太阳能学报

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王治林, 史宏达, 曹飞飞, 韩蒙, 易惜, 马旭

2025, 46(3): 1-6. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1748

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基于空间共享和成本分摊理念提出一种由振荡浮子式波能装置和浮式防波堤相结合的集成系统,应用计算流体力学方法建立耦合数值模型,并研究集成系统水动力性能,分析动力输出系统（PTO）阻尼、波能装置与浮式防波堤间距、波能装置宽度对集成系统能量捕获和消波特性的影响。结果表明,所提出的集成系统相对运动优于波能装置与固定式防波堤集成系统以及单独的波能装置。PTO阻尼系数的合理选取可使集成系统具有较优的能量捕获和消波性能;间距的减小和波能装置宽度的增加可改善集成系统能量捕获性能,转换效率可达78.5%。

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V形交错布局对群体扑翼捕能特性的影响

董璐, 朱建阳, 宋振宇, 邓江洪

2025, 46(3): 7-15. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1817

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采用数值分析和田口方法相结合的方法系统研究V形交错布局对扑翼捕能性能的影响。结果表明：相对于单翼,田口试验方法优化后的V形交错布局扑翼的捕能效率提高16.48%。所研究的5个特征参数对扑翼捕能性能的影响程度依次为：$\phi L_{x} L_{y} \theta_{0} f^{*}$,表明前后扑翼间的相位差对扑翼性能的影响最大,扑动频率对扑翼性能的影响最小。通过对扑翼周围的流场结构分析发现,在最佳特征参数组合下,下游翼可在前翼脱落涡的作用下获得更大的动压力,从而使群体扑翼捕获更多的能量。

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融合MHSA的锂电池SOC估计

高俊东, 马志强, 刘广忱, 宝财吉拉呼, 李宏勋, 刘宇龙

2025, 46(3): 16-24. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1759

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提出在长短期记忆网络（LSTM）基础上融合多头自注意力机制（LSTM-MHSA）的方法估计动力电池荷电状态（SOC）,将动力电池的电流、电压和温度作为LSTM模型输入,通过带有记忆功能的门控单元选择和遗忘历史数据特征;LSTM处理长序列数据会将所有数据特征同等对待,不能对SOC影响较大的数据特征有效表示,MHSA单元根据数据特性确定特征关注的焦点,提升模型在时序数据中全局和局部的特征提取能力,改进LSTM在对历史数据特征关注度不足和提高模型估计精度;最后在公开数据集上通过对比和泛化实验。结果显示该方法在平均绝对误差上减少0.007,验证在复杂非线性关系的影响下该方法能有效表示长序列数据特征,进而提高SOC估计的精度。

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压气储能地下洞室密封钢衬-围岩之间循环接触传力行为的数值模拟

傅丹, 伍鹤皋, 李鹏, 张米高杨

2025, 46(3): 25-33. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1886

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地下浅埋硬岩储气库中密封钢衬与衬砌混凝土（围岩）之间为接触传力关系,是决定钢衬-衬砌-围岩联合承载状态与钢衬应力的重要因素之一。依托国内人工开挖的硬岩地下储气库工程,基于ABAQUS平台开展气压-气温作用下钢衬-混凝土循环接触传力行为与结构周期性力学响应特征研究。结果表明：气压会导致围岩顶部和底部出现较大塑性区,卸压后围岩不可恢复的变形导致钢衬-混凝土之间的缝隙增大,且在重力影响下集中出现在钢衬顶部;卸压检修后再次充气运行,钢衬-混凝土接触压力及钢衬应力重分布,顶部接触压力有所减小而钢衬应力明显增大,成为断裂高风险区;气温变化主要引起衬砌混凝土温度循环波动,对钢衬-混凝土接触压力表现为温升增幅、温降减幅,对钢衬应力表现为削减应力峰值与应力变幅。在分析密封钢衬强度与疲劳寿命时,需合理考虑钢衬-混凝土接触传力行为。

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基于一致性算法的飞轮储能群组双层分布式协同控制

李佳玉, 魏乐, 房方, 王冰玉, 李子健

2025, 46(3): 34-42. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1898

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针对直流微电网中的飞轮储能群组,提出一种基于一致性算法的双层分布式协同控制策略：一次控制层基于磁场定向控制和空间矢量脉宽调制算法,由电压电流下垂方程提供设定值;在此基础上加入分布式二次控制层,通过基于一致性算法的平均电压观测器和飞轮能量状态观测器,仅依靠相邻储能单体之间的通信实现对下垂控制的修正。该策略不仅能有效调节下垂控制导致的电压偏差,还能克服传统集中式控制存在的单点故障和扩展性受限的问题。仿真结果表明：所提策略可将各母线电压平均值恢复至额定水平,还可实现各飞轮储能单体按其能量状态分配功率,避免功率环流。

