太阳能学报

Select

李聪, 张琦, 梁欢, 杨惠, 孙向东

2024, 45(12): 1-9. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2153

PDF全文 ( )

可视化

针对死区等非线性特征对光伏并网逆变器电能质量的影响,该文借助数据驱动的补偿方法与传统控制相结合,研究一种并网逆变器动静态特征优化方法。首先利用重复控制器作为数据在线训练的依据,从机理上阐明数据来源和数据的有效性;其次利用近似线性回归方法获得数据模型,降低了数据驱动方法对存储空间的依赖度,保障了必要的补偿带宽,并解决了数据应用的可实现性问题;再将该模型作用于传统低阶控制器的补偿回路,使系统在具备足够稳定裕度的前提下实现良好的控制精度。数据相关性分析以及实验结果证明了该补偿方法具有可实现性和有效性。

Select

基于两步Pair-Copula的光伏阵列异常数据辨识方法

黄煜, 张潇潇, 胡松林, 窦春霞, 洪奕, 宋玮琼

2024, 45(12): 10-21. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2043

PDF全文 ( )

可视化

为有效进行光伏阵列的性能监控和功率预测等重要工作,如何提升光伏数据的质量便成为当下亟待解决的问题。提出一种基于两步Pair-Copula的光伏阵列异常数据识别方法。该方法分为两个步骤,第一步是对光伏阵列直流侧电流进行异常值识别;第二步以第一步为基础,对光伏直流侧电压进行异常值识别。具体而言,首先基于Pair-Copula对光伏电流、太阳辐照度和温度之间的相依结构进行建模,并采用赤池信息准则优化Copula函数。然后建立光伏电流的条件概率模型,并求解出条件概率置信区间。再以光伏电流的置信区间为主要判据,进行电流异常值的识别和剔除。最后,基于上一步得到的数据,重复上述步骤,对光伏电压值进行异常值的剔除。通过仿真实验结果看出,与其他异常识别方法相比,该文提出的方法在保持低识别错误率的同时,具有更高的识别准确率。

Select

基于STL分解和TPA机制的光伏功率区间预测

李逸航, 肖辉, 易纯, 龙飞宇

2024, 45(12): 22-29. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2052

PDF全文 ( )

可视化

针对光伏功率点预测包含的信息不足,无法对电网的调度提供充分依据的问题,提出一种基于STL分解和TPA机制的光伏功率预测方法。首先将原有光伏功率序列进行STL分解,得到趋势项、季节项以及残差项3类子序列。接着通过极限学习机（ELM）对趋势项进行预测;采用基于时间模式注意力机制（TPA）的双向门控循环单元（BiGRU）对季节项以及残差项进行预测;最后通过分位数回归获得区间预测结果,二者区间结果叠加获得光伏输出区间预测结果。在湖南某地光伏输出数据集上进行算例实测,通过点预测结果及区间预测结果验证了所提方法的有效性。

Select

青海高原光伏适宜性评价的不同决策树算法的比较研究

张玉冰, 申彦波, 姚鑫, 周雅文, 俞文政

2024, 45(12): 30-39. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2078

PDF全文 ( )

可视化

以青海高原为例,通过野外调查和整合谷歌图像的方式,收集185个光伏站点位置信息。在此基础上,对比分类与回归树（CART）、随机森林（RF）和极端梯度提升（XGBoost）这3种机器学习算法,采用受试者工作特征（ROC）曲线和统计指标对模型质量进行检验。结果表明：XGBoost具有较高的预测性能,对噪声数据具有较强的适应性,总体表现优于其他模型。太阳总辐射、与电网的距离和与道路的距离是影响光伏电站选址的主要影响因子。3个模型生成的光伏适宜性图显示,非常适宜区域主要分布在柴达木盆地和共和盆地,非常适宜和较适宜区占研究区总面积的15.31%和16.33%。

Select

基于多源数据融合的城市屋顶光伏潜力评估

彭曙蓉, 王娜, 李彬, 钟佩军, 苏盛, 蒙文川

2024, 45(12): 40-48. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2107

PDF全文 ( )

可视化

针对现有研究多局限于采用卫星遥感图像或地理信息等单一数据源难以准确反应城市屋顶光伏潜力的问题,考虑阴影效应、地理位置和气象条件等因素的影响,该文提出一种基于多源信息融合的城市屋顶光伏提升方法,所提方法主要包括屋顶信息提取、区域建筑阴影计算和光伏发电潜力计算3个环节,在各环节的分析中引入大量卫星遥感图像、地理信息数据、气象等数据,极大提升了城市光伏潜力评估的准确性。最后以长沙市为例进行方法的应用,评估结果表明长沙市城市屋顶光伏的发电潜力为14480.4 GWh,具备较大的开发潜力。

Select

小型长航时水面无人平台光伏发电功率预测研究

王兵振, 柯伟, 周茜子, 申书源, 杨维维

2024, 45(12): 49-56. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1994

PDF全文 ( )

可视化

以研制的小型长航时水面无人平台为研究对象,研究波浪作用下小型长航时水面无人平台的光伏发电功率预测问题。建立基于高频非稳定姿态响应分析模型、任意斜面辐照度计算模型和光电转换模型的小型长航时水面无人平台光伏发电功率仿真分析模型,利用水池造波试验检验实海况条件平台光伏阵列姿态响应分析模型,利用陆上摇摆试验装置检验任意斜面辐照度计算模型和光电转换模型;在此基础上,梳理平台典型海上作业工况,并对各工况条件下的平台光伏发电情况进行仿真分析。研究结果表明：实海况条件下,小型长航时水面无人平台光伏瞬时发电功率波动情况受海况、波向、时刻等因素影响较大,平均功率受影响较小;3级海况下功率变化幅值最大可达平均值的82.5%,4级海况下功率变化幅值最大可达平均值的111.8%。

Select

高增益三端口直流变换器拓扑及控制策略研究

林国庆, 张俊源, 曾威

2024, 45(12): 57-66. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1366

PDF全文 ( )

可视化

鉴于光伏发电等新能源可再生系统中输出电压过低、受环境影响大等问题,提出一种新型的高增益三端口直流变换器及控制策略。该变换器拓扑的3个端口分别连接光伏发电端、储能端和负载端,具有开关器件应力低、各输入源功率可灵活分配、耦合电感漏感能量可被循环利用等优点。详细分析了该拓扑在各工作模式下的原理和稳态特性,并与现有同类变换器的工作特性进行对比。根据光储供电系统的控制要求和变换器在不同工况下的功率流动情况,研究相应的模式运行与切换控制策略。搭建一台300 W的样机进行测试,实验结果验证了所提方案的可行性。

Select

光伏汇集系统电压不平衡影响因素及机理分析

张建坡, 柴欣茹, 高本锋, 田新成, 崔浩江

2024, 45(12): 67-76. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1358

PDF全文 ( )

可视化

伴随光伏发电规模不断增加,光伏集中并网地区由于本地负荷少,无功支撑能力弱,易出现三相电压不平衡问题,将对电网稳定运行产生影响。针对上述问题,首先基于谐波线性化理论,考虑光伏阵列、电流内环、锁相环、LC滤波器及电流环dq解耦环节影响,推导光伏并网系统单机基频负序解析阻抗,进而建立光伏电站单机等值模型;然后以光伏电站负序模型为基础,构建光伏电场集群汇集地区等效电路模型,分析汇集系统电压不平衡产生机理及其影响因素;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立光伏汇集系统电磁暂态仿真模型,通过时域仿真验证理论分析结果正确性。

Select

基于改进蜉蝣算法的光伏多峰值最大功率跟踪特性研究

赵智勇, 李卫军, 郑秒, 朱运奇, 张翼

2024, 45(12): 77-84. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1069

PDF全文 ( )

可视化

使用一种改进蜉蝣算法（EMA）解决在局部阴影条件下,太阳电池P-U图呈现多峰值,传统最大功率点跟踪算法易陷入局部最优解,导致无法快速准确找到光伏最大功率跟踪点的问题。首先通过雄性蜉蝣的全局搜索,跳出局部最优解;然后利用雌性蜉蝣的随机局部搜索和交配,减少系统震荡;最后通过设置两组不同的算例,验证所使用算法的跟踪精度和跟踪速度。研究结果表明：与粒子群算法（PSO）和灰狼算法（GWO）相比,改进蜉蝣算法在搜索过程中可减少光伏输出功率震荡。相较于PSO和GWO,在EWA在跟踪速度上得到显著提升,使得太阳电池在局部阴影下仍能保持高效的输出功率。

Select

基于LSTM-Attention和CNN-BiGRU误差修正的光伏功率预测

吐松江·卡日, 雷柯松, 马小晶, 吴现, 余凯峰

2024, 45(12): 85-93. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1136

PDF全文 ( )

可视化

为有效分析与利用光伏功率预测模型中以特定规律分布的预测误差,提出基于LSTM-Attention和CNN-BiGRU误差修正的光伏功率预测模型。首先,引入注意力机制（Attention）弥补输入序列长时长短期记忆网络（LSTM）难以保留关键信息的不足,建立LSTM-Attention的预测模型对光伏功率进行初步预测。其次,将卷积神经网络（CNN）在非线性特征提取上的优势与双向门控循环单元（BiGRU）在防止多种特征相互干扰的优势相结合,搭建CNN-BiGRU误差预测模型对可能产生的误差进行预测,从而对初步预测结果进行修正。经过实例分析表明：与未经误差修正的预测结果进行对比,经CNN-BiGRU误差预测模型进行误差修正后在不同天气类型中均能有效提高预测精度。

