子转速恢复过程中有功功率的跌落,减小了系统稳态频率偏差。其次,通过加入机械功率补偿环节来改进虚拟惯量控制,释放DFIG转子中储备的部分动能为系统频率的动态响应提供支撑,增强了系统的惯性,减小了系统动态频率偏差。最后,通过Matlab/Simulink搭建电力系统仿真模型,仿真结果表明,该策略有效抑制了负荷变化导致系统频率的波动,提高了系统频率的稳定性。

为研究高度对高空风筝发电系统动力学特性影响,依据高度-密度-温度-风速函数建立高空风筝动力学修正模型,并结合Simulink建立基于高度修正的高空风筝动力学仿真模型,以实时求解高空风筝运行时的运动特性、飞行轨迹和发电功率等参数。研究结果表明：在高初始风速和大初始俯仰角条件下高度的修正对风筝发电系统的动力学特性有显著影响。在不同初始风速下,收缩阶段修正模型的峰值消耗功率与原模型相比增加7.63%~10.02%,而在同周期下总能量与原模型相比增加15.94%~21.61%,且初始风速越大,高度变化对风筝运动轨迹影响越显著;在不同初始俯仰角下,收缩阶段修正模型的峰值消耗功率与原模型相比增加4.84%~6.63%,而在同周期下总能量与原模型相比增加0.73%~7.79%,且初始俯仰角越大,高度变化对轨迹影响就越显著;在不同升阻比下,收缩阶段修正模型的峰值消耗功率与原模型相比增加2.85%~10.03%,在同周期下总能量与原模型相比增加了3.96%~15.81%。

为实现风电并网系统次同步振荡（SSO）特征参数的精确辨识,该文提出一种基于二阶多重同步压缩变换（SMSST）和组合确定性随机子空间（CDSSI）结合的SSO辨识方法。首先,为准确追踪SSO信号的非线性时变特性,利用SMSST对SSO信号进行分解并构建时频系数矩阵,以提升信号的时频能量聚集能力;然后,在时频域中采用脊线提取方法对各振荡模式进行最佳时频轨迹搜索,借助最佳时频轨迹重构各振荡分量的时域SSO分量;进一步,利用CDSSI方法辨识SSO信号的频率和阻尼比等振荡特征参数;最后,通过自合成SSO信号、风电并网系统算例仿真信号和实际系统SSO的监测数据验证了所提方法的有效性与准确性。

针对翼型动态磨损与气动特性变化这一问题,通过射流喷砂平台模拟翼型的沙尘侵蚀,并采用粒子图像测速（PIV）技术和应变天平,对比分析磨损前后翼型周围流场及升阻力的变化规律。实验结果表明,当翼型的冲蚀磨损率超过0.205%时,线性区内的翼型升力系数降低了约0.2,但失速迎角较未磨损翼型有所增加。同时冲蚀磨损导致翼型阻力系数最多可降低约0.025,表明冲蚀磨损在一定程度上推迟了翼型的气流分离,从而改善了翼型的失速特性。

基于耦合沙尘输运方程的中尺度模拟方法,研究了中国北方地区风电场对局地气象要素及沙尘输运的影响。研究结果显示,风电场运行会导致风速降低,对近地层温度具有升温作用,尤其是在风电场密集分布区域,最大可升温0.3 ℃。温度变化与相对湿度变化在风电场分布较少区域呈负相关关系,而在风力机分布密集区域呈正相关关系。此外,风电场的存在增加了大气边界层高度,促进沙尘的扩散,导致风电场及周围区域沙尘浓度降低,降低幅度在10~70 μg/m³之间。而对于甘肃东南部,由于此区域大气边界层高度降低和风速较小,出现了沙尘聚集的现象,导致沙尘浓度增加。沙尘沉降通量的变化与沙尘浓度的变化呈正相关关系,在沙尘浓度增加的区域,沙尘沉降通量相应增加;反之,在沙尘浓度降低的区域,沙尘沉降通量减少。此外,在风电场分布区域,由于速度降低,导致其分布区域的起沙通量减少。风电场的运行显著影响了中国北方地区的局地气象要素和沙尘输运过程,这种影响与风电场的空间分布疏密程度和规模密切相关。

针对风力发电功率的不确定性和波动性，提出一种结合时间卷积网络（TCN）、闭式连续时间网络（CFC）和神经回路策略（NCP）的超短期风电功率预测方法。首先，使用TCN对原始数据进行初步学习，提取时间序列中的关键信息；随后，将其输入NCP-CFC网络中，利用NCP独特的分层类脑递归连接结构及CFC高效的求解机制和防梯度消失特性进行预测；最后，通过全连接层调整输出范围和维度，获得最终预测结果。通过模型结构的消融实验以及与RNN类模型的对比实验验证各模块的必要性。通过两组算例分析（内蒙古某风电场的算例：MSE=25.70 MW2、RMSE=5.07 MW、MAE=3.92 MW、SMAPE=32.51%、R²=0.92；开源算例：MSE=27.38 MW2、RMSE=5.23 MW、MAE=3.71 MW、SMAPE=38.52%、R²=0.84），验证了所提模型在超短期风电功率预测中的有效性。