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计及新能源波动平抑的储能电站日前-实时运行决策

李青春, 徐君威, 张绍强, 张建, 张晔, 李爱魁

2025, 46(3): 43-53. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1900

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针对用于波动平抑的新能源侧储能电站参与电力市场的运行决策策略问题,基于现有储能参与电力市场的政策,提出一种新能源侧储能电站平抑波动剩余容量参与电能量市场与调频市场的应用模式,日前阶段制订运行计划,实时阶段滚动优化储能电站运行决策,考虑调频市场需求不确定性以及调频功率越限对储能调频收益的影响,以新能源功率与电价预测曲线为输入条件,构建计及新能源波动平抑的储能电站参与电力市场日前-实时运行决策策略模型,利用大M法将决策模型线性化,调用商业优化求解器CPLEX进行求解。算例分析表明所提策略能充分利用储能功率及容量,在降低储能电站能量越限的概率同时提高了储能电站运行经济性。

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面向风浪联合发电系统的混合储能控制策略

朱轩毅, 黄宣睿, 肖曦

2025, 46(3): 54-62. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1944

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针对应用混合储能平抑风浪联合发电系统功率波动的典型场景,采用二阶低通滤波法对超级电容器与锂电池功率进行初步分配,并以此为基础提出一种包括功率修正与能量管理模块的新型功率分配控制拓扑。其中,功率修正模块主要从稳定直流母线电压、补偿储能内阻损耗与功率限幅需求出发,动态调整混合储能系统的功率分配初值以提升储能稳定运行能力;能量管理模块采用一种可免于荷电状态（SOC）滞留的变滤波时间常数法,通过设置能量缓冲区来避免超级电容器过充过放。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,结果验证所设计控制策略的技术合理性。

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微网储能侧DC-DC变换器的强化学习自抗扰控制策略

马幼捷, 刘熠铭, 周雪松, 王博, 陶珑, 问虎龙

2025, 46(3): 63-72. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1955

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直流微电网电压稳定性研究是新型电力系统面临的关键问题。针对微电网系统中直流母线电压波动大和抗干扰能力弱等缺陷,该文提出一种由 Q-learning算法赋能的DC-DC变换器自抗扰控制策略。通过引入线性扩张状态观测器,实现对模型内部摄动与外部扰动量的精确估计与补偿,利用Q-learning 算法实现控制策略参数自适应优化,从而更高效地维持输出电压稳定。基于理论分析,推导范数意义下的Q-learning算法收敛性,并运用Lyapunov理论判据证明线性自抗扰的稳定性。最后,通过仿真对比该文提出的控制策略、线性自抗扰控制与双闭环PI控制在不同工况下的结果,充分验证该策略在提升 DC-DC 变换器抗扰能力和鲁棒水平的高效性与优越性。

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面向船舶余热回收的TEG-ORC联合循环变底循环比及过热工况输出性能研究

孙德平, 李怡然, 乔广超, 石飞雄, 封星, 柳长昕

2025, 46(3): 73-82. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1967

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选用R245fa作为有机朗肯循环（ORC）底循环工质,比较工质在饱和蒸汽状态与过热蒸汽状态时的联合循环系统性能,并研究特定过热度工况下TEG/ORC底循环比的变化对系统性能的影响。试验结果表明,在TEG-ORC联合循环中,提高工质过热度能提高系统输出功率;在工质过热状态下,增加底循环比能显著增加联合循环系统输出功率的同时降低其发电成本、提高工质流量,有助于提升联合循环系统的性能。

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锂离子电池储能单元温度均匀性与热管理系统能耗研究

王钰洁, 钟子琦, 许诺

2025, 46(3): 83-90. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1969

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锂离子电池作为新能源电力系统中的储能单元之一,其温度控制和均匀性以及热管理系统能耗是提升新能源电力系统可靠性的关键。该文建立锂离子电池生热与传热模型,进行单电池温升验证。提出一种侧凹型液冷板,建立计算流体动力学（CFD）三维数值模型,分析流向及流速、进口竖向流动面积和流道横向流动面积对液冷板散热性能的影响,对3种液冷板进行性能对比。结果表明增大流速能提高散热性能但会显著增加能耗,双正流向转角处无液体回流现象温度均匀性好。流道横向流动面积增大时,液体压降和平均压强降低,电池温度分布趋于平缓,能显著降低能耗和提高温度分布均匀性。不同版型性能对比中,侧凹型液冷板综合性能最优。

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基于MC-DFN模拟的EGS采热影响研究

王俊超, 李成钰, 李馨馨

2025, 46(3): 91-99. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1848

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提出基于蒙特卡洛-离散裂隙网络（MC-DFN）模型的地热开采模拟方法,研究裂隙密度、倾角和迹长对增强型地热系统（EGS）采热性能的影响并分析关键影响因子。结果表明：裂隙几何参数过低或过高均不利于热量充分开采,确定裂隙密度为0.003条/m²、两组裂隙倾角为30°与120°、迹长在36.55~43.77 m之间是最合理的参数组合;裂隙几何参数对采热效果影响的敏感性程度从大到小依次为迹长、密度、倾角。

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可变操作条件对PEMFC水淹的影响研究

肖飞, 陈涛, 兰洋, 陈子瑜

2025, 46(3): 100-107. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1762

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为探究可变操作条件对质子交换膜燃料电池（PEMFC）水淹故障的影响,采用电压监测与电化学阻抗谱（EIS）动态测量相结合的方法进行多组水淹对照实验。然后,利用所提出的RL（RQ-RC）等效电路模型对EIS测量结果进行参数辨识,得到欧姆阻抗、传荷阻抗和传质阻抗拟合值。最后,通过分析电压变化趋势和阻抗变化规律,研究不同操作条件对水淹故障的影响。实验结果表明,传荷阻抗和传质阻抗随水淹程度的加剧而逐渐增大,其中传质阻抗的增幅更加显著;增加阴极化学计量比和出口背压可缓解水淹现象;电流密度越高越易造成严重水淹。

