该研究采用自由尾迹涡方法与几何精确梁理论相结合的数值框架,对风力机在艏摇运动条件下的气弹耦合响应进行分析,重点讨论浮台艏摇运动与叶片结构变形之间的耦合效应及其对整机气动性能的影响机制。结果显示,浮式平台的艏摇运动会引起叶片法向入流速度的周期性扰动,影响风力机性能;在艏摇工况下,风轮的平均输出功率较固定工况显著上升,而叶片的柔性形变则会降低风轮载荷;浮台艏摇运动会导致风轮平面处载荷的不均匀分布,并造成俯仰力矩和偏航力矩的波动;艏摇工况下,叶片形变会受到自身重力及浮台运动的联合影响,叶片挥舞响应会削弱法向来流分量,扭转响应则降低气动攻角,从而改变升力产生条件,最终表现为风力机整体气动载荷的减小。

为解决半潜式漂浮式风电机组在海洋环境中的振动敏感性,提出一种基于多自由度耦合效应的调谐质量阻尼器（TMD）设计方法,以实现精准的低频振动控制。利用IEA 15 MW半潜式漂浮式风电机组模型,开展数值模拟与多自由度自由衰减测试,并通过时域与频域分析识别出多自由度耦合效应下风电机组关键模态的主导频率。评估优化参数的TMD在不同安装位置下对平台与塔顶振动耦合的控制效果。结果表明,平台安装TMD相较于机舱安装在低频振动抑制上更为显著,塔顶纵向位移和平台纵摇角振幅分别降低30.6%和46.2%;同时,平台与机舱双重安装方案在提升系统整体振动控制效果方面显示出潜力。

为提高风能等可再生能源的利用率,进一步降低综合能源系统（IES）的碳排放水平,提出一种基于动态碳排放因子和风电预测的综合能源系统优化调度策略。首先建立综合能源系统架构,在此基础上构建基于动态碳排放因子的碳排放计量方法;其次,针对风力发电的波动性和间歇性造成的安全稳定运行问题,提出一种基于CNN-BiGRU-Attention的组合风电功率区间预测模型,通过比较所提模型与多种传统预测模型的风电预测效果,验证该模型的有效性和优越性;最后,以购能成本、碳交易成本和弃风成本之和最小为低碳经济运行目标,通过设置多个运行场景,验证了所提调度策略能够在降低系统运营成本的同时有效减少碳排放量。

针对风电机组停机时叶片与塔筒涡激干涉问题,基于计算流体力学（CFD）方法和嵌套网格技术建立二维单自由度翼型-圆柱耦合涡激振动仿真模型,分析上游翼型固定和自由振动两种工况下翼型尾流对圆柱涡激特性的影响。仿真研究结果表明,采用CFD与嵌套网格技术相结合的方法能有效克服网格畸变和负网格问题,单圆柱仿真结果与实验的振幅比峰值误差降低75%,计算精度更高。上游翼型固定时的尾流显著改变了下游圆柱的涡激振动特性,下游圆柱锁频区间滞后出现且区间内升力系数均方根C^RMS₁增大,导致振幅比峰值较单圆柱提高70%~92%,且随间距比递增。上游翼型自由振动时,下游圆柱对其尾涡脱落的扰乱导致翼型最大振幅比较单翼型降低14%~30%,由于仅受到上游部分漩涡的撞击,下游圆柱锁频区间内的振幅比峰值较上游翼型固定时增大27%~33%,并在高约化速度时形成“P+S”型脱涡模式。此外,两种工况下翼型和圆柱间的干涉影响随间距比增大呈衰减趋势。

提出一种用于确定混塔式风力机水平位移角限值的可靠度分析方法。首先,充分考虑混塔式风力机设计中涉及的不确定性因素,采用Sobol抽样方法生成随机变量样本;构建混塔式风力机一体化耦合非线性动力学模型,开展混塔式风力机非线性动力响应分析,并计算获取塔架应力与水平位移值等关键物理量样本数据;运用谐波变换法对应力和塔顶水平位移极值的分布进行重构,并据此开展以应力为指标的结构可靠度分析,基于可靠度分析结果反推确定水平位移的限值,并结合塔架结构高度进一步确定水平位移角限值。数值分析结果表明：混凝土塔段引起的水平位移小于钢塔段,对于不同塔段高度比例的混塔,建议分别计算混凝土塔段和钢塔段的水平位移限值,并将两者相加得到整体水平位移限值,再除以塔架整体高度,得到最终的水平位移角限值。

该文以NREL 5 MW风力机在180^o相位角处的叶片1和在60^o相位角处的叶片2为研究对象,探讨台风强对流天气对其结构性能的影响。研究涵盖良态风、台风及不同雨强的风雨耦合风况,通过WRF和ANSYS平台的数值模拟,对叶片不同截面表面压力、位移及等效应力进行分析。结果表明,良态风风况下两叶片气动特性相似且平稳;台风和风雨耦合风况中,叶片1和叶片2的气动载荷差异明显,尤其在高雨强时叶片1气动压力变化更为复杂。各风况下,叶片2的轴向和周向位移变化幅度大于叶片1,且多为负向位移,表明其承受更复杂的力作用。叶片2的总位移和等效应力值普遍高于叶片1,特别是在复杂风况下,叶片2的结构安全面临更大挑战,这表明台风强对流天气显著影响风电叶片结构性能,在设计与运维中需考虑极端天气对风电叶片稳定性与可靠性的影响,以保障风力机安全稳定运行。

针对风速预测中因随机性和波动性导致风速预测精度低的问题,提出一种基于改进麻雀搜索算法（ISSA）优化参数的多元变分模态分解（MVMD）和Timemixer模型混合预测方法。首先基于最大互信息系数和随机森林算法对数据变量进行降维,并使用引入Logistic-Tent混沌映射和黄金正弦策略的改进麻雀搜索算法（ISSA）对MVMD中的模态数及惩罚系数进行自动寻优;优化后的MVMD模型将数据分解成多个本征模态函数（IMF）,然后使用Timemixer模型对每个IMF进行预测;最后将各IMF预测结果叠加得到最终风速预测结果。两组数据实验结果表明：所提模型与其他预测模型相比,预测精度更高,在风速预测上表现出良好的性能。

为计算海上风力机浮体在风、海流、海浪耦合作用下的水动力载荷,探究风、海流如何影响海浪谱、海浪波面和浮体水动力载荷,以及海洋外部环境因素对浮体水动力载荷特征的相关性,建立风、海流影响下的海浪模型。基于风、海浪、海流耦合关系,探究风速、流速增加影响下海浪谱、波面以及水动力载荷的变化趋势。对浮体所受水动力载荷的最大值和极差进行计算,通过随机森林算法,得到海洋环境因素对于浮体水动力载荷相关性的量化结果。研究结果表明,海面风速的增大会增高海浪谱的谱峰,增强海浪震荡;海流流速的增大会降低海浪谱的谱峰,削弱海浪震荡;海面风速和海流速度的增大会引起更大的水动力载荷,是影响水动力载荷最大值和极差的重要因素。

针对输电塔线体系时变相干非平稳风场模拟效率低下的问题,提出基于时频插值的高效非平稳风速随机波模拟方法（TFI-SWSRM）。首先,在非均匀分布的时频插值点处,构造出具有时变相干函数的波数频率联合功率谱（WFJPS）。其次,采用本征正交分解方法（POD）对WFJPS进行解耦,随后进行时频插值和快速傅里叶变换（FFT）生成非平稳风速时程序列。最后,使用所提出的TFI-SWSRM方法模拟输电塔线体系时变相干非平稳均匀和非平稳非均匀风场,并与现有模拟方法对比以验证该方法的有效性。数值结果表明,TFI-SWSRM具有明显高的模拟效率。

针对可再生能源施工现场（风电场/太阳能电站）行人、车辆与重型设备碰撞事故频发的问题,该研究通过融合机器视觉与深度学习技术,构建多模态监控框架,开发了一种高精度实时交通监控系统,以提升动态风险感知能力。该文基于改进YOLO v8模型实现目标检测,结合双目立体视觉与卡尔曼滤波算法完成三维定位与轨迹预测,最后在灵璧县风电项目部署系统原型,通过实时视频流验证其性能。实测数据表明,系统在施工场景下的行人检测准确率达96.2%,车辆识别精度为98.5%,可同步追踪运输车动态参数（距离误差±3.0 m,速度误差±1.2 km/h）,相较传统监控方式响应速度提升40%。该研究为可再生能源施工现场的智能化安全管控提供了通用解决方案,助力智慧工地与智能交通系统的深度融合。