Select

基于特征组合的ECA-TCN光伏发电功率预测模型

温廷新, 郭晓赛

2024, 45(12): 94-100. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1154

PDF全文 ( )

可视化

为有效挖掘光伏发电功率数据中的有效时序信息,进一步提升光伏发电功率预测效果,提出一种基于多因素融合的高效通道注意力机制（ECA）-时间卷积网络（TCN）预测模型。首先,采用最大互信息系数（MIC）提取光伏发电功率相关特征;其次,使用多项式特征衍生方法融合各相关因素特征,衍生高维特征,进行特征组合;然后,将自适应选择一维卷积核大小的ECA模块与可有效捕捉光伏发电功率数据时序性信息的TCN相结合,搭建ECA-TCN预测模型;最后,采用多个模型进行对比实验。实验结果表明：该文提出的特征组合方法可高效的选择光伏发电功率数据特征,提升特征的表现能力。特征组合后的 ECA-TCN预测模型的均方根误差（RMSE）为0.0828 kW,相较于LSTM、LSTM-TCN、ECA-LSTM,ECA-TCN的RMSE分别降低了0.29、0.23和0.13个百分点,并具有最优的拟合度（R²）90.74%。该模型可在保持高拟合度的同时有效提高光伏发电功率预测精度。

Select

连续拉晶过程中石英坩埚内气泡的变化规律研究

石星宇, 李进, 何显, 马润, 王忠良

2024, 45(12): 101-106. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1164

PDF全文 ( )

可视化

针对石英坩埚在连续拉晶过程中需要长时间在温场和压力的环境下起到承载硅熔体作用的问题,提出内部的气泡变化可能会引起拉晶过程中晶棒的“断线”问题。针对石英坩埚内气泡在直拉单晶硅前后的变化规律和温度变化情况分别进行实验和模拟研究。结果表明,使用过的试样中气泡含量高于未使用过的试样,石英坩埚在使用前后的试样中观察到φ=10~100 μm的气泡较多,其中外壁φ=100~200 μm的气泡明显增多,内壁的气泡在石英坩埚使用前后明显长大,侧壁、拐角和底部的气泡变化较为平均,拐角处在较高温度下约φ=200 μm的气泡较多,随着拉晶过程的进行晶棒出现“断线”现象的可能增大。

Select

基于平均灰度值与随机森林算法的光伏组件积灰程度预测

陈佳豪, 杨建蒙, 翟永杰, 李斌, 曾侨飞

2024, 45(12): 107-114. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1245

PDF全文 ( )

可视化

通过对光伏组件可见光图像的灰度直方图进行数值化处理,引入平均灰度值的概念,结合学校搭建的光伏实验台,证实平均灰度值与光伏组件积灰密度之间存在对应关系。基于此结论,对内蒙某光伏电站视觉检测平台的图像进行识别与处理,将其与光伏发电数据相对应,发现随着时间的推移,清洁侧与积灰侧平均灰度值差值的变化与发电损失正相关。根据该实验台收集的气象及图像数据,通过随机森林算法建立积灰程度预测模型,在相关气象因素的基础上,结合前一天的积灰板平均灰度值共同作为输入变量,对积灰板平均灰度值进行逐天预测,并通过设置不同的调优参数提高预测算法寻优鲁棒性。

Select

一种混合级联九电平逆变器及其调制策略研究

朱艺锋, 周飞杉, 贾小磊, 张紫阳, 李岩

2024, 45(12): 115-122. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1266

PDF全文 ( )

可视化

为解决传统1∶3型混合级联逆变器存在功率倒灌的问题,在五电平整流器的基础上构建含耦合电感混合级联九电平逆变器拓扑。首先,通过重构调制波,将阶梯波调制与高频调制相结合,提出混合调制策略,实现部分调制度范围内两级联单元的功率平衡。同时,通过深入分析调制度与输出功率的关系,对阶梯波调制和高频调制的范围进行调节,可实现更宽调制度范围内的两级联单元输出功率的均衡。仿真和实验结果验证了所构建逆变器拓扑以及调制策略的可行性和优越性。

Select

基于自注意力特征提取的光伏功率组合概率预测

王家乐, 张耀, 林帆, 周一丹, 孙乾皓

2024, 45(12): 123-131. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1286

PDF全文 ( )

可视化

为准确预测光伏出力的概率分布,提出一种基于自注意力机制特征提取的光伏功率组合概率预测方法,可以弥补传统线性组合预测方法在信息利用率及灵活性等方面的缺陷。首先构建兼具同质模型与异质模型的概率预测模型池,之后通过基于自注意力机制的特征提取模块对基模型预测结果进行自适应特征提取,最后将外部特征与所提取基模型特征一并输入残差全连接网络中,以预测分位数增量的形式实现单调分位数预测。基于公开光伏数据集进行算例分析,相关算例结果表明,相较于个体模型及传统线性组合方法,所提方法在概率预测方面具有更好的综合表现。

Select

优化IGBT开关性能的自适应变电阻有源驱动电路研究

周家民, 黄连生, 陈晓娇, 窦盛, 何诗英, 张秀青

2024, 45(12): 132-138. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1300

PDF全文 ( )

可视化

针对IGBT开通过程中的电流及电压振荡提出一种新型自适应IGBT有源栅极驱动电路（NAAGD）。该电路结合互补IGBT的电压电流信息进行开通驱动电阻的投切控制,可实现开通过程电流及电压振荡的抑制,且可自适应电压电流等级的变化。与现有有源驱动电路（AGD）方案相比,NAAGD的自适应响应具有更好的即时性;同时,相比传统驱动电路（CGD）增大驱动电阻抑制振荡的方法,可优化开通损耗。最后通过实验验证所提NAAGD的有效性。

Select

基于改进YOLOv5算法的光伏缺陷检测

王育欣, 张志, 张家亮, 韩江宁, 连建国, 祁一峰

2024, 45(12): 139-145. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1320

PDF全文 ( )

可视化

针对以往光伏缺陷检测中可识别缺陷的种类少、无法对缺陷进行定位、模型参数多体积大以及检测速度慢的局限性,改进传统的YOLOv5网络对光伏组件面板图像中常见的裂纹、断栅、黑芯、粗线和热斑5类主要缺陷进行检测和分类。使用3种不同的注意力机制模块：CA注意力机制模块、ECA注意力机制模块、CBAM注意力机制模块,分别融入YOLOv5网络中进行对比分析实验,发现CA注意力机制更加适合光伏缺陷图像检测。随后对融入CA注意力机制模块的YOLOv5算法再次加入双向特征金字塔网络结构,进一步加强网络的特征融合能力。实验结果表明,该模型可对5类常见的缺陷进行有效的识别和定位,与YOLOv5算法相比平均精准度（mAP）值提升3.7 %,模型体积减小15 %,图片的检测平均速度提升9.7 %。结论表明该方法可有效增强YOLOv5算法在光伏缺陷检测中的能力,同时可降低深度学习算法在光伏检测中误检和漏检的情况。

Select

含虚拟同步机光伏并网电力系统小干扰稳定约束最优潮流算法

李生虎, 宫俊伟, 夏伟健, 姚家伟

2024, 45(12): 146-153. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1331

PDF全文 ( )

可视化

为改善含虚拟同步机（VSG）光伏（PV）并网电力系统小干扰稳定性,根据特征值及其阻尼比,筛选电力系统弱阻尼振荡模式和邻近失稳模式。建立上述危险模式对PV-VSG控制参数灵敏度,进而以潮流雅克比矩阵为桥梁,提出危险模式对同步发电机（SG）出力灵敏度的解析表达。以控制参数和SG出力调整量最小为目标函数,以危险模式阈值为约束,提出PV-VSG并网电力系统稳定约束最优潮流（SC-OPF）算法。算例结果分析了对危险模式的优化控制效果,验证了所提算法的有效性。

Select

考虑季节因素的光伏出力主-噪成分概率特性分析及场景构建方法

马昊天, 刘科研, 盛万兴, 何开元

2024, 45(12): 154-164. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1333

PDF全文 ( )

可视化

提出一种考虑季节因素的光伏电站出力多场景模拟生成方法,通过对不同季节下的采集数据在基础分量（主成分）和随机分量（噪声成分）两方面分别进行分析与构建,从而实现光伏电站输出功率在不同季节下的有效建模。首先采取基于Beta分布的概率化模型实现光伏出力基础分量的最优模拟,并给出不同季节下的Beta参数区间估计方法;其次,利用有色噪声模型来模拟光伏出力随机分量的不确定特征,针对不同季节下光伏出力具备不同的波动强度,给出随机分量噪声参数构建方法;之后,利用所给出的基础分量和随机分量联合模拟不同季节下的光伏电站出力分布,完成光伏季节场景的构建;最后,基于中国东南某地区光伏电站实测数据进行案例分析,验证所提方法的适用性。

Select

区域太阳能供热集热场输配流量与光伏同频控制策略研究

张睿超, 王登甲, 焦青太, 万航, 刘轩

2024, 45(12): 165-172. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1181

PDF全文 ( )

可视化

探讨性提出一种基于光伏发电功率响应太阳辐照度变化,以光伏系统实时发电功率为基准驱动太阳能集热场水泵运行,进而控制输配流量和有效集热功率的控制策略。对所提出的集热场流量控制策略的节能运行效果进行计算分析,并与传统定流量控制和定出口温度控制方法进行对比。结果表明,所提控制方式具有最佳的经济与热力性能,其集热场单位产热量成本η_UHC为0.0405 元/kWh,而定流量控制与定出口温度控制方式的η_UHC分别为0.0455 元/kWh与0.0446 元/kWh;其供暖季热效率可达52.44%,高于定流量控制方式的52.43%与定出口温度控制方式的48.78%。