针对现有基于深度学习的风力机尾流建模在连续参数化表征方面受限、图神经网络在该任务中尚未得到充分探索的问题,提出一种基于Graph Transformer的尾流建模方法。首先,构建一个涵盖多种环境和控制参数的大规模尾流数据集,设计基于坐标点采样与距离优先的尾流图结构构建方法,生成包含尾流场坐标、环境和控制参数的节点特征矩阵,为神经网络的训练提供数据输入。接着,提出基于Graph Transformer的尾流建模算法GT-Wake,利用自注意力机制动态调整图结构中邻居节点的权重分配,提升对尾流特性的局部特征与全局特征的捕捉能力。实验表明,GT-Wake 在 RMSE、MSE、MAE 和 MRE等建模指标上分别为1.84×10^-3、0.34×10^-5、1.45×10^-2和0.97×10^-3,精度优于 MLP、CNN 和 GraphSAGE等方法,且在泛化能力和计算效率间实现了良好平衡。

作为海上风电机组的常用基础形式,大直径海洋钢管桩基础的桩-土作用模式与传统小直径桩区别明显,常用的美国石油学会API规范无法准确评估大直径海洋钢管桩基础的承载性能。采用数值分析方法研究砂土中不同桩-土刚度比对大直径单桩水平承载特性的影响,揭示了桩-土刚度比和位移选取条件对单桩水平承载力的影响规律,结果表明：随着桩-土刚度比的增大,单桩水平承载力呈现降低趋势,且随着桩径的增大,水平承载力对桩-土刚度比的敏感性减弱;不同泥面位移下单桩水平承载力与桩-土刚度比均呈现对数关系。基于水平承载模式、位移条件和土体强度对水平承载力的影响,建立大直径单桩归一化水平承载力计算方法。

为提高风电功率预测精度，提出一种基于最大重叠离散小波变换（MODWT）与双向循环神经网络相结合的风电功率预测模型。该模型利用MODWT将风电功率分解为低频分量和高频分量，通过双向长短期记忆网络（BiLSTM）和双向门控循环单元（BiGRU）相互补充，以有效预测短期和长期风电功率数据并达到最准确的预测结果。采用两个风电场的实际数据进行实验，结果证实所提方法相较于基线方法具有一致优越性，预测精度显著提高，误差指标均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别降低约16.47%和15.10%，决定系数（R²）达到0.9756。

面对快速变化的风速风向,传统偏航控制存在响应滞后和无效偏航等问题,为进一步提高海上风电机组发电能效,提出一种基于机器学习风速风向预测模型的海上风电机组偏航控制策略。首先,对风速风向测量数据进行预处理,采用平均化方法和变分模态分解方法（VMD）,得到不同时间尺度平均风速风向的高频项、中频项、低频项和残差项。基于此,采用基于自注意力机制的长短期记忆卷积神经网络（SA-CNN-LSTM）对风速风向的各频率项和残差项进行超短期预测,构建风速风向预测模型。进一步地,根据风电机组运行状态划分风速区间,构建优化目标函数,结合改进灰狼优化算法（IGWO）与粒子群优化算法（PSO）优化偏航控制参数,设计完成结合预测模型与参数优化的海上风电机组偏航控制策略。算例结果表明,所提偏航控制策略能够通过优化偏航误差、偏航动作和时间提高偏航效率,可有效提升海上风电机组发电能效。

采用计算流体动力学方法对垂直轴风力机叶尖端板开展研究，基于不同偏置距离和厚度构建9种端板类型，从而分析其几何参数对叶片整体性能影响。结果表明：端板偏置距离和厚度的增加可有效抑制叶尖损失引发的展向流动，提高叶片表面气动力，但端板表面形成的小尺度涡和其结构引发的大尺度尾涡将加剧叶片阻力，导致总体气动性能提升受限，且端板厚度是引发阻力的主要因素；当端板偏置距离为0.18c（c为叶片弦长），厚度为0.01c时，风力机风能利用率提高2.59%；端板对叶片气动性能的提升主要集中在相位角60°~120°及240°~300°范围内，而阻力在多数相位角内均存在。

针对超大型风电机组调频能力受运行状态动态约束的问题,提出基于动态调频潜力系数的自适应虚拟惯量控制（FPC-AVIC）。以IEA 15 MW直驱式风电机组为研究对象,定量评估其转子动能调频能力,揭示转子动能与变流器容量的动态耦合机理。通过定义动态调频潜力系数量化机组实时调频能力边界并设计自适应控制框架,动态调整调频贡献强度。进一步设计指数型转速恢复方法,抑制转速恢复阶段的功率突变。仿真结果表明：与比例-微分（PD）虚拟惯量控制相比,FPC-AVIC将频率二次跌落最低点从49.50 Hz提升至49.64 Hz;结合指数恢复方法后,机组功率与转速平滑过渡,系统频率恢复过程未出现明显二次跌落。

针对大型风电叶片制造过程中产生的褶皱缺陷,系统性研究其对层合板拉伸失效机理的影响,通过理论分析、有限元仿真及试验验证,揭示不同褶皱角度下单轴层合板与双轴层合板的应力分布特征及失效模式。研究表明：层合板的面外褶皱会导致局部纤维偏转,增大层间应力,引发层间失效,其剩余强度取决于复合材料层间性能;受层间性能制约,褶皱对单向层合板拉伸强度的影响更为显著,因此在叶片结构设计中应针对不同层合板类型设定相应的褶皱容差标准;理论与试验结果对比显示,两者误差满足工程要求,尤其在大角度褶皱（θ=50°）条件下,样件拉伸强度误差仅为3.07%,验证了所提方法的工程适用性。

