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  • 2024年, 45卷, 第5期
    刊出日期:2024-05-28
      

  • 全选
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  • 赵琳, 魏澈, 王阳, 邱银锋, 董芬
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    基于高时空分辨率风能资源数据库、地理空间规划数据库、风电机组机型数据库等,系统梳理中国海上风能资源储量评估的技术方法和技术流程,初步建立海上风电场宏观选址的综合评价方法体系,并利用地理信息系统(GIS)开展中国渤海和南海海域的风能资源储量估算。评估结果显示:南海风能资源较为丰富,年平均风速6.35~9.75 m/s,渤海多年平均风速相对较低,年平均风速6.30~7.70 m/s,两大海域风能资源可开发潜力均较大。渤海100 m高度的风能资源可开发量总量为526.8 GW,其中近海风能资源技术开发量约为353 GW,深远海风能资源技术开发量约为174 GW;南海海域广东、海南100 m高度的风能资源技术开发量分别为540.8、506.0 GW,其中近海分别为177.7、41.9 GW,深远海分别为363.1、464.2 GW;北部湾海域100m高度的风能资源技术开发量总量为63.3 GW、其中近海59.9 GW,深远海3.4 GW。截至2022年底,中国渤海、南海和北部湾各省区海上风电装机容量仅为技术可开发量的1.9%。
  • 朱连成, 肖阳, 苏晓英, 金石, 陈晓红
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    新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。
  • 戚正浩, 段建东, 高桐, 邓俊, 张阳, 陈杰
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    该文通过构建双馈风力发电机组转子侧与网侧控制系统包含8个PI控制器待辨识参数的内、外环传递函数作为参数辨识模型,基于此提出内外环施加不同扰动源的激励方法和基于改进灰狼算法的分步参数辨识方法。为避免内外环PI控制器之间的级联问题,特别选出3个合理的内外环观测量。最后,建立双馈风力发电机组仿真模型,测试所提分步辨识方法可行性,对比扰动下实际模型与辨识模型的观测量输出,证明辨识方法的准确性。
  • 姜宜辰, 于言蔚, 段英杰, 王传晟, 张晓明, 宗智
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    提出一种可用于半潜风电平台主尺度参数的智能优化方法。首先确定了4个重要主尺度参数表达平台设计,形成120组参数组合,并基于OpenFAST与AQWA对所有参数组合的平台进行数值模拟,预报运动响应的短期极值,形成神经网络训练数据库。其次,完成BP神经网络模型的训练,使其对垂荡、纵摇、艏摇以及机舱加速度的短期极值预报误差小于10%,形成代理模型。最后,应用遗传算法对平台垂荡运动响应进行优化,获得的最优平台方案垂荡响应极值,与数据库中存在的最低值相比,降低了6.98%。
  • 康逸群, 刘厦, 雷兢
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    为改善预测质量,提出一种基于鲁棒稀疏宽度学习系统(RSBLS)的预测方法。基于正则法将模型训练转化为一个difference-of-convex functions优化问题,利用L1范数作为数据忠诚项以提高估计的鲁棒性,将L1-2范数集成到目标函数中确保输出权的稀疏性以提升模型性能,并提出一种融合half-quadratic splitting算法优势的数值方法有效求解该训练模型。基于绝对误差、相对误差、平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分误差、算法稳定性、预测误差改进百分比、灰色关联分析和DM检验等准则进行实验分析,结果表明新算法的预测质量优于流行的预测算法,并具有较好的鲁棒性,为风功率预测提出一种可行的新方法。
  • 王煜东, 王俊杰, 沈璐
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    针对现有风电场道路加宽设计取值较大且有时不满足运输需求的问题,该文以理论力学中的刚体运动学原理为基础,利用速度投影定理,结合设计速度、圆曲线半径、路线转角值等因素,构建风电场道路加宽设计理论模型;基于该模型,结合风电场常用运输车辆参数,定量分析圆曲线半径、转角值、车辆尺寸对加宽值的影响;并与现行技术标准中的加宽参数进行对比分析,结果表明基于运动学理论加宽设计模型能有效减小道路加宽值。该文研究成果旨在为风电场道路及具有类似特殊运输需求的道路设计提供理论依据。
  • 王进花, 韩金玉, 曹洁, 王亚丽
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    提出一种基于注意力机制的多级特征融合卷积神经网络(A2ML2F-CNN)故障诊断方法。该方法将原始电流和振动信号作为输入,首先使用基于注意力卷积神经网络(AMCNN)模块分别进行数据信号特征提取,并进行一级特征融合连接。在此基础上,再次分别采用注意力机制一维卷积神经网(AM1DCNN)和二维卷积神经网络(2DCNN)提取相关信息,并进行二级特征融合,以此来解决单传感器数据故障信息不足及互补特征难以提取的问题,最后采用全连接层和Softmax层进行分类,得到诊断结果。为验证所提方法的故障诊断效果,通过帕德伯恩数据集进行实验验证,并将其与CNN、LSTM、SVM等方法的诊断精度进行对比,相较于上述方法,该文方法的诊断准确率分别提高1.8、3.2和4.8个百分点,验证了所提方法的有效性。
  • 韩耀振, 杨文祥, 马荣琳, 侯明冬, 杨仁明, 王常顺
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    针对额定风速以上漂浮式海上风力机系统的输出功率稳定、浮式平台运动和疲劳载荷抑制任务目标,考虑系统非线性和模型参数摄动及风浪扰动,提出一种基于自适应超螺旋二阶滑模和干扰观测补偿的桨距角鲁棒控制方案。首先,实现漂浮式海上风力机的仿射非线性不确定系统建模;其次,构建考虑风力机额定转速和平台纵摇的滑模函数,设计控制增益自适应调节的超螺旋二阶滑模控制律;再次,采用干扰观测器补偿模型参数摄动和风浪扰动不确定项;最后,基于FAST与Matlab/Simulink在不同风浪环境下进行仿真,验证所提方案有效性和优越性。时域和频域仿真结果表明,与传统比例积分控制方案相比,所提方案对稳定风力机系统输出功率、抑制浮式平台运动及减少塔基载荷具有更好的控制效果。
  • 胡捷, 黄俊仕, 李红, 文建萍, 肖志峰, 黎波