Select

复合抛物面聚光式太阳能光热光电供能器性能研究

常泽辉, 李欣亮, 郭梓珩, 刘雪东, 彭娅楠

2024, 45(12): 173-181. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1306

PDF全文 ( )

可视化

针对传统复合抛物面聚光器非追日运行时,入射偏角变化对集热性能影响大、逸出光线难以再利用等问题,设计一种复合抛物面聚光式太阳能光热光电供能器,通过在复合抛物面聚光器（CPC）入光口玻璃盖板下表面增设板背为镜面的光伏组件,可实现对逸出光线的拦截和反射再利用,从而提高供能器对入射太阳辐射的利用效率和供能品位,首先利用光学仿真软件TracePro分析入射偏角对供能器光线接收率等参数的影响机理,基于仿真结果在实际天气条件下对比研究供能器与同规格CPC的进出口空气温差、光热转换效率及输出电功率等随太阳辐射的变化规律。结果表明,当入射偏角范围为0°<α<30°时,与同规格CPC相比,供能器的平均光线接收率提高14.03%;在晴天条件下,当传热空气流速为2.7 m/s时,供能器与同规格CPC的最大进出口空气温差相差0.2 ℃,光热转换效率分别为52.62%、52.63%,在此过程中的供能器输出的总电功率为251 W;在多云条件下,供能器可对外输出的热能和发电功率分别为3.26 MJ、210.5 W,研究结果可为太阳能光热光电高效耦合综合利用提供参考和思路。

Select

太阳能集热场阀堵故障对水力热力性能影响研究

蒋乐南, 默哲龙, 王登甲, 陈展, 霍兴成, 袁喜鹏

2024, 45(12): 182-189. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1087

PDF全文 ( )

可视化

针对阀门卡堵故障对太阳能集热场性能影响进行探讨,通过搭建太阳能集热场阀堵故障实验系统获得阀堵程度与局部阻力系数之间的函数关系ξ=0.0531K1.7351,建立集热场阀堵故障性能仿真模型分析阀堵故障对集热场水力热力影响规律,并提出阀堵故障对集热场水力热力性能综合影响评价指标ECP。研究结果表明,阀门卡堵故障会导致太阳能集热场压力不平衡率显著增加;当卡堵程度超过50%后,供暖期集热量衰减更加明显,同时易出现系统过热问题。此外,在相同的集热面积和故障程度下,集热场支路数量越少,其综合性能影响越严重。

Select

第三代太阳能热发电换热器的热工水力性能研究

王彦泉, 鹿院卫, 高祺, 李峰, 马彦成, 吴玉庭

2024, 45(12): 190-196. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1156

PDF全文 ( )

可视化

通过数值模拟的方法,以二元共晶盐MgCl₂-KCl和sCO₂作为换热工质,探究熔盐和sCO₂印刷电路板换热器（PCHE）流道的热工水力规律。在翼型通道内,由于流动工质在翅片端部发生碰撞,流速最小值一般出现在翅片端部。受流速影响,压力最小值通常出现在翅片最厚处。直通道和翼型通道内Nu、Δp均随Re的增大而增大,f随Re的增大而减小。在直通道和翼型通道内传热效果分别提升53.3%和56.9%。通过拟合,建立熔盐和sCO₂作为工质在印刷电路板换热器中的传热和摩擦关联式。

Select

塔式太阳能发电系统S-CO₂向心透平气动性能优化

韩旭, 杨依栋, 施海波, 李奇, 韩中合

2024, 45(12): 197-205. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1354

PDF全文 ( )

可视化

针对基于超临界二氧化碳布雷顿循环的塔式太阳能发电系统,采用热力设计与气动设计结合的方法,设计超临界二氧化碳工质向心透平,探究透平内部流动特性、损失情况,泄漏涡形成与发展以及不同动叶包角下透平性能的变化规律。结果显示：动叶内部损失主要集中在动叶轴向流域上部,由于叶顶间隙存在,从动叶吸力面向压力面过来的泄漏流与主流相互掺混,在动叶子午面转折角处形成较大的泄漏涡,并不断卷吸在轴向流域形成螺旋状流动。通过增大动叶包角能有效抑制涡流在流道内的发展,同时降低余速损失,但也会造成叶片载荷增加、叶顶泄漏强度提升、整机反动度和摩擦损失增加。通过动叶包角优化后,在45°包角时透平效率达到最大值82.18%,相较于优化前效率提升0.84%。

Select

基于视觉振动测量的漂浮式风力机状态监测方法研究

唐一皓, 温斌荣, 张航, 田新亮, 周归勇, 彭志科

2024, 45(12): 206-213. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1160

PDF全文 ( )

可视化

以基于视觉的振动测量方法为基础,结合二维运动解析方法,提出一种基于视觉振动测量的漂浮式风力机（FWT）状态监测方法,可实现漂浮式风力机平台运动和塔筒振动的同步精准监测。虚拟运动仿真视频中,所提方法对漂浮式风力机运动/振动的识别误差不大于1%;在背景噪声干扰下,除漂浮式平台纵摇运动外,其他自由度运动识别误差小于5%。将所提方法应用于浮式风力机模型试验的运动/振动识别中,可实现对漂浮式风力机状态的良好识别。

Select

风电叶片摆锤式疲劳加载特性分析及研究

周爱国, 董涛, 施金磊, 朱玉田, 孙元荣, 翁振辉

2024, 45(12): 214-219. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1166

PDF全文 ( )

可视化

为探究疲劳加载过程中摆锤式激振器相关参数对叶片振动特性的影响,揭示加载过程中激振器电流的变化规律,基于拉格朗日方程建立叶片摆锤式疲劳加载系统动力学模型,分析摆锤式激振器的动力参数以及与叶片的相互作用,并对叶片进行疲劳加载。结果表明,激振器中旋转质量会改变叶片疲劳加载系统的固有频率,采用实测加载数据中旋转质量与叶片振动之间的实际相位差,修正理论模型,理论电流峰值相对于实际电流误差为8.5%。

Select

考虑局部条件特征的风电功率短期预测

张家安, 黄晨旭, 李志军

2024, 45(12): 220-227. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1183

PDF全文 ( )

可视化

提出一种考虑局部条件特征的风电功率短期预测方法。首先,基于斯皮尔曼相关系数对局部条件因素与风力机功率的相关性进行分析,确定风速、风向和对风角度等为影响风电场功率短期预测准确度的关键因素;然后,基于广义极值分布分别对关键因素的分布参数进行估计,并构建平均波动系数指标描述各风力机间的参数差异性,基于K-means++算法对风力机进行聚类;最后,采用主成分分析（PCA）方法提取机群内各风力机功率的关键特征,并基于双向循环神经网络（BiGRU）对机群功率进行预测,进而累加获取风电场的预测功率。以华北某风电场运行数据为算例,验证该方法的有效性。

Select

风电变桨轴承齿轮修形的建模方法研究

谢文涛, 毛范海, 王智, 王渊

2024, 45(12): 228-234. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1258

PDF全文 ( )

可视化

提出一种风电变桨轴承齿轮修形的精确建模方法,用以确定风电变桨轴承齿轮的修形量。根据齿廓方程建立离散齿廓点,使用B样条拟合得到精确齿廓线建立齿轮模型,划分网格并使用栅格法加密齿轮接触区;根据渐开线法线性质几何推导出加密区域节点的偏移方向,通过修形曲线函数计算出节点偏移量,沿偏移方向按照偏移量偏移节点,得到修形后风电变桨轴承齿轮模型;建立多个不同修形量风电变桨轴承齿轮模型,分别装配到风电变桨轴系中进行齿面接触计算,对比计算结果确定最佳修形量。最大修形量为40 um时齿面接触应力最小,与两种经典修鼓量公式计算结果基本相同,证明模型的可靠性。根据该文的建模方法,能快速有效地确定风电变桨轴承齿轮修形量。

Select

考虑倾斜与偏航的漂浮式风电场模型预测尾流优化控制

王晓东, 李彬彬, 刘颖明, 朱若男, 王若瑾, 徐雪峰

2024, 45(12): 235-242. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1283

PDF全文 ( )

可视化

针对漂浮式风电机组特点,提出一种适用于尾流优化控制的漂浮式风电场卷曲尾流模型。该模型针对漂浮式风电场内机组倾斜的尾流动态特征,基于准稳态卷曲尾流模型考虑倾斜与偏航偏差计算。在此基础上,提出一种模型预测尾流优化控制方法,以漂浮式风电场输出功率最大为目标协调各机组出力。在FAST.Farm中,将所建准稳态卷曲尾流模型（curl-N）与初始卷曲尾流模型（curl-O）、极性尾流模型（Polar）、大涡模拟（LES）计算的尾迹亏损速度对比,验证所建模型的准确性。为证明优化控制方法有效性,与无尾流优化、传统尾流优化进行出力特性对比,结果表明,所提准稳态卷曲尾流模型可适用于尾流优化控制,模型预测尾流优化控制可有效提高漂浮式风电场整场出力。

Select

基于稀疏量测的海上风电场集电线路故障选线方法研究

王晓东, 吴家豪, 高兴, 刘颖明

2024, 45(12): 243-249. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1288

PDF全文 ( )

可视化

针对海上风电场多分支集电线路故障定位大都依赖于多测点的问题,提出一种基于卷积神经网络（CNN）的集电线路故障选线方法,基于稀疏量测利用局部连接实现集电线路故障选线。该方法以少量节点电流信号作为特征量,建立以稀疏样本的CNN初始网络损失最小为目标的量测位置优化模型,利用离散二进制粒子群（BPSO）算法进行模型求解得出最优量测位置。算例分析表明,所提方法可在稀疏量测下以较高精度实现故障选线,对采样频率要求较低,不受故障起始角、故障电阻、故障位置等因素的影响,且对量测噪声具有较好的鲁棒性。