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基于自适应等效能耗最小的燃料电池船舶能量管理策略

许晓彦, 曹伟, 韩冰

2025, 46(3): 108-115. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1800

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为实现等效能耗最小策略中等效因子的实时调整,提出一种基于自适应等效能耗最小的能量管理策略。首先,设计一种基于多种群自适应协同粒子群优化算法的最优等效因子提取方法,该方法为双层优化的结构。在上层优化中,以船舶的运行成本、储能系统最终电量和初始电量误差最小为目标函数,求解燃料电池系统和储能系统的最优运行轨迹;在下层优化中,建立等效因子的优化模型,提取最优等效因子的分布。然后,建立以系统状态参数为输入、等效因子为输出的神经网络模型。利用最优的等效因子作为训练样本,对神经网络模型进行训练。最后,将神经网络模型与等效能耗最小策略相结合,可实现等效因子的实时调整。在Matlab/Simulink中搭建船舶混合能源系统的仿真模型,对基于自适应等效能耗最小的能量管理策略进行验证。仿真结果表明,与基于恒定等效因子的等效能耗最小策略相比,储能系统的最终电量更接近初始值,氢气的总消耗量降低1.98%。

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氢气快速加注过程建模与分析

薛龙昌, 邓佳佳, 黄靖钟, 刘斌, 庹中兰

2025, 46(3): 116-122. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1914

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采用数值模拟的方法,建立大规模快速加氢站的整体加注流程模拟分析模型,分析快速加注过程不同加注参数对列车储罐内氢气情况的影响特性。结果表明：三级压缩是最经济合理的压缩方式;当加注速度相差108 kg/h时,加注结束后储罐内氢气温度相差约5 K,与环境换热功率相差约20 kW;预冷温度对氢气温度和加注时间均有影响;当初始压力相差3/5 MPa时,加注时间相差约40/60 s。

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考虑光伏跟踪装置的混合可再生能源系统优化与评价

徐姝影, 张哲, 袁佳伟, 李平, 丁德, 徐象国

2025, 46(3): 123-131. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1789

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从技术、经济、环境3个维度选取8个评价指标,利用层次分析法（AHP）和熵权法,构建一个综合评价框架,利用该综合评价框架对浙江省建德市某城市居民社区的实例进行研究,分析评估不同跟踪装置对城市社区级离网型光伏-风力机-蓄电池混合可再生能源系统的光伏组件出力和系统配置的影响。结果表明,案例中采用双轴跟踪装置（TA）的系统光伏组件出力最大,无跟踪装置（NT）的系统综合评价得分最高,说明从技术、经济、环境3个角度综合考虑,该案例中宜采用无跟踪装置的光伏发电系统。

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考虑分时电价下基于改进蛇算法的混合能源微电网群低碳经济优化调度研究

李宏玉, 续海宝, 张浪, 周刚

2025, 46(3): 132-140. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1790

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在考虑风光不确定性条件下建立一个低碳背景下含电转气的多微网架构分层管理的能量调度模型。上层构建一个混合能源运营商模型,利用改进的蛇算法寻求运营商与微电网群的最优内部电价,在进行功率交换和主网应用分时电价条件下,实现电氢互转,分别协调与主网和微网群调度;下层利用求解器构建微网群间实现相互协作调度模型,将梯度碳交易机制引入各微电网调度阶段。通过仿真验证,该模型最终通过分时电价以及运营商储能储氢实现对主网削峰填谷的作用,同时在阶梯式碳交易模式下,降低碳排,考虑到环境成本,实现微网群与协同运营商的合作联盟。

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基于人体舒适度指数的高峰季节空调负荷预测方法

韩平平, 丁静雅, 吴红斌, 仇茹嘉, 徐斌, 吴家毓

2025, 46(3): 141-150. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1797

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提出一种基于综合人体舒适度指数的高峰季节空调负荷预测方法,从而获得更加准确的空调负荷数据参与电网调控。首先,考虑到不同季节的负荷增量影响和数据样本范围,分别利用最大负荷比较法和基准负荷比较法得到更具可信度的空调负荷数据;其次,计算包含温度、相对湿度和风速指标的主客观综合权重,构建考虑时空分布特性的人体舒适度模型,并验证其与空调负荷之间的关联性;最后,基于综合人体舒适度指数提取建模样本数据,并将其作为神经网络的输入,建立空调负荷预测模型。理论分析和算例验证表明所提方法在不同情景下可有效提高空调负荷预测精度。

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基于无迹变换法的静态电压稳定域概率分析及应用

齐越, 刘道兵

2025, 46(3): 151-159. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1824

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为反映可再生能源不确定性对静态电压稳定性的影响,提出一种基于无迹变换法的静态电压稳定域（SVSR）概率分析方法。首先,根据光伏和风力发电的概率模型构建SVSR概率模型;然后,采用基于对称采样策略的无迹变换法将概率问题转换为确定性问题,得到有限个采样点,进一步计算出SVSR的期望和标准差指标并构建其概率边界;再通过概率指标分析系统静态电压稳定性的概率特征,并基于概率指标建立多目标优化模型提升系统静态电压稳定性。最后通过IEEE 30节点系统进行算例分析,验证所提方法的高效性和准确性。