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    以所研制的涡激振动能量收集器(VIVPEHS)为研究对象,联合开源软件OpenFOAM和Matlab对大涡模拟(LES)方程、二阶范德波尔(Van der Pol's)方程和高斯定律(Gauss’law)进行涡街振动俘能耦合计算,建立流机电耦合VIVPEHS数值模型,同时搭建并列双圆柱VIVPEHS俘能测试平台对数值模型开展实验验证。结果表明:升/阻力、压电梁位移、机电转换效率和尾流形态的预测值与实验数据符合良好。实验和计算结果表明,当圆柱直径(D)不变时,随着俘能距离(Sn)的增加,输出电压先增大后减小,在Sn=8D时输出电压最大;随着负载阻抗的增大,输出功率先增大后减小,存在最优负载阻抗(25000 Ω),此时并列双圆柱VIVPEHS的输出功率可达72 mW,且直接点亮21只商用LED。
  • 李浩, 朱才朝, 谭建军, 孙章栋, 王红霞
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    首先,分析滚动轴承在风电传动系统中应用的局限性,探讨滑动轴承“以滑代滚”的可行性。然后,从风电机组用滑动轴承结构设计、轴承材料、性能分析及优化、试验测试及应用4个关键环节,综述滑动轴承风电应用的现有技术手段和面临的困难。最后,对风电机组滑动轴承的材料改性、一体化设计、延寿技术发展趋势做出展望。
  • 刘其辉, 吴勇, 闫佳颖, 吴林林, 孙大卫, 刘辉
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    基于双馈感应发电机(DFIG)并网模型,首先分析电网短路故障后DFIG机端电压相位跳变特征;其次通过分析锁相环(PLL)在电压相位跳变下的暂态响应特性,揭示故障恢复后暂态过电压形成机理,并在此基础上,分析了考虑相位跳变时PLL锁相误差对风电机组低电压穿越特性的影响;最后根据故障恢复时刻电压相位跳变特性提出对转子侧变流器(RSC)以及锁相环的改进控制策略,实现风电机组对暂态过电压的主动抑制,提高风电送出系统的稳定性。
  • 乔宽龙, 董存, 车建峰, 蒋建东, 王勃
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    为解决传统风电集群功率预测方法忽略了不同位置点气象关联特性及单场预测无法快速得到风电集群整体功率的问题,并充分考虑到风电集群耦合的复杂时空特性,提出一种融合注意力机制的时空图卷积神经网络的风电集群功率短期预测方法。首先,计算区域内风电场站历史功率之间的互信息,提取特征邻接矩阵,并结合影响集群功率的气象特征变量转化为气象图数据。其次,构建图卷积神经网络(GCN)模型,从非欧式空间提取气象图节点关联特征。并馈入融合注意力机制(AM)的门控循环单元网络(GRU)增强时序特征中关键信息对风电集群功率的贡献程度。最后,基于中国西部某省风电集群的实际运行数据,验证所提方法的先进性和适应性。
  • 江国乾, 徐向东, 白佳荣, 何群, 谢平, 单伟
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    针对传统风功率预测方法通常基于固定时间粒进行研究,但该类方法往往忽略了其他时间粒度对风功率的影响的问题,提出一种基于多粒度时间卷积网络(MGTCN)的超短期风功率预测方法,使用时间卷积网络来挖掘多粒度视角下的风力机数据特征,并设计多粒度特征融合模块来增强模型的鲁棒性,提高风功率预测精度。首先,利用随机森林算法(RF)得到与输出功率相关性较强的部分特征数据;然后,对筛选后的特征数据进行多粒度划分,通过时间卷积网络(TCN)提取各个粒度的独立特征。最后,使用挤压激励网络(SENet)对不同粒度特征进行自适应加权融合,得到最终预测值。采用中国某风场数据进行算例分析,结果表明相较于其他方法,所提方法在24步预测任务和6步预测任务上取得了最佳的预测性能,具有较高的准确性和稳定性。在24步预测任务上归一化均方根误差、归一化平均绝对值误差和决定系数指标分别为0.152、0.108和0.7214,在6步预测任务上各指标分别为0.1027, 0.0683和0.8717。
  • 张子良, 郭乃志, 易侃, 文仁强, 石可重
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    大气边界层的模拟是风电场风能资源评估的核心环节。然而,现有大气边界层模拟研究中广泛存在对实际气象因素考虑欠缺,从而导致模拟准确性不足的问题。为此,该文结合实际测风数据与开源计算流体力学软件开发了一套风电场大气边界层模拟方法。该方法通过对测风数据的分析处理,将地表粗糙度以及大气稳定度这两种关键因素纳入大气边界层的模拟之中,使其能更加贴近实际地模拟边界层内的流场状态。使用该方法在一个真实案例下进行模拟,并与测风塔实测数据进行对比以验证开发方法的可靠性。结果表明,开发方法在不同的大气稳定度下的模拟结果与实测数据吻合程度较高,相比于现有商业软件WT的计算精度有较大幅度的提升,具有一定的工程实用价值。
  • 胡伟成, 杨庆山, 聂彪, 陈华鹏, 闫渤文, 许紫刚
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    提出一种结合改进遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)的GA-PSO混合算法对复杂地形的风力机排布方案进行优化。以湖南省某实际复杂地形为对象,开展风场全风向数值模拟,结合长期观测风资料评估区域的潜在风能分布,提出考虑网格预处理、时变变异率、唯一化和并行化的改进GA(IGA)对风力机排布方案进行优化,在此基础上利用PSO算法进行进一步优化,并针对尾流模型和目标函数对优化结果的影响进行不确定性分析。结果表明,在复杂地形风电场微观选址方面,所提GA-PSO算法比贪婪算法、GA、IGA分别改善16.4%、12.9%和5.1%。
  • 邢海瑞, 傅程, 朱雷
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    针对风电叶片全尺寸结构试验方法,首先分析试验过程中所需测量物理量的不确定度因素来源;其次利用GUM法建立不确定度数学模型,然后评定各部分输入量的标准不确定度;最后分析得到叶片结构试验各测试物理量的合成标准不确定度和扩展不确定度,从而建立风电叶片试验不确定度的系统评价方法。
  • 付文龙, 章轩瑞, 张海荣, 傅雨晨, 刘兴韬
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    为提高超短期风速预测的精度,提出一种融合变分模态分解(VMD)、相空间重构、改进的北方苍鹰优化算法(INGO)和共享权重门控记忆网络(SWGMN)的超短期风速混合预测模型。首先,考虑到风速的强波动性会对预测带来不利影响,采用VMD对风速时间序列进行分解,得到一系列相对平稳的子序列。然后对各子序列分量进行相空间重构,得到相应的相空间矩阵。接着针对长短期记忆网络(LSTM)训练时间较长和权重参数较多的问题,提出一种SWGMN对各子序列分量建立预测模型。同时,为提高模型预测性能,提出一种INGO对SWGMN模型的两个超参数进行寻优,得到最优参数组合。最后累加各子序列预测值,得到最终风速预测结果。实验结果表明,在单步预测和多步预测中,所提方法的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数R2分别为0.1828 m/s、0.2263 m/s、4.5481%、0.987和0.2429 m/s、0.3107 m/s、6.1113%、0.976,相较于传统方法具有更高的预测精度和预测效率。