为考虑筒型基础与土体的接触条件对其承载特性的影响,引入筒土界面强度系数来反映筒-土接触特性,通过一系列三维有限元分析,研究正常固结黏土中,基础裙边长度、土体不排水抗剪强度及筒土界面强度对竖向（V）、水平（H）组合荷载作用下筒型基础承载力的影响,并采用归一化失效包络面来描述筒型基础在V-H-M组合荷载下的承载力。研究结果表明,筒土界面强度对筒型基础V-H-M承载力的影响明显。基于大量有限元计算分析数据,建立了考虑筒土界面强度的筒型基础单向极限承载力公式及归一化V-H-M承载力包络面表达式。通过对比有限元计算结果与该文及现有文献中的承载力包络面表达式,验证了所提出的强度包络面方程的合理性,结果进一步表明该文包络面能合理反映筒-土接触特性对耦合荷载下筒型基础承载力的影响。

针对传统发电功率评估方法未充分考虑风切变效应和尾流效应所导致的精度不足问题,提出一种基于三维尾流模型和新型等效风速计算模型的新型发电功率评估方法。选取两类典型风电场在不同风况条件下的实测发电功率为分析对象,系统验证新方法的准确性和通用性。结果表明：对于常规型布局的Horns Rev风电场,新型发电功率评估方法较传统方法评估精度显著提升,与测量数据的误差范围为2.43%~7.68%,略优于大涡模拟的误差范围1.65%~11.89%;对于密集型布局的Lillgrund风电场,新型评估方法在两种风向角条件下表现出优于传统方法的综合评估性能,整体精度不逊于大涡模拟数值模拟结果。总体而言,新型评估方法综合考虑风切变和尾流效应对场区复杂流场的耦合影响机制,能够更准确地预测机组实际发电功率。

为研究风浪及地震联合作用下海上风力机结构地震响应规律,本文开展了大型物理模型试验。结果表明：风浪长期循环荷载作用下,桩周1D范围内受桩-土相互作用效应显著,5D范围以外桩-土相互作用可忽略;在地震和风浪荷载联合作用下,浅层桩周土体加速度较仅受地震作用相比有放大趋势,风浪荷载作用可能沿埋深4D范围内产生影响;在地震和风浪荷载联合作用下,桩顶和塔顶的加速度、位移和弯矩明显大于仅受地震作用情况,且呈现结构整体倾斜。水平荷载与地震荷载联合作用下风力机结构单桩基础表现出的这种耦合效应对风力机的安全服役产生了显著影响,在风力机基础抗震设计中值得关注。

该研究针对中国海南万宁漂浮式风电场环境条件,对一种融合了半潜式和Spar两种平台优点的新型Triple-Spar浮式风力机平台的动力响应特性进行了深入分析。基于ANSYS AQWA商业软件,建立了浮式风力机的物理数值模型,系统研究了在均匀流和剪切流两种情形下,风浪流联合作用对平台系泊系统与风力机基础运动响应的影响规律。研究结果表明,在南海风电场环境条件下,Triple-Spar平台在垂荡方向上表现出优异的运动性能,但剪切流的作用使其在垂荡和纵摇方向的响应产生显著变化,对平台的稳定性和安全性提出新的挑战。该研究为中国海上风电场的平台设计和运行提供了重要的理论参考和数据支持。

为研究不同孔型对海上风力机分形防护装置性能影响,基于非线性动力学理论,运用LS-DYNA模拟了5000 t船舶以2 m/s速度撞击4 MW单立柱三桩基础海上风力机碰撞过程。通过分析动能耗散、接触力、系统损伤和塔顶动态响应等指标,得出如下结论：传统三角形孔防护装置动能耗散率最低,而矩形孔动能耗散率最高;在3种防护装置保护下,塔架均产生了一定程度的塑性应变,其中三角形孔塑性应变最小,而矩形孔最大;在塔顶动态响应方面,三角形孔和圆形孔整体数值相近,但三角形孔最大响应值略低于圆形孔,而矩形孔塔顶动态响应相对更加显著。因此,三角形孔分形防护装置具有最佳综合防护性能,能实现更高水平的安全保障。

提出一种基于TCN-iTransformer的运行数据驱动风电机组关键部位时序载荷预测方法。首先对风电机组关键部位载荷及电网数据、风电机组运行数据不同测量值进行相关性分析,提取关键特征量。采用时序卷积网络突出的局部时序特征提取能力,捕捉时间序列数据中的短期依赖关系,采用iTransformer算法对变量之间的非线性复杂交互关系进行建模,从而实现风电机组关键部位载荷精准预测。基于实测数据的算例结果分析表明,TCN-iTransformer模型预测效果较Transformer、iTransformer等模型预测精度明显提高。

为进一步提高风电功率预测的准确性,提出一种基于滚动分解与CLA-XGBoost的预测模型。首先,对风电功率数据进行预处理并采用完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）对风电功率序列进行滚动分解,将其分解为多个模态变量;其次,将各模态变量分别输入至时空并行模型（CLA）与XGBoost模型中进行训练;最后,基于训练过程中的均方误差（MSE）的倒数对两模型的预测结果进行加权平均。对比分析结果表明,该模型可克服传统分解方法中测试数据信息泄露的弊端,在此基础上可显著提升预测精度与鲁棒性,可为高比例新能源电力系统的安全稳定运行提供更精准的预测信息。

为了提高风电场功率预测的精度和稳定性,提出一种基于改进鱼鹰优化算法（IOOA）的长短期记忆网络（LSTM）的风电场预测模型。将双向长短期记忆网络（BiLSTM）和卷积神经网络（CNN）联合起来,借助二者优势捕捉风电场功率数据呈现出的复杂非线性时空关系,挖掘其中隐藏的规律和特征并引入注意力机制来调节捕获信息的权重。针对鱼鹰优化算法（OOA）算法收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出应用莱维（Levy）飞行策略和Logistic混沌映射的方法来提升OOA算法的搜索能力,再使用改进的鱼鹰优化算法（IOOA）对模型参数进行寻优。结果表明,相比较其中较好的CNN-BiLSTM-Attention预测模型,所提出的IOOA-CNN-BiLSTM-Attention模型的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）分别降低55.287%、54.352%和32.283%,同时R²提升到96.635%,具有更好的稳定性和预测精度。

为探明系泊系统对OC-4 DeepCwind风力机平台的约束能力,对风浪联合作用下的OC-4风力机系统运动响应开展模拟研究,重点探讨不同重块、浮块以及中段缆线设置对平台动力响应及系泊荷载的影响。以原悬链线式系泊作为参照,通过FAST和AQWA的风-浪-弹性耦合框架（F2A）计算,对比分析各影响因素在风力机系统中的作用。研究结果表明,系泊系统中配置重块能降低平台低频响应,进而有效抑制多个方向的平台运动幅度;在系泊系统中添加浮块虽对部分方向的平台运动及系泊荷载有所缓解,但也会引起剩余方向的运动幅值及系泊荷载显著增大;通过合理设置重块与浮块协同作用能同时抑制平台低频响应和高频共振现象。

面向漂浮式风力机响应快速预测及参数反演的需求,提出基于物理信息神经网络（PINN）的漂浮式风力机动力学无网格求解方法。将漂浮式风力机六自由度动力学方程嵌入损失函数,进行空间域优化,实现其动力学响应的高效预测与参数反演。结果表明,相较于传统数值计算方法,PINN在保证高精度的同时大幅提升了计算效率,并有效解决了大步长条件下的误差累积问题。此外,采用逆PINN（IPINN）架构进行系统参数反演,误差可控制在1%以内,展示了精准识别系统参数的能力。

该文开展水动力物理模型实验,明确导管架基础的水平波浪荷载特性,探究导管架基础在不同波浪要素工况下的水平波浪荷载的变化规律。并基于支持向量机（SVM）使用水动力物理模型实验数据集进行训练,获取可靠、吻合良好的预测模型。结合SVM预测模型对水深、波浪周期和入射波高使用Sobol法开展全局敏感性分析,进一步明确了各波浪要素对导管架基础水平波浪荷载的影响。发现在各波浪要素中入射波高对水平波浪荷载的影响最为显著。

