太阳能学报

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

电化学储能系统在整县制屋顶光伏中应用前景分析

李建林, 方知进, 谭宇良, 齐志新, 陈明轩, 马速良

2022, 43(4): 1-12. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0084

PDF全文 ( )

可视化

屋顶分布式光伏作为可“自发自用”、“余电上网”的电源已得到广泛应用,随着国家政策的大力扶持,光伏发电技术和储能技术相辅相成逐渐成为主要产业。首先,从屋顶分布式光伏的扶持政策以及试点应用出发,然后根据当前屋顶分布式光伏发展亟待解决的问题分析,提出储能在适用于整县制屋顶光伏发展的核心技术：屋顶光伏和储能的场景生成和评价、屋顶分布式光储系统协调发电控制、经济性效益、汇聚技术以及屋顶分布式光伏安全技术。最后开展对未来屋顶分布式光伏以及储能技术的展望,为中国屋顶光伏以及储能产业的发展提供建议。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于证据KNN分类器的蓄电池一致性诊断

王楠, 周喜超, 彭勇, 李振, 安坤, 赵鹏翔

2022, 43(4): 13-19. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0023

PDF全文 ( )

可视化

通过串并联方式组成的大容量储能电站在长期运行过程中,会不可避免地出现电池单体不一致性的问题。及时识别出有可能存在异常的电池单体,为储能电站评估电池的健康状态提供数据支撑的同时,还可降低储能电站系统性运行风险。该研究提出一种不依赖于电池模型以及经验数据的,基于证据K近邻（KNN）分类器的储能电池一致性诊断方法。该方法利用储能电站一簇电池中的大量单体电池电压与温度运行数据,使用证据KNN分类器构建能表征电池电压、温度一致性的诊断模型,并通过异常反演算法,准确识别出异常的单体电池。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于合作博弈的综合能源系统电-热-气协同优化运行策略

祝荣, 任永峰, 孟庆天, 何晋伟, 潘禹, 贺彬

2022, 43(4): 20-29. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0112

PDF全文 ( )

可视化

在“双碳”背景下,为有效提高综合能源系统（IES）的能源利用率,减少碳排放量,同时提升系统运行的灵活性,提出一种基于合作博弈的IES优化运行模型。首先构建IES框架,针对电转气（P2G）、碳捕集、燃气轮机、热储能等设备进行建模;其次考虑系统内各主体之间存在协同合作的可能,将系统内各运营主体分为三方构建合作联盟,阐述能源互补提高整体收益的原理;最后建立基于合作博弈的IES协同优化调度模型,利用Shapley值法对合作剩余按贡献进行分配。该文通过内蒙古地区某综合能源系统实例仿真分析,验证了所提出的策略能有效减少各合作主体的运行成本及合作联盟的运行总成本,促进联盟内多主体开展合作,同时有效提升系统内风电消纳能力,减少系统碳排放量,可为电力系统低碳经济调度提供理论参考。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

退役动力电池政策智能模拟方法研究

闫湖, 黄碧斌, 李琼慧, 胡静, 冯凯辉

2022, 43(4): 30-35. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0209

PDF全文 ( )

可视化

推进退役动力电池梯次利用是建立绿色低碳循环经济体系的重要抓手,该文围绕退役动力电池政策事前模拟评估开展研究,提出一种退役动力电池利用政策的知识化表达方法,构建基于模糊神经网络的退役动力电池政策智能模拟模型,实现了计算机对政策知识的自动识别和政策制定者决策行为的智能模拟,为退役动力电池政策优选提供了一种新思路。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于前兆信息的可重构梯次电池储能系统安全风险评估

吴岩, 田培根, 肖曦, 曹媛, 于璐, 张永密

2022, 43(4): 36-45. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0219

PDF全文 ( )

可视化

为实现对可重构梯次电池储能系统的安全风险评估,需对其相关安全风险进行识别和排序,从而找出威胁性最大的安全风险信息,进行针对性预防。通过引入前兆信息理论,对其可能触发安全事故的前兆信息进行识别;为消除TOPSIS算法在对多决策指标进行排序时存在的人为因素和主观因素而引起的随机性,对基础的云模型进行改进。将云模型决策矩阵的评价信息由“概率”“影响”的基础上增加“预测性”“紧急性”与“灵活性”至5条,再通过组合赋权,建立改进云模型-组合赋权-TOPSIS算法模型,用于多决策指标下前兆信息的排序。最后对可重构梯次电池储能系统的前兆信息的排序结果进行仿真对比分析。对比结果表明,改进的云模型-组合赋权-TOPSIS算法在对可重构梯次电池储能系统的前兆信息进行排序时更准确,克服了传统TOPSIS算法的不足。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于KL散度的储能电站分布鲁棒规划方法

李旭霞, 张琳娜, 郑晓明, 李佳, 邓娇娇, 梁燕

2022, 43(4): 46-55. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0049

PDF全文 ( )

可视化

电化学储能的循环寿命受到充放电次数和放电深度的影响,为了更加准确地在新能源电力系统中规划储能电站,提出基于Kullback-Leibler（KL）散度的储能电站分布鲁棒规划方法。根据电化学储能循环寿命的幂函数,建立基于等效全循环次数的储能电站寿命模型,考虑储能电站寿命模型约束和系统运行约束,以储能电站的全寿命周期成本和机组运行成本最小为目标来构建储能电站的规划模型。进一步,将基于KL散度的风电出力不确定性集嵌入到储能电站规划模型中,通过样本平均近似法将储能电站分布鲁棒规划模型转化混合整数线性规划模型求解。在含2个风电场的改进IEEE-30节点系统中验证了所提出的储能电站分布鲁棒规划方法的优势。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

适应于直流新能源/储能接入的三电平Buck-Boost变换器建模及控制器设计

栾思平, 苏适, 杨洲, 朱真, 严格非, 马伏军

2022, 43(4): 56-65. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0252

PDF全文 ( )

可视化

为实现大功率直流新能源/储能系统的接入,以一种级联同相三电平Buck-Boost变换器为研究对象,该拓扑可在宽电压波动范围内可升、可降,能适应大功率、宽范围电压的直流新能源/储能的接入和变换。首先,对级联同相三电平Buck-Boost变换器的工作原理进行分析,基于储能充放电控制均存在Buck模态和Boost模态2种工作模式,分别推导级联三电平Buck-Boost变换器的小信号平均模型,其次,考虑到中点电压平衡问题,分析占空比差值ΔD对系统的影响,并通过Bode图,得出ΔD只对Boost模式低频段时影响较大,而对Buck模式和Boost模式高频段影响不大。然后,根据系统的小信号模型,对控制器进行设计,对比了传统控制器与TypeⅢ控制器的差异,得出TypeⅢ控制器有更大的控制带宽及稳定性。最后,通过仿真验证2种控制器的效果及特性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

光-储虚拟同步机多模式运行控制与改善储能系统寿命的选择性投退策略

杨晓楠, 李洋, 史梁, 孙亚帅, 吕昌昊, 郎燕生

2022, 43(4): 66-74. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-1084

PDF全文 ( )

可视化

该文研究光储虚拟同步机不同运行模式及其控制方法,提出改善储能寿命的VSG选择性投退策略。结合光储特点和电网需要提出光储系统实施VSG的 4 种运行模式及其功率协调控制方法。为降低负荷实时扰动带来的VSG成本,提出依据扰动大小选择性投入VSG的策略,通过离线求解模型方程组得到VSG投入时刻,在线根据扰动频率变化进行匹配的方法实现选择性启动VSG,使电网优先利用物理发电机惯量。为避免电网受扰后频率恢复阶段光储VSG二次吞吐电量而影响储能寿命并降低频率恢复速度,提出光储VSG动态退出方案,构建了基于电网频率动态特征的VSG退出判据。仿真结果验证了该文分布式光储VSG控制策略和选择性启停方案的正确性及有效性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于自适应VMD的混合储能容量优化配置研究

刘仲民, 齐国愿, 高敬更, 王治国

2022, 43(4): 75-81. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0965

PDF全文 ( )