  • 刘润, 宋毅然, 杨灿, 杨旭
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    开展筒型基础在上黏下砂成层土中模型试验,提出“砂层下探法”确定竖向荷载影响深度。分析结果发现:均质黏土中,宽浅式筒型基础竖向承载影响深度约为筒端以下0.5倍筒径,随着长径比的增加,竖向承载影响深度缓慢增加;在强度随深度线性增长的黏土中,竖向承载影响深度与土体不均匀系数呈反比。
  • 邵丽杰, 寇巍, 姜月, 王晓明, 李晓伟, 刘建坤
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    针对玉米秸秆纤维素结构特点,设计1套针对该原料预处理的汽提水解系统装置,阐述该系统和装置的设计原理。用设计的系统和装置处理玉米秸秆并对汽提水解的效果进行测试分析,对玉米秸秆的转化效率等关键参数进行计算。测试得出,预处理后玉米秸秆乙酰丙酸和糠醛的生成率分别为13.20%和11.20%,其纤维素、半纤维素的降解率分别为89.00%、95.20%;与秸秆碳粉进行扫描电镜和红外光谱对比分析显示,原料处理后的微观结构与1600、1510 cm-1木质素特征基团呈现出半碳化的理化特性。
  • 李洪深, 楚洁璞, 徐伟涛, 魏利, 李大育, 李十中
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    参考清洁发展机制(CDM)方法学,结合中国国情,分析干法生物天然气BECCS工程的项目边界、基准线排放量和项目活动排放量,并计算实际工程的温室气体减排量。结果表明,生物天然气BECCS工程碳减排潜力表现在以有序工程替代无序排放、生产天然气代替化石能源、生产有机肥替代化肥和从沼气中分离CO2并存储利用4个方面,各方面减排量在净减排量中占比分别为1.1%、41.0%、39.6%和18.3%。按构建的计算方法估算每吨干秸秆和每吨畜禽粪污的碳负排效益分别为1229 kg CO2e和275 kg CO2e。预计至2060年,生物天然气BECCS工程每年可贡献8.6亿t碳汇,可为中国碳中和目标实现贡献重要力量。
  • 陈奇奇, 陈梦君, 舒建成, 王蓉, 刘宜, 尚闽
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    以废旧冰箱聚氨酯泡沫(PUF)为原料,选取玉米秸秆(CS)、木屑(WS)、煤粉(PC)作为添加剂制备成型燃料,采用热重分析仪和氧弹量热仪研究3种添加剂对PUF成型燃料燃烧性能及热值的影响,并采用Coats-Redfern积分法研究其动力学行为。结果表明:3种添加剂会使固定碳燃烧阶段最大失重速率峰值温度向低温区移动,会降低PUF成型燃料的残渣剩余量与活化能、提高热值。此外,添加质量分数为8%的WS的PUF成型燃料残渣量低、综合燃烧特性指标高、燃烧充分、活化能较低,PUF成型燃料的燃烧效率最佳。
  • 李娟娟, 王志鹏, 朱士论, 叶禹彤, 路佳琪, 田沈
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    将来源于硬毛拴菌(Trametes trogii CICC 2689)的lcc1基因通过Di-CRISPR技术整合到酿酒酵母Y6中以实现漆酶的稳定表达,考察漆酶在酚类抑制剂及同步糖化发酵中的抗逆作用。结果显示:平板拮抗和液体摇瓶实验中,重组菌株Y6/Lac的生长状况、对数期生长速率及延滞期较对照菌株Y6均表现出相应优势;同时Y6/Lac对碱木质素的降解率提高41%,同步糖化发酵产乙醇效率提高14%。
  • 李健, 路宽, 王花梅, 王项南, 邱泓茗
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    通过采用测量不确定度评定理论提出波浪能发电装置实验室俘获宽度比测试的数据质量评价模型并进行验证,可为后续建立波浪能发电装置实验数据的量值溯源链,完善波浪能发电数据评估技术提供研究基础。研究表明,在同一工况下实验结果的测量不确定度与样本量有关,在采用测量不确定度评价不同装置的实验数据质量时应在相同或相近的样本量条件下进行,避免由于样本量的不同造成实验结果的评价差异。
  • 周斌珍, 黄煦, 林楚森, 张恒铭, 彭佳欣, 聂祖立
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    采用试验的方法建立物理模型,对方箱形波能装置-防波堤集成系统的发电与防波性能以及防波堤运动响应展开研究,并与单独的波能装置和浮式防波堤进行对比,分析入射波高对集成系统的发电性能与防波性能的影响。结果表明:集成系统的发电性能优于单独的波能装置,其防波性能优于单独的防波堤;集成系统中防波堤的纵荡和纵摇运动幅值小于单独防波堤,但垂荡运动有所增大;当入射波高增加,集成系统的发电性能提高但防波性能下降,防波堤的运动响应也随之增大。
  • 梁惠溉, 杨俊华, 林汇金, 林炳骏, 吴凡曈, 邱达磊
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    为改善复杂工况下直驱式波浪发电系统功率捕获效果、降低控制器计算负担,基于矩匹配算法改进模型预测控制策略。通过建立系统水动力模型,选取波浪关键频率,利用Sylvester方程计算该频率下系统期望矩,得到匹配幅相特性的降阶模型。根据系统降阶模型,构造并求解可计及电机铜耗的改进二次型成本函数,计算理想电磁力,得到q轴期望电流跟踪值,提升波能捕获能力同时减少系统主要损耗。仿真结果表明:矩匹配降阶算法拟合程度高、动态行为好,所提控制策略波能转换效率提高,系统输出平均功率增加。
  • 张浚坤, 雷二涛, 韩蓉, 李盈, 金莉, 马凯
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    电化学储能电站日运行效率和运行策略直接影响其经济性和调峰性能指标。首先,分析储能电池充放电过程,并建立基于日负荷曲线的效能转化模型,以适应单日运行条件的储能电站运行分析;然后,根据能耗模型给出一种储能电站充放电优化运行策略,并对经济效益和调峰性能展开分析,提出一种基于遗传算法的电化学储能电站多目标优化快速计算方法。最后,以南方某地区储能电站为例对所提优化策略进行验证,结果表明所提电化学储能电站的运行策略具有良好的技术经济性和调峰效果。
  • 侯俊禹, 袁至, 王维庆, 李骥