为探究生物质与煤共水热过程中二者的协同效应以及原料混合比例变化对复合型腐植酸钾（MIXKHA）的影响,以宝清褐煤为矿物质原料、板栗外壳为生物质原料在KOH溶液中进行水热反应,制备矿源腐植酸钾（BLKHA）、生化腐植酸钾（CSKHA）和MIXKHA。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、固体核磁碳谱（¹³C NMR）等表征手段分析宝清褐煤与板栗外壳共水热过程的结构变化,最后通过韭菜盆栽实验研究MIXKHA对植株生长及品质的影响。结果表明：相比BLKHA,MIXKHA的芳香性更低且含氧官能团更多,具有丰富的脂肪支链、羧基和酚羟基等结构,活性更高。宝清褐煤与板栗外壳共水热对MIXKHA产率（+0.23%~1.32%）以及MIXKHA中腐植酸（HA）含量（+0.09%~18.92%）的提高具有正向协同作用。原料混合比例的变化对MIXKHA产率（67.35%~77.41%）及HA含量（41.17%~79.14%）的影响较大且随宝清褐煤比例的增加而升高,MIXKHA中K₂O含量受原料混合比例的影响较小（21.31%~26.83%）且随板栗外壳比例的增加而升高。宝清褐煤与板栗外壳以2∶1质量比混合时制备的MIXKHA_2：1产率（76.60%）和HA含量（79.08%）均高于理论值且协同效果最佳,符合GB/T 33804—2017《农业用腐殖酸钾》中的一等品标准,将其作为有机肥料应用于韭菜盆栽实验发现,可促进韭菜叶茎部发育与根系生长,同时可提高韭菜的品质,是一种高效绿色有机钾肥。

选取核桃壳炭、玉米秸秆炭与稻壳炭,分别从理化性质、燃烧特性等方面研究其作为传统化石燃料替代品的可能性。研究结果表明,3种生物炭中固定碳占比均高于60%;核桃壳炭、玉米秸秆炭与稻壳炭的平均粒度分别为144.40±0.77、10.58±0.01和18.61±0.01 μm,且都具有发达的孔隙结构,其哈氏可磨性指数依次为47.37±1.22、58.31±1.39和27.19±1.16,可磨性均较差;在10 ℃/min的升温速率下,核桃壳炭、玉米秸秆炭和稻壳炭的综合燃烧特性指数S分别达到1.36×10^-11、4.37×10^-12和2.34×10^-11,当升温速率分别为15和20 ℃/min时,三者的综合燃烧特性指数S均显著提高;核桃壳炭、玉米秸秆炭和稻壳炭的返回火焰长度均小于400 mm,具有弱爆炸性。

采用浸渍法制备一系列铜基沸石催化剂（xCu/MOR）,并在以水为氧化剂的连续性气相条件下开展催化生物燃气部分氧化制甲醇性能研究。结果表明,350 ℃条件下,甲醇产率随着铜负载量的增加呈火山型趋势,其中2Cu/MOR催化剂可实现67.3 μmol/（g·h）的高甲醇产率;进一步优化反应温度,2Cu/MOR催化剂在400 ℃反应条件下甲醇产率高达142.5 μmol/（g·h）。此外,使用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-漫反射可见光谱、甲烷程序升温脱附及傅里叶变换红外光谱技术进行催化剂表征分析,结果表明铜基沸石催化剂中铜元素分散均匀,表现出优异活性的2Cu/MOR催化剂有更多的孤立二价铜活性位点,反应过程中甲烷在孤立二价铜位点上吸附活化,形成的甲氧基中间体与水解离产生的羟基反应生成甲醇。

为提高液压式波浪能发电装置（WEC）的运行效率,提出一种多级储能液压式动力输出（PTO）系统,通过蓄能器与储能飞轮实现多级储能。在AMESim中建立液压PTO仿真模型,研究储能元件对系统响应的影响,并分析不同海况下的发电过程,同时构建额定功率为100 W的缩尺液压PTO样机进行性能试验。研究表明,在中低海况下,液压能到电能的平均转换效率可达89%,较未引入多级储能技术提升6%;高海况触发能量溢流时,仍可达到5 kW额定发电目标。缩尺样机发电效率可达到45.6%,能接近额定100 W的发电要求。

针对传统转子永磁型同步发电机存在转子散热困难、宽范围运行永磁体脱落、感应发电机可靠性低及发电机外置影响往复气流流动的问题,结合波浪能发电的发展需求,提出将外转子结构的高可靠性定子永磁型磁通切换发电机应用于振荡水柱波浪能发电装置。在确定发电机结构参数后,采用有限元法对其进行优化设计并分析电磁性能,完成样机研制并进行测试。样机测试结果验证了电磁分析的正确性。

为揭示浸没型点吸收式波浪能发电装置在自由表面所产生波浪的特征,以作规则垂荡运动的浸没圆柱浮体的辐射波特征为研究对象,采用特征函数展开法求解垂荡圆柱的辐射波速度势,研究浮体的形状、位置、运动参数及水深对辐射波特征的影响规律。结果表明：作垂荡运动的浸没圆柱浮体在自由表面形成沿浮体中心轴对称的环状辐射波;其波幅在浮体正上方达到最大,并沿远离浮体的方向逐渐衰减;随着浮体上表面与自由表面距离的减小,辐射波波幅的最大值提高,但沿远离浮体方向衰减的速率亦增大;相比于增大浮体半径可使辐射波波幅显著提高,增大浮体高度和水深并未明显提高辐射波波幅;随着浮体垂荡周期的增大,辐射波波幅下降;辐射波相对于浮体位移的相位差主要取决于与浮体的无量纲距离,而不受浮体形状、位置及运动参数和水深的显著影响。

