太阳能学报

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张传昊, 刘吉, 傅国志, 胡斌, 马宗虎, 杜小泽

2025, 46(2): 1-9. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1684

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使用Aspen Plus软件建立煤底灰催化生物质气化制氢模型,将其分别与非原位和原位的CO₂捕集系统耦合,研究温度、压力、钙料比、水料比与煤底灰催化剂添加量对产品合成气组分与氢产率的影响。煤底灰有利于气化制氢,可显著提高H₂产率。CaO非原位CO₂捕集对生物质气化制氢的H₂产率无影响,但能显著降低CO₂排放,H₂体积分数最高可达81.0%,H₂产率最高可达106.0 g/kg。CaO原位吸收增强的制氢工艺能够促进生物质气化并将H₂产率提高至110.5 g/kg,相应的H₂体积分数为85.7%,但该工艺脱碳能力不及前者。基于平准化制氢成本,CaO原位吸收增强相比于CaO非原位CO₂捕集具有更低的成本,且后者受制氢规模的影响更显著。

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生物质基酯类燃料联产化学品的技术经济性评价

李学琴, 王志伟, 刘鹏, 吴幼青, 区境深, 雷廷宙

2025, 46(2): 10-17. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1617

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为探究生物质液体燃料全生命周期经济性及替代可能性,以乙酰丙酸酯为研究对象,以年消耗2000 t甘蔗渣制备乙酰丙酸酯规模化生产系统为例,设计生产生物质基酯类燃料的系统边界及工艺过程,建立全生命周期经济性分析模型,进行综合成本估算及经济性分析。通过动态分析指标深入研究生物质基酯类燃料全生命周期的经济性,获得生物质水解制备乙酰丙酸酯的经济效益结果,明确影响生产成本的关键因素并估算生产成本的不确定性;整个工艺过程表现出良好的经济性和应用前景,可促进生物质基乙酰丙酸酯的清洁生产,为生物质基酯类燃料联产化学品技术规模化运行提供理论支撑。

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酸碱催化对果木枝水热炭组成及结构影响

刘耀鑫, 汪远, 潘一辉, 伯灵, 文博

2025, 46(2): 18-24. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1586

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以果木枝为原料,柠檬酸和KOH为催化剂,利用水热碳化技术制备果木枝水热炭,考察酸碱催化对果木枝水热炭的组成及结构影响。结果表明：水热碳化能提高生物质的燃料品质,柠檬酸的加入能加深水热炭的炭化程度,提高水热炭的热值（由18.06 MJ/kg提高至22.23 MJ/kg）,而KOH的加入可增大灰分含量,降低水热炭热值;水热炭介孔结构居多且表面有许多炭微粒生成,柠檬酸的加入能促进炭微粒的形成,而KOH作用相反;反应温度升高和催化剂的添加均能增加水热炭的比表面积,从3.63 m²/g增加到496.37~582.40 m²/g;低浓度的柠檬酸和KOH会促进微孔的形成;高温和高浓度的柠檬酸和KOH均能促进水热炭的芳构化;柠檬酸的加入能提高水热炭的石墨化程度,KOH的加入使水热炭的无定形程度加深。

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船形摆式波浪能装置运动响应特性研究

乐婉贞, 叶寅, 范朝晖, 盛松伟, 禹鹏, 符荣

2025, 46(2): 25-31. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1572

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针对一种船形摆式波浪能发电装置的运动响应及能量俘获特性进行研究。该波浪能发电装置以船形摆作为吸波浮体,在波浪驱动下,绕位于装置重心处的主轴旋转,主轴两端与固定在海床上支撑立柱连结,进而驱动内置的机械式动力摄取系统发电。基于线性势流理论和牛顿第二定律建立波浪能装置的运动数学模型并进行求解,得到装置在不同周期和不同阻尼下的能量俘获宽度比、运动响应以及输出功率等。研究结果表明,装置的能量俘获宽度比和摆动角度幅值随周期的增大先增大后减小。在周期为4.2 s,阻尼为80000 N·m·s/rad时,装置的能量俘获宽度比达到最大值120.92%;在周期为4.4 s,阻尼为44000 N·m·s/rad时,装置的发电功率达到最大值122 kW。

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基于自适应变参数卡尔曼滤波算法的混合储能控制策略

杨航宇, 刘广忱, 陈禹, 马丹, 田桂珍, 王顺利

2025, 46(2): 32-40. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1166

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提出一种基于自适应变参数卡尔曼滤波算法的飞轮-锂电池混合储能功率分配控制以对风电场出力做并网前平抑,将飞轮电机转速和锂电池荷电状态引入卡尔曼增益的数据融合过程,实时影响卡尔曼增益计算以解决由于滤波算法滞后导致的风电出力突变时功率分配不合理的问题。硬件在环实验验证所提控制策略下,飞轮-锂电池混合储能对风电厂产生功率的实时平抑效果,通过幅频分析验证混合储能平抑效果,构建滑动窗口检测固定时段内最大变化值。结果表明,所提控制策略控制下混合储能平抑后功率平滑,高频波动幅值降低80.3%,且符合国家风电厂并网标准。

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基于虚拟防火墙的电化学储能系统热蔓延抑制策略

张小龙, 孙承章, 王旭, 王林飞, 杨国婧, 徐睿婕

2025, 46(2): 41-51. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0832

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为减小传统灭火剂消防压力,抑制储能电站热失控的发生和蔓延,针对目前普遍使用的储能舱消防系统,提出一种基于虚拟防火墙联合采样点卡尔曼滤波算法和模型预测控制算法的快速放电策略。首先,制定基于虚拟防火墙的电池分级预警策略,依据电池舱内的气体浓度、温度、荷电状态、温升速率等特征参数情况对电池舱各阶段所需做出的防火动作进行分级并对电池前期预警及后期安全防护进行说明。其次,基于电池热电耦合模型,通过对比扩展卡尔曼滤波算法与采样点卡尔曼滤波算法的估计效果,可得采样点卡尔曼滤波算法可有效提高电池SOC及温度估计精度。最后,根据状态空间方程制定模型预测最优控制联合采样点卡尔曼滤波算法,对电池电流、电压、温度、荷电状态设置显性约束,达到锂电池快速放电的效果,仿真结果表明所提策略可提高系统内部变参数的估计精度,减小热失控灾害风险。

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基于DWD-SVR模型的锂离子电池剩余使用寿命预测

王小明, 何叶, 王路路, 吴红斌, 徐斌, 赵文广

2025, 46(2): 52-59. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1737

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针对锂离子电池容量退化特性的非线性和多尺度特性,提出一种基于离散小波分解（DWD）和支持向量回归（SVR）模型的锂离子电池RUL预测方法。首先,利用DWD对容量时间序列进行多尺度解耦,以降低局部再生和波动现象对预测结果的影响;其次,利用K-均值聚类方法将各尺度信号中样本熵与排列熵相近的子序列进行聚类,根据聚类结果将复杂度与随机性相近的子序列进行重构,以减少建模次数,提高预测效率;最后,通过SVR预测模型精确捕捉不同尺度下容量信号的变化情况,实现电池RUL准确预测。实验结果表明,提出的基于DWD-SVR模型的锂离子电池RUL预测方法能在保证全局退化趋势预测准确性的同时对波动进行及时地响应,可提高预测性能。

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基于DOD-LN-GPR模型的锂离子电池SOH估计方法

黄佳茵, 白俊琦, 贤燕华

2025, 46(2): 60-69. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1683

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针对锂离子电池健康状态（SOH）的估计中预测精度不高、健康特征输入冗余、数据预处理繁琐的问题,提出一种基于放电深度（DOD）的改进高斯过程回归SOH预测模型。在锂离子电池的放电曲线中,计算出锂离子电池的放电深度,并将其作为唯一的健康特征。同时改进传统的高斯过程回归（GPR）算法,利用线性（LIN）和神经网络（NN）的组合核函数（LIN+NN）拟合锂离子电池容量全局衰退和局部波动的趋势,从而建立DOD-LN-GPR锂离子电池SOH估计模型。在NASA数据集中,首先进行不同核函数的实验比对,验证所提组合核函数预测精度的优势;其次,通过减小训练集与测试集比例,证明所提估计方法在少量训练样本上仍能有较好的预测效果;最后,将所提DOD-LN-GPR模型在不同训练集下与其他SOH估计模型进行对比,结果表明该模型具有较好的精度和鲁棒性。

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计及退役电池组寿命衰减的梯次储能系统功率分配优化策略

傅质馨, 陈李, 刘皓明, 王健, 袁越

2025, 46(2): 70-77. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1654

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考虑梯次储能由不同健康状态的退役电池构成,基于梯次储能系统中电池组的荷电状态和健康状态提出一种功率分配优化策略。该策略计及不同健康状态电池组的寿命衰减对梯次储能系统寿命衰减的影响,基于电池组荷电状态和健康状态,考虑二者对电池组充放电能力影响的权重,通过对电池组充放电排序以实现最终的功率分配。首先,基于所构建梯次储能系统循环寿命衰减模型计算电池组的寿命衰减;然后,提出3种由电池组寿命衰减来计算梯次储能系统寿命衰减的计算方式,最后,以梯次储能系统寿命衰减最小为目标函数求解充放电排序策略中的权重值,实现不同电池组间的功率分配。在算例中通过与传统功率均分策略作比较,证明所提策略的优越性,并对所提的3种方式的优缺点进行对比分析。

