太阳能学报

Select

李智, 张扬帆, 刘明波, 刘辉, 孙为民, 李阳

2023, 44(10): 1-8. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0713

PDF全文 ( )

可视化

通过模拟同步发电机的机械运动方程,建立电压控制型虚拟同步发电机,设计原动机调节和励磁调节控制策略,并模拟同步发电机的转动惯量,提高新能源机组对电网稳定运行主动支撑能力。提出有功-负荷系数、有功调频系数、无功调压系数、一次调频稳定时间和无功调压稳定时间5个控制特性评估指标,构建基于Matlab/Simulink的电压控制型虚拟同步发电机控制特性电磁暂态仿真验证模型,重点分析小扰动下不同关键控制参数对电压控制型虚拟同步发电机有功调频和无功调压性能的影响,定量分析关键指标变化趋势和规律,给出有功控制环虚拟惯量、阻尼系数以及无功控制环积分系数和下垂系数工程化应用优化参数区间。最后,通过建立多台电压控制型虚拟同步发电机并联并网模型,研究电压控制型虚拟同步发电机间交互振荡机制,分析得出接入大电网振荡临界参数、振荡频率及多机并联振荡模式。

Select

计及源荷不确定性和碳捕集虚拟电厂的电-气互联系统优化调度

陈继明, 徐乾, 李勇, 于馨玮, 陈文淙

2023, 44(10): 9-10. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0840

PDF全文 ( )

可视化

在电-气综合能源系统的基础上,加入碳捕集系统以及储碳系统,构建碳捕集-电转气-风电-气电虚拟电厂联合运行模型,分析联合运行模式相较于碳捕集电厂独立运行的优势。其次,考虑风电、负荷的不确定性带来的影响,通过引入模糊参数,建立计及源荷不确定性的模糊机会约束模型,分析不确定性对于碳捕集能力的影响。最后,基于改进的IEEE-39节点系统和天然气20节点算例系统,通过GUROBI求解器验证所提碳捕集虚拟电厂联合运行模型在考虑风电和负荷不确定性下可有效消纳风电、降低系统的碳排放。

Select

基于神经网络的逆变器约束自适应PI控制

施建强, 李双, 赵宁宁, 徐梦溪

2023, 44(10): 19-27. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0859

PDF全文 ( )

可视化

针对负载扰动以及输入输出约束条件下逆变器的电压跟踪控制问题,根据同步旋转（dq）坐标系下的电压电流时域数学模型,提出一种基于神经网络的约束自适应PI控制策略。首先,利用状态转换函数将带约束的系统转换为等价的无约束系统,同时引入动态辅助系统处理输入约束问题;其次,通过反步法进行控制器设计,并为解决传统反步法“微分爆炸”问题,运用神经网络逼近包括虚拟控制律导数在内的非线性项;最后,所设计的虚拟控制律和控制律由PI项和前馈项组成,且PI控制器的增益可在线调整;理论分析表明,所提控制策略能保证闭环系统的所有误差信号最终一致有界,Matlab/Simulink平台仿真结果则进一步验证了该方案的可行性和有效性。

Select

含异步电动机负荷的MMC-HVDC供电系统小干扰电压稳定性分析

华文, 王龙飞, 周正阳, 薛翼程, 张哲任, 徐政

2023, 44(10): 28-37. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0863

PDF全文 ( )

可视化

研究模块化多电平换流器型柔性直流输电（MMC-HVDC）向异步电动机负荷供电系统小干扰电压稳定机理。建立系统的线性状态空间模型,并对影响系统小干扰电压稳定性的关键参数进行研究。根据特征值及参与因子分析,减小MMC的内外环控制器比例增益系数或电气距离均可危害系统的小干扰电压稳定性,而MMC与异步电动机负荷之间的电气距离增大会导致系统失去稳定平衡点。基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态仿真模型验证了所建模型的准确性以及所得结论的有效性。

Select

计及需求响应比例的园区综合能源系统低碳经济调度方法

魏子强, 温鹏, 梁志, 贾宇琛, 高立艾, 霍利民

2023, 44(10): 38-45. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0916

PDF全文 ( )

可视化

提出一种计及需求响应比例的园区综合能源系统低碳经济调度方法。首先,构建园区综合能源系统优化调度模型,并对传统式与阶梯式碳交易机制、传统式与阶梯式综合需求响应补偿机制进行建模。其次,根据不同的碳交易与综合需求响应补偿机制,设置不同场景,并采用CPLEX求解器对模型求解。最后,分析不同碳交易与综合需求响应补偿机制对系统运行成本与碳排放量的影响,并提出系统运行的低碳经济指标,对不同需求响应比例情况下系统的低碳经济性进行分析。结果表明,阶梯式碳交易机制和综合需求响应可有效提高系统的环保性和经济性,引入阶梯式综合需求响应补偿机制后,在需求响应比例为20%时系统的低碳经济指标最低。

Select

计及碳排放约束及源荷不确定性的电力系统协调优化配置研究

林嘉琳, 王俐英, 李华, 董厚琦, 曾鸣

2023, 44(10): 46-57. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0943

PDF全文 ( )

可视化

提出一种计及碳排放约束及源荷不确定性的电力系统双层协调优化配置模型。该模型上层以系统规划成本最小化为优化目标,对各类电源机组及储能设备配置容量进行优化。下层运行优化模型以系统碳排放量最小化为优化目标,采用模糊随机机会约束法对源、荷双侧不确定性因素进行处理,优化电源、储能、需求侧资源的出力。结果表明,综合考虑源荷储灵活性资源的电力系统协调规划可有效降低系统碳排放量,可兼顾电力系统规划的经济性与环保性。

Select

考虑新能源消纳与低碳排放的多电-气互联系统合作博弈

蒋东荣, 郭艺鑫, 梁珂, 牛嘉琪, 石珂可, 杨超

2023, 44(10): 58-67. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0962

PDF全文 ( )

可视化

双碳目标下为提高新能源消纳量和降低碳排放量,建立考虑灵活资源和碳捕集的多电-气互联系统低碳合作博弈模型。该模型以实现大量灵活设备参与调度情况下,将低碳运行效益最大化,同时提高系统能源综合利用率;并采用非对称纳什议价方式在多区域间博弈合理分配各系统利益,以提高各子系统主动参与合作机制的积极性。考虑到所建模型为凸优化问题,采用分布式ADMM算法求解,具有良好的收敛性和鲁棒性。算例分析表明,合作博弈机制能实现不同区域和不同类型灵活设备的电能协调优化调度,提高系统风电、光伏等新能源发电的接纳能力,同时可有效降低区域综合能源系统的净成本和碳排放量。

Select

多能形式能源路由器运行工况集的能量流控制

立梓辰, 吴远

2023, 44(10): 68-79. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0990

PDF全文 ( )

可视化

为应对能源路由器的运行模式不固定、响应慢的问题,力求多种能源交互转化效益最大化,提出一种以能源路由器为核心构架多能形式的能源互联网,以新能源输出功率划分出3种运行工况集,为细化运行工况,提出以电网、气网、热网的负荷状态为标准得出工况全集,并提出相应的能量控制策略和调度算法用于精准主动控制工况。最后用实际数据验证基于能源路由器运行工况集的能量流控制方法有效。

Select

计及多重不确定性与综合贡献率的多微网合作运行策略

姜恩宇, 陈周, 史雷敏, 惠杰, 林顺富, 米阳

2023, 44(10): 80-89. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1070

PDF全文 ( )

可视化

针对多微网系统如何实现各微网利益公平分配的问题,提出一种考虑多重不确定性和综合贡献率的多微电网合作运行策略。首先,采用鲁棒优化和信息间隙决策理论分别处理电价和风光不确定性,以降低系统的运营风险;并引入消纳责任权重促进可再生能源的消纳和系统的绿色、经济运行;然后,以基于非线性能量共享映射法的能量交互贡献率和二氧化碳排放减少率来量化合作贡献,实现利润分配的公平性以及促进各微网低碳减排的积极性;最后,基于Matlab平台对多微电网进行仿真模拟和算例分析,验证所提策略的合理性和有效性。