可视化

针对用户用电需求和可再生能源发电情况,提出一种由重力势能储能、蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,建立其数学模型。针对其不同的特性,提出基于自适应变分模态分解的混合储能系统容量优化配置策略,对混合储能容量优化配置模型求解。以某风光互补电站典型日功率数据为例,对最佳储能系统的分解尺度K和高中、中低频分界点及其对应的储能配置进行优化分析,仿真结果验证所提方案的经济性和合理性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

新型双向储能变流器分析与研究

张耀文, 张政权, 刘庆想, 欧伟丽

2022, 43(4): 82-89. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0183

PDF全文 ( )

可视化

传统双级式储能变流器存在直流支撑电容,电能需多次变换从而导致变换器故障、可靠性降低和效率降低。针对此问题,提出一种基于高频交流链接技术的新型双向储能变流器。首先对该变流器的工作原理进行详细介绍,在此基础上依据电荷分配的思想提出一种可行的控制算法,并建立Matlab/Simulink仿真模型对该拓扑结构和控制算法进行验证。仿真结果表明,该拓扑结构在离/并网模式下均可得到稳定的输出波形,功率因数大于0.99,且总谐波含量THD小于3%,可应用于光-储微网与光伏发电系统协同工作,有效抑制光伏发电系统带来的功率波动。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

区域能源系统管网蓄冷性能分析及实验研究

储文峰, 何伟, 余才锐, 周中凯, 许高飞, 毕功华

2022, 43(4): 90-94. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0837

PDF全文 ( )

可视化

为分析管网蓄冷系统的冷损失及蓄冷性能,建立土壤温度场模型、管网冷损与热阻模型,并利用合肥滨湖新区区域能源站管网蓄冷系统进行实验验证。实验得出,管网冷损失功率约占整个能源站额定最大制冷量的6.81%,蓄冷策略供冷较非蓄冷策略供冷耗电量多9.25%,但节费率可达22.26%。可通过加大夜间低谷电价时的蓄冷功率,减少白天的制冷功率来进一步提高经济效益。随着单个能源站服务范围的减少、用户的增加及多能互补的应用,系统能耗会大幅降低。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于分段法的同轴套管换热器解析模型研究

黄献文, 姚直书, 薛维培, 蔡海兵, 刘小虎

2022, 43(4): 95-103. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0897

PDF全文 ( )

可视化

为方便同轴套管换热器的优化设计,提出一种基于分段法的同轴套管换热器解析模型。在解析模型中,根据“热阻理论”和“线热源理论”分别构建钻孔内与钻孔外换热模型,并基于“分段法”和“时间迭加理论”组合构建准三维同轴套管换热器瞬态解析模型。将解析模型计算结果与试验结果、数值分析结果进行对比,验证解析模型的合理性。采用解析模型,研究土体导热系数非均匀分布对同轴套管换热效果的影响,结果表明：“均匀化”土体导热系数的同轴套管换热效率高于“梯度化”土体导热系数的同轴套管,且这种影响随单位深度上土体导热系数变化幅值的增加而增大;在同轴套管换热效率评估过程中应重视土体导热系数的非均匀特性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

CO₂跨临界热泵高温化途径分析

史维秀, 纪雪园, 潘利生, 吕一帆, 魏小林

2022, 43(4): 104-111. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1349

PDF全文 ( )

可视化

CO₂作为一种环境友好的自然工质,以其为循环工质的跨临界热泵制热能力突出。建立CO₂跨临界增压和CO₂跨临界热泵理论分析模型,研究不同增压过程对热泵系统COP、气冷器中水的出口温度及质量流量的影响规律。结果表明,2种热泵高温化方案均会提升压缩机等熵效率、功耗和压缩机出口工质温度,且提升了气冷器出口水温,但COP和热水的质量流量有所降低。综合来看,随气冷器出水温度的增加,增大压缩机吸气过热度的循环耗功上升幅度较小,但COP下降幅度较大,可在小范围内提升热水温度;提高压缩机出口压强能获得更高的热水温度,可控范围更大,且COP降低幅度较小。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

含有限PMU的主动配电网故障定位

陶维青, 肖松庆, 秦明辉, 李林, 曹军

2022, 43(4): 112-120. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0745

PDF全文 ( )

可视化

对于含分布式电源（DG）的主动配电网,基于同步相量测量单元（PMU）的监测信息进行故障分析与处理,从而达到定位目的。首先采用拓扑优化法对PMU进行布点优化配置,同时将系统划分为不同区域。利用PMU监测所得实时潮流和电气量信息,基于功率增量方向原理可初步判断发生故障的区域;其次计算候选故障区域内各条区段发生不同类型故障时,各节点PMU相电流计算值,并与实际短路时的电流测量值相比较,利用区段定位优化模型所得计算误差选出故障区段;最后对于故障区段,利用基于双端相量信息的测距公式得到具体故障位置。仿真基于改进IEEE 33节点配电系统进行了不同位置、不同类型以及不同电源出力控制的短路实验,结果显示在不同短路条件下的系统定位误差均低于1%。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

电网电压故障下向无源网络供电的MMC电力电子变压器的控制策略

程启明, 赵淼圳, 马信乔, 江畅

2022, 43(4): 121-128. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0846

PDF全文 ( )

可视化

电力电子变压器（PET）具有瞬时功率调节、谐波抑制等优点,输电线路经过PET向无源网络供电是柔性输电的一个重要应用领域。将模块化多电平变换器（MMC）技术与PET相结合,使得PET应用于高电压、大容量的输电和配电系统成为了可能。首先,本文针对MMC-PET输入级在电网故障时产生的正负序电流,推导出基于欧拉-拉格朗日（EL）模型的内环正负序电流的无源控制器（PBC）;接着,将MMC技术应用于MMC-PET中间隔离级高压侧,提高其中间隔离级的供电可靠性,并采用移相调压的控制策略;再后,针对MMC-PET输出级,设计了基于EL模型的内环电流无源控制器。最后,在Matlab/Simulink中建立一个向无源网络供电的MMC-PET系统,在电网电压出现故障时,对向无源网络供电的MMC-PET系统进行了软件仿真实验验证,实验结果表明MMC-PET系统的控制策略具有良好的动态控制性能。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

一种具有零纹波输出的高增益耦合电感Boost变换器

荣德生, 王宁, 孙瑄瑨

2022, 43(4): 129-136. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0675

PDF全文 ( )

可视化

为解决传统DC-DC变换器增益较低、电压应力较大等缺点,通过研究,以传统Boost变换器为基础,加入C-L-D倍压单元,并引入耦合电感倍压结构,提出一种具有零纹波输出特性的高升压变换器。变换器中C-D结构在进行倍压的同时还可作为钳位支路来吸收引入耦合电感所产生的漏感,减少器件的堆叠以降低成本,此外电容与输出电感形成的单独回路使得输出电流不仅连续且具有零纹波特性。分析变换器的工作原理,对比不同变换器的电气性能,给出各项实验设计参数,搭建原型电路,通过实验与理论进行验证。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

高效硅基异质结太阳电池铟回收技术研究

刘明, 王磊, 于书魁, 崔世博, 张臻, 许传佳

2022, 43(4): 137-141. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0692

PDF全文 ( )

可视化

以ITO靶材和硅基异质结（HJT）太阳电池为研究对象,通过建立理论计算模型和实验测试的方法,对ITO靶材和HJT太阳电池的元素成分及含量进行计算和验证。采用湿法冶金工艺对其中的金属铟浸出并分离提纯,并对比影响金属铟回收的因素。结果表明：ITO靶材中金属铟含量理论计算模型与实验测试结果一致,通过盐酸浸出、Zn粉置换,可获得95.56%纯度的海绵铟。在此实验基础上进行工艺优化,回收HJT太阳电池的银、铟金属,可获得较高的回收率和良好的经济效益。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于NWP相似性分析的超短期光伏发电功率预测

张姗, 冬雷, 纪德洋, 郝颖, 张小凤

2022, 43(4): 142-147. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0717

PDF全文 ( )