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基于特征数据信息熵的锂离子储能电站电芯健康状态评估与预测方法研究

夏向阳, 岳家辉, 张媛, 夏天, 王明琦

2025, 46(2): 78-89. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1653

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针对锂离子储能电站簇内电芯老化程度及其一致性难以准确评估的问题,提出基于特征数据信息熵的储能电站锂离子电池健康状态评估与预测方法。该方法将传统属性数据进行优化预处理以形成特征数据集,提出将信息熵概念移植到储能电站特定运行片段数据来展开分析,依据计算特征数据熵值大小情况来反映特征数据的有序程度,实现对簇内电芯老化程度及其一致性的分析判断,同时利用神经网络对熵值进行预测来对储能电站健康状态进行短期预测。最后通过储能电站实际运行数据与20S1P电池仿真模型验证基于特征数据信息熵值法对储能电站健康状态评估与预测的可行性与有效性,并在100 kW/200 kWh储能系统平台进行实际工程应用。

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基于GLDSC-ConvAutoformer模型的区域电动汽车短期充电负荷预测

李练兵, 郭兴辰, 曾四鸣, 梁纪峰

2025, 46(2): 90-98. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1601

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针对大规模电动汽车并网过程中对电网负荷产生波动的问题,电动汽车短期负荷预测可为电动汽车的优化调度提供决策依据。为更好地保证电网的稳定性与可靠性,提出一种电动汽车短期充电负荷预测方法,以提高负荷预测精度。首先,根据每个充电桩上电动汽车充电的时空差异,构建基于受限动态时间弯曲距离算法的灰关联度模型,将关联度矩阵作为谱聚类算法的度矩阵,构建灰色受限动态谱聚类算法,对所有电动汽车日充电负荷曲线进行聚类,使聚类数据有更好的周期性;其次,对聚类数据分别进行双重卷积化处理,将提取的数据特征分别输入到Autoformer,构建ConvAutoformer负荷预测模型,分别对所聚类结果进行负荷预测;最后,采用实际电动汽车充电桩充电负荷数据进行算例分析。实验结果表明,所提方法能有效提高电动汽车短期充电负荷预测准确度。

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考虑实际退役电池常用SOC范围的SOH预测

杜燕, 陶骁, 苏建徽, 李金中, 谢毓广, 朱轲

2025, 46(2): 99-105. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1589

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针对退役电池老化程度较高,在动力电池上采用的健康特征无法满足退役电池实际工作时的荷电状态（SOC）的范围的问题,提出在退役电池实际使用时SOC的主要分布范围内获取电池充电数据,通过获取的数据预测SOH,提升算法运用的实用性。在此基础上,针对传统SOH估计算法提取能反映电池老化特性的特征较困难,且无法完全利用数据的问题,提出利用一维深度卷积神经网络（CNN）提取电池特征,再将特征输入到长短期神经网络（LSTM）中预测SOH。利用美国国家航空航天局（NASA）锂离子电池随机数据集对算法进行验证,该方法能采取较少的电池片段来实现准确的SOH估算,且相较于传统的SOH算法,更能贴合退役电池实际使用需求。

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介质的填充度与孔隙率对蓄热腔蓄热特性的影响

蒋静智, 杨奇, 朱海荣, 崔海亭, 宋庆松

2025, 46(2): 106-115. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1576

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以多孔介质泡沫铜复合石蜡相变材料作为研究对象,采用ANSYS-Fluent中的凝固/熔化模型,相变材料的密度采用Boussinesq假设,多孔介质区选择non-equilibrium模式,对三维长方体蓄热腔内复合相变材料的蓄热过程进行数值模拟,分析多孔介质的填充度和孔隙率对相变蓄热特性的影响。结果表明,当孔隙率不变时,同一时刻多孔介质填充度越高则蓄热腔内液相率越大、蓄热率越快、多孔介质区域温度传递越快,但Nu越小,同时,随着多孔介质填充度的增加,蓄热量逐渐越小。当填充度不变时,在蓄热初期,孔隙率越小则蓄热腔内液相率越高、温度传递越快、蓄热量越大、蓄热率越快、Nu越小;在蓄热中后期,孔隙率越小则蓄热腔内液相率越小、温度传递越慢、蓄热量越大、蓄热率越快、Nu越大。在该文数值模拟范围内,长方体蓄热腔的最优多孔介质泡沫铜填充度为1,孔隙率为0.65。

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基于REV的钻井液固相颗粒对热储传热性能影响分析

杜佳华, 王志国, 董芋双, 何刘, 曹静, 张艳艳

2025, 46(2): 116-123. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1622

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为探明钻井液固相颗粒侵入地热储层对传热性能的影响,将地热储层划分为侵入区和原始区,基于表征单元体（REV）思想,进行储层参数描述和表征。提出孔隙型热储侵入区的内、外介质REV导热系数计算模型和串-并联、并-串联宏观导热系数计算模型。针对砂岩热储进行数值计算,分别从孔隙率、含水率和含杂率动态变化角度探讨对热储导热系数的影响规律。结果表明：当含水率、含杂率不变,该文所建4种模型导热系数均随孔隙率的增大呈下降趋势;当孔隙率、含杂率不变,4种模型导热系数均与含水率呈正相关的上升趋势;当孔隙率、含水率不变,4种模型导热系数随含杂率变化的趋势与含水率变化时的趋势基本相似;当孔隙率、含水率以及传热温差不变,两种宏观导热系数计算模型下,通过单位岩体表面的热量均随含杂率的增大而增大,增幅不明显。

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青藏高原多年冻土地表土壤热通量的估算研究

李笑, 赵林, 李艳, 李祥飞, 赵建婷, 肖敏轩

2025, 46(2): 124-134. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1596

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利用观测资料结合遥感数据,基于半阶导数法估算青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩两个观测点2010—2012年的地表土壤热通量,并与“观测值”（利用10 cm土壤热通量和5 cm土壤温度观测数据计算得到的地表土壤热通量）及已有的3种遥感估算方法（GLEAM、PM-RS和组合法）进行对比分析。结果表明：1）半阶导数法估算的地表土壤热通量（G0）与观测G0具有较好的一致性,估算精度高;2）与已有的GLEAM、PM-RS和组合法相比,半阶导数法表现更好,估算的两个站点G0的相关系数（R）分别为0.85和0.81,偏差（Bias）分别为-0.70和0.08 W/m²,均方根误差（RMSE）分别为5.78和8.79 W/m²,平均绝对误差（MAE）分别为4.22和6.81 W/m²。相较于其他方法,半阶导数法的优势在于物理机制明确,参数设置简洁,仅需单层地表温度值和土壤热属性数据作为模型输入。

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基于集成经验模态分解和极限学习机的质子交换膜燃料电池寿命预测

陈景文, 杨淇, 兰天一, 华志广, 赵冬冬

2025, 46(2): 135-141. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1698

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基于数据驱动的预测方法可实现质子交换膜燃料电池（PEMFC）的寿命预测。为提高质子交换膜燃料电池（PEMFC）寿命预测精度,提出将集成经验模态分解（EEMD）和粒子群算法（PSO）优化极限学习机（ELM）相结合的PEMFC剩余使用寿命预测方法。首先,采用移动平均滤波法在滤除噪声和尖峰的同时,保留原始数据的主要趋势;其次,通过EEMD对原始数据进行多时间尺度分解,得到不同时间尺度下PEMFC的老化信息;最后,将分解后的本征模函数分别通过PSO优化的ELM模型进行预测,能在保证预测精度的情况下降低运算复杂度。通过与经典的极限学习机模型预测结果进行对比,该方法能更加准确地预测PEMFC的老化趋势。

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高速公路绿电自洽制氢一体化加氢网络站点选址规划

师瑞峰, 孙昊, 陈晓溪, 贾利民

2025, 46(2): 142-155. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1685

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该文提出高速公路绿色氢能制-储-用一体化系统应用场景;构建考虑系统中氢能制取、储存、运输以及建设运营投资等环节成本与考虑选址偏好的用户侧用氢成本的多目标规划数学模型;以中国西部某区域高速公路网为典型案例,验证该文方法体系的有效性,研究结果表明,模型可有效获取兼具供给侧与用户侧综合效益最优性的加氢站选址规划方案。

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基于模糊自整定串级PID的空冷型PEMFC温度控制系统的设计

常天奇, 田亮, 冯海, 刘琪, 黄青山, 张典

2025, 46(2): 156-164. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1620

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针对空冷型质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆温度控制问题,设计一种模糊自整定串级PID（FSC-PID）温度控制器,并基于Matlab/Simulink建立空冷型PEMFC电堆热模型,对所设计的FSC-PID控制器进行仿真和性能对比分析。仿真测试结果表明,FSC-PID温度控制器在控制精度、响应速度和稳定性等方面均优于常规串级PID控制器。为验证FSC-PID控制器的实际应用效果,基于STM32平台并使用300 W电堆进行FSC-PID温度控制实验。实验结果表明,FSC-PID能有效控制电堆温度,保证电堆的性能和寿命,进一步验证所建立热模型的准确性和可靠性。