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    利用建筑虚拟储能能提升电热联合系统的风电消纳能力,但若只考虑建筑结构储能而不考虑室内空气储能会导致虚拟储能利用不足。针对此问题,在奖惩阶梯碳交易背景下提出一种利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法。首先,以室内空气和建筑结构热平衡模型为基础建立精细化建筑虚拟储能模型;其次,在系统中引入奖惩阶梯碳交易机制及需求响应机制;再次,考虑电、热功率平衡以及室内温度等约束,以电热联合系统总成本最低为目标函数,并提出改进型平衡器优化算法对目标函数进行优化求解;最后,对不同场景下电热联合系统对风电的消纳、CO2排放及经济性进行分析,结果表明:所提方法不仅提高了电热联合系统的风电消纳率,降低了CO2的排放量,且提升了经济性。
  • 李昕如, 沈瑾, 陈卓航
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    为提高居民区微网削峰填谷的效果,并降低储能系统成本,该文选择梯次电池作为储能系统,突破现有优化模型,考虑用户侧、储能侧多主体同时参与调峰,提出考虑用户分摊调峰辅助服务费用的微网梯次电池储能优化配置方法。首先,引入相关电源出力、负荷计算、储能充放电数学模型;其次,以配置梯次电池储能系统成本最低、用户分摊调峰辅助服务费用最低为目标函数,并采用粒子群算法进行模型求解;最后,以某居民区微网为算例,对比分析该方法的经济性与有效性,并对梯次电池储能配置的成本进行敏感性分析,得到不同参数变化对梯次储能电池总成本的影响程度。
  • 彭煜民, 王木, 陈满, 谭振飞, 钟海旺
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    科学的规划方法有助于储能的健康发展,基于储能替代价值与其自身投资成本实现最优平衡的规划思路,提出基于价值替代的电网侧储能最优规模与结构测算方法。依据一个地区电网运行特性,计算不同规模下储能替代输配电投资、替代调峰容量、替代调频备用容量的边际替代价值,构建满足替代需求的储能结构优化模型,计算满足不同功率和能量替代需求下电网侧各类型储能的最优投资组合以及边际投资成本。
  • 赖纪东, 李永强, 苏建徽, 周晨光
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    高速永磁同步电机运行中,转子位置精确与否确定了系统运行性能优劣,对于只补偿一拍滞后和零阶保持器引起的角度误差,以及通过与前馈解耦做差获得误差角进行补偿的方法,在精度和动态性等方面性能欠佳。为此,通过分析转子位置估算误差产生原因,推导出误差角的通用型数学模型,提出一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的转子位置估算误差补偿方法。基于推导模型设计出一种可提取转子位置误差角的LESO,并采用获得的转子位置误差角进行补偿。此转子位置误差角估算考虑了不同类型非理想因素的影响,以及动态过程中电感电压项对误差角的影响,精度高、动态性好。最后搭建系统实验平台,实验结果表明所提转子位置估算误差补偿方法在精度和动态性方面具有优势。
  • 李谦, 姜帆, 韩乔妮, 张吉昂, 程泽, 苏展, 马伯杨
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    为解决锂电池荷电状态与健康状态互相耦合问题,提出一种基于等效电路模型-改进高斯过程回归的锂离子电池荷电状态(SOC)-健康状态(SOH)的联合估计框架。该框架通过提取容量增量曲线中的健康特征,进行主成分分析,然后建立电池老化的改进高斯过程回归模型进行SOH预测。在此基础上,建立锂电池一阶状态空间模型,并结合改进粒子滤波算法对后一周期的SOC更新,实现SOC及SOH的联合长期估计。牛津数据集中的8个电池被用来验证该框架的准确性和适应性,取得了较好的估计结果。
  • 宁雪峰, 张慧珍, 许加柱
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    为保障电池储能电站的安全运行,提出一种基于改进层次分析法(AHP)-逼近理想解排序法(TOPSIS)的储能电站安全综合评估方法。首先,综合考虑多方面评估指标,建立储能电站安全综合评估指标体系,对储能电站的安全状态进行全面、客观评估。其次,采用基于指数标度的改进AHP对各评估指标赋权,使得一致性最优,权重系数更精确可靠。然后,通过设计评估参考方案,采用改进TOPSIS实现各储能方案的横向对比及各储能方案与参考方案间的纵向对比,并确定各储能方案的安全等级。最后,以某地4个储能电站安全性能的综合评估为例,验证所提评估指标体系和评估方法的可行性与有效性。
  • 王威, 谢丽蓉, 张琦, 包洪印, 王贺佳, 刘昕
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    风储系统多目标之间存在难以协调控制的问题,权重系数的选择对多目标控制效果具有显著影响。首先,构建以储能充放平衡、并网波动最小和储能输出最小的风储系统多目标函数,考虑各子目标权重系数对风储系统的影响,提出一种改进鲸鱼算法(IWOA)优化模型预测控制(MPC)的风储协调运行方法,采用组合隶属度函数进行满意度评价,得到混合储能最优总控制量和权重系数。然后,采用集合经验模式分解(ICEEMDAN)算法对混合储能总控制量进行分解,利用Pearson相关系数对分解分量进行重构,实现混合储能功率的分配。最后,以新疆某风电场数据进行仿真,验证所提优化模型的有效性和功率分配策略的合理性。
  • 井延伟, 梅春晓, 谭建鑫, 张雷, 张一博
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    该文针对弱电网下大规模可再生能源制氢系统稳定性进行研究。基于制氢电解槽的负载特性建立基于三电平拓扑结构的制氢变流器模型以及对应的控制策略。并基于系统模型建立制氢系统在弱电网下的小信号模型,以分析大规模电解水制氢系统的稳定性与相关因素的关系,包括锁相环带宽、交流电流环带宽、电网强度等。搭建2 MW制氢变流器的弱电网模拟实验平台,验证弱电网条件下不同控制参数对制氢变流器稳定性的影响,得到了与理论分析一致的结果。
  • 李华洋, 谭强, 陈家傲, 牛正文, 朱施杰, 施锡林
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    氢能作为一种高效的清洁能源,是新一轮能源革命的重要组成部分,也是未来低碳经济发展的重要方向。为了解中国近10年来氢能研究进展,以中国知网数据库中2013—2022年氢能主题的期刊论文和专利为研究对象,采用文献计量和科学知识图谱相结合的方法,通过VOSviewer等软件对年度发文趋势、载文期刊分布、基金资助情况、研究热点、发文机构、作者合作网络以及专利发明人等进行文献计量和可视化分析,结合时代背景深挖引起研究热点变化和年度发文量变化等现象的政策原因,多角度地全面展示近10年来中国氢能的研究历程和发展现状。最后归纳介绍中国氢能领域的标准规范和政策报告的发展历程,并从国家战略角度对促进氢能研究的进一步发展提出一定建议。