提出一种基于深度模糊神经网络的短中期风电功率预测模型。首先,通过引入有效性函数构建自适应模糊C均值聚类算法,据此可明确模糊规则及规则数量,有效规避了传统模糊C均值聚类算法因人工设定聚类数量而对聚类成效产生的不良作用;然后,利用量子遗传算法优化深度模糊神经网络后件层参数,该算法通过迭代初期控制自适应动态旋转角的数值范围,增加基因坍塌结果的多样性以及全局寻优能力;最后,将提出的模型应用到短中期风电功率预测中,以风速、风向、环境温度为输入,预测功率为输出,对构建的4种模型进行测试,结果表明所提模型无论在春季、夏季选取时间段内的短期风电功率预测还是在中期时间尺度内得到的预测结果都具有较高的精度,验证了方法的可行性。

基于风电轴承全工况需求,该文构建非线性弹簧-全局有限元耦合模型,揭示风电轴承动态载荷分布规律,通过滚道-油沟子模型精准表征淬硬深度对油沟应力场的影响,并提出风电场景下油沟淬硬层深度临界阈值的判定方法。研究表明,风电变桨系统轴承油沟等效应力随淬硬层深度增加呈指数衰减规律,疲劳损伤随淬硬层深度增加呈陡降-平稳两阶段变化趋势。基于风电设备高可靠性与工艺经济性的需求,确定该风电轴承油沟最小淬硬层深度应当不小于3.08 mm。

为评估新型桁架式风力机支撑结构的法兰节点可靠度在疲劳荷载下的经时演化机制,该文基于多物理场耦合仿真模拟,建立高强螺栓疲劳失效概率预测模型,分析不同数量螺栓失效对法兰节点极限承载力的影响。进一步,考虑风速-风向联合分布,量化高强螺栓疲劳损伤随服役年限的演化规律,据此预测法兰节点结构失效概率演化趋势。结果表明,桁架式风力机支撑结构法兰节点中连接螺栓的疲劳损伤逐年累积,其失效概率在服役15 a后急剧增加,导致节点整体承载力显著下降。结合风场实测数据,提出适用于桁架式风力机支撑结构的疲劳损伤评估方法,揭示了高强螺栓疲劳损伤累积对法兰节点可靠度演化的影响规律。

对比分析单一模型、堆叠型和并联型混合深度学习网络在风电功率超短期预测中的表现,构建基于长短期记忆网络（LSTM）、时间卷积网络（TCN）与循环神经网络（RNN）的混合预测模型（包括堆叠型架构模型、混合并联型架构模型和双并联型架构模型）。实验结果表明,并联型架构深度学习网络风电功率预测模型在预测精度和计算效率方面显著优于堆叠型架构模型。在相同超参数配置下,并联架构的PA-TCN-LSTM模型在9种模型中表现最佳,相比对应堆叠型架构模型,平均绝对误差（MAE）降低10.89%,均方根误差（RMSE）降低5.96%,决定系数（R²）提升0.35%,训练时间缩短31.99%。相较于单一模型,PA-TCN-LSTM模型的MAE平均降低27.76%,RMSE平均降低35.17%,R²平均提升1.20%。进一步,基于TPE贝叶斯优化对混合并联型架构与双并联型架构模型的预测性能和效率进行对比分析,结果表明在实验构建的对比模型中,TPE-PA-TCN-LSTM在预测精度和训练效率方面表现最佳。

采用三维非线性有限元方法对水平荷载作用下桩桶复合基础力学响应进行比较系统的数值分析。首先对已有的离心模型试验进行数值模拟,计算结果与相关试验数据较吻合;进而探讨桶体尺寸、砂土强度参数与水平荷载偏心距等对于桩桶复合基础水平承载力的影响,揭示砂土地基中桩桶复合基础的失稳模式与荷载分担机制。结果表明：桩桶复合基础的破坏模式主要为旋转失稳,基础水平承载力随桶体直径的增加而增加,桶高超过桩径的1.5倍后,水平承载力随桶高的增加而增加的趋势不再明显。在荷载承担方面,弯矩分量主要由桩构件分担,水平力主要由桶构件分担,并且砂土地基越密实越有利于桶构件发挥其抵抗水平力的能力。通过对数值模拟结果进行数据拟合,提出一个能够系统考虑桶体尺寸、砂土强度参数与荷载偏心距的水平承载力预测公式。

无叶片风力机通过负载阻尼将捕获的风能转换为电能。为提高系统捕能效率,基于涡激摆动非线性特性,提出一种角速度比例阻尼模型,其包括两个模型控制参数,即预设最大阻尼比和模型指数;推导了捕能系统基于非线性阻尼的控制方程及捕能效率计算式,并数值分析了模型控制参数对捕能柱涡激摆动特性和系统捕能效率的影响。所得结果表明：设计风速下,模型指数大于0时,随着模型指数增大,捕能柱横向摆动振幅逐渐增大,横向摆动频率逐渐减小,但仍接近于系统固有频率,且均呈现“单峰”特性;不同模型控制参数组合时,捕能柱涡激摆动均为“双频”共振,其摆动轨迹都表现为“8”字形;预设最大阻尼比为0.03,模型指数取0.5、1.0、2.5,以及预设最大阻尼比为0.04,模型指数取2.5时,系统捕能效率提升显著;特别地,当预设最大阻尼比为0.03,模型指数为2.5时,相比于预设最大阻尼比为0.04的常阻尼模型,系统捕能效率提升了43.91%。

针对风电齿轮箱圆柱滚子轴承因摩擦力矩过大引发的运行能耗过高、磨损失效等问题,提出一种新型柔索保持的圆柱滚子轴承。首先,基于Hertz接触理论和弹流润滑理论,建立轴承动力学仿真模型;其次,利用Masjedi磨损模型并结合单点观测法,构建柔索磨损的评价标准,并研究绳槽深度与宽度对轴承摩擦磨损性能的影响规律;最后,采用NSGA-Ⅱ算法对绳槽几何参数进行优化并用熵权法遴选最优解。研究表明：当槽深为1.98 mm、槽宽为1.60 mm时,轴承的摩擦磨损性能达到最优;优化后的轴承在径向载荷为1000 N、转速为1000~5000 r/min的工况下,摩擦力矩均低于普通圆兜孔轴承,降幅范围为28.34%~41.83%,平均降幅35.40%。

以流态固化土作为研究对象,将矿渣、粉煤灰工业废渣替代部分普通硅酸盐水泥配置成流态固化土,通过开展无侧限抗压强度试验与抗冲刷试验,分析不同配比和养护时间对固化土无侧限抗压强度、冲刷率、起动切应力、起动流速的影响。结果表明：掺入矿渣可显著提升固化土的强度及抗海水侵蚀性能;当矿渣∶水泥（质量比）=1∶1时,固化土硬化24 h,可抵抗17.18 Pa水流剪切力和2.84 m/s水流流速,较纯水泥固化土（C20）起动流速和起动切应力分别提升了67.87%和43.31%;当粉煤灰掺量超过4%时,强度与抗冲刷性能显著下降。建立了起动流速、起动切应力与无侧限抗压强度之间的经验指数关系,提出快速预测流态固化土抗冲刷性方法。

选取大连海域某风电场吸力桶导管架实际案例,监测沉放过程中的桶体压力、沉放速度等关键参数,与挪威船级社（DNV）相关规范的计算值进行对比分析,得出在粉质黏土沉放过程中阻力、压力、速度的关系和特点。研究结果表明,DNV规范计算的桶体静力自沉入泥深度较为准确;负压沉放的桶内实际负压驱动力变化呈现增加—平稳—增加3个阶段,负压平稳阶段占据主要部分;负压沉放初期的实际负压驱动力大于计算值,随后持续小于计算值;持续的负压动态沉放可在一定程度上减小贯入阻力,吸力桶导管架实际沉放作业中应尽量连续贯入;最终沉放负压驱动力实际值小于计算值,约为计算值的76.0%;负压沉放速度呈现先迅速增加、随后减小至较小平稳速度持续贯入的特点。

为实现海洋空间资源、生物资源及可再生能源的高效利用,提出一种新型浮鱼礁与海洋养殖平台集成波浪能结构系统。基于ANSYS-AQWA软件,建立浮鱼礁与海洋养殖平台集成波浪能结构系统的耦合时域分析模型,综合考虑多体水动力耦合效应和机械耦合效应。重点研究该结构系统在典型海况下的动力响应特征,并校核了其在极端环境下的安全性。研究结果表明,集成浮鱼礁的海洋养殖平台系统能有效降低养殖平台的运动响应幅值,并提供可观的能源供给和海洋环境修复效益。此外,在极端环境下,配重锚泊系统显著降低了养殖平台的纵荡响应极值及锚链受力极值。