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计及热舒适度提升的家庭电热综合能源系统调度优化

王云龙, 韩璐, 罗树林, 杨轶航

2025, 46(2): 165-174. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1724

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为提高系统热舒适度,同时充分挖掘热舒适度对热负荷的弹性指导以提高系统光伏消纳的空间,该文充分考虑热泵、光伏、燃料电池等能源设备的运行影响,提出一种计及热舒适度提升的家用燃料电池热电联产（DFCCHP）系统电热调度方案。根据用户的用热需求将家庭热负荷划分为热水热负荷和采暖热负荷,并引入预测平均评价（PMV）指标对室内温度进行指导;在分时电价和分时气价下,建立以能源购买费用最小和热舒适度最优为目标的多目标家庭电热联合优化调度模型。充分挖掘热负荷的弹性需求,通过引入热舒适度优化目标对热负荷进行指导调度,并采用粒子群算法对模型进行求解;最后,通过仿真探究了不同权重G值下含热舒适度目标的多目标优化对系统成本、热舒适度及光伏本地消纳的影响。结果表明,考虑热舒适度目标后,系统购能成本虽有所增加,但在提升系统热舒适度的同时可增加系统的光伏本地消纳,大大提高能源的综合利用率。

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单相NPC逆变器三矢量模型预测电流控制

徐岸非, 蔡玉华, 袁雷, 梅加伟

2025, 46(2): 175-183. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1712

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针对单相三电平中点钳位型（NPC）逆变器有限集模型预测电流控制（FCS-MPCC）无调制器、频率不固定、开关频率高的缺点,提出一种优化的三矢量多目标预测电流控制。该方法将电压矢量分成固定开关动作的若干扇区,通过计算占空比,从而实现开关频率固定的脉冲调制。其代价函数应用多目标预测控制,实现中点电位均衡和降低开关频率。此外,该文还考虑了延迟补偿。利用DSP-TMS320F28374D在单相NPC逆变器实验平台上实现所提策略,验证该方法的有效性。

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基于数字孪生的混合微电网多目标优化调度

张冬生, 刘洪, 李朝锋

2025, 46(2): 184-192. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1665

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针对传统交直流混合微电网日优化调度面临的包括设备建模过于简化、信息捕获与传输不及时等诸多问题,提出一种基于数字孪生的交直流混合微电网多目标优化调度方法。首先,考虑到微电网易受局部气象条件、本地负载、外部大电网环境等因素的影响发生扰动,建立交直流混合微电网的数字模型;然后,以经济效益和储能装置健康度为目标,提出一种基于改进档案维护策略和模糊决策方法的多目标粒子群算法用于实现对储能装置出力情况的实时调度优化;最后,基于Cloudpss平台建立微电网的测试模型,进行仿真实验。结果表明,所提方法能在兼顾储能装置健康度的前提下提高微电网的经济效益。

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基于电-甲醇混合储能系统的风光发电波动平抑控制策略

李文, 卜凡鹏, 章康, 张思瑞, 张静, 侯成龙

2025, 46(2): 193-199. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1649

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针对大规模风能以及太阳能等不可控新能源并网引起电力系统功率波动、峰谷落差大等问题,提出电-甲醇混合储能系统,通过电化学储能与电解CO₂制甲醇的甲醇储能相结合,在提高电力系统运行稳定性的同时,电解CO₂制甲醇,降低温室气体含量。同时针对电力系统电压波动导致电解CO₂制甲醇效率低的问题,提出一种新型基于甲醇电解槽的轮值控制策略,通过优化电-甲醇混合储能系统的容量配置,使电站功率波动满足国家规定。

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DoS攻击下微能源网事件触发一致性协同控制

吴丽珍, 魏建平, 陈伟, 杨珩

2025, 46(2): 200-208. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1632

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微能源网是一种典型的信息物理系统,通过稀疏网络传递控制信息,易受网络攻击,影响系统的稳定性,甚至造成系统失稳。该文将拒绝服务攻击考虑到微能源网信息物理系统（CPS）控制中,分析拒绝服务攻击机理以及攻击频率对系统的影响。并设计基于事件触发一致性算法的弹性控制器,通过Lyapunov理论证明该控制系统的稳定性,能够避免Zeno现象的发生。该控制器能够在拒绝服务攻击下实现控制目标,并具有较好的动态性能。最后,在Matlab/Simulink仿真平台验证该控制方法的可行性和有效性。

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虑及参数失配的Vienna整流器多目标快速排序模型预测控制

罗韦华, 张宇超, 姜佳彦, 刘云龙

2025, 46(2): 209-217. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1628

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针对Vienna整流器采用传统有限集模型预测控制（FCS-MPC）时存在的权重系数整定困难,以及模型参数失配引起的系统鲁棒性较差的问题,提出虑及参数失配的多目标快速排序模型预测控制策略。首先,对不同权重项排序结果进行求和,将最小排序和对应的开关状态应用于下一控制周期,提出多目标快速排序模型预测控制（MOFR-MPC）,有效消除传统FCS-MPC中的权重系数;其次,分析电感参数失配对控制器的影响,基于电流预测值与电流实际值构建电感观测器,提出虑及参数失配的模型预测控制（CPM-MPC）,改善模型参数失配时的并网电流质量;最后,仿真和实验结果表明,相较于传统FCS-MPC,CPM-MPC不仅无需设计权重系数,且在模型参数失配时具有更优的稳态和动态性能。

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基于热经济分析的复叠式高温热泵温度设计参数优化

时国华, 王子昂, 高宇琪, 赵岳天, 刘博

2025, 46(2): 218-225. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1625

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复叠式高温热泵是一种有效利用低品位可再生能源的技术,为提升复叠式高温热泵在印染行业应用的经济性,基于热力学循环分析构建适用于工业余热回收-再利用的复叠式高温热泵模型,以单位成本热负荷为优化目标,综合考虑热经济成本和循环性能,采用数学分析法开展针对蒸发/冷凝温度组合参数的优化设计研究。结果表明：对于表现最优的工质对R152a/R245fa,在冷凝温度为370.41 K的工况下,蒸发温度的优化可使单位成本热负荷提高约14.5%;在蒸发温度为297.43 K的工况下,冷凝温度的优化可使单位成本热负荷提高约24%,最大单位成本热负荷可达2.84 W/（元·a）。另外,热经济性目标同时受制热系数和比供热率的影响,存在最佳制热系数和比供热率的组合使单位成本热负荷最大。

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基于定向对抗迁移的暂态稳定评估模型

符益华, 卢国强, 王怀远

2025, 46(2): 226-234. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1623

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为解决电网实际故障样本与训练样本分布差异较大而使模型无法评估的问题,提出一种定向对抗迁移的评估模型。首先,建立以堆叠自编码器为基础的传统对抗迁移模型,通过训练样本和潜在样本间的对抗学习,使模型提取到样本的共同特征,提高了模型评估潜在故障的能力;然后,在传统对抗迁移模型的基础上加入一种定向对抗方法,有选择性地迁移训练样本,所提方法根据训练样本和潜在故障样本的相似度值更改不同训练样本在对抗训练中的权重,减小大差异样本对迁移训练的负面影响;在实际区域系统仿真算例中所提方法相较传统对抗迁移模型提高5.72%的准确率。测试结果表明所提方法能够有效提高模型的迁移能力和评估准确率。

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西北电网风光波动量最小最佳配比研究

孙沛, 汪莹, 李雨田, 张雨津, 陶嘉琦

2025, 46(2): 235-244. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1608

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提出衡量风光联合发电系统波动量的指标体系,基于距平类建立小时、日和月波动系数,并对西北地区风光资源特性进行分析。基于资源互补以及考虑负荷的影响建立风光波动最小配比数学模型。最后,对2030年西北电网的风光波动最小配比开展计算。所做的研究可为西北地区新能源的发展和政策制定提供一定的参考意义。

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Semi-Z源逆变器的改进脉宽调制策略及参数优化设计方法

李宁, 杨家林, 张岩, 卓超然, 张常杰

2025, 46(2): 245-254. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1607

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Semi-Z源逆变器的现有调制策略存在开关电压应力大且难以实现闭环控制的固有不足。针对以上不足,提出一种低电压应力的Semi-Z源逆变器调制策略。通过建立稳态电路模型,分析Semi-Z源电压增益和器件应力特性,对占空比进行平均化处理,进而减小开关器件电压应力。此外,针对Semi-Z源逆变器在重载及高输出交流频率的应用环境中,依然存在无源元件需求过大的问题,特别设计并提出一套高效的无源元件参数优化方案。最后,根据所提出的调制策略,设计搭建200 W试验样机,验证所提的调制策略和参数设计方案的正确性和综合性能优势。

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考虑功率可调节裕度的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

李志颖, 王致杰, 王鸿

2025, 46(2): 255-261. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1595

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针对综合能源系统能源结构改变导致系统灵活性和环保性下降的问题,提出考虑功率可调节裕度的区域综合能系统多时间尺度优化调度模型。首先,重点分析净负荷预测误差和可调度机组对系统可调节能力的影响;其次,引入阶梯式碳交易机制,建立日前调度模型,以实现系统低碳经济运行;然后,以系统动态功率可调节裕度最大为目标,建立日内滚动优化调度模型;最后,构建综合能源系统,并设置多个场景,通过CPLEX进行多目标优化计算。仿真结果表明,所建优化模型提高系统的可调节裕度。因此,所提出的优化调度方法可实现系统在低碳经济运行的同时,提高系统多能源功率的可调节裕度,增强系统的灵活性。