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计及发电权交易与准线型需求响应的配电网双层博弈调度

骆晨, 何叶, 章正, 吴红斌, 尹元亚, 潘文虎

2025, 46(3): 160-166. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1837

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为兼顾源荷利益主体需求,计及发电权交易与准线型需求响应,设计配电网双层博弈论模型并提出两种收益分配策略。构建售电商与用户之间的双层博弈框架,火电售电商与光伏售电商通过发电权交易形成合作博弈,售电商与用户通过准线型需求响应形成主从博弈;考虑交易贡献率和对可再生能源的边际影响,采用两种不同的策略应对售电侧与用户的收益分配问题;利用遗传算法结合商业优化软件CPLEX求解博弈模型。通过算例系统进行验证,仿真结果表明所提模型和策略可进一步提升新能源消纳能力。

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镇级可再生能源多能互补系统优化配置与调度探索

葛文超, 任洪波, 朱跃钊, 杨谋存, 陈海军

2025, 46(3): 167-176. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1839

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在基于生物质能的可再生能源多能互补系统经济性优化分析的基础上,优化改进电网补充以及就地消纳模型并利用LINGO求解,以此探讨其对系统的配置调度以及经济性影响。结果表明：在就地消纳基础上限制电网补充时段,系统风光相对装机比例将增大27.16个百分点,生物质利用单元相对装机比例降低23.09个百分点;在第一用电低谷期和高峰期上述方案会更优先使用风力发电,减少对电网的冲击;在第二用电低谷期风光有较多富余,富余电量优先用于储电,此外尚有约15%进行就地消纳;在第二用电高峰期,以光伏发电主导,生物质能和蓄电池辅助,不足部分由电网补充。相比仅引入就地消纳,该方案系统年运行费用降低32.5%,碳排放量降低39.1%,投资回收年限由8.29 a降至7.38 a。

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基于NSBM-DEA的矿山综合能源系统能效评估方法

曾博, 胡品端, 王涵, 宋宜凯, 巩敦卫, 刘凤斗

2025, 46(3): 177-188. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1845

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在深入分析MIES煤炭生产运输与能量流动的“煤-能”耦合机理的基础上,综合考虑MIES清洁能源及衍生能源的多样性,针对传统能效评估方法忽略系统内部子过程及评价结果单一性的缺陷,提出一种基于松弛变量网络数据包络分析（NSBM-DEA）的MIES能效评估方法。该方法能够综合计及MIES特有的煤-能耦合、品位多相及多能利用特性,并通过对MIES关联子过程能效影响进行量化分解,从而实现对MIES总体能效及薄弱环节的科学评估。最后,以山西省某矿山实际能源系统为例,进行多场景计算分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。

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一种考虑风光不确定性的热电混合共享储能双层优化配置方法

周勃, 李二超

2025, 46(3): 189-198. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1855

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针对基于多区域综合能源系统的混合共享储能系统容量优化配置问题开展研究。首先,建立含混合共享储能的多区域综合能源系统总体架构,并阐述各主体的收益途径及交互模式;其次,针对区域综合能源系统提出一种考虑负荷侧电-热-冷耦合转换的综合需求响应机制;在此基础上,提出双层优化配置模型,其中上层模型以热电混合共享储能系统年运行成本最优为目标,下层模型以多区域综合能源系统年运行成本最优为目标;同时,针对下层优化模型中存在的风光出力不确定性的问题,将其转变为一类含时变参数的动态鲁棒优化问题,并提出一种基于特征变化引导的时域鲁棒优化算法（PCCG-ROOT）对问题进行求解。算例仿真结果表明所提双层优化配置算法能够合理配置混合共享储能系统的额定容量及运行功率。

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多状态可再生能源分布式发电系统可靠性评估

温艳清, 郑晓亚, 陈剑慧, 张慧, 刘宝亮, 邱青安

2025, 46(3): 199-206. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1879

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针对可再生能源发电系统可靠性建模中二值状态局限性的问题,根据发电系统输出功率和用户电力负载动态变化的特征,构建太阳能光伏发电系统、风力发电系统、用户电力负载相互交叉组合的多状态马尔可夫过程模型,运用聚合随机过程理论,推导出度量系统可靠性的两个重要指标：可用度和供电不足的平均时间。最后,通过数值算例验证模型的正确性和适用性。

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多回直流馈入的负荷中心分区电压协调控制策略

王蒙, 汪莹, 黄明辉, 崔伟, 李杏, 王炜

2025, 46(3): 207-213. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1880

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针对多回直流集中馈入的受端电网电压稳定问题,提出一种考虑负荷中心源荷匹配度的分区电压控制策略。首先,研究负荷中心的电力供需特性,以源荷匹配度为分区评价指标,建立基于K-均值算法的多直流馈入受端电网分区优化模型。然后,构建分区电压优化控制子模型,并采用同步交替方向乘子法（ADMM）对各子模型进行求解。最后,以Nordic32系统为基础进行改进,对所提出的分区电压控制方法进行仿真验证,仿真结果表明本文提出的电压控制策略能够在不同故障场景下对系统电压进行控制调节,并且具有电压平稳速度快的优势。