Select

结合电流应力优化的ISOP-DAB变换器电压均衡控制

蔡逢煌, 林俊腾, 江加辉, 王武, 林琼斌

2023, 44(10): 90-96. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1008

PDF全文 ( )

可视化

当输入串联输出并联（ISOP）型双有源桥（DAB）DC-DC变换器系统各模块参数不同时,系统存在传输功率不均衡导致的过电压过电流现象,严重时可能损坏器件,此外变换器运行时还需考虑其电流应力与动态性能。针对这些问题,基于双重移相提出一种结合电流应力优化的电压均衡控制方案。分析双重移相下变换器的电流应力与传输功率模型,并通过KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件法求取电流应力最优的移相比公式。在电流应力优化的基础上提出一种电压均衡控制方法,通过传输功率模型推导桥间移相比表达式,引入均压分量和动态传输功率,实现输入电压均衡、输出电压稳定以及提高动态性能。最后,搭建双模块ISOP-DAB实验平台进行对比实验,验证所提控制方法的有效性。

Select

考虑源荷功率特性的交直流配电分时能效对比

王磊, 闫智超, 韩肖清, 李胜文, 刘江涛, 温敏敏

2023, 44(10): 97-106. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1673

PDF全文 ( )

可视化

对交、直流配电网进行能效进行对比分析,提出考虑源荷功率特性的交直流配电系统能效评估方法。首先对光伏、储能和电动汽车及其他办公负荷特性分别进行详细分析;之后基于低压交、直流配电系统典型结构,建立换流设备的效率函数及线路损耗模型,研究考虑源荷功率特性的交直流分时能效对比方法,在源荷不同运行方式、不同容量占比情况下,对交流与直流系统进行基于时序的能效对比分析。最后,基于实际直流示范工程配置,设计相同网络拓扑结构的交流、直流配电网,进行能效对比计算。

Select

用于热泵采暖的强制对流散热器多参数耦合优化

梁浩宇, 贾捷, 周轩, 田琦, 庞文星, Lee W L

2023, 44(10): 107-112. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0971

PDF全文 ( )

可视化

为了提升热泵采暖系统的运行能效,提出一种强制对流散热器作为热泵的室内末端。以某典型办公室为例,在实测研究的基础上,采用CFD模拟该散热器营造的室内热环境状况,并在考虑热舒适性约束的前提下,以最大化节能潜力为优化目标,对强制送风速度和散热器表面温度进行同步优化。研究发现,送风速度和表面温度对室内热环境的影响具有耦合性。为避免人体吹风感,可在散热器出风口处安装导流罩。优化获得的送风速度为1.2~1.9 m/s,对应的散热器表面温度为41~45 ℃,表明该技术可带来较为显著的节能效益。

Select

考虑阴影变化的太阳电池模型及动态参数分析

唐圣学, 乔乃珍, 冀勃睿, 王彦丰, 张文煜, 陈丽

2023, 44(10): 113-119. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1016

PDF全文 ( )

可视化

针对太阳电池静态模型与实际运行偏差较大,尤其是局部遮挡下均匀光照下的太阳电池模型难以适应新场景的问题,研究阴影变化下的太阳电池建模。首先,分析太阳电池的正向、反向、动态特性和小面积阴影时的内部情况,建立局部阴影下包含正、反向特性的动态模型。然后,研究阴影变化下光伏组件模型,比较模型仿真结果与实验结果,验证所建模型的准确性。最后,利用电池仿真模型,分析环境变化时电池动态参数和输出电流的变化规律。结果表明,所建模型可用于阴影变化下太阳电池动态特性仿真与动态参数分析。

Select

准Z源软开关高增益DC-DC变换器

赵振伟, 张民, 贾海涛, 薛鹏飞, 叶睿明, 董静文

2023, 44(10): 120-128. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0989

PDF全文 ( )

可视化

为使光伏系统能够稳定地输出逆变器母线所需高压直流电,需使用高增益DC-DC变换器来实现光伏组件电压等级提升,基于此设计一款准Z源软开关高增益DC-DC变换器应用于光伏系统中。在准Z源框架基础上使用有源开关管替换二极管并嵌入耦合电感和开关电容模块,可实现软开关、高电压增益以及高效率。介绍该变换器的工作原理,分析稳态下性能表现,并与同类型变换器进行比较,结合变换器的建模仿真及样机实验,验证理论分析的正确性。

Select

基于改进黏菌算法的局部遮阴下光伏MPPT研究

李红岩, 王磊, 安平娟, 杨朝旭, 赵天玥, 刘宝

2023, 44(10): 129-134. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0810

PDF全文 ( )

可视化

为解决光伏发电系统在局部阴影光照情况下传统最大功率点跟踪（MPPT）方法极易陷入局部最优等问题,提出一种混沌变异黏菌算法结合算术算法（CVSMAAOA）的光伏MPPT方法。该方法在黏菌算法（SMA）基础上引入混沌映射函数初始化黏菌个体,使种群分布更加均匀;引入高斯变异策略提高算法跳出局部最优解的概率,变异因子的跃变性有助于加速搜索进程;引入算术优化算法（AOA）中加减算子实现局部高精度探索。仿真实验表明,所提算法相较SMA、AOA在均匀辐照、静态阴影、变化阴影下收敛速度具有明显提升。

Select

基于VMD和射箭算法优化改进ELM的短期光伏发电预测

陈龙, 张菁, 张昊立, 倪建辉, 高典

2023, 44(10): 135-141. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0843

PDF全文 ( )

可视化

为了提高光伏发电预测的准确性,提出一种结合变分模态分解（VMD）、改进的射箭算法（AA）和改进的极限学习机（ELM）的短期光伏功率预测模型。首先,将光伏数据进行变分模态分解;然后,利用混合核函数改进极限学习机;之后,利用随机反向学习策略改进射箭算法;最后,通过改进的射箭算法对混合核极限学习机中的核参数寻优并建立预测模型。通过对澳大利亚DKA太阳能中心的数据进行验证,证明该文方法的准确性。

Select

基于CSwin的航拍光伏组件红外图像热斑检测方法

王巍, 赵宽, 杨耀权, 翟永杰

2023, 44(10): 142-147. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0846

PDF全文 ( )

可视化

针对航拍光伏组件红外图像低对比度、背景复杂和热斑小目标难检测的问题,提出一种融合Swin transformer的跨阶段局部网络（CSwin）,降低参数量的同时可捕获图像全局位置和空间信息,并以CSwin为基础模块构建多尺度特征路径聚合网络（MPC）加强多尺度特征的信息交互以进一步提高小目标检测能力。对航拍光伏红外图像数据集进行定性和定量实验,证明该方法在航拍光伏红外图像热斑检测任务上的有效性。

Select

高比例光伏接入的电力系统暂态过电压控制策略

王蒙, 张文朝, 汪莹, 柳顺楠, 王聪, 崔曦文

2023, 44(10): 148-155. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0847

PDF全文 ( )

可视化

为确保高比例光伏接入的电力系统安全稳定运行,提出一种“整流站-光伏电站”暂态过电压分层控制策略。首先,对高比例光伏直流外送系统送端电网暂态过电压原理进行分析,建立“整流站-光伏电站”暂态过电压分层控制模型。然后,结合联合调用法和一致性算法对控制模型进行求解,通过整流站调相机参数优化控制和光伏逆变器无功回退分配控制对暂态过电压进行抑制。最后,以中国西北地区某高比例光伏电网为例,建立高比例光伏接入的直流外送系统实验仿真模型。算例结果分析表明,所提出的暂态过电压分层控制策略显著增强了系统的电压调节能力,提升了系统运行的可靠性。

Select

深水漂浮式光伏平台系泊结构动力响应分析

徐普, 黎思亮, 宋启明, 赖福梁

2023, 44(10): 156-164. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0857

PDF全文 ( )