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考虑“水光充储”协调运行的电动汽车充电站规划

叶圣永, 刘旭娜, 李海波, 龙川, 秦建茹, 杨新婷

2025, 46(2): 262-271. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1591

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基于路网拓扑信息和电动汽车出行数据信息,根据马尔可夫过程原理结合蒙特卡洛方法进行行程链模拟,建立电动汽车充电热点时空分布需求预测模型;以此为基础建立电动汽车充电决策运行约束模型;从充电用户满意度和配网可靠运行角度出发,以系统总成本最小化为目标,建立考虑配网约束、“水光充储”协调运行的充电站一体化规划模型; 最后通过算例分析验证所提模型的有效性与实用性。

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基于事件触发的Vienna整流器模型预测控制

党超亮, 蒋泽豪, 王艺华, 同向前, 刘丁, 宋卫章

2025, 46(2): 272-281. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1567

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针对应用于Vienna整流器的有限集模型预测控制（FCS-MPC）存在并网电流纹波大、计算资源占用度高等问题,提出一种基于事件触发的Vienna整流器模型预测控制策略（ET-MPC）。首先,通过构建系统状态和动态事件触发条件之间的解析表达方程,揭示误差阈值对触发条件和静态性能的影响机理;其次,利用系统状态实时反馈设置跟踪电流误差阈值的事件触发条件以减少系统计算复杂度并改善网侧电流质量;最后,从静态、暂态和改变动态系数等多个维度进行仿真和实验的对比分析,结果表明,所提方法能有效改善并网电流质量,同时降低计算资源负担与开关损耗,具有良好的稳态和动态性能。

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计及需求响应的风储集群电力系统多时间尺度优化调度

彭伟鹏, 邵振国, 陈飞雄, 张抒凌, 高统彤, 陈大玮

2025, 46(2): 282-292. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1561

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“风电场+储能”配套建设的新模式逐渐成为主流,面对高比例风储系统接入的新型电力系统,提出一种计及需求响应的风储集群电力系统多时间尺度优化调度策略。首先,日前长时间尺度阶段通过价格型需求响应调整用户负荷功率,以净负荷功率波动和运行成本最小为目标,求得实施价格型需求响应后的负荷曲线;其次,在日内短时间尺度阶段实施激励型需求响应并调度风储集群系统,以电力系统总运行成本最低为目标,考虑风储集群系统的有功功率变化最大限值约束,制定电力系统日内调度计划;最后,以改进的IEEE39节点系统作为算例,验证所提策略能够减少风储集群系统的弃风电量,降低其并网功率波动。

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基于遗传因子递推最小二乘法微网逆变器线路阻抗辨识

赖纪东, 崔玉妹, 董玮, 苏建徽, 徐珊珊, 吕振华

2025, 46(2): 293-298. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1560

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为准确在线辨识微网逆变器线路阻抗,提出一种带遗传因子最小二乘法微网线路阻抗辨识方法。通过建立微网逆变器线路阻抗数学模型,基于遗传因子递推最小二乘法推导出线路阻抗辨识模型,然后进行迭代计算实时获得微网逆变器线路阻抗值。该方法能够实时准确地辨识微网逆变器线路阻抗参数,遗传因子的引入加快辨识响应速度,同时该方法适用于不平衡运行工况。为验证所提辨识方法性能,基于StarSim半实物实验平台进行实验验证,实验结果验证所提方法的辨识精度、跟随性能及不平衡工况下的适应性。

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垃圾焚烧电厂-电转气协同运行下考虑余热利用的综合能源系统低碳优化调度

王利猛, 王硕, 王娜, 马语泽, 李扬

2025, 46(2): 299-308. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1277

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为提高能源利用率和降低碳排放,提出一种含余热回收利用的垃圾焚烧电厂-电转气（P2G）的综合能源系统经济运行策略。首先考虑垃圾焚烧电厂-P2G的协同运行,引入细化电转气两阶段运行过程,在传统电转气的基础上加入氢燃料电池以减少能量阶梯损耗,并将甲烷化反应热回收利用;其次为提高垃圾焚烧能源利用效率,考虑加装含水源热泵的余热回收装置,通过消耗部分电能来回收烟气余热以及消纳风电,并增设CO₂分离装置,结合P2G将回收的CO₂合成CH₄,实现碳的循环利用;最后基于阶梯式碳交易机制构建以系统运行成本最小为目标的电-热综合能源系统优化模型,利用GUROBI建模优化引擎对此模型进行求解,结果验证所建模型的有效性。

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开阔域空气源热泵阵列架高对冷岛效应的影响

姜华, 罗贤锐, 宫武旗

2025, 46(2): 309-316. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1609

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对开阔无遮挡环境下2×13阵列进行不同架高高度的三维仿真,分析不同架高高度对阵列冷岛效应的影响。结果表明,架高高度的增大对冷岛效应的削弱体现在提高阵列机组进风温度及其均匀度,同时也减弱阵列各处的冷风回流。当x方向无风时,阵列每提高0.5 m,机组进风均温提升0.14 ~0.18 K,机组回流率均值平均减小0.018。x方向风速为0.5 m/s时,阵列每提高0.5 m,每排机组进风均温最大提高0.52 K,进风均温方差平均减小38%,进风温度均匀性大幅提高;回流率均值差异随架高高度递进而减小,最小为0.21,最大0.42。x方向风速为2.0 m/s时,阵列每增高0.5 m,进风均温平均提高0.16 K,架高2.5 m阵列较无架高阵列进风均温平均提0.75 K,最大提高1.1 K。

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基于气象数据外推法和显著性分析的光伏自适应功率预测模型

王丽婕, 张青山, 郝颖, 周颖, 邱敏, 孙冲

2025, 46(2): 317-325. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0132

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分布式光伏电站装机容量较小,一般不进行实时功率统计,难以直接建立功率预测模型。针对分布式光伏电站间光伏组件安装型号和安装方式多样性的问题,基于气象数据外推法和显著性分析提出一种自适应功率预测模型。首先,利用显著性分析筛选光伏组件标称参数和气象数据外推法特征参数之间的相关性,确定与特征参数显著相关的标称参数集合;然后,建立最小二乘支持向量机模型,拟合标称参数集合和特征参数之间的自适应函数关系;最后,建立自适应功率预测模型,基于光伏组件安装方式将环境温度和辐照度转换为板面温度和辐照度,基于自适应函数选择适合当前光伏组件型号的特征参数,根据气象数据外推法得到预测功率。利用光伏电站实际数据进行验证,结果显示,自适应功率预测模型能够为不同型号的光伏组件选择合适的特征参数,通用性更强,相比于目前流行的简化功率预测模型,多云天气下的预测精度提升约2.34%。

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基于注意力时间卷积神经网络的光伏功率概率预测

李青

2025, 46(2): 326-332. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1733

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针对确定性光伏功率预测无法计算预测结果概率和波动范围的问题,采用改进时间卷积神经网络（TCNN）开展光伏功率概率预测。TCNN已用于各种时序预测任务,但其在输入序列很长情况下需增加卷积层来提升预测性能。在TCNN中引入稀疏注意力机制,构建注意力时间卷积神经网络（ATCNN）,通过分层卷积结构提取时间依赖关系,利用稀疏注意力关注重要的时间步,构建的稀疏注意力层无需更深的架构即可扩展感受野,并使预测结果更具可解释性。在两个光伏数据集上的功率概率预测结果表明,ATCNN的预测准确性优于TCNN、时间融合解码器（TFT）等先进深度学习模型,同时对于感受野的扩展,ATCNN比TCNN需要的卷积层更少、训练速度更快,并能可视化预测过程中最重要的时间步。同卷积层情况下,ATCNN比TCNN的点预测损失小15.7%,概率预测损失小15.9%。

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光伏阵列对屋顶传热影响的计算模型及分析

赵康, 秦玉林, 吕国荃, 葛坚

2025, 46(2): 333-341. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1699

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光伏阵列铺装对屋顶传热影响显著,为合理地衡量日照阴影移动、天空背景辐射和屋顶内部水平传热的影响,建立考虑太阳实时移动及辐射角系数差异的光伏阵列屋顶二维动态传热模型,并实验验证该模型的准确性。现有一维节点传热模型存在高估光伏组件遮阳和阻挡散热效果的问题,与之相比,该二维动态传热模型可准确计算光伏屋顶传热量,得到更接近实际工况的评估结果。以夏热冬冷地区建筑屋顶安装30°倾角的光伏阵列为例,夏季和冬季典型日屋顶冷/热负荷可分别降低22.4%和4.0%,冷/热负荷峰值分别降低35.9%和16.7%,峰值时间延后约40 min。应用该模型计算分析光伏阵列的安装倾角、间距、屋顶保温以及吸收率对屋顶传热的影响,并提出优化设计建议。