Select

基于线性自抗扰的风电机组MPPT与扭振协同控制

王浩东, 田德, 李新凯, 劳文欣, 苏怡, 王永

2024, 45(12): 250-257. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1291

PDF全文 ( )

可视化

针对最大功率点跟踪（MPPT）与扭振控制回路之间的耦合及运行过程扰动抑制问题,提出一种基于线性自抗扰的风电机组MPPT与扭振协同控制方法。设计未知输入观测器并结合牛顿-拉夫逊算法为叶尖速比法MPPT估计有效风速,设计卡尔曼滤波器为扭振控制回路估计传动链扭转速度。在FAST中开展仿真研究。仿真案例表明：相较于传统方法,所提出方法发电量提升1.58%,引入扭振控制器后,扭转速度和扭角的标准差分别降低31.06%和0.50%,提高MPPT性能的同时抑制传动链扭振。

Select

考虑爬坡特征量的海上风电短期分区功率预测

时帅, 张皓, 黄冬梅, 李媛媛, 米阳, 杨晓东

2024, 45(12): 258-268. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1292

PDF全文 ( )

可视化

考虑复杂海洋工况,提出一种考虑爬坡特征量的分区预测混合模型。首先,采用改进的bump事件检测技术对功率波动时段进行识别与划分;其次,综合考虑不同典型气象日的功率波动特征,对气象数据进行分类;最后,计及风电功率波动性的基础上提出一种混合预测模型,在功率非连续波动段采用一种LightGBM决策树与长短期记忆神经网络（LSTM）的点预测组合模型,在功率连续波动时段采用随机森林（RF）与LSTM的区间预测组合模型,并获得较好的预测效果。最后,选取中国东部某海上风电场的数据进行改进模拟与算例分析,结果表明,相较于传统的风电功率点预测与区间预测方法,考虑风电爬坡与气象日分类的分区混合预测模型的预测精度有明显提升。

Select

考虑随机失效阈值的两阶段风力机叶片可靠性评估

刘飞, 毕俊喜, 李海滨, 任君, 杨少楠, 祁晓

2024, 45(12): 269-276. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1295

PDF全文 ( )

可视化

针对现有风力机叶片两阶段退化可靠性评估方法的局限性,即忽略失效阈值随机性和退化过程变点准确性,提出一种新方法。该方法基于非线性维纳（Wiener）退化过程,考虑失效阈值随机性对不同阶段的影响。引入修正的赤池信息准则（AICc）确定最优变点位置,并进行区间估计。基于变点位置采用极大似然估计法确定两阶段漂移系数和扩散系数的估计值,然后通过疲劳裂纹扩展仿真实验得到相关数据,建立叶片退化的可靠性模型。同时,为验证模型预测的准确性,利用自适应算法更新后的风力机叶片数据进行实例分析。结果表明,失效阈值的随机性和变点准确性对退化建模具有显著影响,能够有效提高可靠性评估的准确性。

Select

基于边界强度过程的风力机动态不完全预防性维修

任丽娜, 李雪亮, 王子倩, 李康宁

2024, 45(12): 277-283. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1297

PDF全文 ( )

可视化

为降低设备维修成本及减小资源浪费,基于边界强度过程理论,提出一种可靠度约束下的风力机动态不完全预防性维修方法。利用边界强度过程描述风力机故障过程,引入役龄递减因子和故障递增因子,给出复合维修模型的故障强度;以平均维修成本最小为目标函数,利用迭代法推导出风力机动态预修间隔期和更换周期的计算公式,并给出风力机的最佳预修次数;通过工程实例进行验证,并与基于威布尔分布的模型和未考虑更换阈值的模型进行对比分析,结果表明所提方法可使风力机的平均维修成本分别降低6.7%和10.7%,寿命分别延长342 d和128 d。

Select

海上风电粉质黏土中缩径单桩承载特性研究

赵昊, 邱旭, 李会, 闫姝, 马文冠

2024, 45(12): 284-290. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1302

PDF全文 ( )

可视化

利用有限元软件进行缩径单桩承载特性研究,数值结果表明,相比于常规单桩,缩径单桩拥有更大的竖向承载力;从等效塑性应变云图可知,缩径单桩的竖向承载模式由常规单桩的桩端承载变为桩端和缩径段共同承载模式;缩径段高度和直径变化对承载力有显著影响;通过对竖向承载力各段占比大小计算,可知缩径段的外侧承担主要竖向荷载,约65%。

Select

基于分位数回归的改进权重GRU风电功率区间预测

柳天虹, 齐胜利, 裔扬, 菅利彬, 乔显著, 章恩泽

2024, 45(12): 291-298. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1311

PDF全文 ( )

可视化

为提高短期风电功率预测的准确性,解决点预测难以描述风电功率不确定性,且在数据发生突变时传统GRU无法准确跟踪数据突变问题,提出一种基于分位数回归的改进权重GRU风电功率区间预测模型（QR-EGRU）。首先采用改进的自适应小波阈值去噪方法对原始数据降噪处理,减少数据噪声影响;然后引入两个更新门权重矩阵代替传统更新门权重矩阵,新的权重矩阵采用信息熵动态调整矩阵的变化趋势,量化权重的变化程度,构建信息熵权重门控循环单元（EGRU）网络;最后基于分位数回归算法获取不同分位数下的点预测概率区间。通过风电场的有功功率进行实验验证,结果表明：相比于其他对比方法,所提出的模型在相同实验条件下能提高预测精度,具有较好的风电功率区间预测性能。

Select

斜坡海床刚性单桩基础水平极限承载机理分析

冯春健, 刘锦昆, 陈同彦, 王腾, 吴宇旗

2024, 45(12): 299-306. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1312

PDF全文 ( )

可视化

利用三维极限分析软件Optum G3,探究斜坡海床上刚性单桩基础水平承载失稳机理,分析单桩基础极限承载力随基础长径比、桩-土界面摩擦系数、土体强度、斜坡坡度和荷载加载方向的变化规律。研究发现,当单桩基础长径比较小时,破坏模式主要包括近泥面处的破坏楔体和底部的球型破坏;随着基础长径比的增加,楔体和球型破坏模式之间出现全流动破坏模式,破坏模式为：楔体-全流动-球型破坏模式;随着长径比进一步的增加,在球型破坏底部形成另外一个全流动破坏模式,破坏模式由上到下依次为：楔体-全流动-球型-全流动破坏模式。水平承载力系数N_p随着基础长径比的增加先减小后增大,最后趋于稳定;随着基础桩-土界面摩擦系数的增加逐渐增大;随着土体强度梯度的增加逐渐减小;随着荷载加载方向的增大而增大;双侧破坏模式对应承载力系数比单侧破坏模式对应的承载力系数,按照单侧破坏模式进行承载力设计更加安全。

Select

基于RBF-PID和敏感变量滑模趋近律的PMSG恒功率控制

陈德海, 陈志文, 王海峰, 李明

2024, 45(12): 307-315. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1315

PDF全文 ( )

可视化

针对海上直驱永磁风力发电机在风速大于额定风速下输出功率不稳定、影响电力质量的问题,提出一种RBF神经网络实时在线调整PID参数的变桨距控制策略,利用神经网络的自学习能力让内部参数不断优化,使系统更适应非线性和时变性。为进一步提高桨距角变化响应速度和输出功率的稳定性,设计一种敏感变量指数趋近律滑模控制器嵌入到发电机机侧速度环中,敏感变量可提高系统的收敛速度和抗抖振能力。在Matlab/Simulink上搭建直驱式永磁风力发电机的各部分仿真模块并进行对比实验,结果表明,基于RBF-PID和敏感变量滑模趋近律的变桨控制策略相比于改进前,桨距角变化响应更迅速,输出功率更稳定且震荡率只有0.4%,达到预期控制效果。

Select

风电机组叶片涡流发生器气动特性及应用研究

张林伟, 徐晖, 陈浩, 张超, 彭阁, 李媛

2024, 45(12): 316-323. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1316

PDF全文 ( )

可视化

采用k-ω SST湍流模型和γ-Re_θ转捩模型计算带有涡流发生器翼型的气动性能参数,基于湍流状态下的叶片翼型攻角变化,分析出叶片在准稳态阵风工况下气动攻角变化规律,研究涡流发生器在不同湍流强度、空气密度条件下对风电机组叶片实际运行功率和载荷特性变化的影响。结果表明,风电机组叶片极易受空气密度、环境湍流、转速变化、阵风突变等影响使得翼型易发生失速,涡流发生器可降低风电机组叶片对空气密度和湍流强度影响的敏感性,降低叶片摆振方向载荷和振动。

Select

海上风电较大直径单桩基础波浪荷载特性研究

何奔, 宋孟夏, 魏茂兴, 李炜, 何方

2024, 45(12): 324-330. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1318

PDF全文 ( )

可视化

海上风电单桩基础趋向大型化,桩基对于入射波场的影响增强,工程上计算波浪荷载最为常用的莫里森方程法无法再忽略绕射效应。为研究海上风电较大直径单桩基础（桩径波长比在0.15~0.25之间）在常规海况条件下的水平波浪荷载,采用物理模型实验与计算流体动力学数值模拟相结合的方法,分析海上风电单桩基础最大水平波浪荷载在不同桩基几何参数和波浪水动力条件下的变化规律;给出较大直径单桩基础惯性力系数C_M的取值曲线;并基于莫里森方程法提出计算较大直径单桩基础最大水平波浪荷载的实用经验公式。