针对煤田地热储层开采中裂隙非线性分布导致流体运移难以准确定量评估难题，提出一种改进的分形理论，采用两个创新的分形参数（裂隙分形维数D_f、裂隙最大长度I_max）来定量表征裂隙结构，并将改进的分形理论应用于复杂热-流-固耦合作用下的地热储层开采。研究结果表明，提出的结构参数能较好地表征地热开采过程中的微观-宏观相互作用。地热开采效率与储层分形维数D_f和裂隙最大长度I_max呈正比，地热岩温度与D_f和I_max也呈正比。

该文建立一个包含供给侧实体储能、需求响应、车网互动（V2G）电动汽车的综合能源系统架构。针对由多类型建筑物组成的园区进行供能,并以系统总运行成本最低为目标,对含广义储能的综合能源系统进行运行参数优化。进一步研究结合不同类型广义储能的综合能源系统供能特点与运行特性,分析实体储能与需求响应之间的能量耦合关系及运行结果关联关系。结果表明,冬季、夏季典型日的总运行成本较无储能的综合能源系统分别降低了23.96%和55.90%,实体储能与需求响应可使系统总运行成本降低约18.69%与52.36%。需求响应可使冬季典型日电负荷峰谷差率从98.41%降低至78.26%,在夏季典型日电负荷峰谷差率从94.80%降低至93.24%。该方法解决了复杂能源系统设备类型多样、调控参数复杂以及优化运行难度大等问题,为复杂综合能源系统优化设计提供了理论基础。

该文针对混合型超容实际样品进行了实验测试与建模。首先,对混合型超容样品进行实验测试,总结了混合型超容的主要运行特性。其次,基于实测数据实现混合型超容的数学建模与仿真建模,提出一种基于实测数据的混合型超容的仿真模型搭建方法。最后,在Matlab/Simulink中对搭建的模型进行恒流充放电仿真模拟以验证模型的准确性,通过并网仿真验证模型的有效性。结果验证了所搭建的混合型超容模型能准确且有效地模拟实际混合型超容的输出特性与功能。

以塔式太阳能热发电中的熔盐储罐为研究对象,通过数值模拟的方法,对不同液位的熔盐储罐在周向风压分布的风荷载等多种荷载组合工况下的力学性能进行研究,并依据美国ASME标准进行棘轮失效与蠕变-疲劳评定。研究结果表明：多种荷载组合工况下,在高液位（11.7和9.0 m）下应力强度最大在大角焊缝处,中低液位（6.0、3.0及1.0 m）下则在罐顶与罐壁的几何不连续处。径向位移因周向风荷载、地震响应及液压作用呈现非对称性,且径向位移受液位变化影响显著,径向位移主要集中在0°~90°迎风侧罐壁,轴向位移受影响最严重区域在罐顶中央;在不同液位下不会发生棘轮失效,且满载下不会发生蠕变-疲劳失效。

为解决现有储能系统季节性的水泵驱动显热换热储释能过程中固有的较高驱动能耗和较低换热效率问题,提出一种新型两相被动式储冷系统。通过搭建的两相被动式储冷系统实验平台,实测不同充液率和冷源温度下采用工质R22和R410A时系统回路温度和管道压强分布,分析新型系统启动特性及热性能,获得储冷体冷量扩散温度分布特性。结果表明,系统回路温度随着冷源温度的降低而降低,冷源温度由-2 ℃降低至-12 ℃时,R22和R410A的冷凝器出口温度分别降低了10.6 ℃和7.1 ℃;充液率对系统工质循环具有重要影响,实验范围内R22和R410A的最低注冷热阻分别为0.09 ℃/W和0.097 ℃/W,分别出现在充液率50%和充液率70%工况;运行14 d后,水箱整体温度低于3.8 ℃,储冷效果良好,可为被动式储冷系统进一步优化设计与应用研究提供理论依据。

液氢泄漏会迅速汽化并形成氢气云,存在安全风险,需开展机理研究。为此,基于CFD开源代码OpenFOAM开发了一套数值模型,以模拟液氢泄漏过程中的流动行为。该数值模型采用PIMPLE算法构建,能模拟包括多相流、多组分混合、相变、扩散传质和传热等复杂过程。在模型的有效性验证方面,采用NASA的大规模液氢泄漏实验数据作为参照,将数值模型预测结果与实验数据进行对比分析。对比内容包括氢气等值线分布、浓度随时间变化曲线、氢气浓度云图等。结果表明,模拟结果与实验数据吻合良好,最大局部偏差不超过30%,偏差均在可接受范围内,验证了模型的可靠性。详细介绍了数值模型的建立过程以及验证方法,旨在为液氢泄漏行为的数值模拟提供科学依据,并为液氢的安全应用提供理论支持。