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多尺度特征融合的太阳电池表面缺陷检测

刘涛, 孙会, 卞佰成

2025, 46(2): 342-349. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1689

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多晶硅太阳电池表面缺陷多源异类、小尺度缺陷检测困难。现有基于机器学习图像处理的表面缺陷检测算法在实际使用过程中存在检测精度不高、检测类型少、鲁棒性差等问题。基于深度学习,提出一种可提升精度、便于工业应用的多尺度特征融合的轻量化缺陷检测模型。该模型以YOLOv5目标检测算法为框架,为增强多尺度特征的融合效果,设计浅层通道融合分支和双采样结构,改进了多尺度池化金字塔,提升了模型对小尺度缺陷的检测能力;引入ECA注意力机制,增强颈部网络对有效信息的关注度;最后,设计新的降采样结构和C3（Light-CSP-Darknet53）结构,提升检测精度的同时降低参数量和计算量。实验表明,改进算法的全类平均精度（mAP_0.5）比基线模型提高8.5%,参数量减少44.3%,计算复杂度降低33.7%。

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基于IBWO-IP&O算法的光伏系统多峰MPPT研究

任志玲, 刘江

2025, 46(2): 350-356. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1686

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复杂遮荫环境下,光伏阵列P-U曲线呈现多个峰值,常规最大功率跟踪（MPPT）算法不能精确、快速地找到最大功率点。因此提出一种改进白鲸算法（IBWO）与改进扰动观察法（IP&O）结合的MPPT控制策略。IBWO采用Henon混沌映射增加种群多样性,引入自适应步长因子和最优个体引导策略,增强跳出局部最优和进行全局寻优的能力,进而提高追踪精度。首先IBWO追踪到最大功率点周围,再利用IP&O提高追踪的精度。仿真实验表明,与金枪鱼算法（TSO）和白鲸算法（BWO）相比,IBWO-IP&O算法在各种复杂遮荫环境下均具有更快的追踪速度、更高的追踪精度和更低的功率振荡。

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基于聚类SABO-VMD和组合神经网络的短期光伏发电功率预测

冯建铭, 希望·阿不都瓦依提, 蔺红

2025, 46(2): 357-366. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1681

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针对光伏发电预测单一模型处于不同天气状况时预测精度不高等问题,建立以卷积神经网络（CNN）和双向长短期记忆网络（BiLSTM）为基础的组合神经网络模型。提出一种基于鱼鹰优化算法（OOA）,用以优化组合神经网络参数。此外引入注意力机制（Attention）突出强相关性因素的影响。采用高斯混合模型聚类（GMM）划分历史光伏数据为数个天气类型,并提出基于减法平均的优化算法（SABO）优化变分模态分解（VMD）参数,实现对各天气类型数据的分解。实验结果表明：基于SABO-VMD优化数据分解参数能有效提高预测精度;经实验对比分析,该文所提模型精度明显更高。

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激光无线能量传输下阵列电池优化输出特性研究

孟宪龙, 张璞, 侯一超, 刘存良

2025, 46(2): 367-373. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1660

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以接收端阵列为研究对象,通过COMSOL进行不同追踪误差及传输距离下接收端辐照度分布模拟,在Simulink中对5种阵列配置进行不同辐照度分布下的模拟计算。结果表明,追踪误差、传输距离及阵列结构配置对阵列输出能力都存在显著影响,实际应用中应充分重视阵列接收端光-电耦合特性对接收端输出能力的影响。

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光伏组件室内外老化测试比对研究

许滢, 朱冰洁, 怀朝君, 陈昊旻, 马超

2025, 46(2): 374-380. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1645

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为研究光伏组件可靠性,设计室内综合环境因素的加速试验方案,通过将室内加速老化试验结果与无锡及银川户外实证结果比对,验证室内加速老化试验的可行性。经过试验发现,加速老化试验约23 d的功率衰减与无锡户外1 a衰减情况较为接近;加速老化试验约60 d的功率衰减与银川户外2 a衰减率情况较为接近;功率的衰减均与短路电流变化呈完全正相关关系;通过衰减模型进行拟合分析,组件在户外试验和室内加速老化试验中的功率衰减趋势较为接近,且与衰减模型较为吻合,即室内加速老化试验可较好地模拟组件在户外实际工作情况。

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反应精馏系统驱动硅烷制备过程的模拟及优化

张旗, 赵丹, 徐倩, 袁兴平, 郭李杰, 侯彦青

2025, 46(2): 381-386. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1639

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模拟含有杂质的三氯硅烷经过歧化反应生产高纯度硅烷的反应精馏过程。运用反应精馏法可解决三氯硅烷在歧化反应中转化率低以及杂质含量高的问题。通过调节进料位置、精馏比、回流比、停留时间来供来确定最佳的操作条件。模拟结果表明,在进料位置为第21块塔板、精馏比为0.2、回流比为49.43和停留时间为20 s的条件下,硅烷纯度可达到5N,杂质含量降低到10^-18,可直接用于太阳能级多晶硅的生产;或对硅烷进行纯化使其纯度达到9N后,再进行热分解生产电子级多晶硅。

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弱电网下光伏并网逆变器稳定性改进方法

曾建斌, 杨洋, 曾晋, 尹序臻, 谢斯炜

2025, 46(2): 387-392. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1616

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弱电网下,公共耦合点处电压易发生畸变,使锁相环输出相位偏离,从而降低系统相位裕度,进而造成并网电流畸变。为补偿产生的相位差,提出一种基于小信号补偿的控制策略,推导系统的小信号输出阻抗模型,分析相位偏差产生的原因。通过采用改进的小信号补偿控制策略来补偿因耦合作用造成锁相环输出相位的偏移,确保系统在电网阻抗发生突变时也能保持一个良好的相位裕度。通过样机实验说明了所提理论推导的准确性和改进方法的可行性。

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基于形状记忆合金调控的太阳电池跟踪技术研究

袁畅, 齐德宇, 郑澳洲, 刘存良, 谢坤, 孟宪龙

2025, 46(2): 393-400. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1606

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提出一种基于形状记忆合金（SMA）驱动的太阳电池角度调节装置,根据SMA弹簧的力学和SMA电阻行为模型构建新型角度调节装置的控制方法和策略,实验验证不同驱动电压对装置性能的影响,发现在1.5 V驱动电压下装置响应速度快且恢复时间短,表现最佳。研究表明,此角度调整装置可显著提高太阳电池在不同时间的输出功率。

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基于GRO-SSA-LSTM的短期光伏发电功率预测

王玲芝, 李晨阳, 刘婧, 李程

2025, 46(2): 401-409. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1597

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为提高光伏发电功率预测的精确度,保障电网能可持续稳定运行,将长短时记忆网络（LSTM）与淘金优化算法（GRO）改进后的麻雀搜索算法（SSA）结合起来,用于实现短期光伏发电功率的预测。首先,利用皮尔逊相关系数提取影响光伏功率的关键因素;然后,利用麻雀搜索算法对长短时记忆网络进行优化,得到网络中最优的隐含层节点数量、训练次数、学习率等超参数;其次,引入Tent混沌映射优化麻雀种群的初始分布,使得种群初始位置分布更加均匀;最后,为避免算法陷入局部最优,引入GRO对SSA进行优化,使得麻雀种群搜索范围更加广泛,结果更加精确。实验结果表明,与LSTM、SSA-LSTM相比,GRO-SSA-LSTM在短期光伏发电功率预测中具有更高的预测精度,且具有至关重要的现实意义。

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薄膜光伏组件可靠性测试研究

陶海全, 方振雷, 孙勇, 田玮

2025, 46(2): 410-415. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1582

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为确保薄膜光伏组件在25 a的使用年限内具有较高可靠性,依据国际著名检测机构和实验室的加严测试序列,综合光伏组件合格性测试标准、安全性测试标准、现有可靠性测试序列以及环境应力加速模型,推导出涵盖热循环、机械性能、综合材料性能、湿热阻水性能、抗PID性能、室外曝晒和对比试验7个子序列,适用于评估薄膜光伏组件生命周期内环境耐久性和材料性能的可靠性测试序列。

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基于MODWT-CEEMDAN-LSTM的短期光伏功率区间预测模型

陈船宇, 熊国江, 方厚康, 罗颖勋

2025, 46(2): 416-424. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1578

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针对光伏功率的波动性、随机性、间歇性,提出一种基于最大重叠小波变换（MODWT）、自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）、长短期记忆网络（LSTM）的光伏功率短期区间预测模型。首先利用MODWT和CEEMDAN将光伏功率时间序列进行二次分解得到本征模态函数（IMF）分量;再将这些IMF分量分别输入进LSTM进行分量预测并将分量预测结果重构得到点预测结果;最后利用分位数回归对点预测结果进行建模后得到区间预测结果。实际算例表明,时频域分解方法与频域分解方法的结合,使得该模型在3种天气情况下的光伏功率点预测和区间预测均表现出优异的鲁棒性和准确性。

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基于改进Segformer的光伏组件分割算法

曹冠华, 党建武, 杨景玉

2025, 46(2): 425-432. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1563

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针对光伏图像中光伏组件与复杂背景的边界特征模糊、难以区分的问题,提出一种基于Segformer的改进算法。在编码阶段,引入全新设计的block5模块用来解析更高级的语义信息;在解码阶段,引入LPCB（边界强化）模型用来识别更精确的边界特征,最终得到精确的分割结果。实验结果表明：改进后的光伏组件分割算法在光伏组件图像数据集上的分割效果优于经典的主流分割算法,可以对光伏组件区域进行有效分割。

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基于IMVMD和BiLSTM-SARIMA组合模型的台区光伏短期发电功率预测