可视化

针对相似气象情况下,光伏电站发电功率接近的实际情况,提出一种基于数值天气预报（NWP）相似性分析的超短期光伏发电功率预测方法。该方法根据皮尔逊相关系数找到与被预测时刻相似的天气预报数据,根据相似时刻的实际功率估计出被预测时刻的功率。该方法能高效的根据天气预报数据预测发电功率,运算速度快,与神经网络相比预测有着更优的效果,尤其在数据波动大的时段具有更高的可靠性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于并联光伏组件外特性的最大功率点跟踪方法

谢路耀, 莫晨飞, 陈怡

2022, 43(4): 148-153. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0746

PDF全文 ( )

可视化

当阴影条件变化时,并联光伏组件的全局最大功率点（MPP）会随之改变。为了实现太阳能发电最大化,要求最大功率点跟踪（MPPT）方法始终能实时而准确地锁定住并联光伏组件的全局MPP。不同阴影条件下并联光伏组件会呈现不同的外特性特征,如多阶梯的电流电压特性以及多峰值的功率电压特性。基于此现象,该文提出一种基于并联光伏组件外特性的MPPT方法,理论分析及仿真结果都表明：该方法不会陷入局部MPP,在无阴影、静态阴影和动态阴影条件下均具有平稳、快速和准确跟踪全局MPP的能力。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

一种基于BOA-SAE-EELM的光伏阵列故障诊断方法

陈世群, 杨耿杰, 高伟

2022, 43(4): 154-161. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0763

PDF全文 ( )

可视化

光伏阵列非线性输出的特性以及最大功率点跟踪算法,会影响光伏阵列保护设备的工作。为了正确辨识光伏阵列的运行状态,本研究提出一种基于贝叶斯优化算法（BOA）、堆栈自动编码器（SAE）以及集成极限学习机（EELM）相结合的故障诊断方法。首先,将光伏阵列的时序波形进行标准化处理;接着,使用SAE对标准化后的时序波形进行特征自动提取,并训练一个EELM的故障分类模型;最后,利用BOA对诊断模型的超参数进行优化。实验结果表明所提方法对仿真和实验的故障诊断准确率分别达到了98.40%和98.10%,优于反向传播（BP）神经网络、支持向量机、随机森林等方法。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

NiS基对电极染料敏化太阳电池性能的研究

朱海娜, 宋丹丹, 徐征, 葛洪, 冯红岩

2022, 43(4): 162-166. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0765

PDF全文 ( )

可视化

分别以纳米氧化镍和镍盐为原料,合成硫化镍（NiS）纳米材料,将其掺入聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT-PSS）溶液中,作为对电极材料制备DSCs。研究不同对电极材料的染料敏化太阳电池的光电性能。结果表明,2种合成方法制备的电极材料,都可有效提升器件性能,其中水热法合成NiS制作的NiS/PEDOT-PSS复合材料作为对电极的器件效率接近采用Pt对电极器件。器件性能的提升主要源于NiS纳米材料的掺入使PEDOT-PSS对电极的表面粗糙度增加及电化学活性提升。NiS/PEDOT-PSS复合对电极具有制备简单、成本低及高效的优势,是一种极具潜力的复合对电极材料。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于GA-GNNM的极地光伏发电功率预测方法

杨帆, 申亚, 李东东, 李杰, 王哲超, 林顺富

2022, 43(4): 167-174. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0768

PDF全文 ( )

可视化

为了更加准确有效地对极地光伏发电功率做出预测,提出一种基于GA-GNNM的极地光伏发电功率预测方法。首先对采集到的气候因素数据以及光伏发电数据中缺失、异常部分进行清洗归一化处理;通过最大相关最小冗余算法（MRMR）选择最佳的气候特征组合,构建多维气候特征数据集;并将其输入到K均值聚类算法中完成不同季节天气类型聚类划分,然后引入相对距离量化寒暖季不同天气类型下与预测日相似度高的发电功率;构建灰色神经融合模型（GNNM）,将灰色模型（GM）的微分方程映射入神经网络模型,并采用遗传优化算法（GA）对模型参数进行优化以避免局部最优,提高极地光伏预测算法的精度。最后,以南极恩克斯堡岛气候及光伏发电数据为例进行验证,算例分析的结果为极地第5个新站的建立奠定理论基础。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于SMARTS模式的紫外辐射多参数时空变化及影响因子模拟

申彦波, 王炳忠

2022, 43(4): 175-183. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0790

PDF全文 ( )

可视化

为弥补中国紫外辐射实测数据的不足,该文基于SMARTS辐射传输模式计算分析标准大气、无云条件下280~400 nm 波段紫外总辐射Eg、315~400 nm波段UVA、280~315 nm波段UVB、紫外指数UVI、红斑有效紫外辐射CIE、立面紫外总辐射等多参数时空变化特征及大气浑浊度、臭氧含量、海拔高度、地表反照率等因素对各参数的定量影响。结果表明：1）紫外辐射各参数随纬度升高而降低,各纬度全年各月的紫外辐射与全波段总辐射之比基本约为5%;2）紫外辐射各参数夏季高而冬季低,正午高而早晚低,高纬度的年变率大于低纬度,夏至前后的3个月,中低纬度的紫外辐射参数较接近,均可能对人体健康产生较大影响;3）UVI在夏季全晴天情况下,正午时分有可能接近11,UVA和UVB正午时分分别可达70和2 W/m²,低纬度地区朝南立面上的紫外总辐照度在夏至日的峰值可达70 W/m²,与水平面上的值相当;4）能见度从2 km升高至50 km时,紫外辐照度增加一倍以上,随着能见度升高,紫外辐照度的增加幅度减缓;臭氧总量从200 DU翻倍增加至400 DU时,UVI指数降低一半以上,降低幅度随臭氧总量增加呈减缓趋势;海拔高度从0 km升高至5 km时,紫外辐照度增加约1/4,增加幅度随海拔高度的升高保持相对均匀;地表反照率从0.2倍增至0.4时,朝南立面紫外辐射增加1/5,朝南立面上的紫外总辐射中来源于地面反射的部分在夏季占比较大,而冬季占比较小。尽管上述只是无云条件下的理论模拟结果,但其所反映出的紫外辐射和影响因素基本特征仍可供气象学和医学领域参考。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

三电平并网逆变器基于有限集模型预测控制的新型谐波抑制策略

洪剑峰, 张兴, 曹仁贤, 许成俊

2022, 43(4): 184-190. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0792

PDF全文 ( )

可视化

有限集模型预测控制应用于大功率并网逆变器能在控制并网电流的同时降低开关频率,然而随着开关频率的降低,并网电流的谐波显著变大。针对这一问题,提出一种带有新型谐波抑制策略的改进型有限集模型预测控制方法,谐波抑制这一目标被添加到有限集模型预测控制的多目标优化过程中,谐波抑制策略是基于三角函数正交性对谐波幅值进行提取来实现的。所提出的方法在与传统方法同样低的开关频率下,降低了并网电流谐波,从而提升了并网电流的质量。最后,通过实验对比验证了所提出方法的有效性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于改进樽海鞘群算法的光伏系统MPPT研究

王加健, 帕孜来·马合木提, 孔博龙

2022, 43(4): 191-197. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0800

PDF全文 ( )

可视化

光伏系统的功率-电压（P-V）在局部阴影状况下表现出多峰特性,常规最大功率跟踪（MPPT）方法易陷入局部最优值。针对此问题提出一种扩大缩放因子和引入差分策略改进的樽海鞘群算法。在领导者位置更新过程中添加帕累托分布和混沌映射提高全局搜索能力;在局部搜索过程中引入差分策略改善局部搜索能力。将改进方法应用到多峰值光伏系统MPPT中。实验结果表明,与常规增量电导法（INC）、扰动观察法（P&O）及樽海鞘群算法（SSA）相比,改进的樽海鞘群算法（ISSA）在收敛速度和收敛稳定性方面有较大提高。由此可知该方法在光伏MPPT中具有较强的适应性和稳定性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于神经网络的改进扰动观察法MPPT控制

易磊, 谢雨龙, 曾凡炎, 李嘉琪, 黄海, 陈俊

2022, 43(4): 198-203. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0803

PDF全文 ( )