可视化

基于实际工程深水漂浮式光伏平台特征提出系泊对称布置方案，建立光伏平台与系泊结构耦合数值计算模型，通过对比验证计算模型的准确性。根据实测海洋环境风浪流条件，开展漂浮式光伏平台系泊结构全时域动力耦合计算分析，探究0°、45°与90°方向极端海况作用下光伏平台6个自由度运动响应及系泊结构张力响应。结果表明：光伏平台6个自由度运动均在最大波高发生时刻响应最大，0°方向下纵荡运动和90°方向下横摇运动最为显著；0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆张力最大，背浪面系泊缆张力响应相对较小；系泊缆张力达到最大时，0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆呈绷紧状，其余系泊缆呈松弛悬链线状，较好反映了系泊缆张力响应。

Select

基于LS-DCGAN的GCSE-DenseNet光伏组件缺陷识别方法

王艳, 申宗旺, 赵洪山, 李伟

2023, 44(10): 165-172. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0890

PDF全文 ( )

可视化

针对光伏组件样本不均衡及缺陷识别精度低问题,提出一种基于LS-DCGAN的GCSE-DenseNet光伏组件缺陷识别方法。首先,针对光伏组件样本的不均衡问题,构建最小二乘深度卷积生成对抗网络（LS-DCGAN）,进行样本数据增强,以扩充数据集。其次,在传统DenseNet网络基础上引入分组卷积和注意力机制,提出一种基于分组卷积和注意力机制的改进GCSE-DenseNet网络模型。改进模型仍采用密集连接机制,实现特征重用防止梯度消失;同时,采用分组卷积优化模型密集模块结构,以降低模型参数量;引入注意力机制加强有效特征、削弱无效特征,以增强模型特征学习能力。最后,对所提模型的有效性进行实验验证。实验表明,改进的GCSE-DenseNet网络模型能有效提高光伏组件缺陷识别精度。

Select

太阳能飞行器能源系统中GaN变换器优化研究

赵方玮, 李艳, 殷子钧, 李尧

2023, 44(10): 173-181. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0912

PDF全文 ( )

可视化

为实现太阳能飞行器能源系统的高效率和高功率密度,采用基于氮化镓（GaN）器件的四开关升降压（FSBB）变换器。首先提出一种变移相角控制策略,该控制策略可根据不同的输入电压范围,通过改变移相角来使电感电流纹波始终维持在此时工况下的最小值,同时保证电感以最小电流进行环流并兼顾软开关技术,进一步提高变换器的工作效率。然后对所提控制策略下的变换器进行建模,分析其稳定性,并通过对控制参数进行整定,完成变换器补偿网络的环路设计。最后搭建一台输入30~60 V,输出45 V/200 W的GaN FSBB变换器实验样机,验证变移相角控制策略的有效性。

Select

基于影响因素权重的光伏组件现场性能退化率分区预测

熊玉辉, 孙帅帅, 李少帅, 徐锛, 刘卫东

2023, 44(10): 182-190. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0917

PDF全文 ( )

可视化

提出准确预测光伏组件现场性能退化率的分区预测方法。首先系统识别和选取影响光伏组件性能退化的综合性因素,再基于加速寿命试验确定各综合性影响因素对光组件性能退化的影响权重,进而构建光伏组件现场性能退化率的预测模型;其次综合考虑性能退化影响因素的影响权重和时间权重,进行性能退化影响因素的地理区域聚类,得到性能退化程度最具一致性的地理区域划分结果,从而实现光伏组件性能退化率的分区预测。广东、海南两省所处地理区域类别的光伏组件现场性能退化率预测结果表明,预测值与实际值的相对误差为6.67%,能满足工程应用的要求。

Select

基于多尺度编码互补注意力网络的光伏缺陷检测

陈海永, 袁乐, 王世杰, 赵参参

2023, 44(10): 191-197. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0966

PDF全文 ( )

可视化

由于光伏组件的电致发光（EL）缺陷存在微小、微弱的特点,导致EL图像缺陷检测是一项具有挑战性的任务,因此,提出多尺度编码互补注意力网络（MCECAN）。MCECAN的主干和预测头遵从YOLO系列设计,网络颈部应用多尺度编码互补注意力模块（MCECAM）。该模块前端利用多尺度编码器聚合多尺度信息、增强全局信息,后端互补坐标注意力建立特征图通道间的依赖关系,突出缺陷特征并抑制背景干扰,提高网络对微小、微弱目标的检测能力。在包含5537张EL图像的数据集上,该方法取得了优秀的检测性能。

Select

太阳能增强型间接空冷塔流动换热特性及其受环境侧风的影响机制

张莉, 马欢, 司风琪

2023, 44(10): 198-208. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0941

PDF全文 ( )

可视化

通过建立太阳能增强型间接空冷塔的三维数值模型,从塔内外流场、温度场分布以及塔内不同高度层空气温度、速度的趋势变化剖析太阳辐射对塔流动换热的增效作用以及受环境侧风影响后的变化规律,并与传统间接空冷塔的性能变化进行对比分析。结果表明：太阳辐射的引入降低了侧风对间接空冷塔流动换热的不利影响,具体为减弱塔内涡流及提升塔侧风区、背风区换热器的进气与散热能力。在无风和低风速下,太阳能增强型间接空冷塔在地面和集热器附近的空气速度、温度均高于传统间接空冷塔,且地面附近空气受太阳辐射影响更大,其温升更高,而中间高度层上空气温度会稍小于传统间接空冷塔;高风速下,受塔内涡流影响,太阳能增强型间接空冷塔内背风区的进气温度沿径向呈下降趋势。侧风下太阳能增强型间接空冷塔的通风量与散热量均要高于传统间接空冷塔,最大分别提升10.5%和5.8%,且其对环境侧风的敏感度要小于传统间接空冷塔。

Select

基于改进鲸鱼算法的太阳能热发电站镜场优化布置

高博, 孙浩, 刘盛

2023, 44(10): 209-217. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0973

PDF全文 ( )

可视化

针对塔式太阳能热发电系统中定日镜布局优化问题,以无遮挡（EB）布局模型为基础,建立光热电站定日镜场光学效率模型,通过与SolarPILOT对相同坐标数据的定日镜场进行效率计算,证明光学效率建模的准确性。通过在种群初始化时加入Kent映射,在迭代过程中添加动态双子群收敛因子、自适应精英非均匀变异、自适应惯性权重得到混合策略鲸鱼优化算法,同时引入非支配排序和拥挤度计算使算法适用于多目标优化问题,最后结合Gemasolar电站的数据以单目标和双目标分别优化EB布局中的关键参数（方位间距因子和极限重置因子）,得到最优布局方案。

Select

高温太阳能热化学与甲烷互补的SOFC-GT-KC复合动力系统研究

王秋实, 蒋潇甫, 段立强, 郑红旭, 卢紫艺

2023, 44(10): 218-228. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1013

PDF全文 ( )

可视化

提出一种新型高温太阳能热化学与甲烷互补固体氧化物燃料电池-燃气轮机-卡琳娜循环（SOFC-GT-KC）复合动力系统,利用高温太阳能热驱动甲烷重整制氢,将太阳能转化为富氢燃料合成气中的化学能,实现了太阳能的转化与储存。以产生的氢气驱动SOFC-GT-KC复合系统发电,实现能量的梯级利用。分析各关键参数对新系统热力性能影响并研究在不同季节典型日系统运行特性,给出不同的运行策略。研究结果表明：在设计工况下,系统发电效率为62.28%,火用效率为64.92%,与相同条件下的无太阳能热化学过程互补的SOFC-GT-KC系统相比,新系统输出功率提升31.90%,且火用效率提升2.77个百分点。额定工况下,输出同样的电功率,新系统要比参考系统节省化石燃料29.6%。

Select

太阳能-空气源热泵热水系统多水箱设计方案的优化与能效分析

马一程, 席剑飞, 蔡杰, 顾中铸

2023, 44(10): 229-236. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1879

PDF全文 ( )

可视化

该文针对高校宿舍热水系统,为提高其经济效益与减排效果提出加入夜间蓄热水箱和热泵机组缓冲水箱的两种多水箱太阳能-空气源热泵热水系统,分别设计优化运行策略。选取水箱体积、集热器面积、倾角以及热泵功率等参数为优化变量,并确定生命周期成本年值与全年运行碳排放量为目标函数,通过对单水箱、双水箱和三水箱热水系统在逐月电耗、电费、太阳能保证率以及平均系统COP等方面的研究与分析,发现三水箱热水系统比传统单水箱全年能节省电耗约3.86%,省电费22.35%,太阳能保证率提高33.32%,平均系统COP提高45.70%,生命周期成本年值降低5.07%,碳排放量减少3.72%,效率提升4.65%。