李承皓, 杨永标, 宋嘉启, 张翔颖, 徐青山

2025, 46(2): 433-440. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1492

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针对台区分布式光伏短期发电功率预测精度低的难题,提出一种基于增强型鲸鱼优化算法的多元变分模态分解方法,并结合反向传播神经网络耦合双向长短期记忆网络和季节性差分自回归滑动平均的组合模型,实现台区分布式光伏短期发电功率预测。首先对鲸鱼优化算法的收敛因子、权重等进行改进,然后用它去优化多元变分模态分解方法中的通道数量和惩罚因子,得到最佳分解效果的参数值。再针对与外界气象等因素强相关的光伏发电功率时间序列数据,利用改进多元模态分解将序列最优分解。将分解后的各模态分量输入到单独构建的双向长短期记忆网络和季节性差分自回归滑动平均模型中,获取分量预测值,两个模型得到的分量预测值分别叠加得到各自的完整预测结果。将它们分别乘以权重后相加即为最终预测结果,权重通过反向传播神经网络进行修正。仿真结果说明相比于其他方法,所提模型能有效提高光伏短期发电的预测精度。

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基于相变材料的光伏/光热系统性能实验研究

孙小琴, 廖柏琛, 李岱锋, 张晓烽, 石尔, 李杰

2025, 46(2): 441-448. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1715

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利用具有等温蓄放热过程的相变材料（PCM）为介质,调控太阳能光电转换过程中太阳电池的温度变化,实验对比PV-PCM系统和PV/T-PCM系统在不同太阳辐照度工况下的能量转换性能。结果表明,在PV-PCM系统中,相变材料可有效减缓光伏组件的温度上升,但在长期实验条件下,PV-PCM系统可能过热;PV/T-PCM系统的综合能量转换效率和㶲效率平均为53.8%和14.45%,PV-PCM系统综合能量转换效率和㶲效率平均为20.96%和11.7%,单独PV系统能量转换效率平均为8.89%。结果表明,采用PV-PCM系统和PV/T-PCM系统可显著改善光伏组件的能量转换性能。

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不同进水温度下蛇形水冷式PV/T模块性能研究

杭恩, 杨方, 傅允准

2025, 46(2): 449-456. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1700

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提出一种蛇形管道水冷式PV/T模块,并基于双热源四联供系统实验平台展开对比实验,研究不同进水温度对蛇形管道水冷式PV/T模块发电、集热以及等效热效率的影响。结果表明,进水温度与光伏组件温度成正线性相关性,与得热量成负线性相关性;水冷PV/T模块相较于对比模块光伏组件温度下降21.19~31.74 ℃、发电效率提升6.838%~11.805%;进水温度每下降5 ℃,发电效率提升2.5%~5%,集热效率提升9.28%~29.32%;在平均太阳辐照度600 W/m²、蛇形管道内水流量0.30 m³/h、环境平均温度36.3 ℃的测试条件下,20 ℃进水温度时蛇形水冷式PV/T模块的发电效率为17.90%,集热效率为65.70%,等效热效率可达112.80%。

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光伏发电与塔式太阳能热发电联合电站配置特性研究

李富春, 田旭, 党楠, 刘飞, 杨晓妮, 刘联涛

2025, 46(2): 457-463. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0842

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以光伏发电和塔式太阳能热发电组成的一体化项目（以下简称光伏光热一体化项目）为研究对象,利用光伏发电成本低和太阳能热发电储能成本低的优势,太阳能热发电电站配置电加热设备,光伏所发电量优先满足储热容量需求,储存电量在晚高峰时段发出,保障电力供应,通过对光伏光热一体化项目晚高峰时段顶峰能力和储热容量利用情况进行测算分析,并以太阳能热发电电站高峰时段上网电价最低需求为目标确定电加热装置的优化配置方案。研究结果表明：光伏光热一体化项目配置合理规模电加热装置,互补运行后可提高一体化项目顶峰能力,在未来电力市场环境中获取最大收益。

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太阳能热发电站高温熔盐罐基础设计关键参数研究

易自砚, 李红星, 何邵华, 赵晴, 姜东

2025, 46(2): 464-469. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0471

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为实现高温熔盐罐基础在多场耦合作用下的结构设计,通过有限元对熔盐罐基础的温度场和应力场分布规律及关键参数敏感性进行分析。结果表明：初始环境温度与钢环板应力成反比;昼夜温差对基础影响较小,季节温差对基础影响较大;自重荷载作用下钢环板应力为温度作用下钢环板应力的3%,温度应力是熔盐罐基础结构设计的关键。

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太阳能集热蓄热装置对装配式日光温室热环境影响研究

庞建伟, 王锡, 侯宏娟, 徐宝萍, 李安喆

2025, 46(2): 470-478. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1600

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针对安装有被动式太阳能集热蓄热装置的装配式日光温室,建立日光温室及其蓄热装置的计算流体力学瞬态模型,对温室内部热环境及蓄热装置蓄、放热过程进行数值模拟分析,并通过实验验证模拟结果的准确性。在此基础,为使蓄热装置达到更好的使用效果,开展以相变材料为石蜡的蓄热介质的蓄放热特性研究。结果显示：使用该种集热蓄热装置可有效提高夜间温室内温度,且集热蓄热板高厚比为60（即高×厚为3000 mm×50 mm）时,相变材料使用效果最佳,温室内夜间平均温度可提高1.73 ℃,夜间温度最大可提高2.34 ℃。

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不同聚光方式下的光热SCO₂发电系统经济性与环保性分析

张一岑, 范刚, 毕京访, 王宇兴, 戴义平

2025, 46(2): 479-487. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1588

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分析分别在线性菲涅尔式、槽形抛物面和塔式聚光方式下的SCO₂发电系统的经济性和环保性,同时比较不同种类的储热工质和SCO₂循环型式对系统性能的影响,并对系统参数进行多目标优化设计。结果表明：降低低温储热罐内工质温度或增大高温储罐内工质温度可减少投资成本;基于塔式集热器和再压缩式SCO₂循环的光热SCO₂发电系统兼具最佳热经济性和环保性,其中使用NaCl-KCl-MgCl₂三元高温熔融盐作为储热工质。在德令哈地区该系统全生命周期内度电成本为0.131美元/kWh,输出每kWh电产生的CO₂当量排放为24.3 g/kWh。

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新型槽式太阳能耦合CO₂跨临界朗肯循环发电系统性能研究

杨俊兰, 李梦希, 韩一飞, 王天宇, 张凯钰

2025, 46(2): 488-495. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1558

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为研究太阳能热在朗肯循环发电系统中的利用,将双级压缩中间再热CO₂跨临界朗肯循环（DSRRC）、联合抽气回热/内回热CO₂跨临界朗肯循环（CRIRC）以及自冷凝CO₂跨临界朗肯循环系统（SCRC）分别与太阳能集热与储热子系统进行耦合,建立热力学模型,分析运行参数对发电系统热力性能的影响。结合该文系统及所给条件表明,3个系统在热效率最大处存在最优汽轮机入口压力,分别为15.0、21.5和23.0 MPa;3个系统的热效率和系统效率随着汽轮机入口温度的升高而不断增大;与CRIRC和SCRC相比,DSRRC的最大净输出功率随汽轮机入口压力的增加分别提高了34.0%和68.5%;分流比从0.1增加至0.5会使DSRRC的净输出功率较CRIRC和SCRC分别提高35.4%和72.0%。

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云南太阳能资源时空分布特征与区划评估

范立张, 解明恩, 杨晓鹏, 杨鹏武, 肖瑞迪

2025, 46(2): 496-504. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-2112

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为系统评估云南太阳能资源,在近年来完成云南清洁能源气象评估项目基础上,初步构建云南太阳能资源的精细化评估框架和模型。利用云南7个辐射站太阳总辐射资料和126个台站日照资料,建立1961—2022年全省太阳总辐射时间序列,在此基础上分析云南日照时数、日照百分率和太阳总辐射的时空分布特征。结果表明：云南太阳总辐射呈中部多,西南部次之,东部及西北部少的分布特征。云南年太阳总辐射量在905~1800 kWh/m²之间,除滇西北边缘地区外,大致呈西高东低型分布。云南太阳能资源总体可分为5个等级,滇中地区拥有云南最好的太阳能资源量,滇西南是云南太阳能资源的次高值区。云南全省年太阳能资源理论总储量约577.28×10¹² kWh,太阳能资源储量总体富裕。云南大部地区具有较好的太阳能开发利用价值。

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线性分解和周期增强Informer的太阳辐射短临预报研究

姚蕊, 刘小芳

2025, 46(2): 505-510. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1655

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针对辐射周期趋势及外部影响特征捕获不足的问题,提出一种线性分解和周期增强Informer的地表太阳辐射短临预报方法。首先,改进灰色关联度方法,获取历史辐射与多种外部气象因素关联度,提取16种高相关外部气象特征建立高关联特征集,强化捕捉辐射与气象因素之间的复杂关系的能力;其次,在基于Transformer解决方案的基础上引入周期性嵌入层和ReLU激活函数,为模型提供更准确、合理的周期时间特征和辐射变化区间。最后,在Informer后增加平滑序列分解线性层,将Autoformer中的分解方案和FEDformer中的线性层相结合,进一步增强捕捉时序数据中周期性和季节性成分的能力。实验结果表明：该IDL方法结合外部气象特征能极好地提高模型短临预报效果,精度高于近年来基于Transformer系列的解决方案;比DLinear均方误差最高减少30.6%。