可视化

为进一步提高光伏发电系统的输出效率和动态调节性能,设计基于神经网络的改进扰动观察法最大功率点跟踪（MPPT）控制。该方法在扰动观察法基础上引入神经网络算法,使得在环境剧烈变化时,系统动态调节速度加快。通过系统仿真和硬件实测,得出该改进扰动观察法相比于传统扰动观察法和神经网络法,在一定程度上能加快动态调节速度和减小稳态误差的结论。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

集群光伏电站一次调频参数经济优化设计方法

孙睿哲, 高丙团, 胡正阳, 陈宁

2022, 43(4): 204-212. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0831

PDF全文 ( )

可视化

针对集群光伏电站参与电网一次调频,提出一种可实现光伏电站经济性最优的一次调频下垂参数优化设计方法。通过模拟同步发电机一次调频的下垂控制,设计考虑减载率与左右下垂系数3个参数的光伏集群参与一次调频的控制方案。在建立单一光伏电站调频参数优化模型的基础上,通过K均值聚类实现光伏集群规模化一次调频参数的降维优化设计。最后,以5 MW光伏电站群参与一次调频为例进行仿真分析。结果表明,该参数经济优化设计方法能在保证光伏电站调频运行稳定性下极大的提升运行经济性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于改进群搜索算法的含光伏发电的配电网优化重构研究

李聪, 秦立军, 段惠

2022, 43(4): 213-218. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0834

PDF全文 ( )

可视化

配电网中光伏发电装机容量迅速上涨,针对其所带来的波动性和间歇性对配电网重构后的可靠性和经济性产生的影响,提出一种含光伏发电的配电网优化重构策略。首先。以网损最小化为目标函数,建立含光伏发电的配电网数学模型;其次,运用模糊理论对群搜索算法进行改进,并将改进群搜索算法应用到配电网重构路径的优化中;最后,通过算例对含光伏发电的配电网进行分析。结果表明,该方法收敛速度快、寻优时间短且动作次数少,有效提高了配电网的运行经济性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于自适应变异粒子群算法的光伏MPPT控制研究

花赟昊, 朱武, 靳一奇, 花明, 王世萱, 焦哲晶

2022, 43(4): 219-225. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0851

PDF全文 ( )

可视化

针对局部遮阴（PSC）时,光伏阵列输出P-U曲线出现多峰值现象,传统最大功率点追踪（MPPT）算法易陷入局部最优解,无法追踪到全局最优解的问题,该文提出基于自适应变异粒子群算法的光伏MPPT控制方法。在粒子群算法寻优过程中同步调整学习因子与惯性权重,以提高算法收敛速度与精度,同时引入变异机制以扩大粒子搜索范围,增强算法的全局寻优能力。仿真结果表明,与标准粒子群算法相比,该算法在均匀光照,静态、动态局部遮阴条件下,均能快速准确的追踪到最大功率点,其收敛速度更快,稳态精度更高。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

太阳电池组串热斑防治策略研究

唐圣学, 邢玥, 陈丽, 宋晓, 姚芳

2022, 43(4): 226-235. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0853

PDF全文 ( )

可视化

针对太阳电池组串热斑效应,研究太阳电池组串热斑的防治策略。首先从防治成本、功率损耗、热斑温度和组串输出功率4个技术指标总结和对比了现有太阳电池组串热斑防治策略,给出了热斑防治的评估方法。然后,提出一种串入电阻的太阳电池组串热斑防治策略。该策略利用串入的电阻分担热斑电池承受的反向电压,降低了热斑电池功率损耗和温度。设计了由电压比较器、功率MOS管、三极管、分压电阻等组成的防治电路,并给出防治电路的防治原理。最后,通过仿真与实验,验证文中防治策略的效果。与传统的解决方案对比分析表明,该文所提热斑防治策略,具有热斑电池温度低、太阳电池组串输出功率大的优点。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于XGBoost联合模型的光伏发电功率预测

王献志, 曾四鸣, 周雪青, 陈天英, 郭少飞, 张卫明

2022, 43(4): 236-242. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0890

PDF全文 ( )

可视化

提出一种考虑时间序列和多特征的光伏发电功率XGBoost联合预测模型。首先,基于偏最小二乘（PLS）提取影响光伏发电功率的多特征;然后,基于XGBoost算法分别建立发电功率的时间序列预测单模型和多特征预测单模型;最后,通过训练线性模型构建了光伏发电功率联合预测模型。使用某地区光伏电厂运行数据验证,结果证明,所提XGBoost联合模型预测精度更高,泛化能力更强,并且对噪声数据具有较强的抵抗能力。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

灰尘导致的光伏电站发电损失的对比实验

余操, 许盛之, 姚建曦, 朱红路, 赵颖

2022, 43(4): 243-248. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-1055

PDF全文 ( )

可视化

对地面光伏电站的2个采取不同清洁策略方阵的运行数据和辐照数据分成上午数据和下午数据,分别进行处理和分析。介绍去除数据集中的异常数据和不可信数据的预处理的方法。之后,对比组串的发电数据,发现了2个方阵中发电异常的2个组串。为了研究清洁增益的效果,计算不同太阳辐照度下2个方阵的功率比值。发现对于不同的辐照度,清洁增益的效果有较大差别。在该文实验条件下,在200 W/m²以上的辐照度下,上午的清洁增益约3.3%±2.1%,下午为3.6%±2.0%。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

太阳能喷射式制冷功冷联供系统

徐煜, 王辉涛, 葛众, 王建军, 夏禹辰

2022, 43(4): 249-255. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0708

PDF全文 ( )

可视化

以太阳能为驱动热源,基于喷射式制冷和ORC,构建一种太阳能喷射式制冷功冷联供系统,该系统分为太阳能集热子系统和功冷联供子系统两部分。以R161为功冷联供子系统循环工质,通过Matlab建立该系统热力学模型,对其性能进行模拟,在设计工况下该系统制冷量为2.893 kW,净输出功为1.594 kW,功冷联供子系统制冷效率为12.47%,发电效率为6.87%,效率为41.45%。通过分析可知,该系统损占比较大的部件依次为太阳能集热器（73.3%）、发生器（12.14%）、蒸发器（5.03%）和透平（4.81%）。考虑到实际过程,分别研究系统内部参数改变和外部环境参数改变,对系统的影响,发现高低压发生器的温升由利于系统性能的提升,同时环境温度的升高以及太阳辐照度的提升均可改善集热器效率,从而提升系统性能。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

附加阳光间型被动式太阳房传热量简化计算方法研究

刘艳峰, 田师果, 周勇, 王登甲

2022, 43(4): 256-263. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0714

PDF全文 ( )

可视化

附加阳光间型被动房传热量受室外空气温度和太阳辐射双波动扰动影响,导致其热负荷具有显著波动特征,传统稳态计算方法难以适用,而动态方法过于复杂,不适用于工程设计使用。基于此,该文采用周期反应系数法研究结构参数和被动房传热量之间的定量关系,并结合结构参数,提出附加阳光间型被动房热负荷简化计算新方法。结果表明阳光间总传热量受公用墙体构造变化影响较大,内门传热量与公用墙体热阻呈正相关,墙体传热量与墙体热阻呈负相关;同类围护结构下,不同参数组合下公用墙导热量与阳光间空气温度变化规律趋势一致,进而提出附加阳光间导热变化系数和温度变化系数,以该参数为基础建立了关键结构参数与传热量之间的多元回归模型,该简化计算方法与实测值对比结果表明吻合度较大,简化计算方法精度较高,可供实际工程设计使用。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

寒冷地区村镇附加阳光间住宅围护结构能耗实测分析

秦力, 刘佳楠, 史巍

2022, 43(4): 264-270. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0715

PDF全文 ( )