Select

中国帕米尔高原太阳辐射演变规律

雅森江·库尔班, 王豫, 买买提艾力·买买提依明, 高佳程, 艾力亚尔·艾海提, 杨帆

2023, 44(10): 237-244. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0894

PDF全文 ( )

可视化

该文基于2016年7月—2021年7月中国帕米尔高原陆-气相互作用观测站的观测资料,挑选总辐射、散射辐射、直接辐射等指标,研究该地区太阳总辐射和散射辐射收支的变化规律及其影响因素。结果表明：中国帕米尔高原太阳总辐射、散射辐射、水平直接辐射年曝辐量分别为6474.41、2219.95、3497.35 MJ/m²。其中,总辐射、散射辐射、水平直接辐射年的最高辐照度为1171.18、676.23、1003.52 W/m²,分别在2017年7月23日、5月31日和4月3日出现。总辐射、散射辐射、水平直接辐射平均辐照度的峰值分别为690.85、218.66、417.02 W/m²,均在12:00前后出现。中国帕米尔高原地表反照率均值在0.24~0.49之间,年均值为0.30。降水和沙尘天气对地表辐射收支产生影响,其中降水天气使总辐射平均辐照度日峰值比晴天时减小约18%,散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍,扬沙或浮尘天气发生时总辐射辐照度日峰值与晴天相比变化不大,散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍。此外,当喀什市周边发生沙尘暴时,中国帕米尔高原散射辐射辐照度与日曝辐量明显增加。

Select

一种基于决策融合策略的全天空地基云图云量估计方法

方明, 张利箭

2023, 44(10): 245-254. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1024

PDF全文 ( )

可视化

云量对光伏发电有至关重要的影响。全天空地基云图云量估计的重点在于对全天空图像进行畸变矫正,以及设计准确率高的地基云分割方法。针对这两个问题,提出一种基于决策融合策略的云量估计模型。首先,通过基于多维球切面透视投影模型的鱼眼畸变矫正算法,获取多方位的局部复原图像;其次,采用最近邻复原中心的决策融合方法对多维复原图像分割后的数据进行修正,最终获取云量估计值。实验表明：该方法更好地复原了云和天空的比例关系,提高了云量估计的准确性。

Select

青海省太阳能-风能发电潜力评估及时空格局

曹炯玮, 魏加华, 李想, 黄跃飞

2023, 44(10): 255-265. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1150

PDF全文 ( )

可视化

为定量评估青海省太阳能、风能资源开发潜力,该文基于地形条件、土地利用、生态保护区等地理空间分析,在10 m×10 m空间分辨率上提取光风电站可开发利用区域,考虑了地形条件对装机折减影响及真实电场设计参数,采用1980—2020年MERRA-2再分析数据,评估了青海省光风理论和技术发电潜力,分析了时空格局,识别了开发利用现状。研究表明：1）1980—2020年青海省太阳能多年平均理论发电潜力1881.1 kWh/m²,技术发电潜力301.7 kWh/m²;空间上,呈西高东低的分布格局,且东部变化更为显著;时间上,全省呈波动减少特征,整体下降速率为-337.9亿kWh/a,各地区增减不一,其中果洛和玉树缓慢上升,其他地区呈下降趋势。2）1980—2020年青海省风能多年平均理论发电潜力121.1 kWh/m²,技术发电潜力21.9 kWh/m²;空间上,呈西北高东南低的分布格局,且西南部变化更为显著;时间上,全省呈先增加后减少的趋势特征,整体下降速率为-27.0亿kWh/a,各地区增减不一,其中海西减少最快,玉树有小幅增加。3）青海省太阳能和风能2020年发电量分别为167亿kWh和81亿kWh,分别占技术发电潜力的1.1%和9.2%,仍具有较大挖潜空间。

Select

基于麻雀搜索算法的风电机组独立变桨控制研究

孙欣宇, 向东, 丁伟, 赵开阔

2023, 44(10): 266-274. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0817

PDF全文 ( )

可视化

通过FAST和Simulink联合仿真,建立风电机组整体模型,基于载荷反馈建立风电机组独立变桨PI控制模型,利用麻雀搜索算法进行PI参数的整定,将所得寻优参数导入风电机组模型中,并与基于粒子群优化算法建立的独立变桨控制器、经典统一变桨控制器进行对比。仿真结果表明：基于载荷反馈建立的独立变桨控制模型可有效抑制叶根处不平衡载荷,利用麻雀搜索算法建立的独立变桨控制器相对于另外两种控制器可显著减小风电机组叶根处不平衡载荷,具有更快的桨距角响应速度和更稳定的输入转速、输出功率。

Select

基于定常吸气的翼型动态失速特性研究

黄浩达, 刘青松, 马璐, 缪维跑, 李春, 王培麟

2023, 44(10): 275-283. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0825

PDF全文 ( )

可视化

翼型动态失速过程易在吸力面产生大尺度涡脱落,导致发生失速造成气动性能急剧下降。采用滑移网格及SST k-ω湍流模型对S809翼型开展数值模拟,研究前缘定常吸气对其动态失速流动控制效果及气动特性的影响。结果表明：吸气可有效抑制动态失速涡脱落,增大翼型吸/压力面两侧压差,并提高其气动性能;距翼型前缘0.05c处进行定常吸气可获得最大平均升力系数,吸气位置靠近前缘时,修正阻力系数减小;当吸气动量系数为0.025、吸气距前缘0.15c时,修正升阻比在所研究攻角内较原始翼型提升最大;吸气耗能与吸气动量系数成正相关,且随吸气缝距前缘位置减小而增大。

Select

考虑非独立增量过程的风速波动特征建模方法

张家安, 王军燕, 董存, 刘辉, 王铁成, 李志军

2023, 44(10): 284-290. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0833

PDF全文 ( )

可视化

风速波动特征复杂,对其精确建模对于风电系统安全、稳定、经济运行具有重要意义。为提高风速建模的精度,提出一种风速波动的非独立增量过程（PWNI）建模方法。首先,对风速时序波动特征进行分析,分别阐述风速的短期波动特征和长期波动特征;然后,针对风速短期波动特征,应用统计方法对一定风速范围的时序变化特征进行分析,建立其短期波动模型,并基于长短期记忆神经网络（LSTM）对风速范围进行外推,从而在全风速范围内建立精确的短期波动模型;其次,针对风速长期波动特征,利用权重分析法将其引入模型中,建立考虑长期波动特征的优化模型。以中国华北张家口地区某风电场运行数据为算例,验证了所提建模方法的有效性,算例结果表明,所提方法能实现对风速多尺度波动特征的准确描述。

Select

三维效应对大型风力机叶片气动-结构特性影响的数值研究

何闯, 曹人靖

2023, 44(10): 291-295. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0839

PDF全文 ( )

可视化

研究以NREL 5 MW风力机叶片为对象,建立了考虑三维效应的叶片气动-结构数值模型,对比研究了CFD和BEM两种数值模拟方法对复合材料叶片的表面流动、气动载荷特性以及结构变形计算结果的影响。研究结果表明：对于梁帽碳纤维增强的叶片,CFD与BEM气动模型计算得到的载荷集中力大小差异对结构变形的计算结果几乎不产生影响;与传统四分之一弦长气动中心相比,考虑三维效应计算得到的叶片压力中心在距离前缘相对弦长0.30~0.35范围内波动,不同的气动载荷作用位置会对弯扭耦合角位移计算结果产生影响;与传统气动中心相比,以压力中心为载荷作用位置计算得到的角位移曲线峰值点前移,最佳铺层角度减小。因此,建立考虑三维流动效应的叶片气动-结构数值模型,对大型风力机叶片的设计和分析具有重要的指导意义。

Select

基于塔架主动阻尼控制的风电机组变速控制参数优化策略研究

刘颖明, 张书源, 王晓东

2023, 44(10): 296-305. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0841

PDF全文 ( )