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FY-4A辐射产品在银川太阳能短临预报中的适用性研究

严晓瑜, 叶冬, 申彦波, 纳丽, 胡玥明, 蒋婷

2025, 46(2): 511-521. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1257

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基于2022年FY-4A地表太阳入射辐射产品和同期地面气象站辐射观测资料,分析FY-4A反演辐射产品在宁夏银川的适用性,探讨其在银川太阳能资源短临预报中的应用情况,结果表明,2022年全年FY-4A整点总辐照度与银川气象站地面观测总辐照度整体变化趋势基本一致,但FY-4A辐照度整体较地面观测偏高6.5%,且其变化幅度小于地面观测;除5、6、12月份外,其他各月FY-4A整点辐照度月平均值均较地面观测高,7—11月份两者差异最大;08:00—10:00和16:00—18:00FY-4A与地面观测辐照度差异较大,11:00—15:00两者差异较小;日照时数小于9 h时,FY-4A辐照度高于地面观测,大于等于9 h时,FY-4A低于地面观测;雨、雾、雪和霾天气下FY-4A辐照度较地面观测高,大风、扬沙、浮尘时FY-4A较地面观测低;基于FY-4A辐射产品的银川太阳能短临预报,随预报时间步长增加,均方根误差呈先缓慢增加后逐渐减小变化趋势,平均相对误差呈逐渐增大变化特点,相关系数无明显波动;全年整点预报时刻来看,12:00、15:00均方根误差略低,13:00、14:00均方根误差略高,4个时刻预报与实测辐照度相关性均较好;夏季预报效果较其他季节差。

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海上风电桩-桶复合基础吸力安装特性研究

马文冠, 邱旭, 刘鑫, 张波, 李会, 赵昊

2025, 46(2): 522-528. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1726

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桩-桶复合基础沉放特性不同于打入式单桩基础,需准确评估安装过程中需要的吸力。基于模型试验与理论分析方法,研究吸力式桩-桶复合基础黏土中的沉放特性及需要吸力计算方法。结果表明：吸力式桩-桶复合基础可通过两步式安装方式沉放就位,相比较于打入桩可节约打桩成本;增加桶型基础分舱数量可有效实现对基础姿态矫正和下沉过程精细化控制;基于Su和CPT需吸力计算方法适用于评估基础下沉过程种需吸力预测,但吸力桩沉放会受到在位桶型基础影响,增加了沉放的需要吸力。

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基于OU过程和Vine-Copula的多风电场短期风速预测

王东风, 张博洋, 李青博, 黄宇

2025, 46(2): 529-538. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1725

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针对风电场各风电机组风速间复杂的时空相关性问题,提出一种基于（Ornstein-Uhlenbeck,OU）过程与Vine-Copula建模的多风电场短期风速预测方法。该方法首先根据风速的物理特性,研究风速与湍流强度之间的关系,并根据各季节风速的不同分布确立其相应的OU随机过程实现风速模拟;然后,通过构建Vine-Copula模型对风电场内多风电机组风速相关性进行分析;最后,将模拟值归一化处理后代入Vine-Copula的分位数回归模型,实现各风电机组的短期风速预测。应用OU随机过程,可为准确的风速预测奠定基础;通过Vine-Copula建模,可解决风速空间相关性问题。以中国北方某电场风电机组实测数据进行验证,在单步和多步预测中,所提方法的均方根误差RMSE相较于传统方法分别降低了2.68%、9.94%、23.79%、32.10%,提高了风速预测的准确性。

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陆上风电咬合桩筒型基础筒裙协同承载能力研究

王海军, 许溁, 邓明基, 郭耀华, 刘昱辉, 高建辉

2025, 46(2): 539-547. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1717

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基于某工程实例,在咬合桩筒型基础试验样机现场附近场地开展三桩咬合桩现场试桩试验,探究咬合桩在水平向荷载作用下的实际协同承载特性;同时,采用有限元方法,对咬合桩筒裙在咬合面弱化及完全失效情况下的基础承载能力进行了研究。结果表明：在现场试桩试验中,咬合桩在破坏荷载的作用下,桩身仍保持较好的完整性,能整体协同运动,且至少具有4.2倍的安全系数;在保证筒裙为连续整体的前提下,咬合面的弱化对基础承载力及受力变形等方面影响较小;筒裙咬合面的失效则使得筒裙无法很好地协同承载,最终导致基础承载力显著下降。

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基于广义S变换的多变量非平稳风速高精度模拟

陆炳文, 罗锞兴, 曹黎媛, 李春祥

2025, 46(2): 548-555. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1716

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提出基于广义S变换（GST）的多变量非平稳风速高精度模拟方法。为获得更清晰的时频分辨率,首先进行了窗函数参数研究。随后,使用粒子群优化（PSO）方法对GST窗函数参数进行寻优。使用优化的GST时频谱进行模拟,获得高精度多变量非平稳风速模拟样本。最后,通过数值试验验证该方法的有效性和优越性。

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基于转子绕组电流的双馈风电机组齿轮箱阶次跟踪与故障诊断

王城宇, 万书亭, 王萱, 张伯麟, 赵晓艳

2025, 46(2): 556-564. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1703

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针对目前利用振动信号对变转速情况下风电机组齿轮箱诊断不佳的问题,提出一种基于转子绕组电流的双馈风电机组齿轮箱阶次跟踪与故障诊断方法。首先,通过优化变分模态分解算法分析双馈异步风力发电机（DFIG）转子绕组电流,获得滤波后的电流信号。然后,采用同步提取变换方法对转子绕组电流进行时频分析,基于提取的电流信号时频脊线和转子绕组电流估计转频原理,计算DFIG转子的瞬时转频。根据齿轮箱之间传动比,推导出行星齿轮箱输出端轴承转频。最后,对采集的行星齿轮箱振动信号进行等角度重采样,通过获得的稳态角域信号进行包络阶次谱分析,实现对双馈风电机组齿轮箱的故障诊断。

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基于多策略混合鲸鱼-蚁群优化算法的装配序列优化

黎响, 王永, 田德

2025, 46(2): 565-575. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1695

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装配序列规划（ASP）是风电机组设计和制造的关键内容,对产品的生产效率和成本有重要影响。SP问题是一个典型的NP完全问题,需使用有效的方法来搜索最优或近优的装配序列,但常用智能优化算法的参数值获取比较困难,导致在搜索效率和收敛精度上存在一定局限性。为此,提出一种求解SP问题的多策略混合鲸鱼-蚁群优化算法。在计算过程中,使用增加精英反向学习策略（OBL）、差分进化算法（DE）的多策略混合鲸鱼算法优化蚁群算法的参数,然后再采用蚁群算法搜索最优或近优的装配序列。计算实验表明：多策略混合鲸鱼-蚁群优化算法降低了参数设置的复杂性,在求解SP问题上,与传统蚁群算法相比,算法的收敛速度和寻优能力得到很大提高。

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基于实测数据建模仿真的风力机动态响应研究

郭俊凯, 王赢政, 王伟, 瞿沐淋, 汪建文

2025, 46(2): 576-581. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1692

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以MW级水平轴风力机为研究对象,基于实测数据建立风力机模型,考虑动态失速影响,以实测风资源边界进行风力机整机空转运行状态仿真,针对风力机动态响应进行分析。结果表明：不可压缩Beddoes-Leishman模型计算结果与实测数据变化趋势一致,通过频域分析对比可知,塔架频率最大误差为2.4%,叶片频率最大误差为1.2%;叶片结构阻尼比和风向角会影响风力机的动态响应,在风力机设计和运行过程中需要重点关注。

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基于混合分位数回归长短期记忆神经网络的风电功率短期区间预测

杨茂, 张书天, 王勃, 于欣楠

2025, 46(2): 582-590. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1676

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为进一步提升风电功率区间预测精度,提出一种基于混合分位数回归长短期记忆神经网络的风电功率短期区间预测方法。通过同时考虑复合、平滑和非交叉3个特点对传统分位数回归模型进行改进,首先使用平滑函数代替弹球损失函数,使长短期记忆神经网络更易于拟合分位数回归模型。然后构建复合目标函数,使其能在给出多个分位数的条件下不重复训练多个独立模型。接着利用ReLU罚函数进行非交叉约束来避免分位数交叉现象的发生。最后将改进后的分位数回归与长短期记忆神经网络相结合并应用于中国甘肃省某风电场,运行结果表明所提模型在不同置信水平下对应PICP和PIAW分别提高了4.17个百分点和降低了2.31 MW,验证了方法的有效性。

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基于穿越可视图和图同构网络的风电传动系统故障诊断方法

周忠志, 邓艾东, 刘东瀛, 刘洋, 胡沁怡, 饶朗

2025, 46(2): 591-599. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1670

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为解决实际工程应用中风电机组传动系统在小样本情况下的故障诊断困难问题,提出一种基于穿越可视图和图同构网络的旋转机械故障诊断方法。首先,利用有限穿越可视图算法将时间序列信号数据转换为图结构数据,并对连接边进行加权;然后,将加权图数据输入到网络模型中进行训练,模型引入自注意力机制以实现适应性建模并提高模型的泛化能力;最后,利用Softmax分类器实现故障诊断任务。实验结果表明所提方法能在极限小样本数量下取得较好的故障诊断效果。