  • 陈志永, 丁孝华, 韩璟琳, 韩韬, 冯喜春, 侯若松, 李洪涛
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    考虑区域微能源网中风、光出力与负荷功率的不确定性,提出一种针对新能源消纳的区域微能源网分层协调优化方法。首先,考虑相关性引入正态Copula函数建立各随机变量联合分布关系,并计及预测误差,建立不确定性典型场景。然后,考虑弃风弃光的损失,以微能源网运行成本最小为目标建立分层协调优化模型。该模型的上层为微能源网群灵活性资源的协调消纳优化,下层为微能源网内部的消纳优化。采用基于目标级联分析的分层优化方法迭代求解,得到区域微能源网分层协调优化策略。最后,以某实例微能源网群为例进行验证,表明所提方法提高了区域电网的新能源消纳率。
  • 常莎莎, 冯国会, 黄凯良, 张磊, 刘馨, 王茜如
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    为克服单一可再生能源应用的局限性,提出一种光伏幕墙辅助双源热泵系统。利用TRNSYS建立仿真模型,以系统能耗和生命周期成本为目标函数,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),对不同地区系统配置规模进行多目标优化设计,并利用加权和法确定均衡解。结果表明:哈尔滨、长春、沈阳3个地区优化后的系统运行能耗比优化前分别增加5.9%、5.0%和3.9%,生命周期成本降低13.6%、17.1%和12.9%;与单目标优化相比,多目标优化在兼顾性能的前提下能明显降低生命周期成本,具有明显的优势。
  • 任永峰, 孟庆天, 祝荣, 薛宇, 贺彬, 张艳锋
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    针对分散式风力发电多用户群的风-氢-热耦合系统,引入区域共享储能协调方案。以区域共享储能日运行收益最高为上层目标,以分散式风电用户群日运行成本最低为下层目标,建立双层规划模型。上层通过区域共享储能容量优化配置,减少储能投建成本,提升储能的利用率;下层通过分散式风电与电负荷、热负荷、制氢储能的多元互动及区域共享储能服务,优化风-氢耦合系统运行的可靠性、经济性与灵活性。在Matlab软件环境下对内蒙古某分散式多用户群风-氢-热-储系统进行仿真建模与算法高效求解,研究结果表明,在分散式风电用户群间引入区域共享储能可有效降低储能的初始投资,提高系统整体经济性。
  • 闫丽梅, 曾家威, 徐建军, 彭程, 赵书琪, 贾莹
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    针对大规模电动汽车的无序充电行为可能导致电网出现的三相不平衡问题,基于演化动态博弈模型,提出一种考虑三相负荷平衡和光伏消纳的电动汽车充电调度策略。首先,基于电动汽车接入时段的主观性以及光伏出力和负荷的不确定性,引入游牧集群和定居集群之间的演化动态博弈方程;然后,考虑用户侧和电网侧双方利益关系,设计以最小化电动汽车充电费用、三相负荷不平衡度和无功需求为目标的调度优化模型;最后,通过对某商业区配电网算例进行仿真求解,对比分析三相有功曲线、三相无功曲线以及荷电状态曲线的变化趋势。算例结果表明,该调度策略可有效降低三相不平衡度,满足无功补偿的需求以及改善用户充电成本。
  • 高淑萍, 郭芳宾, 邵美阳, 韩寅峰
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    为解决传统检测方法阈值设置困难、对电能质量影响大的问题,提出一种基于电阻变化率和有功功率扰动相结合的混合孤岛检测方法。电阻变化率作为被动方法,该特征量在孤岛后可快速响应,有功功率扰动模块仅在被动方法怀疑孤岛时开启,自适应注入能使公共耦合点电压越限的最小有功功率。仿真结果表明,该方法可快速正确地检测出孤岛,即便在非孤岛情况下也不会发生误判。
  • 李志军, 苗庆玉, 张家安
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    传统分布式二次调频策略在虚拟领导节点频率信息出现故障时会导致微电网系统频率无法恢复,针对该问题提出并设计一种完全分布式二次调频策略。首先分析传统分布式二次调频策略虚拟领导节点故障对二次调频过程产生的影响;然后,结合一致性算法对传统分布式二次调频控制器加以改进,通过将调频补偿量与频率偏差的对消作为“频率引导项”加入各分布式控制器中,使得各分布式发电单元完全对等,以保证虚拟领导节点去除后频率的正常恢复,实现完全分布式控制;最后,通过仿真验证所提方法在保证频率恢复方面的有效性与优越性。
  • 包文俊, 葛敏, 袁毅, 袁峙坤, 何旭
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    在独立微电网中由于可调度能源不可用,仅考虑不可调度的风能和太阳能供应所需能量。通过可调度负荷的转移和调度来减少或消除发电与用电之间的不匹配,从而实现微电网组件容量优化和相关成本降低。此外,还研究需求响应对降低发电损失的影响。对是否计及需求响应两种情况的优化结果进行比较,对于每种情况确定了最佳配置。结果表明:需求响应的应用减少了电池数量、逆变器和光伏组件容量,从而降低了总净现值成本。同时,需求响应的实施降低了负荷峰值,提高了负荷系数和相关系数,验证了所提模型及方法的有效性。
  • 黄文龙, 葛文超, 任洪波, 朱跃钊, 陈海军
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    在机组100%为全可再生能源的多能互补系统的基础上,通过部分市网供电及“隔墙售电”消纳改进其容量配置和调度优化模型并通过LINGO求解,考察市网供电和“隔墙售电”对系统经济性和碳排放参数的影响。结果表明:随着隔墙售电的电价增长,系统的运行费用及蓄电池的容量随之下降,在售电电价增至0.33元/kWh后蓄电池单元容量趋于稳定;在售电电价达到0.37元/kWh后系统不再因电价的上升而引起系统运行策略的改变;园区多能互补系统相比不参与“隔墙售电”的传统系统,系统年总费用降低25.9%,年运行成本降低37.8%,碳排放强度由76.9 kgCO2/(m2·a)降至52.3 kgCO2/(m2·a)。
  • 许小刚, 嵇晓鹏, 王惠杰
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    天然气与太阳能互补是提高能源利用率和实现节能减排的有效方法,该文构建一种光-气-储互补的冷热电联供(CCHP)系统。基于全生命周期理论,以一次能源节约率、总污染物减排率为目标函数,建立冷热电联供系统优化模型,应用遗传算法对系统变工况运行下的容量配置进行优化;将物质回收阶段纳入全生命周期评价,并在运输阶段考虑燃料运输。结果表明:经优化后,CCHP系统电跟随(FEL)策略可实现较好的节能减排效益。分供(SP)系统在物质回收阶段对环境的影响微乎其微,CCHP系统燃料运输能耗量远低于SP系统。