针对岛礁附近海域陡变海底地形对振荡浮子波浪能装置水动力性能的影响,采用物理模型试验和计算流体动力学（CFD）方法进行研究。在波浪水槽试验中,构建具有斜坡底的礁盘模型,并以平坦地形作为对照组,系统分析入射波波高、周期及装置布放位置对装置性能的影响。同时,建立CFD数值波浪水槽,通过与试验数据对比,验证数值模型的准确性。研究结果表明,在长波区,相较于平坦地形,陡变海底地形可显著提高装置的俘获宽度比。

现有波浪能浮子装置的研究易忽视其表面波浪爬升对自身造成的损害,针对此问题,试验以分段环形浮子为研究对象,从周期和吃水两个方面探讨对波浪爬升的影响,结论表明：当入射波周期接近分段环形浮子的固有周期时,波浪爬升显著增加;同时波浪爬升随吃水的增加而增加,增加幅度与波周期有关。此外试验探究了特定工况下浮子周围波场的分布特征,表明垂荡运动的分段环形浮子对迎浪侧的波浪场影响较明显,仅对背浪侧有限范围内的波浪场产生影响。

针对锂离子电池老化过程可视化不足和剩余寿命（RUL）难以准确估计的问题,该文提出一种基于相平面二维样本熵（PP-2DSE）的锂离子电池剩余寿命预测方法。该方法首先通过构建电池相平面（PP）将老化过程可视化,将电池监测量变化数据转为二维时间序列;其次计算二维样本熵（2DSE）值,从而将电池老化过程量化为可观测指标;最后通过湖南某储能电站实际运行数据和NASA公开数据集的验证,结果表明,随着电池逐渐老化,PP-2DSE曲线特定区间峰值提前出现且幅值增大,并将该峰值与其对应时间的比值作为健康因子实现电池剩余寿命准确预测。该方法在定性和定量分析中均表现出良好的有效性和鲁棒性,为锂离子电池剩余寿命预测提供一种新的解决方案,可为不同工况下电力部门安全调度控制储能电站提供准确信息。

针对当前储能综合评价体系中优化调度目标与评价指标脱节导致的评估结果片面性问题,以新型电力系统关键灵活性资源——压缩空气储能为研究对象,提出一种基于多维指标-多时间尺度耦合协同优化调度的压缩空气储能电站并网效益综合量化评价方法。首先,构建包含经济性、低碳性及稳定性的多维评价指标体系;其次,将经济性、低碳性及稳定性分别作为日前、日内及实时调度的目标,建立多维指标-多时间尺度耦合的协同优化调度模型;进一步,基于场景对比法建立压缩空气储能各评价指标的定量分析模型,并采用层次分析法、熵权法及逼近理想解排序法构建其综合评价模型。最后,对不同运行场景下压缩空气储能电站并网运行效益进行综合评价研究,结果表明,相较于传统基于日前考虑经济性单目标优化调度的综合评价方法,该文所提的评价方法能获得更高的综合评价分数,且有效改善了传统评价方法中存在的经济性效益维度得分占比过高的问题,实现了多维评价指标的全面均衡考量。

以三套管式相变储热单元为研究对象,首先分析了30%~80%填充率下单管与双管填充模型在放热过程中液相分数和平均温度的变化趋势,对比了总放热量、凝固时间和单位放热率的差异;其次选取30%和80%两种相变材料（PCM）填充率,对比放热过程中单、双填充模型的液相分数和涡量云图的演化,研究了单、双管填充模型的传热机理;进一步以凝固时间和总放热量为评价指标,采用指标相关性权重确定（CRITIC法）和折中妥协多属性决策（VIKOR）法评价不同PCM填充率下单、双管填充模型的放热性能,确定了80%PCM填充率的单管填充模型放热性能最优;最后以此最优模型为研究对象,研究了PCM径向位置对传热性能的影响。研究结果表明,随着PCM填充率增大,总放热量提升但单位放热率下降;当PCM填充率超过60%后,单管填充模型除具有换热面积大导热效果好的优势外,PCM内漩涡的生成与扩散速率也更快,有利于强化对流换热,使其放热性能显著优于双管填充模型。在恒定外管径和PCM填充率下,PCM采用靠近外管壁的径向填充方式使换热面积增加,导热效率提高,PCM径向位置越靠近外管所需凝固时间越短,放热性能越好。

为了更精准地预测锂离子电池剩余寿命,针对电池的容量回升现象导致的预测不准确问题,提出一种融合自适应噪声完全集合经验模态分解（CEEMDAN）分解算法、堆栈式稀疏自编码器（SSAE）、改进的时间卷积网络（LATCN）与改进的Transformer（SWFormer）的混合预测模型。模型首先通过CEEMDAN算法对数据进行分解,利用稀疏堆叠自编码器提取电池分解后的模态分量稀疏特征,随后构建改进的双分支网络模型LATCN-SWFormer进行寿命预测,并应用提出的特征融合注意力机制进行特征融合,最终采用单一的柯尔莫哥洛夫-阿诺德网络（KAN）层作为增强网络进行电池剩余寿命的最终预测。采用CALCE数据集以及NASA泛化实验数据集进行验证,实验结果表明,相较于XGBoost、BiTCN和iTransformer方法,所提模型的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）最高降幅分别达73.6%、68.6%和66.2%。在CS2_36和B0006电池的容量回升阶段,模型可实现零误差预测,充分验证了其在应对非线性退化特性与容量回升干扰方面的显著优势。同时,在容量快速衰减阶段,模型展现出更强的拟合能力,在多个子数据集上均可实现显著的误差下降,体现出良好的泛化能力和鲁棒性。

针对高速永磁储能电机在计及整流负载时绕组损耗过高的问题,以8极48槽高速永磁储能电机为研究对象,构建绕组损耗数学计算模型,开展绕组损耗层数与并联支路数、换位绕组技术等研究。结果显示：增加电机绕组层数与并联支路数量,能够减少涡流损耗在总损耗中的比例与降低绕组损耗;对绕组槽内换位方式与端部扭转换位方法进行对比分析,证实端部扭转换位方法对绕组交流损耗抑制的有效性。针对电机常用工况,对不同方案的电机性能和效率进行对比,仿真结果表明,所提出的优化方法可降低绕组损耗并提高计及整流负载的高速永磁储能电机的效率,并通过试验验证仿真分析的准确性。

伴随直流输电工程和新能源快速发展,直流受端电网调频调压能力不断减弱;可变速抽水蓄能机组（VSPS）作为电网调频调峰技术之一,得到广泛关注与应用。针对直流受端频率波动和抑制问题,该文首先阐述VSPS调频机理及频率响应模型;然后,设计VSPS基于自抗扰控制的频率响应环节,建立自抗扰控制状态方程,确定控制参数,得到受端电网频率修正量;同时,在有功/频率耦合环节加入下垂-惯量系数自适应整定策略,提升电网频率波动抑制效果。最后,基于PSCAD/EMTDC平台仿真结果表明：自适应控制策略能充分发挥VSPS调频能力,实现电网频率有效支撑,具有一定工程应用参考意义。

以水下潜航器密闭空间用氢燃料电池为研究对象,采用COMSOL研究不同蛇形流道型式及设计参数对PEMFC性能的影响。研究表明：蛇形流道的通道数和通道单元数是影响密闭空间燃料电池流场性能的重要参数,通过优化这些参数可显著提高燃料电池的电流密度和功率输出。多通道蛇形流道通过调整通道数和合理的对称设计能延长反应物停留时间、增强水管理效率,实现更高电流密度与功率密度,同时其具有的加速除水、提升氧气传输的特性进一步优化了燃料电池综合表现。

基于有限元方法,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,构建三维质子交换膜燃料电池（PEMFC）单通道数值模型,重点研究螺栓扭矩作用下GDL的变形行为及其对PEMFC电化学性能的影响。模拟结果表明,当螺栓扭矩达到1 N·m时,气体扩散层（GDL）开始侵入流道,且侵入深度随螺栓扭矩的增加而显著增大,导致流道有效截面积减小、气体传输阻力增大,并加剧了水淹风险。此外,螺栓扭矩引起GDL孔隙率在流场脊下区域与流道区域之间的显著非均匀分布,进而导致氧气浓度、含水量及电流密度的空间分布不均,最终降低PEMFC的传质效率,甚至可能引发电池性能的永久性损伤。研究进一步发现,随着螺栓扭矩的增加,燃料电池的最大功率密度呈现先上升后下降的趋势;在考虑GDL侵入效应的条件下,当螺栓扭矩为2.5 N·m时,燃料电池的功率密度达到峰值。