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计及多重不确定性的小型园区多能源系统优化调度方法

李鹏, 窦真兰, 吴和先, 张春雁, 贾沄, 佟泽莐

2025, 46(3): 214-224. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1891

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为解决多能源舱集成的多能源系统中能源转换设备效率、源侧及荷侧存在不确定性的问题,提出一种计及多重不确定性的小型园区多能源系统优化调度方法。首先,分析多能源系统中存在的多重不确定性因素;在此基础上,针对能源转换设备效率不确定性采用设备变工况特性模型进行表征,针对源荷不确定性采用离散化场景进行表征;然后,基于范数模糊集构建两阶段分布鲁棒优化模型,并采用列与约束生成算法进行求解;最后,对上海某智慧园区进行算例分析以验证所提方法的正确性及有效性。

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响应可再生能源波动的灵活电炉负荷调控模式

徐峰达, 王铖, 潘远林

2025, 46(3): 225-234. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1901

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鉴于铁合金产品生产流程较短、工艺相对简单,对温度、压强等环境因素精度要求较为宽松,提出一种通过控制电炉生产过程调节功率需求,以响应可再生能源出力波动的联合调控模式。通过构建多阶段用电功率物理模型及日前-日内两阶段调控模式,利用仿真模拟验证联合体的盈利机制和获利空间,发现铁合金负荷企业可依靠低价风电降本增效,同时维持非风电部分功率平稳,避免给电网造成额外压力。

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考虑储能损耗的水光充储配电网节点碳排放特性分析

龙川, 韩宇奇, 王湘, 叶圣永, 杨新婷, 鲁宗相

2025, 46(3): 235-244. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1917

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针对现阶段配电网各节点碳排放特性不清晰的问题,以含有分布式小水电和分布式光伏等分布式发电、充电负荷和储能系统的水光充储配电网为研究对象分析配电网节点碳排放特性。首先根据碳排放流与潮流的耦合关系,提出基于配电网潮流计算的碳排放流计算方法。在此基础上针对储能系统充放电的损耗对应产生碳排放的问题,建立储能系统碳排放模型,提出将储能损耗均摊到储能放电量的计量方法。最后以典型水光充储配电网为算例,采用碳排放流计算方法分析不同节点碳势和碳排放时空分布特性,分析分布式小水电、分布式光伏、储能接入和不同电动汽车充电策略下的配电网节点碳势和碳排放分布情况,揭示分布式小水电、分布式光伏、储能接入和不同电动汽车充电策略对碳排放的影响机理。

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南疆村镇用太阳能-生物质能供暖系统应用研究

吴晓丹, 李洁, 王明康

2025, 46(3): 245-253. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1924

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针对南疆地区农宅冬季无集中供暖、采暖能耗大的问题,提出一种太阳能联合生物质能的主被动结合式供暖系统。为分析被动式改造及主被动结合式供暖系统对室内热环境的影响,以南疆地区一栋农宅为研究对象,对其进行被动式改造并安装主动式采暖设备后开展试验研究。结果表明：相较于普通农宅,对试验房进行围护结构保温节能改造后,室内平均温度提高11.77 ℃;在保温节能改造的基础上将南向墙体改造为集热蓄热墙,可提高室内平均温度2.84 ℃;供暖中期及末期,试验房采用被动式太阳房采暖结合主动式设备供暖的采暖方式,在供暖中期,主动式部分提供93%的热量,被动式部分仅提供7%的热量;供暖末期,主动式部分提供80%的热量,被动式部分提供20%的热量。此外,在采用主被动结合式供暖时,试验房温度高于18 ℃,达到寒冷地区冬季供暖室内设计温度要求。

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基于特征频次谐波电压的孤岛检测方法

高淑萍, 郭芳宾, 宋国兵, 李晓芳, 蔚坤

2025, 46(3): 254-262. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1931

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当分布式电源与主电网失去连接时应切断对本地负荷的供电,为迅速可靠地检测到这种状态,保证系统安全稳定运行,以三相分布式电源并网逆变器的孤岛检测技术为研究对象,提出一种基于分布式发电（DG）侧和电网侧特征频次谐波电压的被动式孤岛检测新方法。首先,对公共连接点处两侧谐波责任进行划分,根据谐波责任划分结果选取两侧对公共连接点处谐波电压影响最大的特征频次谐波用于孤岛检测并给出整定判据。其次,对孤岛前后公共连接点处谐波电压比值的理论值进行推导,当孤岛前后两侧特征频次谐波电压参数的变化都超过整定阈值时则判断发生孤岛。最后,根据IEEE Std.1547.1孤岛检测标准对所提方法进行验证。仿真结果表明,该方法可快速、准确、有效地检测出孤岛。该方法采用双重判据可减少误判的可能性、提高孤岛检测的可靠性,与传统基于谐波域的被动式孤岛检测方法相比,该方法可避免检测频次谐波困难、阈值难以确定、受背景谐波影响的问题。