可视化

考虑风电机组控制参数相互耦合,为解决控制参数不精确以及控制目标难以兼顾问题,提出一种基于塔架主动阻尼控制的自适应变速控制参数优化方法。首先,基于转矩-转速系统和塔架侧向主动阻尼控制完成数学和动力学建模,并计算主动阻尼增益初始值。其次,为便于整定PI控制参数和分析计算,针对惯性较大的转矩-转速系统采用Routh法将其辨识为低阶惯性系统,进而采用时间加权绝对误差积分准则整定变速系统PI控制参数初始值。最后,为保持最优控制状态,基于灾变遗传算法优化各风速点变速系统PI控制参数和主动阻尼增益,并将其分别与风速拟合构建自适应控制。算例分析通过比较频域特性、控制精度、塔架振动和载荷情况验证了所提方法的有效性。

Select

大型风力机塔筒与叶片涡激共振机理研究

王丁丁, 赵振宙, 刘一格, 马远卓, 刘惠文, 陈明

2023, 44(10): 306-312. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0844

PDF全文 ( )

可视化

大型风力机组停机状态下,塔筒与顺桨叶片尾涡干涉严重,进而产生叶片和塔筒的涡激共振现象,严重影响风力机可靠性。本文以NREL 5 MW风力机为研究对象,采用CFD与有限元方法,分别针对其流场与结构进行数值模拟计算,分析不同来流风速下叶片与塔筒一体化模型的模态频率与振型、尾涡形态与其脱落频率、以及表面压力变化特性。研究结果表明：风力机一体化模型的固有频率基频较小,低阶振型主要为风力机整体的摆振,高阶振型开始出现叶片的挥舞、摆振与扭转;在65~80 m高度区域内、8~12 m/s来流条件下,叶片与塔筒尾涡脱落存在尾涡合并现象,风速越大,合并现象愈明显,尾涡脱落频率也越高;10 m/s与12 m/s速度下,尾涡脱落频率与风力机固有频率较为接近,风力机易出现涡激共振现象。

Select

建筑组合布局对屋面风能干扰特性的影响研究

王辉, 吴学健, 吴安超, 吴亚雄

2023, 44(10): 313-319. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0849

PDF全文 ( )

可视化

采用CFD数值模拟方法,对某串列布局建筑群风场进行模拟,分析施扰建筑高度和建筑间距对受扰建筑屋面风能干扰特性的影响,通过量化比较孤立单体和串列布局建筑屋面风能大小,获取不同工况下屋面各分区气动干扰因子的变化规律。结果表明：孤立单体布局时,建筑风能集聚效果显著,各分区风能沿高度方向变化,屋面上下游位置风能最大值分别位于1.15H和1.20H（H为建筑高度）处;串列布局时,随着施扰建筑高度和建筑间距增大,受扰建筑屋面各分区风能有所减小,相较于孤立单体建筑,屋面上游居中区域的风能最大减小了67.1%;相较于建筑间距变化,施扰建筑高度变化对风能干扰效应影响更大;各分区风能干扰因子IF与特征角呈线性正相关关系。

Select

基于PMU实测数据的DFIG风电场等值模型鲁棒性与适应性分析

张剑, 崔明建, 何怡刚

2023, 44(10): 320-328. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0867

PDF全文 ( )

可视化

对传统聚合方法无法解决风电场长期运行过程中产生的参数变化问题,该文基于实测数据建立双馈感应发电机（DFIG）风电场详细等值模型与初始化方法,分析时变参数的轨迹灵敏度,提出首先将非时变参数固定为聚合值,然后利用风电场公共并网点相量测量单元（PMU）数据针对时变参数采用基因学习粒子群（GLPSO）混合算法进行参数辨识的策略。采用WECC标准算例分析不同风速、尾流效应、部分风电机组离线、风速未知、不同短路故障位置与电压暂降深度情形下等值模型的鲁棒性与适应性。仿真算例表明所提出的参数辨识方法全局寻优能力远高于标准粒子群与遗传算法。而且,对于高灵敏度参数,参数辨识结果与真实值的最大偏差小于10%,远优于目前技术水平。

Select

轻量级感知网络学习下风水互补发电系统调节性能分析

陈帝伊, 董文辉, 袁艺晨, 许贝贝

2023, 44(10): 329-338. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0869

PDF全文 ( )

可视化

为实现复杂风速环境下电网功率与频率快速维持平稳状态的目的,提出一种基于轻量级感知网络的深度强化学习算法。该算法在深度确定性策略梯度算法基础上,设计电网频率变化与功率波动幅值为奖励函数,用于获取突变风速与高斯白噪声风速环境下的最优控制策略,并引入一种具有感知能力的轻量级深度神经网络,利用其延后降采样操作和压缩特性进一步提升算法响应速度。最后,以某风水互补发电系统为例,对比传统PID控制与深度确定性策略梯度算法和轻量级网络强化学习算法控制效果,表明智能算法使功率响应速度提升了30%,频率响应速度提升47%,具有更强的鲁棒性和适应性。

Select

基于SVG的直驱风电场次/超同步振荡影响因素分析

马婷婷, 邓王博

2023, 44(10): 339-345. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0879

PDF全文 ( )

可视化

针对中国西部某直驱风电场发生的次/超同步振荡现象,该文在Matlab/Simulink软件上搭建聚合风电机组并网系统模型,结合阻抗分析法研究SVG的稳态工作点、锁相环、交流电流环直流均压控制对系统阻抗特性及稳定性的影响,最后进行仿真验证。结果表明：随着SVG输出功率增加,系统的稳定性逐渐降低;随着SVG锁相环带宽增加,系统稳定性逐渐降低;随着电压环带宽增加,系统稳定性逐渐降低;随着SVG电流环带宽减小,系统的稳定性降低。

Select

射流襟翼对翼型气动特性影响研究

马璐, 黄浩达, 张险峰, 雷肖, 张炜, 岳敏楠

2023, 44(10): 346-352. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0886

PDF全文 ( )

可视化

通过施加射流技术于翼型尾缘可有效提高风力机气动性能,达到与格尼襟翼相近的气动力提升效果。该文基于NACA0018翼型尾缘射流开展研究,采用计算流体动力学方法对比分析尾缘射流与传统格尼襟翼对其气动特性的影响,并考虑不同射流出口宽度对翼型气动性能提升效果。结果表明：尾缘射流可有效提升翼型气动性能,同时降低小攻角下的阻力系数,且随射流动量系数增加,降阻效果更明显;尾缘射流可有效降低格尼襟翼引入的阻力增量,提高翼型升阻比;当射流动量系数一定时,尾缘射流翼型升阻比与转矩系数随射流出口宽度增加而减小;当射流速度为常数时,随射流出口宽度增加,翼型气动特性有明显提高。

Select

基于FAST的风电机组塔架耦合振动研究

陈俊岭, 赵邦州, 阳荣昌

2023, 44(10): 353-361. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0889

PDF全文 ( )

可视化

为研究大型风电机组的振动机理,基于贝兹理论选取用于低风速区2 MW风电机组的叶片,基于PID控制系统标定相关参数。采用FAST软件建立塔架、叶片、轮毂和机舱一体化模型,对该2 MW风电机组正常运行工况和紧急停机工况下的动力响应进行分析。分析结果表明,该风电机组一阶频率较低,塔架前后方向为主要振动方向;正常运行工况下,风电机组塔架前后方向加速度响应受3P、6P影响较大（1P为风轮额定转动频率）,二阶振型影响明显;紧急停机工况会加剧塔架的振动,塔架前后方向加速度响应主要受塔架一阶振型影响,塔架二阶振型对塔架侧向加速度响应影响明显;该结果为后续振动控制研究奠定基础。

Select

基于优化等寿命疲劳极限模型的风力机叶片寿命预测

马航, 毕俊喜, 葛新宇, 周大川, 焦佳明, 王国富

2023, 44(10): 362-369. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0895

PDF全文 ( )