为进一步提升可再生能源消纳率与氢能利用率,提出一种多场景适配的氢储能优化配置方法。首先,针对风光出力的波动性,基于贝叶斯理论,利用分布鲁棒方法,通过贝叶斯广义回归与非线性交互模型分别构造风电、光伏的模糊集,进而计算典型场景下的风光出力;其次,构建适应多场景调节需求的系统架构;在此基础上,以系统综合成本最小化为目标,建立氢储能容量优化配置模型;最后,通过某地区案例验证方法有效性。研究结果表明,基于贝叶斯方法得出的风光出力能提升氢储能配置的合理性,所提系统架构可有效满足调节需求,降低系统综合成本,并充分展现氢能的应用优势。

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）热管理系统具有的非线性、强耦合、大滞后等特点,提出以秃鹫搜索算法（BES）改进BP神经网络PID（BP-PID）的控制方法（BES-BP-PID）,对于BP-PID的学习速度慢、易陷入局部最优的问题进行有效改善,使燃料电池在工况变化时能够快速调节,减小温度波动。分别使用模糊PID、BP-PID、PSO-BP-PID、BES-BP-PID等4种控制方法进行对比,结果表明BES-BP-PID控制方法的效果更好,相较于BP-PID方法,超调量下降15.6%,调节时间缩短29 s;相较于PSO-BP-PID方法,均方根误差更小,温度波动更平滑。

基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）、光腔衰荡光谱（CRDS）两种光谱技术,对氢燃料中痕量氨气的分析方法进行全面系统的探究。结果表明,两种方法在浓度为0.05~1.00 μmol/mol范围内均呈良好的线性关系,相关系数R²>0.999。傅里叶变换红外光（FTIR）与光腔衰荡光谱（CRDS）技术的正确度在-3%~4%之间,重复性（RSD）<6%,其检出限分别为2.70 nmol/mol与0.29 nmol/mol。用于氢燃料的分析方法须满足GB/T 43361—2023的要求,该研究首次根据GB/T 43361—2023对所提方法进行评价,结果表明上述光谱法均能满足氢燃料中痕量氨气的测量要求,可用于燃料电池用氢气中痕量氨气含量的快速准确检测。

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能较差的平行直流场中,增加错列布置的三维变径结构,采用三维非等温CFD模型进行数值模拟,研究该流道设计中的传质机理。结果表明,三维变径流道可增加流道与气体扩散层垂直方向上的氧气浓度梯度,并在流道内、2条流道之间形成高速对流传质,可有效提升气体扩散层内的氧气浓度及PEMFC性能。变径高度降低时,PEMFC性能先提升后明显降低,在变径高度0.3 mm时,性能最佳。与直流场相比,此时在0.54 V下的电池输出电流密度、系统净功率分别提升18.14%和17.61%。

提出一种大尺度高密度聚乙烯（HDPE）一体化浮块结构形式,基于流体域体积（VOF）法构建数值水槽,采用计算流体力学与刚体动力学耦合技术构建浮体结构的水动力学模型,研究浮体结构在近岸海况下的运动响应和系泊力特性。结果表明：浮体最大纵荡、最大垂荡、X向速度、Z向速度均与波高呈正相关关系;随着波浪周期的增加,浮体的最大纵荡和最大垂荡增大;波高参数越大、波浪周期越短,浮体受到的系泊力波动越大、幅值越高。

针对幅照度等外部条件影响,光伏系统最大功率点频繁波动,采用传统调节方法跟踪速度慢、抗干扰能力差、参数不易调节,导致光伏发电系统功率剧烈波动难以收敛的问题,提出一种演员评论家（AC）强化学习动态优化的光伏系统自抗扰功率跟踪控制,首先,利用变步长扰动观察法（P&O）实现最大功率点跟踪（MPPT）控制,其次,设计线性自抗扰（LADRC）实现解耦,然后,结合AC强化学习算法动态调节线性跟踪微分器（LTD）参数,使光伏发电系统输出的有功功率快速跟踪到最大功率点。最后,在数字仿真平台中搭建系统模型,通过对比分析验证AC-LADRC控制能明显提高响应速度,实现无超调控制,可大大提高跟踪精度（最高可达99.8%）,即使外界环境剧烈变化也表现出很好的跟踪性能。

针对现有光伏发电功率预测中存在的历史数据冗余、连续时间序列高度相关、训练样本量大、模型收敛时间长、光伏功率序列表现出显著随机性和非线性等问题,提出一种基于改进灰色关联分析、双模态混合分解与多分支深度学习模型的光伏功率预测方法。首先,通过相关性分析筛选出与光伏发电功率呈正相关的气象因素变量,并将其正相关系数作为权重引入灰色关联度分析方法中,结合对数标准化策略,提升相似日样本选取的准确性和判别力;然后,采用经验小波变换（EWT）和群分解（SWD）对光伏功率序列进行双模态混合分解,实现多尺度特征的规律互补,获得更为完备的输入特征量。在模型构建方面,设计多分支并行输入的深度学习预测模型MB-T2V-KSA Net,融合时间向量嵌入（Time2Vec）提取线性与周期性时序特征、双向门控循环单元（BiGRU）捕获上下文依赖信息、KAN实现高阶特征交互、自注意力机制（SA）对多源特征进行自适应加权融合,从而有效提升模型的时序建模能力与特征集成效果。实验结果表明,所提方法在不区分天气类型和区分多种典型天气条件下均表现出良好的预测精度和稳定性,特别是在恶劣天气条件下表现出优异的预测性能。

为更高效地清洁光伏组件,对光伏组件清洁机器人的路径规划进行研究,提出一种基于改进麻雀算法（HASSA）的移动机器人路径规划方法。引入Halton序列来改善种群分布不均匀的问题,设计一个动态因子对发现者和追随者数量进行自适应调整来提升麻雀算法的寻优能力。构建清洁机器人路径规划模型,并考虑实际情况重新构造适应度值函数。将改进的麻雀算法应用于求解光伏清洁路径规划问题中,进行仿真实验对多种算法展开横向对比。实验结果表明,HASSA所得到的路径综合性能最好。最后进行实地实验,证明该方法在光伏清洁路径规划问题上相较于传统算法具有一定的优越性。

针对传统建模与参数辨识方法难以满足高精度表征与预测需求的问题,提出一种用于解决太阳电池模型参数辨识问题的改进红嘴蓝鹊优化算法（IRBMO）。首先,采用一种新型融合反向学习策略的Sobol序列进行种群初始化,增加红嘴蓝鹊种群的多样性,可有效规避算法早熟收敛问题;其次,通过正余弦函数“振荡”与缩放调控策略及带有随机项的非线性收敛因子更新策略的引入,进一步提高算法的收敛速度和收敛精度,优化个体搜索路径以达到有效平衡算法的全局搜索和局部探索的目的。研究结果表明：相较于其他算法,IRBMO算法在光伏参数估计精度方面展现出显著优势,求得太阳电池模型的电流均方根误差为9.8602×10^-4。在不同太阳辐照度条件下,IRBMO算法的辨识结果与实际曲线拟合度高,能对太阳电池模型参数进行准确有效辨识。

针对光伏功率预测存在模型易受干扰、稳定性较差的问题,提出一种基于卷积神经网络（CNN）、双向长短期记忆网络（BiLSTM）和鲁棒注意力机制（RobustAttention）的光伏功率预测方法。利用自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）将历史功率数据分解为若干固有模态函数（IMF）,从而有效提升数据的稳定性;其次,将IMF与其他特征序列输入到CNN-BiLSTM模块,用以挖掘数据时空特征;最后,将提取到的中间向量输入鲁棒注意力模块,以进一步提高预测精度。经过不同模型实验对比分析,验证该模型具有更高预测精度,相比于使用传统Attention模块,该模型在多个预测时段上的均方根误差（RMSE）指标平均降低8.27%。

针对光伏并网逆变器直流侧漏电特征分析和故障识别需求,建立三相光伏并网逆变器直流侧漏电故障等效分析模型,分析直流侧故障时逆变器漏电流形成机理与频域特征,指出漏电流形成不同频率分量的具体原因。基于光伏并网逆变器直流侧漏电机理特征和统计特征,提出基于XGBoost算法的多类型直流侧漏电故障识别方法,仿真案例中所提基于机理特征和统计特征的故障识别准确性可达99.5%以上,明显优于基于传统统计特征以及传统机器学习算法下的漏电故障识别方法,证明引入机理特征可显著提升光伏并网逆变器的直流侧漏电故障类型识别准确率。