构建合理的电化学模型是进行可再生能源电解水制氢系统规划和控制的基础。该文在调研电解水制氢技术发展现状的基础上,对碱性电解水制氢系统和质子交换膜电解水制氢系统的电化学建模方法进行梳理,旨在为可再生能源电解水制氢系统的规划与控制提供建模参考。首先,分别对不同工作条件下的电解水制氢系统稳态模型和动态模型建模方法进行总结;然后,对比分析各种电化学模型的场景适用性;最后,建议从模型参数适应性、动态机理及统一建模方法等方面开展研究,提升模型适应性。

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）在动态工况下的电压多步提前预测精度较低的问题,提出一种基于离散小波变换-长短时记忆神经网络（DWT-LSTM）混合驱动的燃料电池多步提前老化预测方法。首先为消除动态工况下操作参数波动对电压预测的影响,对操作参数与电压进行相关性研究,使用LSTM对相关性强的操作参数和DWT分解电压分别构建预测模型,模型超参数和融合权重由粒子群优化算法（PSO）给出。同时为防止模型多步提前预测误差累计过快,搭建物理老化模型对多步提前预测结果进行修正。最后基于动态工况下老化的电堆耐久性数据进行测试,其中短期预测结果均方根误差（RMSE）和决定系数（R²）达到0.00254 V和0.9926;多步提前预测结果显示该方法能有效预测电压的老化趋势及局部波动,窗口值选择为4 h时均方根误差和决定系数达到0.0224 V和0.8941,程序消融实验也显示了多参数输入以及引入物理模型有利于电压多步提前预测的精度提升。

该文研究了优化模糊PID控制器在质子交换膜（PEM）电解制氢系统中的应用,分析了系统温度对电解槽效率的影响及多级热回收结构对能效的提升。研究结果显示,优化后的模糊PID控制器能更快速、准确地控制温度,相较于传统PID和模糊PID控制器,水泵调节时间缩短了约70 s,超调量减少约4%。此外,设计的多级热回收结构在200 kW PEM电解系统中回收了47.98 kW的废热,使系统整体效率提升23.04%。研究表明,通过优化控制器及合理利用余热,可显著提升PEM电解水制氢系统的性能和能效,具有重要工程应用价值。

基于自行设计的高压氢气泄漏试验系统,测量高压储氢罐内氢气经直径为1 mm的圆形喷嘴、在不同喷射压力下的泄漏质量流量。喷射压力在10~70 MPa之间,涵盖了国内长管拖车、氢燃料电池商用车的储氢装置设计工作压力。采用Abel-Noble非理想气体状态方程和一维等熵膨胀关系式计算理论质量流量,以及在不同压力工况下的喷嘴流量系数。结果表明,在此压力工况范围内,所采用喷嘴的流量系数在0.57~0.60之间。

本研究采用射频磁控溅射技术在柔性不锈钢基底上沉积Al₂O₃薄膜,作为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池中抑制元素扩散的阻挡层,研究不同厚度的Al₂O₃薄膜对不锈钢表面粗糙度和CIGS吸收层的结晶质量、晶体结构和光电特性的影响。原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）测试结果表明：在不锈钢表面沉积Al₂O₃薄膜,显著可降低不锈钢表面的粗糙度,为后续薄膜的沉积提供平整的表面,且可减少不锈钢衬底中Fe向吸收层CIGS的扩散,CIGS吸收层结晶质量得到明显改善;此外,通过二次离子质谱仪（SIMS）分析,Al₂O₃薄膜将CIGS吸收层内Fe的浓度限制在约6×10¹⁷ atom/cm³。最终,沉积350 nm厚Al₂O₃阻挡层的CIGS太阳电池光电转换效率从10.89%提升到15.80%。

针对基于n型晶体硅（c-Si）的异质结（SHJ）太阳电池,通过Griddler软件模拟电池的电流-电压（I-V）性能,对电极金属化图案进行了优化,以实现高转换效率。采用实验验证了模拟结果,并确认了仿真模型的准确性。模拟对比分析了电镀制备的铜电极与丝网印刷制备的银电极在由垂直排列的细栅和主栅组成的梳状图形中的优化效果。主要分析了电镀铜主栅数量、电镀铜与丝网印刷银细栅数量的电性能差异,以及铜电极高度的影响。提出在SHJ太阳电池中镀铜电极实现高效率的最佳参数：主栅数目为12,间距为13.85 mm,细栅间距为1.410 mm、线宽为20 µm时,电镀铜电极比丝网印刷银电极的最佳效率提高0.17%。理论上,电极高度越高,效率越高。通过优化主栅与细栅间的间距,栅线图形的设计可有效适用于不同尺寸的太阳电池。

针对大风作用下跟踪式光伏支架气动失稳问题,开发了节段模型大振幅纯扭转振动风洞试验系统,精细开展了-60°~60°组件倾角范围内跟踪式光伏支架气动稳定性节段模型风洞试验,得到组件倾角对跟踪式支架风致振动的影响规律。研究结果表明：跟踪式光伏支架气动稳定性与组件倾角密切相关,均匀流场中,结构阻尼比为3.9%时,组件安装倾角在-39°~40°范围内,支架会发生气动失稳,无量纲临界风速（U_r=U/fB）在3.1~5.3之间,气动失稳临界风速与组件倾角的关系曲线呈W型;在静风荷载作用下组件将产生静风扭转位移,考虑静风扭转位移的影响,支架气动失稳时的组件实际倾角范围为-43°~46°;气动失稳发生后,支架扭转振动的平衡点为考虑静风荷载作用下的组件实际倾角,扭转振幅随着风速的增大而快速增大,最大扭转振幅可达到90°,再现了实际工程中平单轴跟踪支架大幅气动失稳现象。