Select

基于稳态简谐激励的风力机模态参数识别研究

王朝伟, 陈超, 杨计刚, 杨永焱, 刘现鹏, 华旭刚

2024, 45(12): 331-341. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1328

PDF全文 ( )

可视化

该文提出基于稳态简谐激励识别固定式风力机模态参数的方法,并可考虑其迎风向和侧风向的气动阻尼耦合。该研究建立考虑惯性激振器单元的有限元模型,分析激振器质量、激振频率范围、间隔、激振力幅值以及湍流风对识别结果的影响,并选择不同激振频率以及激振器运动质量块重量对激振器的行程进行分析;此外还通过全耦合OpenFAST数值模型将采用稳态简谐激励方法、随机子空间法以及自由衰减识别方法的模态参数识别结果进行比较,结果表明：利用惯性激振器对风力机停机、运行状态进行稳态简谐激励识别其模态参数是完全可行的,并且识别结果相对环境激励法等常用方法更加可靠。

Select

基于LSTM的10 MW海上风力机故障传感器数据重构研究

邱子琪, 王立忠, 潘华林, 张宝龙, 王立林, 洪义

2024, 45(12): 342-349. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1329

PDF全文 ( )

可视化

为解决极端环境传感器故障导致监测数据不充足问题,该文采用长短期记忆神经网络（LSTM）智能算法进行数据重构。鉴于海上风电监测数据稀缺,该文的研究依托数值仿真结果开展。基于作者团队开发的“气动-水动-结构-桩土-智能控制”一体化耦合分析软件Zwind,首先开展10 MW大型风力机全工况仿真分析,并通过提取多个高度处的加速度和倾角响应构建数据库,用以模拟多种风力机塔筒传感器故障导致的数据丢失状况。然后基于LSTM建立风力机塔筒加速度和倾角的数据重构模型,训练并验证所构建的数据重构模型的精度。最后在数个未布置传感器的位点上检验LSTM数据重构模型的泛化性能。结果表明：构建的LSTM故障传感器数据重构模型,可基于有限位点的正常服役传感器的监测数据高精度地重构故障传感器以及未测位点的塔筒响应数据;此外,基于倾角响应的重构结果比基于加速度响应的重构结果精度更高。

Select

基于多级特征提取框架的风电机组载荷预测方法

岳健, 史秉帅, 范寒, 张克, 张海龙

2024, 45(12): 350-359. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1332

PDF全文 ( )

可视化

该文研究了对风电机组进行载荷预测的问题,主要从两个方面展开：SCADA数据增强与使用多级特征提取框架做载荷预测。首先采用生成对抗网络（WGAN-GP）进行数据增强。在载荷预测方面,不同于传统的Transformer模型应用于文本数据,该文使用风电机组运行时的结构化数据,且为提高特征提取能力,提出一种多级特征提取器进行特征提取。最后使用改进的Transformer模型和DNN、ResNet等模型的结果进行对比,发现多级特征提取模型对于与目标特征相关性较高的数据有较好的预测效果,同时对于相关性较低的数据也具有较好的非线性提取能力。

Select

基于Tri-SE-CNN的风电机组叶片结冰检测研究

孙坚, 杨宇兵

2024, 45(12): 360-369. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1337

PDF全文 ( )

可视化

针对现有风力机叶片结冰检测方法未能充分利用无标签数据,且分类性能差的问题,提出一种基于改进的三重训练和卷积神经网络（Tri-SE-CNN）的结冰检测方法。首先建立基于最优加权策略的三重训练（Tri-training）模型,对无标签样本的状态进行判别,用以扩充训练集;接着将压缩与激励（SE）模块嵌入到卷积神经网络（CNN）中,并用SE-CNN分类器学习扩充后的样本集。结合提取的叶片结冰主控特征,以2017年工业大数据创新竞赛平台中15号和21号风力机数据为例进行仿真,并用云南某风场历史数据进行验证。实验结果表明,所提方法的准确度优于CNN、支持向量机等方法,在15号风力机上达到99.96%,可为风力机叶片结冰预警提供有益参考。

Select

海上风电数值模式误差修正技术研究

张皓, 文仁强, 杨定华, 易侃, 杜梦蛟

2024, 45(12): 370-378. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1339

PDF全文 ( )

可视化

针对现有数值模式预报数据精确度有限的问题,结合广东海域多处实际测风数据,分别采用卷积长短期记忆网络、集成学习等多种机器学习框架建立误差修正模型,并对各模型进行适用性验证及分析。在此基础上,提出更适用于风向误差计算的基于三角函数规律的代价函数。结果表明,所建立的AdaBoost及GBDT模型对风速、风向变量的修正均能取得优异效果。

Select

风电机组齿轮箱动态温度响应研究

李元正, 崔权维, 周建星, 温建民, 费翔, 苏永政

2024, 45(12): 379-387. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1340

PDF全文 ( )

可视化

为研究风电机组齿轮箱的温度场特性,以2 MW风电机组齿轮箱传动系统为研究对象,综合考虑风载外部激励的影响,考虑系统齿轮-轴-轴承耦合等因素,选用集中质量法构建传动系统动力学模型求得动载荷。依据传热学基本原理构建系统动态温度场数值分析模型,以动载荷作为输入变量,求得系统的动态温度响应并探究风载影响下系统的温度场分布特性及温升规律。对比分析计算与实验数据的差异,验证该模型对风载下的系统动态温度分析计算的有效性。结果表明：传动系统温度场高温区位于高速轴轴承的位置。对比未计入风载因素影响的传动系统,风载影响下的系统在连续增速过程中温度响应逐渐灵敏。

Select

基于VMD-HT-ResNet的风电机组塔筒振动状态监测及预警

胡阳, 李博, 胡耀宗, 付道一, 胡号朋

2024, 45(12): 388-396. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1342

PDF全文 ( )

可视化

针对大型风电机组塔筒多模态振动难以可靠监测及预警的问题,提出一种变分模态分解（VMD）-希尔伯特变换（HT）-残差神经网络（ResNet）的风电机组塔筒振动非线性动态多输入多输出（MIMO）建模方法,分解并提取塔筒固有模态振动,定义精准表征塔筒振动特性的差分动态回归向量,并进行全工况均衡采样和MIMO建模。然后,建立指数加权移动平均（EWMA）指标的塔筒健康度评价机制,用于其状态监测和预警。仿真结果表明,所提方法可实现风电机组塔筒全工况振动特性的高精度监测和预警,可为机组高安全运行提供保障。

Select

风波耦合下垂荡板对风电机组水动力性态研究

郭昕鹏, 孙传宗, 单光坤, 贾丽娜

2024, 45(12): 397-406. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1353

PDF全文 ( )

可视化

以5 MW-CSC漂浮式风电机组为研究对象,联立AQWA与FAST对比分析多种边锋垂荡板宽度、厚度对整机动力响应的影响,并进行特性对比。结果表明,垂荡板结构参数对漂浮式风电机组垂荡与纵摇的峰值RAO以及频率影响显著,对纵荡RAO及频率的影响较小。针对给定机型,发现垂荡板宽厚分别在3 m和1 m区间时机组稳定性能最优。

Select

基于分层模型预测控制的风电场的电压恢复协调控制

毛钧毅, 古庭赟, 高源, 徐长宝, 林呈辉, 范强

2024, 45(12): 407-415. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1357

PDF全文 ( )

可视化

为协调风电场之间的无功输出,提出一种基于HMPC的电压控制方法,旨在提高大型风电场的高电压穿越和故障后电压恢复能力,并减少风电场控制器的计算任务。在风电场电压分层控制框架的基础上,首先从风电机组的单体控制模型出发建立风电场的整体控制模型,并采用HMPC方法滚动优化风电场输出无功功率;进一步,为提高大规模风电场电压优化问题的计算效率,采用基于交替方向乘子法的分布式求解方法。通过Matlab/Simulink搭建风电场仿真算例验证,结果表明所提HMPC方法相比传统控制方法在最小化风电机组端电压偏差和减少计算量方面具有更高的效率。

Select

基于规则库与PRRL模型的风电功率数据清洗方法

杨海能, 唐杰, 邵武, 刘白杨, 陈日恒

2024, 45(12): 416-425. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0179

PDF全文 ( )

可视化

为提升风电场原始数据中异常数据的识别精度,提出一种结合规则库与PRRL模型的风电场数据清洗方法。首先依据风电场装机容量等参数建立规则库,提高数据集中正常数据占比。其次,以RANSAC稳健回归算法为核心,线性回归模型为基础,将风速数据作为输出,同时扩展输入变量的多项式特征来捕捉风速与功率之间的非线性关系,构建PRRL稳健回归模型。该模型经过规则库处理后的数据训练,可有效识别原始数据中的异常数据。通过对湖南某风电场的实例数据进行应用测试,结果显示该方法在处理异常数据占比较高数据时,能有效识别其中的异常数据,并降低风电功率预测模型的预测误差。

Select

麦秆与废聚苯乙烯泡沫塑料共热解特性研究

王铁, 许开立, 李季硕, 周浩东

2024, 45(12): 426-433. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1268

PDF全文 ( )