针对传统算法在光伏组件的参数辨识中的精度低、易陷入局部最优的问题,构建基于黄金搜索算法的硅基光伏组件的参数辨识模型。以粒子群算法和正余弦算法融合的寻优策略提升算法的全局搜索能力,同时引入变换算子动态平衡算法的前期全局搜索和后期局部开发能力,在保证运算效率的同时可提高光伏组件参数识别模型的精度、降低陷入局部最优的风险。与粒子群算法、差分进化算法、战争策略算法和天鹰算法进行对比分析,结果表明辨识结果的均方根误差均低于3%,平均相对误差均小于1.4%,论证所提模型的有效性和准确性。

针对塔式光热电站定日镜整体面形检测和子镜拼接角度的测量,提出基于条纹反射法的面形检测方法,该方法使用4部相机测量由4面反射镜拼接而成的定日镜,减小了投影屏幕的尺寸;详细阐述该方法的测量原理,搭建测量系统,并分析系统的测量不确定度。实验结果表明：被测定日镜沿X方向和Y方向的法线偏差值分别为1.004和1.311 mrad;测量不确定度为0.52 mrad。

针对日光温室供能用复合抛物面聚光装置（CPC）在非供能期间存在的接收体“过热”问题,设计一种新型复合抛物面聚光光热光电装置,通过在复合抛物面聚光装置（CPC）腔体内安装光伏组件,利用其对不同入射偏角下太阳光线的拦截功能,可减少向接收体汇聚的入射光线,达到缓减“过热”的设计要求。首先,利用TracePro仿真装置在不同入射偏角条件下的光线传输和汇聚轨迹,计算装置光学性能参数的变化趋势,并搭建复合抛物面聚光光热光电装置防“过热”性能测试实验台,对比研究装置的防“过热”性能。结果表明,装置的光学性能参数,均呈先减小后增加的变化趋势,且与同规格CPC相比,装置的光线接收率与聚光效率最大可降低26.4%和25.3%装置接收体表面最大能流密度为 9276.1 W/m2,相较于同规格CPC下降25.6%;在晴好天气条件下,装置接收体翅片温度在正午时达到最高,其中R1~R6号翅片最高温度分别为102.2、92.2、91.7、92.7、98.6 和100.3 ℃,分别比同规格CPC对应的翅片温度降低15.7、21.2、23.4、13.8、19.9和14.6 ℃;装置中Ⅰ号和Ⅱ号光伏组件最大输出功率分别为4.8 和3.8 W;经济性分析表明,该装置集成的供能系统为日光温室供热的静态投资回收期约为2 a。

提出一种新的太阳能聚光器概念设计——固定反光板抛物面聚光器,它由一个固定放置的、采用非对称抛物面线形的反光板和一个可移动的接收器组成。与传统的线性聚光器（槽式和线性菲涅尔式）相比,具有转动部件少、建造成本低、土地利用率高等优点。首先通过光学模拟和实验研究偏离角与聚光特性之间的关系,然后通过建立数学模型研究偏离角的分布特性。结果表明： 对于不同地理位置,当该聚光器采用东西轴向放置、抛物线倾角设为当地纬度时,聚光斑最小且整体聚光比达到8~22,初步验证了该聚光器在不同时间和位置条件下进行太阳能聚光的可行性。

通过建模和仿真计算的方式量化分析方位-俯仰和俯仰-侧滚两种不同跟踪方式定日镜的运动特点和规律。计算和对比分析结果表明,常规采用俯仰-侧滚跟踪方式的定日镜对执行机构跟踪范围的要求比采用方位-俯仰跟踪方式的定日镜更高,设计难度和制造加工制造成本更大。通过使主轴方向倾斜一定角度的方式可一定程度上降低俯仰-侧滚跟踪方式定日镜对执行机构的跟踪范围要求。

针对现有阴影遮挡效率算法多将定日镜镜面假设为理想单一反射面、未考虑由多块子镜组成的复合结构及子镜间隙所导致的计算误差问题,基于传统的平面投影法提出一种新型的计算方法。该方法利用扫描线算法的特性,能灵活计算任意多边形（含组合多边形）的定日镜的阴影遮挡效率,且可规避了传统平面投影法的一些缺陷。将该方法应用到组合镜面上,相较于将定日镜视作完整一块镜面的处理,在计算结果的精度上有提升。此外,该计算模型的输出结果经过实际镜场的测试验证,实地采样的定日镜的阴影遮挡效率与算法的输出结果相对误差均小于1%。

提出考虑菲涅尔集热器的回热式太阳能跨临界朗肯发电系统仿真方法,并分析系统构型及热效率影响因素。结果表明,集热面积为30~50 m²时,无回热系统性能较优;集热面积为50~70 m²时,内回热系统性能较好。当太阳辐照度从400 W/m²增大到1000 W/m²时,内回热系统输出功、热效率和㶲效率分别提升3.8 kW、5.58个百分点和5.6个百分点。系统输出功及热效率和㶲效率均随太阳入射角的增大以及CO₂质量流量的增加而降低。太阳入射角为0°以及CO₂质量流量为0.08 kg/s时,内回热系统性能可达最优。

融合中国气象局风能太阳能模式（CMA-WSP）输出的总辐射（GHI）和大气化学/沙尘模式（CMA-CUACE-DUST）的气溶胶预报,以及华北地区14个辐射观测站数据,集成共8种子模型与堆叠模型,构建面向气溶胶高影响天气的能源气象人工智能预报系统（AI-ENG）。该系统采用分月滑动的方法划分训练集与测试集,并在2023年和2024年春季沙尘天气高发的6个月期间,系统地应用与检验AI-ENG在华北地区的GHI预报性能。结果显示：1）研究时段内,华北地区沙尘天气频发且浓度偏高,CMA-WSP在强沙尘条件下常出现辐射高估,CMA-CUACE-DUST的预报误差与PM₁₀浓度峰值呈正比。2）引入气溶胶预报产品后,AI-ENG系统可显著提升华北地区GHI预报的准确性。综合评估中极限梯度提升决策树（XGB）和多层感知器（MLP）表现最佳,7种性能检验指标均有不同程度的改善。3）在对2024年3月不同强度沙尘过程的日前72小时预报进行个例检验时,AI-ENG的预报误差下降17%~20%,尤其在平原和沙尘主传输通道区域效果更佳,但地形复杂区域仍存在一定的预报偏差。结果表明,AI-ENG系统能有效应用于沙尘天气太阳能短期预报。

提出一种基于主成分分析和聚类算法的光伏资源评级方法。首先获取2016—2020年基于日本葵花8号卫星反演的黑龙江省的太阳辐照度及次级气象要素（空间分辨率4 km）,其次通过时间序列分析方法提取5个要素的9种时间特征并使用主成分分析法对所提取特征进行降维,然后通过聚类算法,绘制黑龙江省电站尺度的光伏气候空间分布图谱。该图谱将黑龙江省太阳能资源总量评级为一般、较丰富和很丰富3个区域,可为后续精细化光伏资源评估提供重要科学支撑。

为研究太阳日总辐射估算模型在中国的适用性,采用全国121个辐射站逐日总辐射和日照时数、气温日较差等观测数据,选取5个有代表性的日总辐射估算模型：非线性模型（模型Ⅰ）、日照百分率模型（模型Ⅱ）、线性模型（模型Ⅲ）、B&C模型（模型Ⅳ）和综合模型（模型Ⅴ）,从平均绝对误差（E_MAE）、平均绝对百分比误差（E_MAPE）、均方根误差（E_RMSE）和归一化均方根误差（E_NRMSE）等指标评估模型适用性。结果表明：模型Ⅰ和模型Ⅲ的模拟效果最优,模型Ⅳ和模型Ⅴ的误差较大;同时,模型Ⅰ和模型Ⅲ在不同气候区域的稳定性较好,适合全国范围的日总辐射估算。