可视化

针对风力机叶片在随机载荷作用下有效评估疲劳寿命问题,提出一种描述典型玻璃纤维增强复合材料（GRP）等寿命疲劳极限模型,与3种经典模型进行对比分析,并指出GRP在拉伸和压缩阶段损伤累积方式存在差异,反映出等寿命疲劳极限曲线并不对称且呈钟形形状,对比分析该模型在应力-寿命数据中的预测效果。通过ANSYS软件建立风力机叶片数值仿真模型,分析随机载荷平均应力和应力幅值双参数随机变量特征,采用试验数据拟合风力机叶片复合材料应力-寿命曲线量化损伤,最终应用Miner线性疲劳损伤累积法则对各循环损伤进行累积计算总疲劳寿命,结果验证了该模型在利用仿真数据预测风力机叶片疲劳寿命的合理性。

Select

下击暴流不同高度水平最大风速对风力机气动载荷的影响

张旭耀, 李对, 寇海霞, 杨从新, 李泽, 王倩玉

2023, 44(10): 370-375. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0902

PDF全文 ( )

可视化

以理论解析模型结合IECKAI谱构建下击暴流三维脉动风场,将其作为OpenFAST代码的来流输入条件,计算并分析风轮和塔架的气动载荷。结果表明：当下击暴流水平最大风速对应的高度变化导致风轮平面内全部为负的风剪切来流时,风轮的推力和转矩最小;当水平最大风速对应的高度从风轮扫掠面底部到顶部位置变化时,与最小值相比,风轮的横向力、纵向力、倾覆力矩和偏航力矩系数均方根的最大值分别增大29.01%、30.00%、38.79%和38.93%,在距离塔基19%的截面位置处,塔架前后方向气动阻力系数平均值的最大值增大5.6倍。

Select

复杂条件下近海风电机组单桩基础水平变形性状分析研究

任彦忠, 韩中合, 汤旅军

2023, 44(10): 376-383. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0905

PDF全文 ( )

可视化

依托福建某典型复杂条件近海风电场项目,基于不同水平抗力-水平位移（p-y曲线）方法深入分析复杂条件下单桩水平受荷性状,并提出一种基于水平变形分析结果确定单桩临界桩长的方法。研究发现：砂土地层中p-y曲线的选用对单桩水平变形计算结果有很大的影响,采用DNVGL规范p-y曲线计算获得的单桩水平位移及转角均小于考虑“桩径效应及初始刚度修正”的p-y曲线计算结果,其主要原因在于DNVGL规范推荐的砂土p-y曲线的线性段刚度偏大,导致该方法在工程应用中偏不安全;单桩基础存在临界桩长,其数值与桩的水平变形性状密切相关。

Select

考虑热成像图元畸变的风电场电气柜温度预测

王晓东, 杜高英, 王亚超, 刘颖明

2023, 44(10): 384-390. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0910

PDF全文 ( )

可视化

针对风电场内机组及变电站电气柜热成像温度监测中镜头畸变导致的温度值映射偏差和预测精度低的问题,提出一种基于混合深度神经网络的风电场电气柜温度误差校正和预测方法。该方法利用高斯卷积核结构对含噪图元进行滤波处理,完成图元去噪。建立多层卷积神经网络温度校正模型（CNNs）,将去噪后的图元作为输入,消除图元数据中畸变点导致的测温误差,可提高温度值与目标测点间映射关系的精确度。基于校正赋值后的温度数据建立XGBoost-LSTM加权融合预测模型,输出关键监测点温度预测值可用于风电场设备故障预警中,基于模型结构差异性特点对所加入权重的训练来提高融合模型预测的准确率。算例结果表明该文所提方法可有效校正图元畸变并大幅提高预测精度。

Select

海上风电裙式吸力基础水平变幅非对称循环承载特性

李大勇, 黄凌昰, 吴宇旗, 张景睿

2023, 44(10): 391-399. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0918

PDF全文 ( )

可视化

针对海上风电在深海区域所受风、波浪等循环荷载作用特征,进行裙式吸力基础水平非对称循环加载模型试验,探究非对称循环荷载幅值大小、循环次序和对称性等因素对其累积位移及转角变化的影响规律。结果表明：逐阶增大的变幅循环加载时,裙式吸力基础在幅值比低、循环次数少（Δζ_b=0.1，N=500）的情况下产生的累积位移和转角大于幅值比高、循环次数多（Δζ_b=0.2，N=1000）的情况;非对称循环加载（ζ_c=-0.3）时,裙式吸力基础的累积位移与转角较对称加载时呈增长趋势;完全双向加载（ζ_c=-1.0）时,吸力基础的累积位移与转角在变方向后相比单向循环加载的情况下降1/3。相同变幅和非对称加载情况下,裙式吸力基础的累积位移和转角仅为传统吸力基础的50%。

Select

基于统一变桨和独立变桨的浮式风力机试验研究

朱德政, 温斌荣, 田新亮, 彭志科, 叶小嵘

2023, 44(10): 400-406. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0920

PDF全文 ( )

可视化

根据独立变桨控制（IBP）策略,开发一套基于空间连杆机构的风力机独立变桨控制系统,搭建计及独立变桨控制的浮式风力机（FWT）一体化试验系统,研究统一变桨控制（CBP）和独立变桨控制下的浮式风力机动力学响应特性。结果表明：相较于统一变桨控制策略,独立变桨能有效减小浮式平台纵摇、降低风力机塔顶推力和塔底弯矩等结构载荷,在所研究的工况下减载效果可达10%以上;但同时独立变桨控制也会加剧平台纵摇波动和结构动态载荷,可能引起结构的疲劳损伤。

Select

风力发电机组桨叶引下线断线在线检测系统研究

郭靖, 张飞, 王金明, 刘钰磊, 任晓颖, 萨仁娜

2023, 44(10): 407-413. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0934

PDF全文 ( )

可视化

为提升风电场智能运维效能,避免风力发电机组桨叶引下线断线并接闪后出现桨叶变形开裂甚至爆炸损毁的风险,该文以桨叶引下线为对象,基于单线电能传输技术、嵌入式技术、GPS定位和4G通信技术提出一种风力发电机组桨叶引下线断线在线监测系统,实现桨叶引下线状态信息的实时获取,无需停机登塔检测。仿真及实验表明,本系统可高效、稳定、准确识别桨叶引下线的断线故障。

Select

基于实测数据和机器学习的风电机组载荷预测模型

牟哲岳, 孙勇, 王瑞良, 李涛, 林勇刚

2023, 44(10): 414-419. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0938

PDF全文 ( )

可视化

快速准确预测风电机组载荷对机组设计及安全运行具有重要意义。该文通过机组原型测试和数据标定得到风电机组关键部位载荷数据,利用Pearson系数分析多种实测机组状态数据和气象数据的统计量与载荷特性之间的相关性,基于相关性排序确定预测模型输入参数。采用极端随机森林算法建立风电机组载荷预测模型,全面预测机组关键部位极限载荷、平均载荷和等效疲劳载荷。测试结果表明：预测模型能快速准确预测风电机组叶片、塔顶和塔底载荷特性,平均R²确定系数为0.96,可为机组载荷水平监测和安全运行提供有效支持。

Select

基于气热除冰的大型风电机组叶片内腔流动阻力优化研究

马鹏楠, 魏家星, 端和平, 王杲展, 姜婷婷, 罗勇水

2023, 44(10): 420-426. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0946

PDF全文 ( )

可视化

该文提出在叶片前缘腹板开孔优化叶片内腔流动阻力从而改善叶片除冰效果的方法。研究发现,前期开发的气热除冰系统在71.5 m长叶片中的工作流量仅1850 m³/h,热平衡时叶片外壁玻璃钢区域平均温度仅0.42 ℃,无法满足叶片的除冰需求,且鼓风机存在喘振风险。通过对不同开孔方案进行研究发现,前缘腹板的开孔直径分别为30、40、50、60 mm时,鼓风机的工作风量分别为2230、2553、2970、3397 m³/h,叶片外壁玻璃钢区域的平均温度分别为1.06、1.17、1.68、2.09 ℃。由于叶片外壁玻璃钢区域温度达到约2 ℃时具有较好的除冰效果,因此叶片前缘腹板开孔直径设计为60 mm。