  • 汪超, 贾潇雅, 赵鹏, 刘挺, 董素君, 王浚
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    随着能源革命的深入进行,用电终端也将迎来新的变革,建筑“光储直柔”系统中直流家用电器具备储用一体、直流、柔性等典型特征。该文围绕直流家用电器相关的技术和标准,梳理了国内外相关标准制定情况,依据上述研究构建了直流家用电器的标准体系,并分析阻碍直流家用电器及相关领域产业化的核心技术,提出技术标准重点研究内容。最后对未来研究方向进行展望,以期为“光储直柔”直流家用电器的进一步深入研究、探索提供参考。
  • 张瑞雪, 侯哲帆, 倪永峰
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    研究新型有源配电网背景下的精细化负荷预测方法,基于数值天气预报采用卷积神经网络Resnet预测光伏功率,考虑负荷特性和气象影响因素采用GRU算法预测用电负荷,光伏功率发电分量和用电负荷分量的预测结果累加得到有源负荷的精细化预测结果。此外,基于配电云主站设计精细化负荷预测的软件架构和功能模块,开展基于短期负荷预测的配电网动态网络重构研究,考虑负荷时序分段,给出日前24小时的动态优化策略。最后,在某地市配电区域进行算例验证,结果表明:对于含源负荷,精细化负荷预测比直接等值负荷预测结果更准确,基于精细化负荷预测的动态网络重构可降低负荷均衡度并优化光伏消纳。
  • 谢准, 陆菀珺, 李大鹏, 余妍, 任洪波
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    为更好地研究微网群多利益相关者的交易行为并为当地能源市场提供指导,该研究提出一种分布式求解方法,用以求解微网群三层主体间复杂的交易策略。该研究建立由配电网、微网群运营商、微网群及用户组成的优化模型,包括微网群运营商与各微网的供需互动模型和微网与用户的主从博弈模型,并采用分布式方法求解三层主体间的优化均衡策略。结果表明该方法既可实现微网群运营商最大的社会福利,也可提升微网及用户的经济效益,最终实现整个微网群能源互济、协作共赢。
  • 王季康, 李华, 张海龙, 李洪生, 张新宇, 彭宇飞
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    针对电解槽和燃料电池消纳风电中存在的响应延迟问题,构建风力机、电解槽、燃料电池、蓄电池、超导磁储能耦合于直流母线的结构,基于储能响应的时间尺度特性,利用超导磁储能的快速响应补充吸收电解槽或燃料电池及蓄电池响应延迟造成的功率缺额,制订一套并网控制策略,将系统分为20种工作模式,确保上网功率与负荷调度曲线实时一致;考虑电池模型的动态响应特性,提取动态变化过程的关键因素;基于电池应用场景,简化得到电池的多时间尺度模型,在PSCAD/EMTDC中搭建模型,4种仿真验证了并网控制的有效性。结果表明:配备超导磁储能可充分缓解响应延迟,提高能源利用率。
  • 朱博, 吴水军, 黄柯昊, 周子超, 邓涵, 徐韬
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    为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰动时水轮机、风电机组、光伏并网节点频率响应的频域解析式;最后根据解析式分析调频死区和调频控制参数等对系统频率的影响,提出一种水风光互补系统联合调频方案。在仿真软件PSD-BPA中搭建四机系统及实际电网的仿真模型,对调频方案的有效性和可行性进行验证,多场景下仿真结果表明该方法可提高系统一次调频能力。
  • 朱乾龙, 李大为, 陶骏
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    超高层建筑配电网的两阶段优化,阶段Ⅰ依据建筑配电变压器标准规格,以负荷饱和度、反峰谷差率和日负荷率为评估指标,优化超高层建筑的供电区划分;阶段Ⅱ以最小化变压器和线路投资成本、系统年网损为目标,优化建筑内变压器和中低压线路的配置方案;以某实际超高层建筑为例进行对比分析,结果表明所提超高层建筑配电网两阶段优化方法不仅能减少设备的初始投资,还可进一步提升超高层建筑配电网运行的稳定性和经济性。
  • 陈瑾萱, 杜震宇
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    针对日光温室砌块承重墙体存在热稳定层,限制利用日间免费得到的太阳能用于夜间加热,致使室内空气昼夜温差大,不利于作物生长的问题,该文构建一种带重力循环环形管的新型主动蓄放热复合墙体,利用传热学理论建立该墙体非稳态传热模型,耦合室内空气热平衡方程,借助Matlab进行数值模拟。结果表明:在寒冷地区的冬季,新型主动蓄放热墙体夜间可使室内空气温度提高1.21 ℃,相比无重力循环环形管墙体提高13.12%;日有效积温提高7.88 ℃·h,相比提高4.84%;日平均热负荷可降低4769.24 W/d,相比降低17.35%。该墙体能增强主动蓄放热能力,将更多太阳能转移到夜间使用,可有效降低日间过高室温、提升夜间过低室温,减小室内气温日较差,有利于作物“四段变温管理”,促进冬季作物快速生长。
  • 方振雷, 张晗, 孙勇
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    屋面热工性能的提升对于降低室内空调采暖能耗和改善室内热舒适性具有重大意义,该文详细介绍建筑节能领域的架空隔热技术的研究进展及发展趋势,分析不同架空隔热技术的隔热原理及对室内热舒适度的影响,对传统与新型架空隔热屋面的研究进展分别进行阐述。传统架空隔热屋面具有改善隔热的优势,但其结构未将优势达到最大化,目前学者们在此基础上广泛研究各类新型架空隔热屋面,意在从结构优化、使用新型材料、复合型屋面等方式进一步提高架空隔热屋面的热工性能。该文还对光伏与架空隔热结合的光伏架空隔热屋面相关研究进行重点讨论和比较,光伏架空隔热屋面具有改善屋面隔热性能和利用太阳能为建筑供电的两种优势。在当前中国倡导绿色发展,加快能源结构转型的背景下,新型光伏架空隔热屋面更符合建筑节能和光伏建筑一体化的发展趋势。
  • 罗小林, 罗久富, 罗忠新, 吴赛男, 隋欣
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    光伏场区农林土地综合利用亟需探索局地气候(含农田小气候)特征与变化规律。利用光伏电站自动气象观测系统,基于1个自然年阵列下方种植区、阵列上方、场外对照区逐30分钟连续高精度气象观测数据,开展地-气-农林-光伏复合项目局地气候效应研究。结果表明:光伏阵列显著削弱阵列上方净辐射,阵列下方种植区白昼净辐射为负值,并以有效辐射形式损失热量;阵列下方种植区反照率为0.32~0.45,比场外对照区显著提高;光伏阵列具有增温、增湿作用,日均升温0.23 ℃,白昼升温最高达0.83 ℃,日均增湿2%;但是,阵列下方种植区秋季气温日较差降低可高达5.06 ℃,不利于作物有机质和糖分积累,因此农林复合型光伏土地综合利用需关注阵列下方农田小气候气温日较差的改善。采用静风频率定量识别光伏阵列对风场的影响,结果表明阵列下方和阵列上方静风频率分别比场外对照区提高50%和7%。上述研究成果可为农林复合型光伏项目土地综合利用提供科技支撑。