可视化

针对寒冷地区村镇附加阳光间典型住宅,在采暖期平均气温最低月份现场实测了典型住宅围护结构能耗情况,测试内容包括热环境、采暖耗热量、围护结构热工缺陷及传热系数,为进一步了解掌握村镇典型住宅能耗缺陷提供了实测数据。实测结果表明：住宅气密性较差,传热系数均不满足规范要求,外墙超标率高达165.23%,外墙、屋顶和外窗理论值与实测值相差分别为16.82%、3.04%、23.07%;采暖耗热量超标率为109.43%;附加阳光间比室外平均温度高7.47 ℃,但其温度不稳定,测试期间供暖卧室温度达到14 ℃的天数仅占47%。最后通过分析测试数据提出合理选择附加阳光间形式和围护结构节能措施等节能设计建议,推进附加阳光间在寒冷地区村镇住宅的应用。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

用于土地灌溉的半掩埋管式聚光太阳能蒸馏器的实验研究

王革, 陈名贤, 苏玲玲, 肖建伟, 梁深, 李正良

2022, 43(4): 271-276. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0786

PDF全文 ( )

可视化

提出一种用于直接为植物根系供水的聚光式太阳能蒸馏管设计思想,对装置结构和运行原理进行介绍,对用于该蒸馏管的聚光面进行聚光性能仿真,证明其具有宽广的聚光角,当光线入射角等于30°时接收率仍然达到近65%。并在实际天气条件下对蒸馏管的产水性能和运行温度进行了实验测试,给出了装置内部的工作温度和产水性能随时间的变化曲线。实验结果表明,在北京夏季晴朗天气条件下,该蒸馏管的太阳能产水效率约可达到35%,管内最高运行温度达到65℃,单位聚光面积每天的产水率达到3.6 kg/m²,可满足4.5 m²作物生长的需要。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

斯特林发动机瞬态模型及特性分析

邱浩, 王树林, 肖刚

2022, 43(4): 277-282. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0787

PDF全文 ( )

可视化

为获得斯特林发动机的动态特性和优化方案,将损失机制和压力梯度耦合进控制方程中,提出一维瞬态斯特林循环分析模型及分析方法,并针对GPU-3斯特林发动机进行模型验证和特性分析。模型的指示功率相对误差平均值约为4.8%,热效率的相对误差小于1%。当氦气工质在热源温度为977 K、平均压强为2.76 MPa时,输出功率随转速的升高先增大后减小,同时流动阻力损失由0.174 kW上升至3.179 kW,最佳运行转速范围约2500~3000 r/min。最大的3项损失分别为流动阻力损失、配气活塞穿梭传热损失和有限速度压力损失。回热器压降占总压降的90%以上,瞬态值高达188 kPa,减小回热器压降损失是减小流动阻力损失的有效途径。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

车载清洁移动机械臂的时间-冲击最优轨迹规划

李翠明, 陈凯, 王宁, 龚俊

2022, 43(4): 283-287. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0842

PDF全文 ( )

可视化

以对塔式热发电站定日镜表面清洁作业的车载清洁移动机械臂为研究对象,考虑到机械臂的清洁效率及运动过程中的震动和磨损问题,提出一种机械臂时间-冲击最优轨迹规划方法,优化其时间与冲击量,提高机械臂工作效率的同时延长使用寿命。利用关节空间的位置-时间序列,采用5次B样条函数在关节空间构造插值曲线,以机械臂关节的角速度、角加速度和角加加速度为约束量,利用改进多目标粒子群优化（MO-PSO）算法对目标函数进行优化求解, 最后通过构造归一化权重目标函数将多目标优化转化为单目标优化求解出最优解。仿真分析表明,该方法可提高机械臂的工作效率并减少磨损及振动。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于优化VMD复合多尺度散布熵及LSTM的风力发电机齿轮箱故障诊断方法研究

王宏伟, 孙文磊, 张小栋, 何丽

2022, 43(4): 288-295. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0457

PDF全文 ( )

可视化

以风力发电机齿轮箱加速度信号为研究对象,提出一种数据驱动的风力发电机齿轮箱故障诊断方法,该方法以灰狼优化的变分模态分解方法（AGWO-VMD）、复合多尺度规范化散布熵（NCMDE）及长短期记忆网络（LSTM）为基础,实现齿轮箱故障的快速诊断。首先将时域信号转换至角域;然后通过AGWO-VMD方法对角域信号进行自适应分解,并采用NCMDE算法提取分解后及原始信号中的故障特征构成特征向量;最后利用LSTM模型对特征向量进行智能识别与分类。对实际采集的6种故障齿轮信号进行测试与验证,试验结果表明该方法能快速有效区分齿轮故障类型。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

长方体建筑长宽比对屋顶风力机微观选址的影响

邸建琛, 侯亚丽, 吕爱静, 李荣阳, 汪建文

2022, 43(4): 296-303. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0606

PDF全文 ( )

可视化

采用CFD方法,对长宽比分别为0.25、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90的8种长方体单体高层建筑物顶面的风流场特征进行模拟计算,确定长宽比对长方体建筑物顶面风力机微观选址的影响。结果表明：长宽比越大,建筑顶面低风速区域越大,且风速随高度增长得越慢,而迎风面拐点风速恢复最快;同时由于建筑物顶面受阻滞流体增多,湍流强度增大,湍流强度大于20%的区域面积增大,且背风面及背风面拐点湍流强度最大;长宽比越小,适合安装风力机的高度越低,如长宽比HAR=0.25时,最低安装高度为1.12H;当长宽比HAR=0.9时,最低安装高度为1.20H;对于不同长宽比的长方体建筑物,在屋顶迎风面出现风加速的起始高度一般低于背风面位置,更有利于风力机的安装。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

超大功率风力发电机组塔筒屈曲分析

黄中华, 刘喆, 谢雅

2022, 43(4): 304-310. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0611

PDF全文 ( )

可视化

以某型8 MW风力发电机组塔筒为对象,采用有限元方法开展超大功率风力发电机组塔筒屈曲特性分析。建立塔筒门洞段有限元模型,研究门框对塔筒屈曲稳定性的影响,结果表明：门洞加框能提高塔筒屈曲稳定性。为进一步提高塔筒屈曲稳定性,提出塔筒内壁设置加强筋的强化设计方法,研究加筋数目、加筋尺寸与塔筒屈曲稳定性的作用规律,结果表明：环筋数目为2、加筋尺寸为160 mm×18 mm时,加强方案最佳,塔筒的1阶屈曲特征值可提高55%。对带加强筋塔筒开展非线性屈曲分析,结果表明：塔筒临界屈曲载荷计算时不能忽略材料塑性、几何非线性以及初始缺陷的影响;初始缺陷程度的增加会导致塔筒临界屈曲载荷急剧下降,塔筒制造时应尽量降低初始缺陷程度。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

计及弃风的“电气互补-冷热联供”模式研究

卞一帆, 谢丽蓉, 杨建宾, 马伟, 包洪印

2022, 43(4): 311-317. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0614

PDF全文 ( )

可视化

针对弃风严重以及传统供暖方式存在难以“热电解耦”的问题,提出一种将蓄热式电锅炉、燃气锅炉、吸收式制冷机相结合的“电气互补-冷热联供”弃风消纳模式。首先,根据弃风和冷热负荷特性建立“电气互补-冷热联供”模型;然后,考虑供暖与制冷成本,构建“电气互补-冷热联供”经济性模型;最后,通过算例分析与传统“燃气锅炉-空调”供暖制冷模型的经济性进行对比。结果表明：所提模式可在消纳弃风的同时减少碳排放量,达到提升系统收益的目的。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

风雨作用下风力机流场及气动性能分析

周文平, 唐学鑫

2022, 43(4): 318-323. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0712

PDF全文 ( )

可视化

风雨作用下雨滴会改变风力机流场及叶片气动力,影响风力机的安全和稳定运行。以某1.5 MW风力机为研究对象,基于多参考坐标系法和欧拉两相流法,得到风雨作用下风力机流场和雨滴收集率分布;在此基础上,结合欧拉壁面液膜模型对雨滴在叶片表面的累积过程进行计算,分析叶片气动性能。计算表明：风雨作用下叶片表面雨滴收集率沿展向逐渐增大;雨滴首先在压力面上形成雨膜,并逐步扩展到吸力面中部和叶尖区域,而叶根附近较难形成雨膜;雨滴引起的叶片表面压力的改变主要在压力面上,压力增加值与风压比值最高可达12.5%。计算结果能够为风力机的抗风雨设计及风雨条件下风力机的安全运行提供参考。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