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能源低碳转型下计及边际贡献的省级电源结构优化研究

孙晶琪, 秦玉杰, 黄甫思卿, 刘思彤

2025, 46(3): 263-271. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1946

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为了实现“双碳”目标、促进区域能源资源结构转型,分析能源低碳转型对电源结构优化的影响机理,建立电源边际贡献度测算模型。在此基础上,构建能源低碳转型下计及边际贡献的省级电源结构优化模型,通过遗传算法对模型进行求解,最后通过实证研究验证模型的有效性。结果表明：高比例新能源接入是在保证电力供给稳定的前提下实现电源结构低碳化的关键;考虑边际贡献度的优化模型可有效指导电源规划的合理性,寻求经济与环境双重利好下的电源方案。

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一种新型交错并联准Z源高增益变换器

张涛, 李云飞, 张丽, 韩庆林, 张亚飞, 白文龙

2025, 46(3): 272-279. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1948

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针对传统交错并联高增益变换器往往需要较大的占空比才可以达到较高输出电压的问题,提出一种新型交错并联准Z源高增益变换器（IPSCN-QZS）结构,通过将传统的交错并联高增益变换器的电感元件更改为准Z源网络同时加入开关电容单元共同构成升压结构,实现高电压增益。首先,详细分析IPSCN-QZS变换器的工作原理,推导出电压增益,二极管以及开关管电压应力。然后,搭建一个947 W的试验样机进行验证,实验结果与Matlab/Simulink仿真软件以及理论分析的结果一致,验证了IPSCN-QZS变换器的正确性和可行性。

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中置双面光伏百叶幕墙系统的热电性能研究

方移, 彭晋卿, 谭羽桐, 张强志, 李博佳, 肖哲

2025, 46(3): 280-290. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1772

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将双面光伏百叶与双层玻璃幕墙相结合,提出一种中置双面光伏百叶幕墙（bPVB-DSF）,建立数值模型并通过实验对模型进行验证,开展敏感性分析以明确影响中置双面光伏百叶幕墙系统性能的关键参数,最后对比不同类型幕墙系统的热电特性。研究表明,模拟及实测结果具有良好的一致性,室外侧玻璃、双面光伏百叶以及室内侧玻璃温度的均方根误差分别为1.32、1.49和0.66 ℃。基于验证后的数值模型开展参数敏感性分析发现：双面光伏百叶的倾斜角度、叶片宽度、叶片间距及立面朝向对系统热电性能的影响较大,而空腔间距的影响很小。在夏季,相较于双层玻璃幕墙（DSF）,中置双面光伏百叶幕墙得热量下降约17.38%;相较于中置单面光伏百叶幕墙（mPVB-DSF）,中置双面光伏百叶幕墙可提高11.35%的发电量,而两者的热工性能相差较小。

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夏热冬冷地区低能耗住宅供冷能源灵活性及对可再生能源自给率的影响

艾代峰, 郝小礼, 邓章, 刘仙萍

2025, 46(3): 291-300. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1829

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以夏热冬冷地区的普通住宅公寓和低能耗住宅公寓为例,定义温度向上和向下两种灵活性调节事件,利用DesignBuilder对比分析建筑本体固有的保冷能力,量化建筑在供冷季的能源灵活性潜力。结果表明：在不影响人体热舒适的前提下,低能耗住宅在向下调节中增加的冷量远低于普通住宅,最优时长为12:00—18:00。通过向下调节,低能耗住宅的可再生能源自给率达到79.8%,远超普通住宅的37.2%。经济性分析显示,低能耗住宅在向上和向下调节中均有收益,一天内节省电费分别为129元和105元。

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大规模分布式光伏并网系统CPS联合仿真同步方法及仿真平台

杨志淳, 胡伟, 杨帆, 刘增稷, 戴剑丰

2025, 46(3): 301-309. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1762

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针对大规模分布式光伏并网系统CPS联合仿真问题进行研究,提出一种基于状态缓存的同步方法,可使连续系统仿真与离散事件仿真准确同步,通过状态缓存和仿真回溯机制,在保证仿真准确性的同时有效提高效率。基于该同步方法,结合Matlab和OPNET,搭建联合仿真平台,并通过构造边界节点,可实现电力节点与通信节点的映射。仿真结果证明了该平台功能的有效性和计算的准确性,通过与其他平台的对比,体现了该平台在计算效率上的优势。

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大尺寸光伏单晶硅制备技术研究进展

康家铭, 黄振玲, 李太, 赵亮, 周翔, 吕国强

2025, 46(3): 310-319. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1746

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针对现有大尺寸光伏级单晶硅多次装料拉晶技术（RCZ）、炉外加料技术（OCZ）、连续装料拉晶技术（CCZ）等制备技术的研究现状及特点进行归纳总结,对比分析几种光伏单晶硅制备技术在大尺寸、高品质、低成本方面的优势和难点,并结合未来硅料来源分析对光伏单晶硅生长技术的发展做出展望。