针对光伏组件单一图像缺陷检测准确性和全面性不足的问题,提出一种面向光伏组件缺陷检测的多源图像融合方法。首先,在图像融合网络的编码器中嵌入交叉调制策略,以特征对齐代替图像配准,揭示光伏组件可见光与红外图像之间的特征对应关系;其次,采用“跳过”机制,实现注意力机制的选择性应用,加快图像处理速度并降低资源消耗;最后,利用融合后的图像在YOLO系列缺陷检测网络上实现检测。实验结果表明,所提多源图像融合方法有效克服了单一图像缺陷检测的局限,在多个缺陷检测网络上的精确率平均提升5.6%。

该文基于高精度气候数据集GDDP,评估了京津冀地区在不同社会经济发展路径（SSP）情景下的光伏发电潜力及未来光伏干旱事件的变化特征。结果表明,与历史时期相比,未来气候变化将导致该地区光伏容量因子呈轻微下降趋势,其中SSP585情景下的下降幅度显著高于SSP245,预计到本世纪中后期,光伏容量因子下降约1.5%。此外,光伏干旱事件的发生频率（每年增加1.5~2.0次）、持续时间（从10.83 d增至28.6~43.3 d）和强度（增加3~5倍）均呈上升趋势。在SSP245情景下,京津冀北部地区的光伏干旱发生次数增加更加明显,而在SSP585情景下,南部区域的光伏干旱强度增幅更大。与历史时期相比,气候变化将显著缩短光伏干旱事件的重现期（缩短12~25 a）,加剧光伏发电的不稳定性。

该文建立单面及双面光伏隔音屏障的光-热-电模型,经实验数据验证其准确性后,用于北京、上海和广州3个城市的道路隔音屏障光伏发电潜力评估。结果显示,北京、上海和广州的高速公路和主干道两侧光伏隔音屏障的总装机容量分别可达1421.52、1391.29、1939.20 MW,年发电量分别可达762.07、732.86、1039.54 GW·h。经测算,3个城市的光伏发电成本分别为0.66、0.67、0.66 元/（kW·h）,接近电网平价。

目前光伏供能输电线路监测装置存在受天气影响显著、离线率过高的问题,针对这种孤立光伏能源系统,提出一套智能能量预测及调控技术,利用历史天气数据及未来天气预报,采用新型组合神经网络模型VMD-RIME-LSTM对未来光伏发电量进行预测;结合设备能量信息以及线路监控需求智能调节设备的工作模式,在保障监控质量需求前提下对可用能量进行合理规划,实现对太阳能资源的更有效利用,大幅提高设备工作的稳定性,降低离线率。同时根据该技术搭建实验样机平台及全年模拟模型,验证所提技术能有效降低在线监控装置离线率,提高其工作质量。

为提高光伏发电功率预测的准确性,提出一种改进的Transformer概率预测方法,包括数据预处理、预测模型及后期处理流程。针对光伏发电功率数据缺失问题,提出预测均值引导的随机森林插补法对缺失数据进行插补,提升数据完整性。然后引入基于改进Transformer模型的概率预测方法,该模型利用多头注意力机制并结合归一化层和残差连接,可强化模型的鲁棒性和对长序列依赖问题的处理能力。在后处理阶段,结合四阶多项式和长短期记忆（LSTM）用于修正预测误差。最后使用历史数据进行实验验证,结果表明所提模型具有高预测准确性和可靠性。

针对n-TOPCon光伏组件出现的紫外诱导衰减（UVID）现象对其发电能力影响的问题,提出一种基于工况特征模拟UVID进程的光伏组件评价方法,对TOPCon组件的UVID特性及并网发电能力进行较全面的研究,弥补传统单因子组件UVID评价方法的不足。研究发现,紫外光可激活n-TOPCon光伏组件中的亚稳态特性,并导致组件输出功率波动,主要原因来自Si/SiO_x界面缺陷、SiN_x折射率及场钝化AlO_x薄膜电荷的变化。在光浸泡环境下,使用具有较高折射率钝化介质薄膜的TOPCon电池或紫外截止胶膜进行组件封装,TOPCon组件亚稳态现象能得到有效抑制。基于户外发电数据分析,所提方法相较传统的光伏组件UVID老化评价方法,能更准确评价TOPCon组件的发电特性。

管式等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备是一种用于太阳电池表面镀膜的设备,在运行过程中可能会出现短路故障或电路过载的情况,针对这一问题,提出一种带有反时限保护功能的控制电路模型。首先,建立双向可控硅控制电路模型,通过双向可控硅控制电路的开通和关断时间,改变导通角的大小,从而调节输出功率;其次,根据可能出现的过流倍数,设计反时限过流保护电路;最后,在Matlab/simulink 平台中搭建仿真模型,对电路设计的可行性进行验证,仿真结果显示,该模型可实现反时限过流保护,能解决管式PECVD设备的安全问题。