可视化

利用热重分析仪和管式炉,研究小麦秸秆与废聚苯乙烯泡沫塑料（WPSF）在不同混合比例、不同升温速率下的失重行为及共热解产物分布特性。结果表明：WPSF表观活化能为178.27~186.84 kJ/mol,热稳定性强。麦秆与WPSF共热解存在协同效应,尤其在质量比为1∶1时协同效应最显著,可促进麦秆挥发分析出并减少焦炭生成,且在温度较低时降低了反应活化能。共热解对液相和气相产率表现为正协同效应,对固相产率表现为负协同效应,可促进烃类气体产生,抑制含氧气体生成。温度影响共热解产物分布与协同效应的强弱,800 ℃时协同效应最强。随着热解温度的升高,固相产率降低,液相产率先上升后下降,烃类气体和H₂占比上升,CO和CO₂占比下降。

Select

基于温差发电两级修正的沼气发电机组废热利用方法与模型构建

李若兰, 魏征, 刘畅, 高立艾, 贾宇琛, 温鹏

2024, 45(12): 434-443. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1276

PDF全文 ( )

可视化

为充分利用沼气能源,提高沼气发电能源利用率,提出利用温差发电片对沼气发电机组废热进行回收,利用Matlab/Simulink构建基于温差发电两级修正的沼气发电机组废热回收利用仿真模型,并通过实测数据对模型进行验证。结果表明,两级修正的温差发电模型平均绝对百分比误差（MAPE）为0.045%,二次修正相比于一次修正MAPE降低0.167%;加入温差发电装置后沼气发电系统能源利用率可提升8.59个百分点,废热利用效率可提升15.53个百分点。

Select

磷酸二氢铵对杨木热裂解特性影响研究

陈孟, 庞赟佶, 吴美凤, 陈义胜, 王丽

2024, 45(12): 444-451. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1279

PDF全文 ( )

可视化

为探究磷酸二氢铵（MAP）对杨木及其杨木衍生炭热解产物品质的影响,揭示MAP呈现的对杨木提质和催化焦油裂解的因素。选取不同浓度的MAP浸渍液原位浸渍负载至杨木中进行低温炭化和衍生炭热解试验。研究不同MAP浓度对杨木炭化三相产率、生物炭热值和能量产率的影响规律,考察添加MAP后的衍生炭热解相对于原料直接热解的催化裂解现象。结果表明：低温炭化结合MAP的添加对杨木热解炭的增加和焦油的减少有协同作用,热解温度为500 ℃时,相较于未添加衍生炭,添加1.975% MAP衍生炭的焦油组分中酚类产物降低19.8%,甲苯类产物降低5.38%。

Select

农林生物质热解过程中氮的迁移转化规律的研究

吕文博, 崔彦如, 丁文涛, 张大雷, 李晓伟, 刘建坤

2024, 45(12): 452-459. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1290

PDF全文 ( )

可视化

选用秸秆、松木、花生壳3种生物质为原料,研究其氮的赋存形态,并进行热解实验,对比研究3种生物质热解过程氮的迁移转化规律。研究结果表明：农林生物质中氮主要以蛋白质的形式存在,部分以无机氮形式存在,随着热解温度的升高,NH₃和HCN的产率不断增加,约75 %的NH₃在400~500 ℃内产生,来自焦油氮和蛋白氮的脱氨反应,约80 %的HCN在500~800 ℃内通过焦油和焦炭中杂环氮的开环反应产生。焦炭氮的产率不断下降,稳定的蛋白氮通过交联环化反应贮存在焦炭中生成吡咯氮（N-5）和吡啶氮（N-6）,部分会环状缩合成季氮（N-Q）或加氧形成氧比氮（N-X）。焦油氮的产率先增后减,不稳定的蛋白氮分解形成焦油氮,并通过脱氢生成腈氮或环化形成杂环氮。此外,生物质中的三大组分和碱金属也会影响三相氮的分配。

Select

沼气工程进料池增温搅拌系统模拟优化研究

龚雷阳, 朱旭伟, 焦翔翔, 王花平, 程远达, 赵昱

2024, 45(12): 460-468. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1338

PDF全文 ( )

可视化

为研究增温搅拌系统对沼气进料池温度场的影响,采用计算流体动力学方法,以唐山某养牛场中覆盖有阳光板的方形进料池为研究对象,建立物理模型,以进料池中螺旋加热盘管的不同供水方式,搅拌器不同运行方式、倾角和池体的形状为影响因素对沼液温度场进行优化研究。通过对比模拟与实测数据验证模型的可靠性。最后,以X=0截面为基准面,绘制温度云图,并将沼液温度按不同区间分成低温区、中温区和高温区,统计3个区间所占比例。结果表明,加热盘管采用下供上回的形式有利于沼液升温,可消除低温区,并将中温区占比从原先的92.15%提升到98.01%,增长6.4%。搅拌器可改善高温沼液集中在盘管周围的情况,在此基础上采用两个不同转向的搅拌器,可将高温区占比从原来的1.99%提升到5.26%,增长166%。搅拌器的倾角不宜设置过大,设置成45°更为合适。在加热条件和搅拌器参数相同的前提下,方形池与圆形池在低温和高温区比例接近,但圆形池的中温区比例比方形池多2%。圆形池的中温区比例更高,搅拌死区更小,搅拌效果更好。

Select

用于木质素解聚的半导体光催化研究

陆佳, 苏小红, 王欣, 尤宏梅, 刘伟

2024, 45(12): 469-477. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1363

PDF全文 ( )

可视化

在温和条件下光催化木质素解聚可获得芳香族化合物,基于木质素的结构,综述国内外半导体光催化木质素中C—O、C—C键断裂机制,以及掺杂、贵金属沉积、构建复合材料等提升光催化剂稳定性及解聚木质素效率的改性方法;总结光催化在处理天然木质纤维素原料中的应用,外加场耦合强化光催化降解木质素策略,最后对半导体光催化木质素解聚方面未来研究重点和发展前景进行展望,以期推动光催化木质素解聚技术创新与工业化进程。

Select

绿电耦合生物质制甲醇的储能-释能效率和碳排放

宋国辉, 赵亮, 王金平, 王红艳, 肖军

2024, 45(12): 478-484. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1781

PDF全文 ( )

可视化

面向储能和减碳需求,以麦秸和木屑为原料,研究风电耦合生物质制甲醇技术,分析甲醇产率、储能-释能效率（即储释效率）生命周期碳排放以及甲醇纯发电和热电联产模式的差异。不分离产物气CO₂时,仅CO₂和CO单程转化率对甲醇产率有明显的影响,其值在0.970~1.104 kg/kg之间。电解水效率是提升储释效率的关键参数。热电联产模式的储释效率和碳排放均明显优于纯发电模式。前者模式的储释效率范围为46.1%~58.6%,接近压缩空气储能;再生电能和热能的碳排放强度范围分别为37~77 g CO₂/kWh和10~21 g CO₂/MJ,均大幅低于相应产品的当前碳排放水平。以木屑为原料的碳排放大幅低于以麦秸为原料的碳排放。通过捕集产物气CO₂,甲醇产率、绿电功耗和储释效率降低,但能够实现生命周期零碳排放。

Select

基于BMP法微生物驱动水稻秸秆选择性降解木质素能力研究

成慧婷, 赵楠, 曾尚鹏, 黄婉媛, 宫元娟, 任德志

2024, 45(12): 485-493. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0816

PDF全文 ( )

可视化

基于生物-机械制浆法,通过分析秸秆组分转化模型、微观纤维形态变化和多维力学性能指标,评估5种微生物对水稻秸秆木质素的选择性降解能力。设计一种木质素降解反应器进行试验,结果表明,黄孢原毛平革菌的木质素降解率（53.6%）、优先指数（49.64）和选择性系数（4.0606）均最高;经过其处理的秸秆的抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弹性模量分别提高19.24%、30.35%、8.86%和15.32%。微观形貌分析表明纤维长度、宽度分别减少4.69%和27.32%,长宽比为45.075。仿真模拟表明,反应器具备良好的流动和混合性能。

Select

平潭岛周边海域潮流能资源特性分析与评估

武贺, 杨鉴宇, 朱丽宁

2024, 45(12): 494-502. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0644

PDF全文 ( )

可视化

基于TELEMAC-2D水动力模型建立福建平潭岛周边海域潮流模型,利用实测潮位、潮流资料对其准确性进行验证,该模型能较为准确地刻画研究区域的潮汐、潮流特征。在此基础上分析该海域潮流能资源功率密度、有效发电时长、涨落潮不对称性等潮流及潮流能资源时空分布特征,并采用Flux法与Garrett法相结合,对特定区域的潮流能资源可开发量开展评估及对比分析。结果表明：平潭岛海域潮流能资源主要分布在西北端平潭岛-大练岛、大练岛-小练岛、小练岛-长屿岛3条水道,峰值区域的大潮功率密度约10 kW/m²,有效流时可达6000 h,3条水道共有潮流能资源一类区1.05 km²,二类区5.11 km²。Flux法计算的潮流能资源可开发量为7.44 MW,Garrett法计算的可开发量为11.74 MW。

Select

浙江近岸大浪的准确定性理论适用性研究

蔡丽, 赵建春, 梁炳贤, 孙昭晨

2024, 45(12): 503-508. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1349

PDF全文 ( )

可视化

大波波形的准确刻画对波浪能发电装置的效率及载荷计算具有重要意义,基于条件概率的准确定性理论具有描述平均大波的波形的潜能。基于2018年台风“安比”过境时浙江温岭近岸海域实测的持续3 d的波浪数据,通过自编程序计算实测平均大波波形与准确定性理论值,进而分析讨论准确定性理论在该算例的适用性。结果表明：总体而言计算精度良好;海况的谱尖度越大（谱越窄）,准确定性理论计算的平均大波波形越精确,相关性系数达到-0.56;海况的波陡值与准确定性理论的计算精度相关系数为0.36;海况的高斯性与准确定性理论的计算精度并无很强的关联性。