Select

预制装配梁板式风力机基础整体性分析

李征, 黄宜, 黄冬平, 马人乐, 何敏娟

2023, 44(10): 427-436. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0965

PDF全文 ( )

可视化

该文以采用环向预应力连接方式的全预制装配式风力机基础为研究对象,通过理论推导和ABAQUS有限元模拟研究该类型基础的整体性。得出以下几点结论：1）确定了预制件间最大相对滑移方向及位置;2）推导出预制件间最大静摩擦力的计算方法,其中地基反力的分布形式直接影响最大静摩擦力的计算;3）提出相对刚度比的概念,基础整体刚度随相对刚度比的增大而增大;4）在正压力足够大时,预制件间的摩擦力与弯矩呈线性关系;5）环向预应力能够有效地减小预制件间的相对滑移,提高基础的整体性。

Select

计及弃风与用户响应行为差异的多锅炉供暖研究

代兵, 谢丽蓉, 高阳, 李进卫, 乔倜傥, 张燕

2023, 44(10): 437-443. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1005

PDF全文 ( )

可视化

为解决中国传统燃气锅炉供暖污染严重及弃风消纳问题,提出一种蓄热式电锅炉利用弃风与低谷电辅助燃气锅炉的供暖模式。首先,依据幼年、青年、中年及老年群体的舒适度差异建立热负荷调节模型;其次,根据用户出行习惯提出节暖策略;然后,考虑负荷平衡及用户满意度评价等约束,构建“电锅炉容量配置-系统经济运行”双层优化模型;最后,通过饥饿博弈搜索算法与CPLEX求解器结合对模型求解。通过算例分析得出,该模式可有效提高各用户群体的供暖舒适度,消纳弃风降低碳排放量,同时获得更高的经济效益。

Select

风力机尾流影响沙尘输运的实验研究

马高生, 霍春玉, 李德顺, 常吉祥

2023, 44(10): 444-450. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1019

PDF全文 ( )

可视化

通过在风洞中构建符合强沙尘暴特征的风沙流场,开展不同叶尖速比下风力机尾流对沙尘输运特性影响的实验研究。结果表明：风轮旋转对沙尘输运具有明显阻挡作用,叶尖涡和中心涡造成沙尘的局部聚集现象,且上叶尖涡发生区域的聚集效应更加显著。尾流不同位置处的横向剖面沙尘聚集呈圆弧带分布,风力机后5D时沙尘在横向截面分布趋于均匀。另外,叶尖速比越大,上叶尖涡聚集效应越强,且与中心涡沙尘聚集分界越明显;低叶尖速比时,下叶尖涡对沙尘的聚集效应不明显,高叶尖速比时,下叶尖涡对沙尘的聚集效应更加明显;叶尖速比越大,风力机的阻沙效果越好。

Select

基于多控制器硬件在环的风电场仿真分析及应用

苗风麟, 李少林, 秦世耀, 贺敬, 张进

2023, 44(10): 451-460. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1222

PDF全文 ( )

可视化

为准确反映风电机组及风电场并网控制性能,加速风电场并网控制策略研发及验证,基于实时仿真系统提出风电场多控制器硬件在环的仿真方法,通过建立风电场详细模型,设计各部分模型之间及与实际控制器的数据交互机制,实现了包含风电场功率控制系统及10台风电机组主控的多控制器硬件在环实时仿真。进而采用实测数据,进行控制链路时延仿真分析并验证机组电磁暂态特性、风电场功率控制特性的仿真准确性。基于所建立的仿真平台,对风电场一次调频控制策略进行计及机组载荷变化的平台验证,并在实际风电场中得到应用。

Select

涠洲岛海洋风能和波浪能资源评估

姜波, 丁杰, 方舣洲, 吴国伟, 汪小勇, 崔琳

2023, 44(10): 461-466. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0860

PDF全文 ( )

可视化

利用近40年ERA5再分析资料（1981—2020年）,对涠洲岛附近海域的海洋风能和波浪能资源特征开展研究。结果表明：涠洲岛附近海域的风能、波浪能季节性变化不明显,有利于稳定发电;涠洲岛附近海域蕴藏着较丰富、适宜开发的风能、波浪能资源,风电可装机156~184 MW,波浪可装机19.32~102.75 MW,风、浪年发电量可达5.6亿kWh。

Select

兼具防波与发电的集成系统能量特性试验研究

林楚森, 周斌珍, 张恒铭, 陈文添, 郭金伶, 陈秀菁

2023, 44(10): 467-472. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0808

PDF全文 ( )

可视化

基于模型试验法,研究PTO阻尼力、浮子底部形状对波能装置-浮式防波堤集成系统发电与防波性能的影响,并将单浮体型集成系统与双浮体型混合系统进行对比,分析防波堤对波能浮子发电性能的影响。结果表明：三角加挡板形浮子的发电与防波性能均优于方箱形和三角形浮子;相比于单浮体型集成系统,双浮体型混合系统的发电与防波性能显著提高,但当发生窄缝共振时,具有三角加挡板形浮子的双浮体型混合系统的发电性能显著降低。

Select

井下同轴换热系统最佳流量设计方法

肖东, 蔡纯, 杨瑞涛, 杨凯杰, 高若禹

2023, 44(10): 473-480. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0937

PDF全文 ( )

可视化

利用井下同轴换热系统（DCHES）取热是一种开发岩层地热能的有效手段,但目前缺乏针对其流量优化的设计方法。依据流动与传热基本原理,建立DCHES取热数学模型,并通过现场测试数据进行验证。耦合取热功率的可用性,形成DCHES最佳流量的设计方法,并以西安地区为例开展现场应用。结果表明：取热功率的可用性随流量的增大先增加后减小;取热功率可用性最大时所对应的流量即为DCHES的最佳流量。在DCHES的实际运行中,可利用本方法不断调整运行流量以获得最大火用功率。

Select

地源热泵竖埋管换热器热工参数反演方法研究

苏华, 聂伟伟, 李茜, 吕原丽, 谢新, 黄俊杰

2023, 44(10): 481-487. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0968

PDF全文 ( )

可视化

基于线热源模型,研究地源热泵竖埋管换热器钻孔热阻、岩土导热系数及体积比热等热工参数的4种反演方法,基于实测数据进行反演计算。结果表明：只利用埋管进出口水温数据,采用寻优方法可得3个参数,但钻孔热阻及体积比热可能偏离物理实际。只利用水温、补充钻孔热阻或体积比热的反演方法得到的结果都有一定的不确定性。利用水温及壁温计算钻孔热阻、利用壁温反演岩土导热系数及体积比热,所得结果更符合物理实际。建议热响应测试同时记录水温及壁温,孔壁温度可在埋管上部、中部以及底部设置测点。

Select

基于模糊神经网络的储能侧双向DC-DC变换器自抗扰控制策略

马幼捷, 杨清, 周雪松, 陶珑, 王鸿斌, 赵家欣

2023, 44(10): 488-495. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0822

PDF全文 ( )

可视化

在直流微网中,为确保储能装置与母线间能量流动的平滑稳定,解决由于工况的不确定性而导致控制效果恶化的问题,在建立双向DC-DC变换器小信号数学模型的基础上,设计一种基于模糊神经网络的双向DC-DC变换器自抗扰控制策略,利用线性扩张状态观测器实现对总扰动的估计补偿,结合模糊神经网络实现控制器参数的在线优化。通过分析对比不同工况中该文所提出的控制策略、线性自抗扰控制与比例积分控制下的直流母线侧电压波形,证明了所提自抗扰控制策略的正确性与有效性。最后,通过参数摄动下的蒙特卡洛实验验证,该控制方法具有较好的鲁棒性。

Select

二次谐波分量下锂离子电池安全运行区间研究

夏向阳, 陈贵全, 夏天, 周冠东, 欧名勇, 王灿

2023, 44(10): 496-503. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0827

PDF全文 ( )