针对单独太阳能供暖不稳定和地源热泵冷热需求不平衡的问题,提出具有跨季节储能的太阳能集热器-地源热泵系统来稳定供暖需求,采用TRNSYS软件搭建太阳能-跨季节储能地源热泵系统,并与单独的地源热泵系统进行比较,研究了土壤温度、热泵性能、系统耗电量和设备成本等的影响情况。结果表明,经过5 a运行,独立地源热泵系统中土壤温度下降明显,其性能系数（COP）从3.75降到3.51,全年耗电量为83965 kW·h;而太阳能-地源热泵系统的土壤温度基本不变,系统COP基本保持在3.91附近,系统全年耗电量77428 kW·h。尽管太阳能-地源热泵系统的初始设备成本增加了14.51万元,但每年的系统运行成本节约1.92万元,其投资回收期为7.55 a。研究结果验证了太阳能-跨季节储能地源热泵系统在寒冷地区建筑供暖的适用性。

针对高原边防军区的能源需求,提出一种模块化光柴储能源系统。基于抵边地区自然资源分布特点,对系统运行原理、结构集成及运行策略进行优化设计并结合经济性和环保性等指标,通过HOMER软件开展系统优化与仿真研究。研究表明,优化后的模块化光柴储能源系统在施工与安装效率方面可提升33%~58%,年能源利用率提高11.7%,净现成本降至22.6万元/a,平准化成本降至1.87元/（kW·h）,展现出良好的能源利用效率与经济性优势。

为探究寒旱地区不同集热器耦合热泵的差异性对系统运行性能的影响,将真空管集热器、大型平板集热器及太阳能光伏光热一体化（PV/T）集热器与空气源热泵集成在一起,进行数学建模与性能仿真,比较其在供暖季的能源经济性。结果表明,PV/T热泵供暖系统的综合效果更优,供暖季中平均太阳能保证率为58.11%,能效比为4.85。相较于真空管集热器、大型平板集热器的太阳能保证率分别提高22.4%和46.7%,能效比分别提高31.4%和60.6%。且PV/T热泵供暖系统不仅产热同时还发电,供暖季日均发电效率为13.9%,投资回报期仅为5.5 a。

为提升新能源发电系统及其储能单元并网接口电能质量和转换效率,该文针对传统有限集模型预测控制（FCS-MPC）存在开关频率波动、中点电位调节权重系数选取难、网侧电流纹波大等问题,提出两种基于电压矢量优化选取的Vienna整流器模型预测控制策略（MPCOVS）。首先,基于扇区划分的方法,候选矢量集的遍历寻优规模由27个缩减至3个,同时采用直流上下母线预判的方式优选矢量集实现中点电位无权重系数平衡控制;其次,利用双矢量与三矢量合成的两种定频控制方法改善网侧电流纹波,实现开关状态的平滑切换,并通过占空比优化有效提升网侧电流输出性能;最后,通过静态特性、暂态响应及中点电位平衡控制等多维度进行仿真与试验分析验证,结果表明,所提方法能有效提升并网电流质量,降低计算复杂度与开关损耗,具有良好的稳态和动态性能。

为应对可再生能源出力不确定性对多微网系统经济运行的影响,提出一种融合双层规划与改进Shapley值法的多微能源网共享储能协同优化方法。基于分时电价机制,构建多微能源网电-热混合储能系统双层协同规划框架：上层模型为电热储能容量配置模型;下层模型通过多微能源网电热能量协同调度,优化充放电策略。构建包含经济、环保与能效特性的三维贡献度,建立基于改进Shapley值法的多主体分配机制,结合破坏倾向指数对各微网满意度进行评估,从而验证成本分摊方案的公平性。仿真结果表明：所提方案较独立储能模式可降低系统总运行成本4.6%,减少碳排放强度3.04%;改进Shapley值法所得分配方案的破坏倾向指数均小于0.8,确保了成本分摊的公平性和有效性。

针对光伏输出随机波动导致直流母线电压产生较大波动的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的ESS控制方案,用来平抑直流微电网母线电压。该方法可根据母线电压变化准确生成ESS输出功率参考,同时使用带遗忘因子的递推最小二乘法进行参数在线辨识,对模型参数滚动优化,从而减少光伏波动的影响。同时考虑ESS的SOC作为额外的约束条件,利用李雅普诺夫方法得到目标函数中权重系数的选取原则,从而很好地实现母线电压波动范围与ESS健康度之间的权衡。该方法的突出优点为ESS输出功率参考指令可根据本地测量数据直接计算生成,无需与外界通信,降低了系统成本并提高可靠性。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

该研究给出互补性的新定义,提出基于量值偏差的新型互补性评价方法。定义瞬时互补性和区间互补性,分别用于表征两个变量的实时和整体互补状态;在区间互补性上,进一步区分了单纯互补区间与真互补区间,以突出区间的互补特征。该方法构建相对偏差比和总体偏差减小率两种量化指标,探讨指标的数值关系和范围,并验证该指标相对于现有其他指标的优势和有效性。最后,将该文所提方法用于风光协同系统中的多种场景：分析风光装机配比对量值偏差互补性的影响,并据此确定最佳装机方案,验证其更优的供电可靠性和供需协调性;讨论电力调度部门不同的输电计划曲线制定方式对系统量值偏差互补性的影响;面向量值偏差互补性的提升优化风光出力,并分析验证其降低灵活性需求的有效性。

为实现冷热电联供系统的高效经济运行,以运维成本和环境成本之和最低为目标,建立优化调度数学模型。针对传统蜣螂算法存在全局搜索能力不强、寻优效率低的问题,提出改进蜣螂算法,引入混沌初始化增强种群多样性,加入黄金正弦与非线性控制因子策略以提高粒子搜索能力,采用变异策略使算法避免陷入局部最优。选用单峰和多峰函数测试改进蜣螂算法性能,并与其他算法对比,结果表明改进蜣螂算法在收敛速度和收敛能力上有所提高,对运行结果进行秩检验,表明改进算法具有显著性。将其应用于冷热电联供系统中,能够提高微网的运行效益和环保效益。

提出一种基于白鲸优化算法（BWO）优化变分模态分解（VMD）的故障选线与测距方法。通过构建品质因数优化目标,BWO算法实现VMD参数自适应调整,提升暂态特征提取能力。基于差流的本征模态函数（IMF）分量构建暂态能量判据,实现准确选线与故障类型识别;引入Teager能量算子（TEO）提取行波特征,完成高精度测距。在PSCAD/EMTDC中搭建六端环状柔直配电网模型,仿真结果表明,该方法在故障选线与测距准确性上具备良好适应性与鲁棒性。

针对弱电网下并网逆变器的锁相环（PLL）因引入低频段负阻特性,在高电网阻抗条件下易导致系统失稳的问题,提出一种基于改进二阶广义积分器（ISOGI）和保守功率理论（CPT）的单相无锁相环控制方法。该方法利用CPT中无偏积分和ISOGI进行相位跟踪,替代锁相环;同时经阻抗建模分析,该方法能够有效扩展其对电网阻抗的适应范围,在极弱电网以及在电网含有高次谐波与直流分量情况下,相较于PLL控制具有更强的稳定性及鲁棒性。最后,实验验证理论分析的正确性。

提出一种协调新型储能与无功资源的高比例分布式新能源电网无功电压日内优化控制方法。首先,分析高比例分布式新能源电网中新型储能与无功资源的响应特性与调节能力,构建多类型无功资源多时间尺度协调模式;然后,建立高比例分布式新能源电网双时间尺度无功电压优化控制模型,并给出基于二阶锥松弛的模型求解方法;最后,以改进的IEEE 33节点算例进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法能充分利用新型储能与无功资源的调节能力,在保证控制精度的前提下为系统预留充足的动态无功储备,提高电网无功电压优化水平。

目前面向含异质储能微电网的冲击负荷识别方法对储能参数关注不足,导致储能无法对冲击负荷全过程做出有效响应。为解决此问题,该文提出基于IBKA-ISDT算法的含异质储能微电网冲击负荷识别方法。首先,构建包括功率峰值、功率变化率、峰值持续时间与电能量的冲击负荷多维突变性指标,以适应异质储能微电网的需求;其次,设计多门宽系数改进旋转门（ISDT）算法,并通过改进黑翅鸢算法（IBKA）进行门宽系数寻优;然后,改进适应度函数实现多功率特征提取,完成冲击负荷识别与组合;最后,利用含异质储能微电网实际运行数据进行验证。结果表明,该文方法显著提升冲击负荷识别的有效性和准确性。

针对电网调度中的碳交易问题,提出融合碳配额分配、交易协调、清洁能源消纳与监管核查为一体的综合优化框架,引入智能监测与区块链存证机制,实现多环节数据可靠交互与统一管理,从而提升电网企业的碳交易决策的有效性。建立发电侧与用户侧的碳排放测算模型,并综合分析发电侧排放因子法、物料平衡法与实测法,以及用户侧平均、分时、分区与动态碳排放因子法的适用差异来明确碳排放精准计量的技术路径。同时,构建涵盖清洁发电贡献度、弹性负荷分配率及绿色消费占比等指标的多维低碳评价体系,综合评估电网低碳水平。