双馈感应风力发电机的负电阻效应研究

邢法财, 徐政

2022, 43(4): 324-332. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0730

PDF全文 ( )

可视化

为评估双馈风电场经串补送出系统的振荡风险,该文重点对双馈风力发电机的负电阻效应进行研究。首先,结合双馈风力发电机常用的控制结构,通过分析其扰动响应特性建立端口导纳模型。在此基础上,通过等效电路分析建立异步发电机转子回路的等效阻抗模型。进一步地,对转子回路的负电阻特性进行研究,并定义2个特征指标来定性评估系统的振荡风险。最后,通过时域电磁暂态仿真验证所建立模型的准确性和特征指标的有效性。算例分析表明：双馈风力发电机的负电阻效应主要取决于异步发电机的转子回路,会受到运行转速、转子电阻及转子侧换流器控制器参数等的影响。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于趋势聚类与决策树的风电功率多区间复合短期预测方法

师洪涛, 高天霁, 丁茂生, 李梓鑫, 张智峰, 闫佳

2022, 43(4): 333-340. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0734

PDF全文 ( )

可视化

首先对如何提取风电功率的趋势特征以及建立合适的短期预测模型进行分析,进而对不同功率趋势下的预测精度展开研究。为了提高在多区间下的复合预测性能,提出一种基于趋势聚类与决策树的风电功率多区间复合短期预测方法,即在不同的功率趋势分类中,进行不同的概率估计,然后将分类估计数值复合为完整的估计结果,提高了在多复合区间条件下预测结果的覆盖率,且通过算法模型的优化保证预测速度和性能。以上研究均采用算例验证了所提方法的有效性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

低运行工况下直驱风电场电流内环主导的次同步振荡特性研究

胡文波, 贾祺, 刘侃, 王俊茜, 安军, 严干贵

2022, 43(4): 341-350. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0748

PDF全文 ( )

可视化

针对低运行工况下直驱风电场接入弱电网出现的次同步振荡（sub-synchronous oscillation,SSO）问题,搭建直驱风电场、汽轮发电机组联网线性化模型,基于特征值分析法,识别系统中存在的振荡模式,分析电网强度、电流内环控制参数和并网数量对SSO模式的影响。基于净阻尼分析法,分析直驱风电场与汽轮发电机组的动态交互机理。研究结果表明：电流内环控制参数设置不当是诱发直驱风电场发生SSO的主导因素,该振荡属于电气系统振荡;随着电网强度的降低,并网数量的增加,电流内环控制参数的减小,弱化系统阻尼,系统易发生SSO;该振荡模式并不会激发汽轮发电机组的轴系扭振。基于时域仿真模型,验证了理论分析的正确性与有效性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于多尺度深度卷积网络特征融合的滚动轴承故障诊断

王妮妮, 马萍, 张宏立, 王聪

2022, 43(4): 351-358. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0752

PDF全文 ( )

可视化

针对传统滚动轴承故障诊断模型对工程先验知识依赖性强、提取特征不充分、分类器选取困难等问题,提出一种基于多尺度深度卷积网络特征融合的滚动轴承故障诊断模型。首先,建立集特征提取与模式识别于一体的卷积神经网络模型,利用小波变换将滚动轴承振动信号转换为二维图像作为输入样本集。然后,在网络结构中构建多尺度特征融合模块自适应提取故障样本不同层级特征,以实现样本不同尺度特征的充分提取。最后,将故障样本输入到网络中实现轴承信号特征自适应提取及端到端诊断。实验结果表明,所提基于多尺度深度卷积网络特征融合的故障诊断模型能充分提取信号各层级特征,在不同噪声干扰下具有较高的诊断精度和鲁棒性,可为滚动轴承故障诊断提供理论基础和实现途径。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

局部冲刷对复合筒基风电结构体系动力响应影响

于通顺, 唐俊辉, 刘梅梅, 徐昱, 张舒博

2022, 43(4): 359-365. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0759

PDF全文 ( )

可视化

建立风力机塔筒-复合筒型基础-冲刷地基的耦合动力分析模型,通过实测数据验证数值模型的准确性。基于已完成的复合筒基地基冲刷试验,在耦合动力模型中实现冲刷地基模型的准确建立,考虑局部冲刷后应力历史对剩余土体参数的影响,分析风力机结构体系的动力响应特征,将计算结果与不考虑冲刷影响的计算结果进行对比。结果表明：地基的冲刷使得风力机结构的自振频率降低,增大了复合筒基风力机结构体系运行的危险;考虑地基冲刷后复合筒基的运动速度有较明显的提升,提升幅度最大约为8%,因此在进行复合筒基风力机设计时,必须考虑地基冲刷对动力特性的影响;在局部冲刷对复合筒基风电结构体系动力响应影响的研究中可忽略冲刷后应力历史对土质参数的影响。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

新型工艺下的海上风电导管架基础水动力数值仿真与风险分析

闵巧玲, 贾沼霖, 逯鹏, 赵书华

2022, 43(4): 366-374. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0762

PDF全文 ( )

可视化

提出一种利用半潜驳进行导管架基础立式运输安装的新型施工工艺,采用半潜驳下潜为导管架基础提供向上浮力以减小吊机起吊力的方式解决现场设备适用性的难题。基于该新型运输安装工艺,采用三维势流理论建立半潜驳运输安装导管架基础的水动力模型,通过数值仿真研究下潜深度与有义波高等因素变化对导管架基础-半潜驳系统运动及受力的影响规律,对半潜驳下潜作业进行风险分析,论证半潜驳运输安装导管架基础的可行性,确定半潜驳运输安装导管架基础下潜作业时允许横摇角,对半潜驳安全作业环境工况进行限定,以期为导管架基础新型运输安装工艺提供科学依据和技术支持。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于Copula函数的波浪周期-波高联合分布研究

宋春艳, 刘攀, 王远坤, 马惠群

2022, 43(4): 375-379. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0766

PDF全文 ( )

可视化

为研究波浪谱峰周期和有效波高联合分布,采用Weibull分布拟合谱峰周期和有效波高的边缘累积分布,根据周年实测逐时序列值估计参数Kendall τ,利用Gumbel-Hougaard Copula函数构建有效波高和谱峰周期联合分布函数,并与实测序列值统计结果进行对比分析。结果表明,Copula方法可较好拟合谱峰周期和有效波高的联合分布,且为连续函数分布,可为设计进行疲劳计算提供更加详实的数据,也为研究二者相互关系提供一种新的思路。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

吸力式桶形基础负压安装的渗流侵蚀过程研究

沈侃敏, 王宽君, 单治钢, 俞剑, 王滨

2022, 43(4): 380-386. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0774

PDF全文 ( )

可视化

针对吸力式桶形基础负压安装渗流侵蚀效应,建立轴对称坐标下吸力桶在砂性土中负压沉贯的数值模型,应用包含土骨架、流体和液化土颗粒的三相耦合模型描述海床土体,计算负压作用下海床的渗流场分布,并模拟负压引起的渗流侵蚀过程。渗流侵蚀可改变不同区域土体的渗透率,进而引起水力梯度从内侧向外侧转移。基于孔隙水压力场的重新分布,揭示出负压安装的“安全机制”,并对安装临界吸力的变化进行评价,从而为吸力桶的安装提供工程建议。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于解析位移形函数的改进风力机叶片梁单元

郭鑫, 李东升, 魏达, 张雨

2022, 43(4): 387-392. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0805

PDF全文 ( )

可视化

为提高空间梁单元在风力机叶片结构计算方面的精度,提出一种基于解析位移形函数的改进空间梁单元。首先考虑叶片截面偏心的影响,从空间Timoshenko梁的平衡方程出发,构建弯曲位移的解析解插值函数。根据弯曲位移与横向位移和剪切变形的关系,得到横向位移和剪切角的形函数。采用有限元理论,得到改进风力机叶片梁单元的刚度矩阵和质量矩阵。编制有限元程序,用3个算例验证改进叶片梁单元的正确性和精确性。最后对5 MW风力机叶片进行模态分析,准确获取叶片的固有频率和相应振型。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