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基于多峰分离的光伏组串多峰参数计算与验证

沈敏翔, 郭倩, 卫东, 陆挺

2025, 46(3): 320-327. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1752

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基于太阳电池正向/反向输出特性模型,研究故障对光伏组串I-V输出特性曲线的影响,建立光伏组串多峰输出特性模型。根据光伏组串输出电压的叠加特性,获得组串多峰分离方法,从而提出一种面向具有多峰输出特性曲线的光伏组串模型参数计算方法。从多峰输出特性曲线的首峰开始,利用改进粒子群算法计算当前波峰对应的单元模型参数,再通过多峰分离方法,结合计算所得的首峰至当前波峰对应的所有模型参数,从下一波峰中分离得到单峰曲线,计算对应模型参数,多峰分离与单峰参数计算交替进行,直至尾峰,完成所有模型参数计算。实验结果表明：所建光伏组串多峰输出特性模型能可靠模拟不同故障下光伏组串输出特性,所提基于多峰分离的光伏组串多峰参数计算方法能准确计算不同故障下光伏组串模型参数。

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基于改进PSO-LGWO算法的光伏最大功率踪研究

王钰霖, 孙丽颖

2025, 46(3): 328-334. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1775

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在光伏阵列受到不均匀太阳辐照时,其输出特性曲线会出现多个峰值点,常规的最大功率点跟踪方法（MPPT）可能会陷入局部峰值点,导致光伏阵列不能在最大功率点下运行。为解决此类问题,提出一种基于改进粒子群优化的灰狼算法与莱维飞行模块相结合的算法（PSO-LGWO）。该算法在函数测试和静态阴影测试中,相较于其他灰狼算法都可在保证算法跟踪精度的同时提升收敛速度;在动态阴影测试中,相较于实际光伏发电站中常见的MPPT方法,可以跳出局部最优解,且在太阳辐照度变化较大时,在保证算法跟踪精度的同时具有更快的收敛速度。

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衬底温度对热丝CVD法沉积氧化钨的影响研究

张旭, 郭丛, 陈涛, 俞健, 唐水花

2025, 46(3): 335-341. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1770

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通过热丝化学气相沉积法制备氧化钨（WO_x）薄膜,并将其应用于无掺杂异质结太阳电池。研究表明,衬底温度在沉积过程中起着重要作用,衬底温度从室温升高到200 ℃,WO_x薄膜的表面颗粒尺寸减小,薄膜更加致密;功函数先升高再迅速下降;透过率在150 ℃以内无明显变化,继续升高温度后迅速降低。通过取代p型非晶硅层,将其应用于无掺杂硅异质结太阳电池中作为空穴选择接触层。在衬底温度为100 ℃的条件下,利用高透明的WO_x层,获得最佳转换效率为14.63%的太阳电池。

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基于金属氧化物载流子选择性传输层的硅异质结太阳电池的研究进展

胡梦琪, 苏炬, 王光红, 刁宏伟, 赵雷, 王文静

2025, 46(3): 342-347. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1755

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晶硅异质结（HJT）太阳电池的转换效率已达到26.81%,然而其使用有毒有害气体掺杂的传输层存在不可避免的寄生吸收损失,阻止了器件性能的进一步提升。因此,宽带隙非掺杂的钝化接触太阳电池受到极大关注。该文对载流子选择性传输原理、非掺杂钝化接触材料及其主要沉积方法、非掺杂空穴/电子选择性材料的研究现状及器件稳定性改善方式进行概述,并对钝化接触型非掺杂晶硅异质结太阳电池存在的问题和前景进行讨论。

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考虑季节性与趋势特征的光伏功率预测模型研究

王东风, 李青博, 张博洋, 黄宇

2025, 46(3): 348-356. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1805

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针对光伏功率预测中未充分考虑光伏功率季节性与趋势特征的问题,提出一种基于Neural-Prophet（NP）与深度神经网络的光伏功率预测方法。首先,通过互信息法筛选出影响光伏功率的主要因素,利用NP模型对光伏功率建模得到光伏功率的季节性与趋势特征,将季节性与趋势特征及主要影响因素作为模型输入。其次,采用改进残差网络（ResNet）和双向门控循环单元（BiGRU）建立NP-ResNet-BiGRU光伏功率预测模型并完成光伏功率预测。利用春夏秋冬四季的数据进行实验,结果显示相较于其他方法,所提方法的MAE至少提升7.44%,RMSE至少提升4.62%。

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基于I-V特性的光伏MPPT滑模变结构控制策略

孙涛, 葛强, 李娟, 王璐, 王铂钊

2025, 46(3): 357-364. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1814

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针对阴影遮挡下光伏发电系统中传统最大功率点跟踪（MPPT）算法易陷入局部功率峰值的问题,提出一种滑模变结构/暂态扫描复合MPPT算法。基于遮阴下太阳电池的I-V特性曲线,扫描系统开路至短路过程的瞬间功率,实时比较并得出全局功率峰值。由滑模变结构控制算法追踪全局功率峰值,可实现高跟踪速度和高控制精度的功率输出。最后,在Matlab中根据不同遮光条件进行仿真对比,并构建光伏实验平台验证相较于传统控制算法和单一滑模控制器,该复合算法未出现功率峰值误判且显著提高系统的响应速度和传输效率。