Select

基于合作博弈的共享混合储能电站规划

高芊芊, 山雨琦, 朱晓荣

2024, 45(12): 509-519. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1182

PDF全文 ( )

可视化

针对新能源场站储能利用率低及单位建设成本高的问题,提出一种基于合作博弈的共享混合储能电站的规划方案。首先,制定蓄电池采用削峰填谷、超级电容器采用模型预测控制的充放电策略;其次,建立储能电站的双层规划模型,并构建储能配置结果的评价指标;最后,基于改进的Shapley分值法分配各新能源场站的收益,并分析储能投资成本对结果的影响。算例结果表明,在该交易模式下不仅可提高储能装置的利用率,而且可减少新能源场站对储能系统的投资成本。

Select

基于开关分流电阻的锂电池SOH被动均衡方案

吴青峰, 杨凯义, 杨艺涛, 刘立群, 樊亚敏, 薄利明

2024, 45(12): 520-527. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1310

PDF全文 ( )

可视化

现有锂电池健康状态（SOH）被动均衡方案均聚焦锂电池荷电状态（SOC）,尚未形成成熟的SOH均衡技术。针对此问题,提出一种基于分流电阻的锂电池组间的SOH被动均衡方案,分析SOH均衡原理,研究分流电阻阻值计算和接入切除法则,从而实现锂电池SOH均衡,使所有锂电池同时退役,节约维护成本。最后,利用Matlab仿真软件和实验平台进行仿真和实验验证,仿真和实验结果验证所提方案的有效性。

Select

基于盐溶液储能的热回收型热泵系统特性研究

王林, 吉燕芳, 谈莹莹, 李修真, 王占伟, 常明慧

2024, 45(12): 528-535. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1327

PDF全文 ( )

可视化

提出一种基于盐溶液储能的热回收型热泵（SEHHP）系统,由热回收型压缩热泵子系统和盐溶液储/释热子系统组成,夜间电力低谷时段利用富裕电能驱动热泵子系统实现盐溶液与相变材料耦合储存热能,白天供热时段,电能驱动空气源热泵子系统与盐溶液储/释热子系统构成热泵复叠循环制取供热量,从而有效降低社会用电高峰期供热的电力消耗。建立SEHHP系统的热力学模型,评估SEHHP系统的逐时制热性能与经济性。结果表明：SEHHP系统的制热性能与经济性均优于相变储能空气源热泵（PEAHP）系统,其日能耗比PEAHP系统降低34.18%。与PEAHP系统相比,SEHHP系统的综合制热性能系数（CCOP）提高52.20%,而其费用年值降低9.23%。该系统适用于电力峰谷差大的供热地域或场所。

Select

基于自适应Q-V特性的储能暂态电压支撑控制策略研究

李大伟, 唐守元, 朱婉路, 齐腾, 董晋明

2024, 45(12): 536-544. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1356

PDF全文 ( )

可视化

为实现储能系统（ESS）暂态电压支撑潜力的充分利用,提出一种用于储能系统电压暂降支撑的储能逆变器自适应控制策略。首先,深入分析储能系统双向运行下有功功率出力与无功功率容量的自适应变化机理;其次,提出一种考虑无功容量修正下自适应Q-V特性的并网逆变器控制策略,该策略根据储能双向运行下的有功功率出力实时调整无功容量,由无功功率容量确定自适应Q-V下垂系数,并网点电压波动量经自适应Q-V系数增益后,为功率外环提供无功功率参考值,实现储能无功容量的充分利用;最后,基于山东省某实际储能工程和PSCAD环境下的仿真分析,验证所提策略在三相接地故障和无功负荷扰动下能够有效降低电压暂降水平,显著提升系统暂态电压支撑能力,进而改善储能电站的暂态稳定性,保障系统安全可靠运行。

Select

兆瓦级碱性电解槽多变量数字孪生仿真系统构建

梁涛, 刘子聪, 谭建鑫, 井延伟, 吕梁年

2024, 45(12): 545-554. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1251

PDF全文 ( )

可视化

碱性电解水制氢系统耦合性强、运行工况复杂,属于危险化工生产环境,因此难以开展可再生能源制氢宽功率波动测试等极端实验。以张家口崇礼制氢厂的1 MW碱性电解槽为研究对象,通过生产实验数据,分析温度、压力和碱液流量等对气体纯度和小室电压等参数的影响。首先对运行机理进行分析,对数据进行多元非线性拟合出经验公式,建立兆瓦级碱性电解槽的电压模型、法拉第效率模型、氧中氢浓度模型,并对气液分离等后处理系统建模;其次对模型结果进行理论分析与验证,通过模型分析得出制氢系统安全运行边界;最后将制氢系统的数学模型与三维模型相结合,实现制氢系统在虚拟空间中的映射,为研究可再生能源制氢宽功率波动提供先验平台。

Select

大容积车载液氢瓶储运过程中的导热性能数值模拟分析

孙小伟, 刘宇航, 李飞, 郝永梅, 管凌峰, 沈俊

2024, 45(12): 555-561. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1261

PDF全文 ( )

可视化

为研究大容积车载液氢瓶储运过程中的液氢瓶导热安全性问题,结合实际车载液氢瓶结构建立数值模型,在不同环境温度、压力以及加速度等参数变化情况下,分别对液氢瓶启停工况下单一参数和多参数耦合变化时液氢瓶内部温度及热通量变化进行模拟分析。结果表明：单一参数变化时,随着加速度增大,瓶内热通量升高;瓶内压力增大,热通量降低;环境温度越高,热通量越高。双因素耦合时,加速度增大会抑制环境温度降低对瓶内热通量的降低作用,同时促进压力升高对瓶内热通量的降低作用;压力增加会抑制环境温度升高对瓶内热通量的增加作用。

Select

车用PEMFC氢燃料中痕量硫化物的分析方法研究

邓凡锋, 邓文清, 徐冰艳, 王维康, 林俊杰, 潘义

2024, 45(12): 562-569. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1570

PDF全文 ( )

可视化

基于在线动态稀释、低温富集和硫化学发光气相色谱的耦合联用,建立质子交换膜燃料电池汽车用氢燃料中痕量硫化物的分析方法。研究结果表明：在实验优化的分析系统聚焦温度、脱附温度、进样流量、进样体积的参数条件下,建立起质子交换膜燃料电池汽车用氢气中痕量硫化物的分析方法,方法线性R20.9995,检出限和定量限为0.0030~0.0066 nmol/mol,回收率为95%~105%,重复性限为0.036~0.070 nmol/mol,再现性限为0.048~0.080 nmol/mol,方法满足氢燃料中痕量硫化物的分析需求。

Select

响应面法优化消防水带热泵微波联合干燥工艺

刘龙, 胡张鹏, 刘翠浴, 雷欣雨, 时豪

2024, 45(12): 570-580. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1176

PDF全文 ( )

可视化

为解决利用热泵对消防水带干燥时后期干燥速率慢、能耗高的问题,提出采用热泵+微波联合干燥的方式。设计和搭建热泵微波联合干燥实验台,设计分别以热泵初始送风温度、热泵干燥时间以及微波功率为自变量的单因素实验,以此确定各因素的影响范围,在单因素实验基础上以SMER、MER、ηen为指标,采用Box-Behnken中心组合实验设计并进行响应面优化分析。结果表明,热泵微波联合干燥消防水带优化工艺参数为：初始送风温度42.3 ℃、热泵干燥时间43.45 min、微波功率1.25 kW。在此条件下得到SMER为0.658 kg/kWh,MER为1.232 kg/h,微波能量利用率为63.7%。实验验证结果与模型预测值相近,相对误差均小于4%,表明优化结果可靠。

Select

跨临界CO₂空气源热泵热水器的实验与仿真研究

杨俊兰, 陈丹丹, 张鑫

2024, 45(12): 581-587. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1191

PDF全文 ( )

可视化

为提高CO₂空气源热泵热水器的性能,搭建该系统实验装置,测试冷却水流量、高压压力和压缩机频率等参数的影响。进而建立带喷射器的跨临界CO₂准二级压缩热泵系统（TCIEJ）的仿真模型,对系统性能进行模拟计算。结果表明：当冷却水流量从70 kg/h增大到122.5 kg/h时,COP提升30%,而冷却水出口温度降低15.4%。随着高压压力的增大,COP存在最大值,气体冷却器出口温度和冷却水出口温度均升高。当压缩机频率从110 Hz增大到180 Hz时,排气压力升高22.3%,但系统COP下降44.6%。TCIEJ系统高压压力从8.0 MPa增大到10.4 MPa时,冷却水出口温度平均升高17.66 ℃。环境温度为0 ℃、高压压力达10.4 MPa时,压缩机排气温度仅为85.77 ℃,说明此系统有利于改善压缩过程。当冷却水流量从60 L/h增大到100 L/h时,冷却水出口温度平均降低6.8 ℃。

Select

基于TCN和高斯过程残差建模学习的净负荷概率预测方法

赵洪山, 吴雨晨, 潘思潮, 温开云

2024, 45(12): 588-595. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0632

PDF全文 ( )

可视化

提出一种基于时间卷积神经网络（TCN）和高斯过程（GP）的净负荷预测方法,可提供精确的点预测和概率预测结果。首先,TCN被用来提取大量的历史数据中净负荷的变化规律,TCN优秀的时间序列建模能力可发现净负荷预测任务输入输出之间的复杂映射关系。然后,为高斯过程设计一个复合核函数对TCN的预测残差进行建模学习,该过程可在TCN预测的基础上进一步提升点预测的精度,同时也可利用高斯过程的不确定性量化能力对净负荷预测的不确定性进行量化。最后,通过在真实净负荷数据集上和大量先进的模型进行比较,验证该文提出方法的有效性。