可视化

针对光储系统直流侧主要二次谐波分量对储能电池影响的问题,该文通过电化学模型分析直流侧不同大小的二次谐波分量对锂离子电池内外特性影响的机理和规律,发现影响电池寿命的主要因素是电池充放电状态期间的电流平均值而不是电流有效值。根据该因素对电池寿命的影响程度提出可将电流中二次谐波分量大小分为3个区间,相对应分为不显著影响电池寿命、减缓电池寿命衰减及加速电池寿命衰减,最后通过仿真以及实验验证了这3个区间,基于这3个区间可为工程应用中优化光储系统与电网交互影响下锂离子电池安全运行区间提供参考,降低储能直流侧滤波器成本。

Select

提升新能源消纳含风险度量的输-储优化规划

程瑜, 朱瑾, 彭冬, 刘宏杨, 胡帅

2023, 44(10): 504-513. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0865

PDF全文 ( )

可视化

双碳战略目标下,输储协同优化规划有利于支撑新能源富集地区实现新能源高效经济汇聚外送。采用基于条件风险价值的投资组合优化模型,刻画输储规划方案在新能源出力与负荷需求不确定条件下的风险成本,计及网架结构和系统调峰对新能源本地消纳和外送的影响,针对新能源富集外送区域建立外送输电通道和储能的协调优化规划模型,并基于多日协调的场景法将含条件风险价值的输储随机规划模型转化为混合整数线性规划模型。算例验证了模型可度量不同风险厌恶程度对输储容量配比及储能布点优化规划方案的影响,有利于提升输储协调规划效率和经济性。

Select

计及弃电转热的IES系统设计及运行特性研究

韩旭, 周峻毅, 林俊军, 王小东, 吴迪, 韩中合

2023, 44(10): 514-522. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0901

PDF全文 ( )

可视化

针对可再生能源的消纳问题,建立一种耦合电转热设备的综合能源系统,利用负载跟随和循环充电2种日前运行策略,结合网格搜索法对系统进行优化,分析太阳辐照度、风速条件、碳税成本和天然气价格这4种约束条件的敏感性。结果表明,耦合电转热设备系统的综合能源系统（IES）在全周期生命成本、能源成本、可再生能源渗透率和年二氧化碳排放量方面均有较好的表现;负载跟随策略下,系统可再生能源渗透率为30.92%,耦合电转热设备后,可再生能源消纳能力提升4.97%~5.69%。

Select

混合储能系统闭环Haar小波变换能量管理方法

申永鹏, 孙嵩楠, 王延峰, 唐耀华, 李元丰

2023, 44(10): 523-530. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0976

PDF全文 ( )

可视化

混合储能系统在新能源并网、电动汽车等领域应用广泛,针对负载功率需求中的高频分量造成锂离子电池寿命衰减问题,提出闭环Haar小波变换能量管理方法。首先介绍混合储能系统电路结构,继而在分析Haar小波变换的基础上,提出Haar小波变换能量管理策略及非线性比例算法,通过Haar小波变换将功率需求中的高频分量和低频分量分离,以减小高频功率需求对锂离子电池寿命的影响,并采用非线性比例算法对锂离子电池输出电流进行动态调节以保持直流母线电压的稳定。最后在模拟CLTC-P工况下进行实验,实验结果表明,所提出的闭环Haar小波变换能量管理方法能将直流母线电压最大偏差控制在2.75%以内,同时有效避免高频分量对锂离子电池寿命的影响。

Select

基于价格需求响应的储能系统退化成本模型研究

马丙泰, 刘海涛, 郝思鹏, 陆恒, 张埕瑜

2023, 44(10): 531-540. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0980

PDF全文 ( )

可视化

为提升微电网经济效益,需充分考虑新能源发电的间歇性和混合储能系统（HESS）的高成本问题。提出一种基于价格型需求响应的HESS微网双层预测能量管理系统（EMS）模型。考虑价格对需求响应的影响,基于HESS的放电深度和使用寿命的退化成本;对电池和超级电容器的长期成本进行建模,并转换为实时的短期成本。双层EMS中上层实现基于价格需求响应条件下总运营成本最小化,下层降低由预测误差引起的波动及负荷功率变化带来的影响,以保持较高的系统稳定性。算例从不同的预测时间范围和预测准确性两种情况进行分析,表明了两层EMS的有效性;考虑价格需求响应后,超级电容器能够快速平抑因价格调整引起的负荷功率变动;同时降低了电池平均退化成本及系统平均运营成本,提升经济效益。

Select

退役动力电池多场景梯次利用优化研究

许青, 滕婕

2023, 44(10): 541-549. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1004

PDF全文 ( )

可视化

为提高退役动力电池的利用率和经济效益。提出一种基于多场景应用的退役电池优化配置及经济运行研究方法,该方法根据退役动力电池剩余可用容量,依次参与不同应用场景,以年净收益最大为目标函数,构建多场景联合梯次利用优化配置和投资回收期模型,并利用改进鲸鱼算法进行求解。最后,仿真结果表明：多场景梯次利用可有效提高退役电池经济效益和缩短投资回收期,相比风/光伏电站单一场景,其年净收益提高了3.378倍,投资回收期缩短了10.774 a。

Select

基于动态规划的燃料电池车能量管理策略研究

王志福, 徐崧, 罗崴

2023, 44(10): 550-556. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0852

PDF全文 ( )

可视化

针对燃料电池货车百公里氢耗率首先采用动态规划算法（DP）的能量管理策略,得出不同功率需求下的能量分配。然后以分配的电机功率（P_re）和动力电池荷电状态（SOC）作为模糊逻辑控制的输入,并用遗传算法（GA）优化模糊规则和隶属度函数。最后在中国货车行驶工况（CHTC-LT）下通过Cruise-Matlab/Simulink环境下设计的整车模型与控制策略进行联合仿真验证。仿真结果表明,模糊逻辑控制策略下与功率跟随策略相比,燃料电池混合动力货车燃油经济性提升了5.2%,且控制动力电池SOC变化稳定在合理范围内。

Select

大型液氢储罐内罐材料研究与应用进展

扬帆, 张超, 张博超, 计宁宁, 丁予晨

2023, 44(10): 557-563. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0930

PDF全文 ( )

可视化

国外液氢应用技术起步较早,液氢储罐的设计制造能力已达到最大3800 m³储罐应用案例,相关技术主要由美、日、俄等国所掌握;中国液氢应用技术起步较晚,液氢储罐设计制造能力上限为300 m³储罐,与国际先进水平相比还有较大差距。由于液氢储罐内罐材料的设计、制造属于其最关键核心技术之一,因此,该文综述了液氢储罐内罐材料的研究进展及发展现状,并对生产标准、中国制造能力等进行分析,对下一步液氢储罐材料的技术开发和试制提出建议。

Select

高电流密度下薄膜PEMFC自润湿特性研究

陈小松, 朱瑞杰, 宋浩, 舒展宏, 张恒, 詹志刚

2023, 44(10): 564-571. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0992

PDF全文 ( )

可视化

为研究薄膜质子交换膜燃料电池在高电流密度下的自润湿特性,使用FLUENT建立三维多物理场稳态模型,并用实验结果验证模型的可靠性。研究发现：随着电流密度的增加,水分布均匀性会提高,1200 mA/cm²为薄膜可实现自润湿的电流密度临界点,高于此电流密度时薄膜中可实现良好的自润湿。在高电流密度下,阴极的加湿会加剧局部水淹现象并导致电池性能下降。降低温度、增加背压及减小膜厚会提升膜的自润湿特性,且膜厚对薄膜的自润湿特性影响最为显著。

Select

碱式电解水非贵金属阴极材料研究进展

王俊如, 刘太楷, 宋嘉薇, 王先彬, 邓春明, 王寅霄

2023, 44(10): 572-579. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1007

PDF全文 ( )

可视化

碱式电解水是最成熟的电解水制氢技术,由于采用非贵金属催化剂,因此成本较低,已被广泛应用。但非贵金属催化剂的采用,导致其电解效率和工作电流密度偏低,限制了其发展和应用。因此本文主要综述了通过氮化、磷化、硫化以及合金化,有效提高元素催化活性,从而获得高性能催化材料的方法。而应用密度泛函理论可对催化材料进行设计,更加高效便捷的获得高活性催化材料。最后,对碱式电解水非贵金属阴极材料的未来发展方向做出了总结。

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