为研究倾角可调式光伏支架最佳倾角调整方法并量化倾角调整带来的光伏发电系统效益提升,提出光伏组件全年逐时发电量计算模型,并分别计算中国97个辐照气象站内同一光伏组件的全年逐时辐照量和发电量,同时还讨论按半年、季度、月份最佳倾角进行倾角调整,与全年最佳倾角固定布置相比,倾角调整所带来的光伏发电系统效益提升。结果表明：定期调整光伏组件的倾角能明显提升光伏发电系统的效益,且该提升在太阳能资源越充沛、地理纬度越高、全年最佳倾角越大的地区越明显;与全年固定倾角相比,月最佳倾角调整方案对中国太阳能资源极丰富、丰富、较丰富、较贫乏和贫乏区的光伏发电系统全年发电量增量分别为：13.09%、10.69%、9.76%、6.17%和3.23%,而所需倾角调整范围更小,每年调整次数更少的季度调整方案也能对五类地区的光伏发电系统分别带来11.29%、9.12%、8.26%、5.19%和2.80%的发电量增量。

提出一种计及不平衡接入的农村低压台区高渗透率户用光伏无功主动支撑连贯策略,不依赖于静止无功发生器（SVG）等无功调节装置,首先以单相及三相接入的户用光伏逆变器为无功主动调节对象,构建计及三相不平衡情况与昼夜光伏-负荷实时出力特性的高渗透率户用光伏精细化变权重多目标优化模型,适应台区不同工况下的控制需求;其次,进一步考虑连续时段内各逆变器调节的经济性、稳定性与计算复杂度,设计基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）与连贯控制的台区全时段主动支撑策略,高效计算三相不对称潮流,实现更为平滑的户用光伏协同无功调节。算例结果表明,所提方法可充分挖掘高渗透率户用光伏主动支撑潜力,从已有逆变器装置本身出发提升农村低压台区综合电能质量、降低台区网损,提高配电网运行的稳定性与经济性。

鉴于传统Boost变换器结构电压抬升能力不足,提出一种基于耦合电感和倍压单元的二次型DC-DC变换器。该变换器将耦合电感与电压倍增单元组合,在中低占空比下具有较高的电压抬升能力。利用无源钳位电路吸收漏感产生的电压尖峰,减少能量损耗。双开关同步运行,控制简单,且共同承受电压应力,使得每个开关管电压应力较低。介绍该变换器的拓扑结构、工作原理、稳态分析。最后搭建一台200 W的实验样机,在0.4占空比下实现20倍电压增益,最高效率可达98.41%,证明变换器的可行性。

提出一种双面光伏组件背面辐照度工程化计算方法,该方法根据阵列几何参数及水平辐照度,以简化二维的视角因子为基础,首先利用分段法得出各段地面接受的辐照度并综合考虑直射、散射、地面反射、组件正面反射,进而得到电池片级的背面辐照度。该方法改善了国内仿真软件在双面组件背面辐照度计算中精度不足的问题,将仿真结果与PVsyst及System Advisor Model（SAM）分析比较,结果表明该方法具有较高的计算精度,可为双面光伏组件工程化应用提供重要参考。

针对光伏组件健康状态的评估问题,提出一种基于健康指标动态阈值选取和动态权重调整机制的评估方法。将组件光生电流I_ph、等效串联电阻R_s和等效并联电阻R_p作为健康参数,基于组件I-V曲线、利用蜣螂算法进行健康参数辨识。结合组件出厂标准和服役年限,建立光伏组件动态健康模型。引入动态权重调整机制,确保准确识别低权重参数表征的故障。仿真和实验结果证明,所提出的方法能够较好地评估光伏组件的健康状况,并对静态权重方法下评估错误的故障信息进行有效诊断。

有机-无机杂化含铅钙钛矿材料（CH₃NH₃PbI₃）的钙钛矿太阳电池的光电转换效率已取得突破性的进展。该文主要利用SCAPS-1D软件构建TiO₂和Spiro-OMeTAD分别为电子传输层和空穴传输层、CH₃NH₃PbI₃为光吸收层的钙钛矿太阳电池。通过对材料性能参数的优化,对提高钙钛矿太阳电池的光电性能具有重要的理论指导意义。

从建筑学科的视角,采用区域气候模型-建筑环境参数化模式（WRF-BEP）对海上光伏项目进行数值模拟,通过对比海上光伏建设前后区域气候的变化,探究其对局地气候特别是邻近建筑群微气候的影响特性。研究表明：海上光伏在夏季白天对下风向建筑群微气候产生显著影响,影响距离可至10 km以上,研究案例中对下风向11.1 km处的中密度高层建筑群造成的升温最高达1.04 ℃,对非下风向建筑群的影响远小于下风向建筑群。因此,海上光伏应避免部署在建筑群的上风向,并优先向远海发展,通过海洋的缓冲作用,减少对沿海气候环境的影响;对于海上光伏非下风向10 km范围内的建筑群,应优化布局,以降低海上光伏的不利气候影响。