Select

考虑风电最大效益的混合储能双层平抑控制模型

刘昕, 谢丽蓉, 马兰, 叶家豪, 卞一帆, 崔传世

2024, 45(12): 596-605. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1157

PDF全文 ( )

可视化

针对风电场配置混合储能平抑风电波动场景进行研究,以满足并网要求为前提考虑风电场最大效益,提出建立一种基于共振稀疏分解（RSSD）与改进的具备自适应噪声的完全集成经验模态分解（ICEEMDAN）的自适应RSSD-ICEEMDAN混合储能平抑-配置双层规划模型。上层以风电并网功率变量最小、储能出力最小及储能充放电平衡为目标函数,采用自适应RSSD求解出混合储能充放电总控制功率,通过ICEEMDAN对混合储能充放电总控制功率进行分解并根据均值法原则分配蓄电池和超级电容器控制功率,为实现效益最大化,对分配结果进行二次修正。在上层的基础上建立下层以净效益最大、混合储能波动最小及混合储能充放电效果最佳为目标函数的混合储能最优容量配置模型,上下层相互制约实现满足并网要求的同时达到最大效益,通过多目标人工蜂鸟算法对最佳配置进行寻优求解。通过对新疆某20 MW风电场进行仿真分析,对所提模型的合理性、有效性及经济性进行验证。

Select

区域综合能源系统多目标优化及改进主客观评价

韩中合, 赵昕, 杨世明, 李睿

2024, 45(12): 606-616. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1168

PDF全文 ( )

可视化

以区域综合能源系统为研究对象,首先开展能源系统的优化策略分析工作,然后针对能效、经济、环境进行多目标优化求解,最后引入犹豫评价,建立并应用改进最优最劣法（HBWM）-熵权法的主客观权重评价体系,得到最优系统配置和运行规划。结果表明：优化设计策略有效解决了多能协同问题;相较于传统冷热电联供系统,最优系统减少14.9%化石燃料消耗、8.9%年投资成本、4.7%度能成本、14.9%碳排放量和18.1%用水消耗,在能源、经济、环保3个方面有明显优势。

Select

台风环境下考虑海洋运动的台湾海峡风能波浪能联合相关性分析

丁思尹, 柯世堂, 张春伟, 陈明珠, 员亦雯, 任贺贺

2024, 45(12): 617-626. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1174

PDF全文 ( )

可视化

针对中国东南沿海丰富的风能与波浪能资源长期遭受台风侵害的问题,考虑海洋环境中风、波浪与海流的耦合性,提出合理分析台风环境下风能与波浪能相互作用的方法尤为重要。基于模型耦合器（MCT）二次开发,提出台风过境全过程考虑海洋运动的台风-浪-流（WRF-SWAN-FVCOM）模拟方法,再现了台风“莫兰蒂”过境全过程台风-浪-流实时耦合模拟,对比分析台风和台风-海洋运动耦合时台湾海峡台风过境风能、波浪能时空分布规律、差异性与变异性,揭示台风环境中海洋运动作用对台湾海峡风能波浪能联合相关性的影响规律。结果表明：考虑海洋运动最大稳定风速模拟结果准确率提高11.5%;考虑海洋运动风浪能更加稳定,风功率密度提高34.19%,波功率密度提高42.27%;考虑海洋运动提高了台湾海峡区域风浪联合相关性,受台风影响前应充分进行风浪联合发电,受台风影响后应充分发挥波浪能稳定性。

Select

含碳捕集机组的虚拟电厂热电联合随机优化调度

袁桂丽, 张睿, 赵洵, 张国斌, 李洪波, 杭晨辉

2024, 45(12): 627-636. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1177

PDF全文 ( )

可视化

为应对“三北”地区风光发电的随机性、间歇性、不确定性以及在风电大发期,燃煤热电联产机组“以热定电”的运行方式使其灵活调节能力不足的问题,该文运用拉丁超立方采样法模拟次日风光出力场景,基于一定置信水平预留旋转备用,通过碳捕集设备提供电量备用优化虚拟电厂旋转备用容量,建立含碳捕集热电机组的虚拟电厂热电联合日前随机优化调度模型,采用二次插值法与自适应遗传算法求解模型。仿真表明,通过碳捕集设备辅助电量备用,可权衡虚拟电厂的旋转备用预留和低碳运行,减少弃风弃光,降低旋转备用成本,实现电力系统的安全低碳经济运行。

Select

基于WKNN和KELM-GPR的虚拟电厂交互模型构建方法

郝瑞鑫, 樊艳芳, 侯俊杰, 白雪岩, 刘雨佳

2024, 45(12): 637-649. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1228

PDF全文 ( )

可视化

目前虚拟电厂参与配电网调度多依赖物理模型,然而,由于虚拟电厂聚合成员的多元性、时变性、时序耦合性,导致其解析建模难度增大,难以满足配电网日内调度需求的时效性,且存在隐私安全问题。因此,提出一种基于加权K最近邻（WKNN）和核极限学习机-高斯过程回归（KELM-GPR）的虚拟电厂交互模型构建方法。首先为提升交互模型的预测精度,提出一种均匀生成训练集的方法;其次通过WKNN算法建立调度指令可行性模型,衡量虚拟电厂的可调度边界;接着引入GPR作为误差补偿模型,并与KELM结合,构建基于KELM-GPR的虚拟电厂交互成本模型,以参与配电网的经济调度;最后为验证所提方法的可行性,基于虚拟电厂调度指令可行性和交互成本模型,构建虚拟电厂参与配电网日内优化调度模型。仿真结果表明,所提方法能显著减少模型优化求解时间,并能保护虚拟电厂内部信息安全。

Select

基于Stackelberg主从博弈的微电网双层能量管理策略

闫群民, 贾宇飞, 马永翔, 宋潇

2024, 45(12): 650-658. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1355

PDF全文 ( )

可视化

针对含高比例可再生能源的微电网中能量调度合理性和经济性问题,提出一种双层主从博弈的微电网能量管理策略,模型上层将微电网能量管理中心作为领导者,以售电利润最大化作为优化目标,通过调整购、售电价格策略来降低支出并提高收益,同时当微电网内部供需不平衡时与上级电网进行交互;下层模型将分布式电源运营商和用户作为跟随者,分别以最大售电收益和最小用电成本作为规划目标,通过改变内燃设备出力和用户的用能策略从而优化各主体的利益。经验证,所提模型在Stackelberg均衡框架下具备存在性与唯一性。通过应用优化后的遗传算法进行求解,成功得到各参与方的最优策略。最后经算例验证,所提双层博弈模型能最大化彼此利益,有效管理各方能源使用。

Select

基于PMU和FI协同的配电网故障测距方法

张百驰, 林俊杰, 江昌旭, 邵振国, 方陈, 魏新迟

2024, 45(12): 659-666. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1367

PDF全文 ( )

可视化

基于故障指示器（FI）和同步相量测量单元（PMU）两种量测设备的特点和优势,提出一种基于PMU和FI协同的配电网故障测距方法。首先,利用电力系统网络拓扑结构建立关系矩阵,根据FI的报警信息以及故障电流流向建立报警向量,由两者对应关系求解故障区段。其次,利用PMU配置节点量测数据与线路参数信息推算故障区段的节点电量数据。最后,对故障区段外电路进行等效,根据区段节点数据的完整性,选择单端阻抗法或双端阻抗法求解故障距离,实现故障精确定位。仿真试验表明,针对短路故障情况,所提方法基本不受故障位置、故障类型、过渡电阻的影响,具有较高的测距精度。

Select

基于互感动态识别的波光互补装置水下无线电能传输控制策略研究

夏涛, 吴翟铮, 张小亮, 夏彧飏, 刘海涛, 张仰飞

2024, 45(12): 667-674. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1223

PDF全文 ( )

可视化

随着中国海洋资源开发,水下探测设备被大量布置在海域内,其电能供给成为装置长期运行面临的重大难题。针对以上问题,提出一种基于波浪能和光伏互补供电的水下电能传输装置,利用波浪能和太阳能的天然互补性,能为装置提供稳定电力来源,同时结合无线电能传输的非接触特性,实现海洋环境下探测设备电能安全传输。通过对发电系统设计、耦合装置分析、动态互感识别、能量传输设计以及双侧协调控制,实现水下电能传输和最大效率跟踪控制。最后,搭建实验平台进行海水环境中电能传输实验,结果表明：装置能实现约260 W电能传输,且互感从20 μH到50 μH变化时,能通过互感识别和双侧控制实现在负载区间20 Ω到50 Ω变化时,恒压模式下维持最大效率在90%左右。

Select

基于霜种子法制备含甲烷水合物砂土的力学特性

唐昊, 颜荣涛, 于鸿飞, 吴远成, 杨德欢

2024, 45(12): 675-684. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1270

PDF全文 ( )

可视化

实验室制备具有典型代表特征的均匀试样是研究天然气水合物沉积物力学特性的前提条件。通过含甲烷水合物砂土（HBS）的三轴剪切试验,首先对比富气法和霜种子法制得HBS试样的力学特性区别,并分析其差异机制;同时,系统性研究霜种子法制备的HBS试样变形和强度特性受水合物饱和度的影响规律。试验结果表明：霜种子法制得试样强度高于富气法制备的试样,主要原因在于富气法制得HBS试样中水合物分布相对不均匀;霜种子法制得试样强度和割线模量随水合物饱和度上升而提高,其内摩擦角基本不受水合物饱和度影响,但黏聚力与水合物饱和度呈现明显的正相关影响趋势。

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