极限环境载荷诱导风力机结构振动影响分析

闫阳天, 李春, 张万福, 刘中胜, 杨阳

2022, 43(4): 393-401. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0810

PDF全文 ( )

可视化

风力机桩基、塔架及连接部件构成的支撑结构属顶部承担较大质量的力学结构,地震对其造成的影响远大于常规建筑。针对上述问题,基于NREL开发计算平台,联合TurbSim、AeroDyn、FAST及Seismic,对变风载荷、变地震载荷（波形、强度）下的风力机动力学响应进行研究。发现：地震横波对风力机结构响应造成剧烈影响,纵波相对于横波影响较小;风力机在水平方向的结构响应比竖向更剧烈,垂直方向的结构响应在结构分析时可忽略不计。叶片的结构响应主要由风载荷造成;因风载荷在来流方向的作用导致塔顶流向位移和塔架侧向弯矩受风载荷和地震载荷同时影响,塔顶侧向位移和塔架流向弯矩受地震载荷作用更显著。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

V型沟槽对钝尾缘翼型流场分布及气动性能影响的研究

杨瑞, 顾恩鑫, 周楠楠, 杨伟, 温威月, 陈志龙

2022, 43(4): 402-408. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0811

PDF全文 ( )

可视化

基于k-ω SST湍流模型,利用商业CFD工具ANSYS Fluent 16.0对DU35-17原始翼型、钝尾缘修型翼型及布置V型沟槽钝尾缘翼型进行数值模拟计算,对翼型改进前后的升阻力系数、流场分布和表面压力系数进行对比分析。结果表明,翼型在钝尾缘修型的同时布置V型沟槽,通过改变翼型尾缘处的压力分布和翼型表面的流动分布,对流动分离的抑制有积极影响;布置V型沟槽钝尾缘翼型能增大翼型上下翼面的压力系数差值,降低翼型边界层内因气体黏性所产生的流动减速现象,从而达到减阻增升的效果;布置V型沟槽可有效增大最大升力系数和失速攻角,减小前缘压力波动,提高翼型气动性能。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

数据驱动的风电机组变桨系统状态监测

金晓航, 泮恒拓, 徐正国

2022, 43(4): 409-417. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0816

PDF全文 ( )

可视化

针对数据采集与监视控制（SCADA）系统存在误报、故障报警滞后等问题,提出一种基于单分类模型的风电机组变桨系统在线状态监测方法。首先,从SCADA数据中提取出与变桨系统相关的特征参数并进行特征重构以进一步提取出更值得关注的桨叶之间的差异化信息。其次,基于单分类支持向量机对历史数据的分析确定变桨系统运行数据的健康边界,进而通过判断实时运行数据是否位于健康边界内部来辨别变桨系统当前的运行状态。最后,以变桨系统的实际工程案例分析验证所提方法的有效性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于两方程湍流模型的均匀流中湍流动能衰减规律研究

李德顺, 马国林, 郭涛, 徐权

2022, 43(4): 418-427. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0829

PDF全文 ( )

可视化

通过理论推导和数值模拟,从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口边界条件和网格尺度等方面分析标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;通过数值模拟分析中性大气条件下湍流动能的衰减规律。结果表明,在均匀流中,采用标准k-ε湍流模型,入口湍流强度较小或湍流粘性比较大时,湍流动能衰减的程度及速率比采用标准k-ω模型和SST k-ω模型时小;在中性大气条件下,采用SST k-ω湍流模型,顶部边界采用压力出口时,风速、湍动能和比耗散率的廓线保持性较好。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

四角架筒型基础气浮过程中运动特性研究

刘宪庆, 赵明阶, 张浦阳, 罗盛, 钟韡

2022, 43(4): 428-433. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0855

PDF全文 ( )

可视化

以四角架筒型基础为研究对象,通过在静水及规则波作用下的模型试验对影响结构气浮过程中运动特性的因素进行分析。结果表明,结构摇荡运动的附加质量系数随吃水的增加呈下降趋势,都大于船舶动力学的建议值1.2;随着吃水的增加,垂荡运动呈先减小后增大的趋势,而纵摇运动呈减小的趋势;较浅水深增强了结构的竖向运动,垂荡和纵摇运动的最大幅值随水深的变化呈相反的变化趋势;四角架筒型基础结构在4.5 m吃水和12.5 m水深下的运动响应特性最佳。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

双层翼水平轴风力机气动性能研究

庞可超, 黄典贵

2022, 43(4): 434-439. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0867

PDF全文 ( )

可视化

以NREL Phase VI风力机叶片为参照对象,设计一种双层翼叶片。在不同来流风速下,对该新型水平轴风力机叶片气动性能进行数值模拟,对比原始NREL Phase VI风力机在相同来流风速相同叶片高度处的流线图,发现双层翼叶片可较有效抑制流动分离。进一步将双层翼风力机叶片的扭矩值、弯矩值分别与相同条件下NREL Phase VI风力机的结果进行对比,分析双层翼叶片的气动性能以及风能利用率的变化,并研究气动性能随安装角的变化规律。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于DMO的风力机叶片细观纤维铺角优化设计

马志坤, 孙鹏文, 张兰挺, 王栋, 龙凯

2022, 43(4): 440-445. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0970

PDF全文 ( )

可视化

为进一步发挥复合材料铺层参数的可设计性潜力,提出融合离散材料优化法与遗传算法的叶片铺层角度优化方法。构建以细观单元铺层角度为设计变量、刚度最大为目标函数、应力最小为约束条件的叶片细观纤维铺层角度优化数学模型。应用Python语言编写算法求解程序,并与Abaqus软件交互进行求解,得到叶片各单元各层优化的铺层角度、铺层顺序和各铺层纤维的厚度。以1.5 MW叶片为例,优化后叶片的最大位移和Tsai-Wu失效因子明显减小,性能显著提升,验证了该方法与算法的有效性和可行性。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

可靠度约束下的不完全预防更换维修模型

李建华, 徐家生, 任丽娜

2022, 43(4): 446-452. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-1372

PDF全文 ( )

可视化

针对可修系统因维修更换计划不合理而导致的不能充分利用设备剩余寿命问题,在综合考虑动态维修成本和可靠度的基础上,提出一种可靠度约束下的不完全预防更换维修方法,建立基于混合故障率的非等周期不完全预防维修模型。以可靠度为约束,给出设备更换维修周期的计算公式,采用枚举法给出最优更换阈值;以平均维修成本最小为目标,给出最佳预修次数、预修周期和更换周期。以某风力机的发电机为例,将该模型与无可靠度约束模型和未考虑更换阈值模型进行对比分析,结果表明所提方法在保证设备可靠运行的同时,有效降低了维修成本。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于塑性损伤模型的某低强风电机组基础加固方案优化设计

孙林远, 黄昊, 甄理, 夏世法

2022, 43(4): 453-460. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0906

PDF全文 ( )

可视化

针对风电机组基础加固缺少精确理论分析的问题,以某风场项目为例,通过ABAQUS三维有限元分析软件,采用塑性损伤模型模拟不同方案的加固效果,以期为实际风电机组基础加固设计提供理论支撑。通过对比分析不同尺寸环梁加固后基础的最大应力、损伤程度以及钢筋应力的变化,结果表明：增加环梁高度能有效提高基础结构承载力,增加环梁宽度能在一定程度上提高基础结构承载力,当环梁高度为1.2 m,宽度为0.6 m时加固效果最优,并在实际工程中得到验证。建议加固设计时采用有限元方法对不同加固方案进行模拟,比较加固效果,确定最优加固方案。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

大型风电机组模型预测独立变桨控制器设计

田德, 方建驹, 刘枫, 唐世泽, 邓英

2022, 43(4): 461-467. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1147

PDF全文 ( )