  • 欧阳静, 秦龙, 王坚锋, 尹康, 褚礼东, 潘国兵
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    针对分布式光伏短期功率预测建立基于主成分分析、改进的动态时间规整算法与量子加权门控循环单元(PCA-ShapeDTW-QWGRU)的集群功率预测模型。针对集群划分不够精细、光伏电站数据蕴含的信息难以捕捉的问题,提出基于主成分分析结合密度聚类算法(PCA-OPTICS)的集群划分方法;针对目前选取代表电站与集群相似性较低的问题,提出基于改进的动态时间规整算法(ShapeDTW)的代表电站的选取方法,利用ShapeDTW度量相似性距离,选取最小值作为代表电站,并利用基于均方根传播梯度下降法优化的量子加权门控循环单元(RMSprop-QWGRU)模型进行预测;为了解决代表电站与集群功率的变换系数转换差异较大的问题,采用实时变换系数对代表电站进行集群功率值预测计算。实验结果表明,所提方法能有效提升光伏集群功率预测的精度。
  • 张龙, 刘璋晶莹, 吴雪, 王文举, 柏宗春, 鲍恩财
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    基于太阳照度和环境温度逐时变化,以长三角地区的集中式露地农业光伏方阵为研究对象,在跨度为6.8 m的单跨方阵中沿从南到北的跨度方向取0.65、3.40、6.15 m处的3个和长度方向共面的测试断面,即南区、中区、北区。基于此,进行夏季方阵内外的光热环境测试,分析并明确光伏组件下方区域的光热环境变化规律,为其太阳能资源合理利用、结构改进和夏季农业生产管理提供参考。结果表明,该地区光伏方阵夏季内部3个区域光热环境呈现规律性差异,整体表现为北区略优于南区,中区优于南、北两区。综合考虑作物生长的光热环境需求,一方面可通过结构改进、种植方式优化等方式改善或利用好内部光环境;另一方面基于热环境规律,分类做好内部3个区的夏季灌溉等田间管理,从而推动光伏农业发展升级。
  • 郭茶秀, 韦智豪, 周俊杰, 余银生, 田禾青
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    采用第一性原理方法对锗溴混合掺杂下甲胺基钙钛矿(MAPbI3)材料的能带结构、态密度、介电函数和吸收光谱进行研究。构建MAPbI3、MAPb0.75Ge0.25I3、MAPbI2.5Br0.5、MAPb0.75Ge0.25I2.5Br0.5这4种钙钛矿结构模型并优化其结构,得出光电特性。研究结果表明,锗溴混合掺杂可改变价带顶与导带底位置及斜率,调控带隙值大小,同时混合掺杂也会改变价带顶与导带底的斜率,4种钙钛矿模型中锗溴混合掺杂时价带顶与导带底的斜率最小,有利于电子跃迁,提升光电转换效率;掺杂锗可提高钙钛矿在可见光区的吸收性能,掺杂溴对钙钛矿光学特性影响不大。
  • 高剑, 郭倩, 卫东, 顾鑫磊
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    基于等效电路模型参数计算,提出一种光伏组件隐裂故障诊断方法。通过分析隐裂、热斑、电势诱导衰减(PID)和老化故障的产生和演化机理,研究不同故障对光伏组件输出特性的影响作用、模型参数的变化规律及其差异性。建立包含正/反向特性的光伏组件等效电路模型,根据模型参数计算结果,确定故障诊断特征量,提出隐裂故障的诊断方法。实验结果表明:所得光伏组件等效电路模型参数计算结果能够较高精度地拟合实验获得的I-V特性曲线;所确定的故障诊断特征量能够有效表征隐裂的发生和演化过程;所提故障诊断方法能够实现可靠的隐裂故障原因判定和程度估算。
  • 王涛, 李薇, 许野, 王旭, 王鑫鹏
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    针对光伏出力的随机性和波动性导致预测精度偏低的问题,构建一套融合相似日理论、变分模态分解法、模糊熵计算方法和深度学习算法的光伏出力组合预测模型。在运用灰色关联分析法确定影响光伏出力的关键气象因素和使用综合相似距离法选定待预测日的历史相似日的基础上,利用模糊熵对变分模态分解的光伏出力分量进行重组,得到若干规律性较强的新序列;然后,分别构建各重组序列的长短期记忆神经网络预测模型;最终,对重组序列的预测值进行求和得到预测结果。该组合模型在云南某光伏电站的应用结果表明,对比其他模型,所提出的组合预测模型精度更高,具有很好的应用前景。
  • 杨瑛, 胡楼君, 高青, 刘柱梁
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    以居住小区为研究对象,首先借助Ladybug模拟小区建筑屋面、墙面光伏发电;之后通过机器学习训练出能在0.5 s内预测高度组合不同的整个小区建筑光伏发电量的模型;最后借助遗传算法,以最大建筑光伏发电总量为目标,对小区建筑高度组合进行寻优计算。研究发现:小区内建筑高度的合理组合能有效提升其光伏发电潜力,在建筑高度控制曲面s朝南偏西倾斜且以西南侧为中心下凹时,长沙地区参数化小区能获得最高全年光伏发电量(838297 kWh)。对于全国具有不同光气候条件和纬度的地区,通过所提方法可计算出差异性的居住小区最佳高度组合。
  • 李超然, 潘鹏程, 杨伟荣, 徐恒山, 魏业文
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    为提高光伏发电系统输出功率的预测精度,提出基于改进相似日和蜜獾算法(HBA)优化改进双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)与核极限学习机(KELM)的光伏发电预测方法。首先,使用CRITIC权重法动态计算各气象因素对光伏发电功率的影响权重,通过逐时刻计算历史日和待预测日的加权欧氏距离确定相似日。其次,使用HBA优化BiLSTM和KELM模型参数,然后使用HBA参数优化后的BiLSTM进行功率预测,优化后的 KELM进行误差优化预测。最后将初步预测功率和误差预测功率相加得到最终预测功率。仿真结果表明:该模型平均绝对百分比误差为0.91%,具有较高的光伏系统输出功率预测精度。
  • 彭曙蓉, 何洁妮, 刘韬文, 李彬, 苏盛, 壮婕
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    结合市辖区层面光伏发展情况以及城市中不同用地的特点,利用卫星图片识别长沙市各地区适合装设分布式光伏的建筑区域。基于太阳高度角和方位角,通过山体阴影分析屋顶上的建筑阴影,计算地区屋面光伏可承载容量。对市场侧、制造商及电网部门的分布式光伏规划进行研究。通过识别结果可为光伏建设方及电网提供明确地域列表及可用面积,以及可实现基于实际建设项目的可新增光分布式光伏装机容量的预测,以期为分布式光伏电站用地不足问题提供新的解决思路。
  • 王道累, 姚从荣, 李超, 王卫军, 秦宝星, 朱瑞