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基于NEST模型的风电叶片断裂预警研究

常丽, 王岁岁, 周勃, 李晖

2025, 46(2): 600-606. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1659

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针对当前亟待解决的风电叶片断裂无损监测与预警问题,提出在监视控制与数据采集（SCADA）系统的基础上结合非线性状态估计技术（NSET）实现风电叶片断裂监测及预警的方法。首先,提出通过卡方检验及误差贡献率分析对参数进行筛选,即对SCADA数据进行降维消冗,得到与叶片运行状态有关的SCADA参数。然后,利用NSET将筛选出的参数进行数据融合,通过建模输出的相似度曲线对叶片断裂进行判断。最后,利用某风场1.5 MW风电机组叶片断裂数据验证该方法的有效性并确定断裂预警阈值,当相似度到达0.26时进行叶片断裂预警可提前3.93 h预警。试验结果表明,所提方法可对叶片断裂进行有效无损监测,并可为风电叶片断裂预警阈值提供参考。

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基于尾流重定向风电场输出功率与载荷的联合优化

刘军, 武培东, 王启超, 朱世祥

2025, 46(2): 607-614. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1651

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首先建立基于多翼型的偏航叶素-动量理论模型,用于计算偏航风力机的载荷;并基于此模型,建立包含风电场功率与载荷的尾流重定向优化目标函数,并提出一种新的风电场输出功率与载荷的联合优化策略;基于Matlab软件,搭建3×3的风电场模型并进行仿真研究。仿真结果表明,所提基于多翼型的偏航叶素-动量理论模型能准确计算偏航风力机叶片挥舞力矩,改进的尾流重定向优化与所提新型联合优化方法可在提升风电场功率的同时显著降低风电场载荷。

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基于多目标优化和深度学习的短期风功率组合预测

胡甲秋, 卓毅鑫, 唐健, 蒙文川, 戚焕兴, 刘鲁宁

2025, 46(2): 615-623. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1644

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针对风功率时间序列的非线性和波动性等特征,提出一种基于多目标优化和深度学习的风功率组合预测的方法。该方法基于完全自适应噪声集合经验模态分解,得到原始风功率序列的子序列集合,分别使用极限学习机、长短期记忆和时间卷积网络建立子序列预测模型并重构。基于此建立组合预测模型,应用多目标哈里斯鹰优化算法和深度确定性梯度策略求解最优组合权值。使用广西某风电场的实测资料进行实验,结果表明：所提出的组合预测模型在4组数据集中均表现最优,与集合平均相比均方根误差分别降低了12.93%、13.91%、12.38%和9.71%,预测精度得到有效提升。

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面向空中风力发电系统的风能资源分析

蔡彦枫, 李晓宇, 任宗栋, 孙舒

2025, 46(2): 624-632. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1635

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以空中风力发电系统（AWES）可捕获的风能为研究对象,采用2012—2021年ERA5再分析资料,对全国范围内300~3000 m之间风速和风功率密度的空间分布、随高度变化、季节变化和日内变化等特征进行分析并按七大区域进行统计。研究结果显示：高风速区与高海拔区域的空间分布基本一致,风速和风功率密度随高度上升持续增大,东北、华北、西北等“三北”区域的风廓线形态更适宜开发高空风能资源;风速和风功率密度的季节变幅随高度升高而有所增大,但变化曲线形态逐渐趋同;风速的日内变化幅度逐渐降低,区域之间的差异也在缩小。研究表明,切风型AWES系统的风能利用潜力低于其他AWES形式,对于中国现有的空域使用情况,采用切风型AWES系统开发高空风能时,建议规划比其他AWES形式更高的运行高度。

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考虑风电与负荷相关性的风电容量可信度解析模型

白云洁, 谢开贵, 邵常政, 胡博, 李春燕, 杨洪志

2025, 46(2): 633-639. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1634

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基于系统累积概率函数的指数化近似,提出一种考虑风电与负荷相关性的风电可信度解析模型。首先,通过不同负荷状态条件下的累积概率函数,构建考虑风电与负荷相关性的含风电电力系统可靠性指标解析式。然后通过累积概率函数的递推公式,使风电接入后的系统可靠性函数可基于风电接入前的系统累积概率函数表示。最后,对风电接入前累积概率函数指数化近似,并令风电接入前后系统可靠性指标相等,化简得到风电可信度的解析式。基于修改后RBTS系统的算例验证该文模型假设的合理性;同时与现有未考虑相关性的解析法相比,该文模型能有效考虑相关性,显著提高解析法的精度。

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多尺度特征提取的Transformer短期风电功率预测

徐武, 范鑫豪, 沈智方, 刘洋

2025, 46(2): 640-648. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1604

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针对短期风电功率预测特征提取尺度单一问题,设计一种基于多尺度特征提取的Transformer短期风电功率预测模型（MTPNet）。首先,在Transformer构架的基础上,利用维数不变嵌入,设计多尺度特征提取网络挖掘风电功率序列本身时序特征,保证了特征提取时维数不被破坏;其次,利用融合自注意力机制的长短期记忆网络挖掘气象条件与功率之间的全局依赖关系;最后,融合风电功率序列本身时序特征和气象条件依赖关系,实现短期风电功率预测。实例仿真结果表明,MTPNet模型预测精度得到提升;消融实验证明了模型各模块的可靠性和有效性,具有一定的实用价值。

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并网前大型风力机偏航状态振动及其抑制

王丁丁, 赵振宙, 刘岩, 刘一格

2025, 46(2): 649-657. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1571

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并网前大型风力机在不同风向下产生大幅振动的现象较为普遍,该文探讨该现象的机理及其抑振措施。以NREL 5 MW风力机为研究对象,基于计算流体动力学（CFD）和多体动力学方法,建立偏航风向下风力机涡激振动的全耦合仿真模型,对其流场特性与结构响应特性进行机理性分析。结果表明：在0°~90°的风向范围内,叶片与塔筒的尾涡的相互干扰和合并现象显著,导致叶片叶尖位移与叶根剪切力增大,且塔筒的阻力系数均值与孤立塔筒情况下存在较大差异。偏航风向为40°~50°时,风力机的涡激振动尤为严重,极端风况下塔顶位移在50°时出现最大值,约为0.97 m。通过安装调谐质量阻尼器（TMD）来抑制涡激振动,研究发现TMD大幅度降低了风力机的特征频率振动的功率谱密度,可使塔顶位移最大减少约30.8%。

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一种新型梁筒风电机组基础数值分析及试验研究

岳想琳, 霍宏斌, 张成, 陈艳

2025, 46(2): 658-663. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1569

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在风电行业快速发展、风电项目风电机组基础成本居高不下的背景下,提出一种基于筒型基础带支撑梁的新型陆上风电机组基础型式——梁筒基础。通过建立有限元模型,得到梁筒基础相对筒形基础在C40混凝土用量上减小了49%;研究得到梁筒基础支撑梁数量与水平极限承载力的关系,支撑梁数量的最佳取值范围在4n12;梁筒基础在黏黏性土中承载性能更优。通过开展缩尺模型试验,验证了数值分析中有限元模型的准确性,得到在相同混凝土体量下梁筒基础与筒型基础的极限承载力比值为1.73∶1,达到极限承载力时基础顶部水平位移比值为0.68∶1。研究表明梁筒基础在承载力、材料耗量、位移控制方面具有优势。

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考虑碳效益和运行策略的风电场储能优化配置

刘道兵, 李珏岑, 齐越, 郭营营, 鲍妙生

2025, 46(2): 664-675. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1565

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中国碳交易及辅助服务市场的逐步开放丰富了新能源电站储能的收益模式,提出一种考虑碳效益和运行策略的风电场储能优化配置方法。首先,构建储能综合效益计算模型,考虑储能增发电量效益、调频效益、碳效益和全寿命成本;其次,为协调储能同时参与风电平抑和辅助调频,建立储能运行-配置双层模型。上层模型以储能出力最小和充放能力最大为目标,采用模型算法控制求解平抑作用域,兼顾可充放电能力确定调频作用域。基于作用域制定考虑荷电状态（SOC）的多场景协调运行策略。下层储能优化配置模型以综合效益最大为目标,上层求解结果和运行策略为约束,采用哈里斯鹰算法求解。最后,通过算例验证了所提风电场储能优化配置方法有效性。

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基于实测振动数据的海上风电基础冲刷损伤识别分析

邱旭, 李会, 司广全, 王金寿, 赵昊, 刘鑫

2025, 46(2): 676-682. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1555

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运用数值模型分析桩周海床冲刷对海上风电机组动力特性的影响,发现单桩基础的风电机组自振频率对冲刷较为敏感,而高桩承台基础的机组则不敏感,可通过分析单桩基础机组的频率变化来反演桩周冲淤变化情况。进一步地,选取了3台典型机组,利用机组的振动实测数据及冲刷扫测数据,分析了振动信号时变特性同桩周海床冲淤变化的关系。当桩周海床发生冲刷、淤积或基本不变时,机组自振频率呈现出下降、上升和基本不变的趋势,验证了通过机组实测振动信号判断桩周海床冲淤特性的可行性。

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