为解决相变蓄热并联式太阳能热泵供暖系统在不同气象参数下系统性能差异较大的问题,提出采用聚类分析方法对气象数据进行分类。选取太阳辐照量、室外温度2个一级指标及5个二级指标,采用k-均值聚类分析法将哈尔滨市供暖季183个气象日分为5类,基于Q检验采用分层分析法对聚类结果进行异质性检验。此外,针对各类别选取典型日分析空气源热泵运行时间对系统总输入功率的影响,以系统总输入功率最低为优化目标确定各类典型日相应的最优空气源热泵开启时刻,从而得到系统整个供暖季的最优运行策略。

针对传统神经网络在辨识含噪次同步振荡（SSO）时存在的泛化性差及时序特征提取能力不足的问题,提出一种引入SE-Attention机制的卷积神经网络（CNN）和改进时间卷积网络（ITCN）结合的CNN-SE-Attention-ITCN混合辨识模型。首先,采用三角拓扑聚合优化算法（TTAO）优化变分模态分解（VMD）的模态数K和惩罚因子a,分解得到SSO的若干模态,然后根据皮尔逊相关系数（PCC）筛选有效模态分量进行重构并提取时域特征;最后采用训练好的CNN-SE-Attention-ITCN模型辨识SSO参数。通过含噪理想信号、仿真信号和实际信号的测试,验证该模型具有较高的辨识准确率和良好的鲁棒性。

随着光伏接入的新型电力系统的不断发展,电能质量扰动（PQDs）的类型变得更加复杂,针对复合扰动占比的增加使得传统方法难以在人工经验指导下准确执行复杂的PQDs分类任务的问题,提出一种基于图像融合和多模态特征驱动的复杂PQDs分类方法。在数据处理方面,引入二维图像编码方法,即递归图（RP）与连续小波变换（CWT）将一维PQDs信号转换为二维图像,并通过水平拼接产生RP-CWT特征图像,实现特征增强。在模型层面,建立重复层卷积网络（RepLKNet）和双向门控单元（BiGRU）并行优化的多模态融合的集成模型,同时考虑时域、频域、空间维度上的高维特征,能快速准确地识别信号中的扰动特征。最后,基于仿真数据和PQDs实验平台进行测试,结果表明所提方法可对复杂PQDs进行准确分类。

以陕西关中地区某蝴蝶兰温室建筑为例,结合蝴蝶兰的实际生长需求分析该类农业温室建筑的用能负荷特性,并在考虑柔性负荷的前提下对太阳能-生物质能综合能源系统进行优化设计。结果表明：1）蝴蝶兰温室建筑全年的用能特征在休眠期、快速生长期、花期3个阶段各不相同：休眠期以供热、通风等刚性负荷为主,快速生长期和花期则因增加灌溉、补光、运输设备充电等柔性负荷而具备一定的柔性调控潜力;2）柔性负荷调控使系统费用年值在有/无分时电价两种情景下分别下降8.42%和3.01%。当考虑分时电价时,系统日运行费用因柔性负荷调控而在休眠期、快速生长期、花期3个典型日分别下降5.89%、12.93%、7.60%;3）光伏组件价格变化对系统费用年值影响较大,柔性负荷调控可在一定程度上减小光伏组件价格波动对系统费用年值的影响。

在“双碳”目标与能源转型的双重战略驱动下,提出一种集光热电站、阶梯式碳-绿证交易机制及负荷需求响应的综合能源系统协同优化模型,为提升综合能源系统经济性和环境效益提出创新性解决方案。首先,在传统综合能源系统模型基础上,构建光热电站模型,并引入阶梯式碳-绿证交易机制。其次,构建电、热负荷的需求响应模型,并依照能量品质特性对系统进行㶲分析,构建整个系统的㶲效率模型。最后,采用天鹰和非洲秃鹫混合优化算法对模型进行求解。结果表明,该文所提优化模型相比于传统模型,系统总成本降低37.62%,碳排放量降低43.76%,㶲效率提高14.72%。

固态变压器中隔离级DC/DC变换器的输出电压易受前级上网三相变换器电压波动或负载突变的影响,进而威胁固态变压器直流母线电压的稳定性。针对这一问题,该文提出一种基于双积分滑模控制的固态变压器电压控制策略。首先,对前级三相全控整流器实施电压电流双闭环控制,并基于傅里叶级数构建隔离级双向DC/DC变换器的移相控制统一模型。其次,通过单移相控制模式验证模型,结合双积分滑模控制理论设计控制器。仿真与实验结果表明,与传统PI控制和单积分滑模控制相比,所提方法在动态响应速度、超调抑制能力及负载突变下的电压稳定性方面均表现出显著优势,鲁棒性显著增强。

太阳能等可再生能源发电具有间歇性,这一特性阻碍了其向电网的大规模渗透。将多种分布式能源进行整合可实现优势互补,进而平抑功率波动。基于此,该文提出一种由四有源桥（QAB）变换器、级联H桥（CHB）逆变器和多有源桥（MAB）变换器组成的模块化逆变器,其中MAB用于实现各子模块变换器之间的电磁能量转移。该拓扑的主要优势包括各子模块可独立控制、可实现相间和相内的功率均衡、MAB可复用QAB的高频逆变器以减少开关数量。此外,通过设计基于虚拟同步发电机（VSG）控制的协同控制策略以实现对电网频率的支撑。最后,搭建硬件在环半实物仿真平台,对所提模块化逆变器及协同控制策略的有效性进行实验验证。

针对可再生能源发电过程中间歇性、波动性出力带来的系统调度优化问题,提出一种考虑安稳风险成本的可再生能源发电优化调度算法。首先,以可再生能源发电系统的发电成本、安稳成本以及可再生能源消纳比例为优化目标,建立可再生能源发电多目标优化调度模型。其次,基于深度强化学习的原理,提出可再生能源发电系统调度模型优化求解框架,并结合马尔可夫决策过程,对可再生能源发电多目标优化调度问题进行转换描述,建立基于深度强化学习的模型求解流程。然后,结合PandaPower、OpenAI Gym和Stable-Baselines等开源软件包,搭建基于深度强化学习的可再生能源发电调度开源平台（SEDRL）,依据实际电网参数构建系统优化调度算法程序,并利用不同深度强化学习算法进行测试。最后,基于IEEE 118节点系统搭建测试算例进行验证,结果表明,开源平台具有良好的扩展性,且适用于不同场景下可再生能源发电调度策略的生成。

为增强独立微电网的经济性和可靠性,得到微电网中各配置的最佳配比,进行基于改进哈里斯鹰优化算法的微电网容量优化配置研究。以年均综合成本为目标函数,综合考虑各约束条件和分时电价需求响应理论,构建风光柴储微电网配置模型和运行策略。针对哈里斯鹰优化算法在求解模型时易陷入局部收敛以及精度不足的问题,提出一种融合无限折叠迭代混沌映射（ICMIC）混沌映射、正弦余弦算法、纵横交叉算法和Levy飞行策略的改进哈里斯鹰优化算法。通过非零解测试函数,将改进哈里斯鹰优化算法与哈里斯鹰优化算法、灰狼优化算法和蚁狮优化算法进行测试对比,验证了改进哈里斯鹰优化算法具有更优的收敛性能。最后,选取某地区气象数据和负荷数据进行算例分析,求得年综合成本较其他3种算法分别降低10.71%、17.37%和7.92%,验证了改进哈里斯鹰优化算法的有效性。

面向负荷聚合商参与电能量-备用联合市场面临的外部市场价格和内部聚合资源响应行为的不确定性风险,结合价格接受型负荷聚合商的风险态度,优化其在日前电能量和备用联合市场中的投标策略。为支撑负荷聚合商细粒度管理响应行为以及市场价格双重风险因素导致的购售电收益和备用服务收益风险,将模糊机会约束（FCC）和信息间隙决策理论（IGDT）相结合,建立考虑风险约束的聚合商混合FCC-IGDT市场投标决策模型。算例仿真表明,模型可兼顾负荷聚合商收益稳健性和风险敏感性需求,基于风险管理驱动协同优化聚合商日前电能量及备用容量投标决策,制定风险预警和风险对冲机会捕捉策略,提升聚合商市场竞争力。