对中国5个不同气候特征光伏电站周边大气和土壤参数进行长期监测,基于监测结果构建与地理位置关联的机器学习模型,并预测中国不同区域建设光伏电站对周边空气与土壤环境的影响。结果表明,光伏组件的铺设改变了原有的下垫面条件,打破了地表辐射平衡,进而引起大气和土壤环境的季节性变化。总体而言,光伏电站的建设对大气温度产生增温效应,对土壤温度产生降温效应,并促使土壤含水量和土壤电导率增加。从季节差异均值来看,大气温度在秋季上升最显著,最大差值约0.31 ℃;大气湿度在春季、夏季和秋季均有显著降低,最大差值约1.63%;土壤温度在春季、夏季和冬季降低显著,最大差值约3.22 ℃;土壤湿度在春季、秋季、冬季有所降低,降幅最高约1.48%,但夏季土壤湿度提升约7.7%;土壤电导率全年呈上升趋势,但上升幅度较小。从区域性差异来看,西南高海拔地区气温上升较为显著,典型省份包括青海省（冬季升温约2.13 ℃）和西藏自治区（秋季升温1.89 ℃）;绝大部分地区大气湿度在春夏季显著上升,而新疆维吾尔自治区大气湿度有所降低;南部地区土壤温度全年呈现降温效应,典型省份包括浙江省、海南省、广东省和广西壮族自治区,而其他地区冬季气温上升、其他季节气温下降。

基于太阳能光伏光热组件,采用光伏柔性功率点追踪技术,构建面向电网调峰的光火协同策略,实现光电、火电资源的高效协同调度。分析光伏光热减载系统能量输出特性,结果显示减载行为对光伏组件效率影响较小。与火电深度调峰策略对比表明,光火协同策略在满足调峰需求的同时有经济性优势,为发电侧光、火协同调度提供新思路。

由于光热电站中蒸发器运行温度高,壳程热流体熔盐与管程冷流体饱和水的温差明显,且壳程与管程的运行压力差异大,导致蒸发器中的换热管产生不可忽略的应力。建立壳程熔盐换热管的对流换热三维数理模型,分别计算温度载荷、压力载荷以及二者共同作用所引起的应力,探究温度和压力对换热管应力的影响,给出换热管在3种载荷下的应力变化规律。结果表明,相比于温度载荷,压力载荷对换热管应力的影响更为显著。随着负荷的升高,换热管最大总应力从40 MPa升至76.3 MPa,位置在第1个折流板缺口处。

针对新型塔式光热发电系统中定日镜布局规划不足导致效率低下的问题,该文基于径向交错分布理论,提出一种结合蒙特卡洛光线追踪和碰撞检测的双阶段遗传优化算法,在传统遗传算法基础上,通过反馈定日镜布局更新吸热器位置,并通过遗传迭代进一步优化定日镜参数。算法考虑光锥效应和阴影遮挡等能量损失因素,基于二维正态分布模型对光锥内光线能量进行离散化处理,构建蒙特卡洛光学仿真模型,并利用碰撞检测算法评估系统光学效率。对甘肃酒泉地区半径为350 m的圆形定日镜场进行仿真模拟,设计出2977面具有不同安装高度和尺寸的定日镜场布局,其阴影遮挡效率可达96.623%,光学效率为71.358%,单位面积定日镜年均输出热功率为0.690271 kW/m²,镜场年均总输出热功率为42.977625 MW。与改进灰狼算法相比,双阶段遗传优化算法在阴影遮挡效率、光学效率、单位面积定日镜年均输出热功率和镜场年均总输出热功率4个指标上分别提升13.94%、27.59%、6.92%和29.04%。

为提高微通道分离式热管的能效,提出一种耦合天空辐射制冷的微通道分离式热管系统。基于流体体积方法,建立系统的数值计算传热模型,数值研究系统在不同天空有效温度下的换热特性。结果表明,与传统微通道分离式热管系统相比,耦合系统具有更高的工质流速和换热系数,显著提高了系统的制冷功率和能效比（EER）。由于受太阳辐射的影响,耦合系统在夜间的节能收益优于在白天的,相比于传统系统的性能提高率分别为11%~22.7%和6.6%~13.8%。天空有效温度越低,耦合系统的节能效果越显著。此外,探讨辐射制冷换热器面积、风量以及室内空气温度对系统性能的影响。研究发现,辐射制冷换热器面积越大,系统的制冷功率和EER越高。当辐射制冷换热器面积从0.15 m²增加到1.79 m²时,制冷功率由719 W增大到861 W,EER从9.22增大到11.04,两者均提高了19.7%。

构建一种全等多截面非对称复合抛物聚光器（MA-CPC）,并对其结构特征、聚光特性及经济可行性展开探索。基于全等聚光平面,并耦合3D打印制造技术、平面聚光镜和太阳能真空管搭建太阳能MA-CPC实验装置,采用激光实验对MA-CPC的几何结构可靠性进行验证。继而分析和探讨MA-CPC系统的光学效率、太阳辐射收集、聚光均匀性和经济效益。研究发现太阳能MA-CPC可实现秋冬季节对辐射能的较高收集,且聚集到吸收体表面的太阳辐射较同规格N-CPC具有更好的均匀性,研究结果还表明所构建的太阳能MA-CPC在相同投资下年辐射能的产出较N-CPC优势明显,具有潜在的工程应用前景。

温室大棚内地层与微环境温度是影响农作物出产率的重要因素,为解决温室大棚由于太阳辐射导致的温度不平衡问题,提出太阳能辐射阵列管在温室大棚中的应用。通过在阵列管中添加水或相变材料,研究阵列管对地层与微环境温度变化的影响。通过对地层与微环境温度试验结果分析可知,通过布置阵列管可对温室大棚内微环境与地层深度10 cm处起到恒温作用,且可一定程度提升地层深度为30、50 cm处的温度,对构建良好的植被生长环境起到积极作用。