可视化

针对恒转速运行时,大型风电机组承受的不平衡载荷问题,提出一种多输入多输出的风电机组模型预测（MPC）独立变桨控制策略。首先,建立风电机组旋转坐标系下的状态空间模型,经过坐标变换得到固定坐标系下的平均周期模型,分析表明模型在非对角存在无法忽视的耦合;然后,计算所需观测器和控制器的参数,进一步设计基于Kalman状态观测器的多输入与多输出的模型预测独立变桨控制器;最后,分析NREL 5 MW风电机组平台在湍流风作用下集中变桨、传统独立变桨以及模型预测独立变桨控制策略的载荷特性与运行特性。结果表明,与传统的PI独立变桨控制相比,多输入多输出模型预测独立变桨控制器具有更好的降载效果,且不会引起功率波动。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

生物质费托合成制取液体燃料的仿真及分析

邓玥, 仲兆平

2022, 43(4): 468-473. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0728

PDF全文 ( )

可视化

以生物质费托合成制取液体燃料工艺为基础,利用Aspen Plus软件建立其流程的仿真模型,研究各单元操作参数变化对航空煤油产量的影响,并在最优工况下对系统进行能量分析。结果表明：生物质气化单元对航油产量的影响主要来自产物合成气中H₂与CO物质的量之比（H₂/CO）,最优操作条件为T=750℃,P=0.1MPa,进口水蒸气与生物质质量比（S/B）为0.5;加大FT合成温度和压力可增大航油产量和提高能量利用效率,最优费托合成温度为230 ℃,压力为2.5 MPa;在最优工况下,当收益仅为航煤时,系统总效率为49.67%,若将全部副产品算入收益中,总效率为59.48%。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

秸秆燃烧过程中KCl分压蒸发模型的建立与应用

李秀华, 苏现强, 李湘杰, 赵荣魁, 王海亮, 何芳

2022, 43(4): 474-479. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0756

PDF全文 ( )

可视化

为了研究秸秆燃烧中钾（K）类无机物的逸出特性,计算其逸出速率,利用X射线荧光能谱仪（XRF）和X射线衍射仪（XRD）分析玉米秸及其低温灰中K的化学形态,利用同步热分析仪（STA）研究秸秆及其灰中主要K类无机物在高温过程的逸出特性,建立KCl在多孔介质中逸出和在熔融相中分压的蒸发模型,并应用模型计算秸秆灰中KCl的蒸发速率。结果表明：秸秆低温灰中的K主要以KCl、K₂SO₄形态存在,两者约占灰总量的13%;常用燃烧温度下,KCl主要以蒸发形式逸出;KCl与K₂SO₄的共熔,可降低KCl在熔融相中的蒸气压;秸秆灰中KCl蒸发速率的计算值与实验值吻合良好。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

有机酸和路易斯酸对玉米芯和玉米秸秆生物质水热法制备木糖影响研究

王伟云, 王康妮, 黄圣钊, 毛燎原

2022, 43(4): 480-485. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0793

PDF全文 ( )

可视化

为确定有机酸和路易斯酸水热法处理玉米芯和玉米秸秆制备木糖的影响因素显著性顺序及最优工艺条件,设计正交实验,考察酸种类、酸浓度、固液比、水解时间和水解温度对木糖得率的影响。对酸种类和酸浓度进行单因素实验设计,采用高效液相色谱对水解液进行分析。结果表明：各因素影响主次顺序为水解时间>固液比>酸种类>水解温度>酸浓度;最佳处理条件为氯化铁作为酸性催化剂,酸浓度15 g/L,固液比1∶12,处理温度170 ℃,处理时间15 min;秸秆和玉米芯单因素实验皆在添加15 g/L氯化铁时木糖得率达到最大值,分别为22.58%和25.70%。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

安装高程对潮流能水轮机尾迹特性影响试验研究

赵梦晌, 张玉全, 郑源, 杨春霞, 张智, 唐庆宏

2022, 43(4): 486-492. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0709

PDF全文 ( )

可视化

为探究安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响,以模型潮流能水轮机为研究对象,采用ADV采集尾流场速度数据,对比分析不同高程下的尾流场特性,揭示安装高程对潮流能水轮机尾迹特性的影响规律。结果表明：随着安装高程的增加,转轮后方尾流速恢复速度逐渐加快,而湍流强度和雷诺切应力恢复速度有逐渐减小的趋势;横向尾流场水动力特性沿转轮中心线基本呈对称分布,纵向剖面中,尾流速度呈现明显向自由液面漂移的现象,而湍流强度和雷诺切应力未出现明显的漂移现象;安装高程主要影响下游的尾迹恢复速率,而对沿水深和水平面方向的尾迹影响较小,支撑结构仅对近尾流1.5D（D为转轮直径）范围内尾迹结构影响较大,而对远尾迹特性影响较小。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

水工质波浪能装置液压系统及其监测系统的设计

梁雨婷, 车志伟, 徐明奇

2022, 43(4): 493-497. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0798

PDF全文 ( )

可视化

针对波浪能发电装置的液压系统存在环境污染、安全性差和工作可靠性差等问题,设计一种以水为工质的波浪能发电装置液压系统,对系统组成和液压元件设计进行分析,有效解决传统油压传动存在的问题,为海洋环境中液压系统的优化设计提供一种新思路。同时设计一种基于STM32单片机的液压参数监测系统,可实现对压力、温度、流量、转速的实时监测。在实验室条件下对系统进行测试,结果表明：该液压系统工作性能稳定、监测系统测试精度高,可作为监控液压系统工作状态的有效方式。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

实海况条件下磁流体波浪发电机的优化设计

刘华兵, 赵凌志, 朱培奇, 史玉涛, 彭爱武

2022, 43(4): 498-505. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0845

PDF全文 ( )

可视化

以点吸收式波浪发电装置为例,考虑浮体和阻尼板在垂荡方向上的运动响应特性及磁流体发电机的发电特性,利用遗传算法优化不同规则波况下磁流体发电机的结构参数,得到装置投放于南海某岛屿附近时不同平均有效波高下的发电效率。然后,根据该岛屿全年波况的频率分布规律,计算得到全年发电量,年发电量最大时磁流体发电机结构参数最优。与传统按主波况进行结构参数优化相比,充分考虑不同平均有效波高的出现频率对装置输出功率的影响,对实海况条件下磁流体波浪发电装置的优化设计和经济效益的评估具有重要的指导意义。另外,磁流体波浪发电装置的启动波高低于1.0 m的行业标准,启动性能极好,可增加波浪的有效利用小时数,其极强的低海况响应能力尤其适合中国的低海况条件。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

基于功率区间划分的潮流能发电装置电能质量特性分析

张原飞, 王项南, 夏海南, 薛彩霞, 郭毅, 贾宁

2022, 43(4): 506-511. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0860

PDF全文 ( )

可视化

在对中国自主研发的潮流能发电装置现场测试中获取的电能质量数据的基础上,提出功率区间划分的分析方法。以该装置的额定功率为基准划分功率区间,统计各功率区间的电能质量数据,独立分析各功率区间的电能质量特性,阐述产生电能质量问题的原因以及并网后对电网造成的影响。该方法的应用可提高潮流能发电装置电能质量特性分析的准确性,能辅助找出造成电能质量问题的原因,可为潮流能发电装置优化升级以及潮流能发电装置电能质量精细化评价提供依据。

Select

电化学储能安全性与退役动力电池梯次利用关键技术专题

点吸收式振荡浮子水动力学影响因素研究

张保成, 邓子伟, 苗雨, 赵波, 王强, 张开升

2022, 43(4): 512-518. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-0885

PDF全文 ( )

可视化

基于势流理论建立浮体的水动力运动方程,并以该运动方程为基础对不同外形参数的浮子进行建模仿真,研究单个振荡浮子在频域下的水动力性能。主要利用水动力分析软件AQWA分析浮子底部形状、直径、吃水和重心位置变化对浮子RAO、波浪激励力、辐射阻尼系数、附加质量等水动力参数的影响,并与最近相关文献的结果进行对比。发现圆柱底浮子的性能较优,且相对浮子半径和阻尼的影响,浮子重心改变对于垂荡运动影响较小,相关计算结果可为浮子结构优化及阵列的分析提供指导。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

过刊目录

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

过刊目录