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    针对目前光伏组件热斑检测方式较为众多繁杂的问题,总结并系统剖析现存的国内外各种光伏组件传统及智能化的热斑检测方式,将深度学习算法运用于此的最新进展,并着重研究多位研究者对于将各种神经网络、注意力机制以及目标检测模型运用于热斑红外图像的检测上,如多尺度卷积神经网络、基于SpotFPN多尺度特征学习模块等。之后针对光伏组件热斑检测的智能化诊断技术进行实验对比,最后对当前问题展开探讨以及对未来该技术进展的展望。
  • 刘源延, 孔小兵, 马乐乐, 刘向杰
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    针对光伏功率序列的复杂多变特征,提出一种基于小波包变换(WPT)的门控循环单元(GRU)光伏功率组合预测方法。首先通过相关性分析挑选重要气象因子,并利用WPT将原始光伏功率序列分解为一组子序列;然后,提出一种基于莱维飞行天牛须搜索算法(LFBAS)的相似日选择方法,以选择相似于预测日的历史日作为输入数据集;最后,建立一组基于GRU网络的深度学习光伏功率预测模型,将每个子序列预测结果叠加得到光伏功率最终预测结果。仿真结果表明,该文所提出的预测方法在预测精度和计算效率方面具有显著优势。
  • 王瑶, 吴云来, 俞铁铭, 胡华友, 李明光
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    以Pearson’s r特征选择方法进行参数相关性判断后,构建分析决策树指数模型,提高水平面总辐射的预测精度,通过气象参数的主成分提取,实现训练集降维。采用XGBoost算法构建预测模型,加入正则项控制模型的复杂度,降低过拟合率,提高模型对未知数据的适应能力。通过泰勒展开将损失函数的选取和算法优化过程去耦合,实现极端天文、气象条件下光伏电站性能的预测和模型评估。预测结果与实测值对比表明,所提预测法能自动学习缺失值的处理策略,支持多种类型的基分类器,有广泛的优化空间。在针对光伏功率Pw、系统效率PR、产能利用率CF的预测平均绝对百分比误差在15%以内,显示出良好的预测准确度和稳定性。
  • 李凯, 姜新正
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    针对太阳能发电单元最大功率点控制(MPPT)在复杂工况条件下存在的振荡、跟踪耗时长、精度较低的问题,提出一种基于改进区间二型模糊神经网络的预测控制模型。首先将减法聚类与区间二型模糊均值聚类算法相结合,辨识模型前件模糊规则层结构,计算得到聚类中心;其次,基于自导式粒子群算法优化后件权重层权值参数,进而提升网络全局寻优能力;最后,通过与TS模糊神经网络模型、基于反向传播算法的区间二型模糊神经网络模型进行仿真对比,验证所提模型在不同工况下对最大功率点追踪的快速性与精确性。
  • 徐恒山, 莫汝乔, 薛飞, 秦子健, 潘鹏程
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    为解决预测模型输入特征维度不足以及单一模型预测精度不高而导致的短期功率预测效果较差的问题,提出一种对时间戳进行特征提取(FE)的CatBoost和长短期记忆(LSTM)神经网络组合的光伏短期发电功率预测模型。首先,利用信息熵加权的方式对传统灰色关联分析进行改进,并采用改进方法对辐照度、温度、降雨量等气象特征与发电功率特征进行关联性分析,选择关键特征作为输入特征;然后,从时间戳和功率特征中提取年、月、日、时、分、秒、时间戳-功率等新时序特征;在此基础上,将关键气象特征与提取的新时序特征用于组合模型训练;最后,利用光伏电站的真实运行数据对所提方法和组合模型进行算例分析。结果表明:提取的新时序特征和组合模型均有助于提高预测精度,在非晴天工况下组合模型的预测误差较单一模型可降低12~23个百分点,且与其他组合模型相比具有更高的预测精度。
  • 马乐乐, 孔小兵, 郭磊, 刘源延, 刘向杰
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    针对光伏功率时间序列的非平稳特性,提出一种基于最大重叠离散小波变换(MODWT)和长短期记忆网络(LSTM)的光伏功率组合预测模型。利用皮尔逊相关系数确定影响光伏功率的重要气象因素,基于MODWT算法对历史光伏功率序列进行分解,将选取的气象因素与分解得到的平稳子序列共同构成各个LSTM网络输入,通过汇总重构每个LSTM网络的子序列预测结果得到最终的光伏功率预测结果。从理论层面分析所建立的MODWT算法的完全重构性,并基于李雅普诺夫稳定性定理推导保证预测网络收敛的学习率范围。仿真对比结果显示,所提出的光伏功率预测模型在预测精度和鲁棒性方面具有明显优势。
  • 颜建国, 朱旭涛, 田浩轩, 郑书闽
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    以超临界R134a流体为工质,测试其在内径2 mm圆管内,流体压强p=4.3~4.9MPa,质量流速G=550~1650kg/(m2·s),热流密度q=25~75kW/m2(电加热模拟热源)工况条件下的流动阻力。根据摩擦压降曲线特征,将其划分为类液相区、类两相区和类气相区3个区域。分析压强、质量流速和热流密度等工况参数对3个区域内的摩擦压降和摩擦因子的影响规律。在类两相区,摩擦因子曲线存在一个明显的峰值特性。将试验数据与已有的摩擦因子关联式进行对比,并进行定量评价。结果显示,已有关联式的预测误差普遍偏大,尤其是在类两相区域。为此,提出一个同时包含密度、黏度和平均普朗特数修正的超临界流体摩擦因子关联式,与试验数据对比显示,97%预测数据均处于±20%的误差范围内。
  • 兰昆, 吴战波, 赵泽妮, 贾凌云, 杨柳, 云斯宁
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    针对太阳辐照度的不稳定性和间歇性出力问题,总结并分析太阳辐照度预测领域当前的研究现状。从预测方法、预测流程、输入参数、评价指标等方面出发,对近年来不同地区、不同时间尺度下的太阳辐照度的预测进行详细的对比和分析。研究发现,基于时间序列、机器学习及混合系统的预测方法是当前主流的太阳辐照度预测方法。
  • 贾兴斌, 汪国菊, 王仁政, 宫响
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    该文基于多源辐射观测资料,采用随机森林(RF)算法、季节差分自回归移动平均(SARIMA)模型及特征重要性等方法,对山东省济南市太阳辐射长期变化趋势和影响因素进行综合分析。结果显示:RF模型拟合月太阳辐射效果较好,决定系数和平均绝对百分比误差分别为0.92和9%,优于SARIMA模型;济南市及周边地区月太阳辐射1980—2020年经历“变暗”到“变亮”的过程,空间呈现西北高东南低的特点;最高温度和日照时数是影响太阳辐射月变化拟合准确度的主要因素,降雨量是导致月太阳辐射总量突变的重要原因,大气污染物中SO2和O3与太阳辐射的相关性最大。