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光伏并网电站监测技术及绝缘故障分析

金立军, 潘岩, 黄佳其

2025, 46(3): 365-372. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1841

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在分析并网点电压畸变的各种影响因素基础上,建立T型并网线路简化阻抗模型,通过仿真分析探寻光伏并网电站电压互感器绝缘损坏的机理。采用暂态对地电压（TEV）法测量开关柜局部放电、超声波法判断放电点位置,结合电能质量在线监测装置判断出现局部放电的原因。实验数据表明：该电压互感器长期承受5次谐波越限,绝缘逐步损坏,出现气隙放电,最终导致炸裂。现场对静止无功发生器（SVG）和电压互感器二次回路消缺后,运行恢复稳定,验证了实验分析的准确性。

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一种混合型有源中点钳位型三电平逆变器的效率优化与热管理技术

冯之健, 赵树哲, 孙自祥, 张馨元, 赵涛

2025, 46(3): 373-383. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1869

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针对三电平有源中点钳位型（3L-ANPC）逆变器存在调制复杂、难以同时兼顾高效率和散热均衡等问题,提出一种新型Si-SiC混合型3L-ANPC逆变器电路拓扑及调制策略。当输出电压被钳位至中性点时,采用上下桥臂双支路同时导通的续流方式,有效降低通态损耗;此外,引入过渡零状态调整驱动时序,使得硬开关损耗集中于两个SiC金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以降低开关损耗,同时均衡各开关管的温度。首先介绍Si-SiC混合型3L-ANPC逆变器的工作原理,然后建立其损耗模型和热模型并进行理论分析,最后搭建单相有源中点钳位型（ANPC）实验平台进行实验验证。仿真与实验结果表明,相较于传统基于Si器件的方案,所提方案的效率提高约2.8%,开关管最高结温降低3.6 ℃。

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逆变负载下光储DC/DC变换器的MPPT抖动抑制方法

刘宝泉, 张浩铭, 李昊轩, 韩猛

2025, 46(3): 384-393. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1874

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针对光储DC/DC变换器带逆变器负载造成光伏最大功率点追踪（MPPT）抖动的问题,提出一种直流电压前馈与负载识别的MPPT抖动抑制方法。蓄电池电压二倍频波动及其诱发的系统工作模式动态切换是造成MPPT抖动的主要原因。首先基于蓄电池Thevenin等效模型,分析逆变负载下蓄电池各等效参数对直流母线电压脉动的作用机理并建立含蓄电池等效参数的DC/DC变换器反向增益模型,随后提出母线电压波动耦合的前馈抑制方法。进一步根据蓄电池MPPT充电模式、恒压-恒流充电模式的切换关系,分析逆变负载导致工作模式不稳定切换的诱因,提出一种负载识别方法,通过时间窗检测直流母线电压脉动情况作为环路切换附加判据,有效规避工作模式的动态切换。仿真和实验结果表明所提组合方法可有效降低逆变器负载下光储DC/DC的MPPT抖动。

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基于气弹模型风洞试验的柔性光伏支架阵列风致响应及抑振措施研究

高一帆, 李寿英, 刘佳琪, 陈政清

2025, 46(3): 394-403. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1892

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以柔性光伏支架结构为研究对象,基于气弹模型风洞试验,考虑风速、安装位置、风向角等参数的影响,研究柔性光伏支架阵列风致响应和稳定索对光伏支架的抑振效果。结果表明：柔性光伏阵列各排组件存在明显的干扰效应,来流方向第2、3排光伏组件在低风速（8~15 m/s）下极易发生尾流致振;光伏组件在风速较大时易发生颤振;0°、135°和180°风向角下,阵列迎风侧第1排首先出现颤振,颤振临界风速分别为18.0、22.5和16.2 m/s,随着风速的增大,结构颤振有向背风侧延伸的趋势,说明组件间的遮挡能提高结构的颤振临界风速。增加稳定索措施后结构整体性加强,可有效抑制光伏组件的尾流致振和颤振。

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考虑斜坡地形影响的光伏组件流固耦合风致振动数值模拟研究

陈伏彬, 王羽, 祝瑜哲, 王薇嘉

2025, 46(3): 404-411. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1895

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为研究斜坡地形对光伏组件风振特性影响,基于流固耦合（FSI）方法开展光伏阵列风致响应的数值模拟研究,分析光伏阵列流场特征以及光伏组件风振响应模态,揭示位于不同坡度斜坡上的光伏组件在不同离地高度、间距上所表现出的风振特性。结果表明：1）坡面引起气流堵塞,致使光伏组件位移幅值增加,同时也降低光伏阵列中前排光伏组件对后排光伏组件的遮挡效应;2）从流场特征中可看出,迎风前缘的首块光伏组件产生旋涡,脱落于后排区域,致使第2块光伏组件前流场变得复杂,第3块光伏组件周流场则相对稳定,说明越处于下游的光伏组件受流场影响越小;3）光伏组件的振动由低阶振型主导,坡面对后排光伏组件振动有较大影响;4）间距增大对位于坡面上的光伏阵列振动响应有影响,且随着坡角的增大影响更加显著;5）增加坡面上光伏阵列的高度,首块光伏组件位移幅值变化较为明显,其余两块光伏组件影响较小。

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新型单相电流源型光伏并网逆变器的调制与控制策略研究

徐奇伟, 付逸伦, 苗轶如, 赵一舟, 罗凌雁

2025, 46(3): 412-420. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1922

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与电压源型逆变器相比,电流源型逆变器能升压,无需加入死区,且交流侧无需额外增加无源滤波器。但其直流母线电流并非恒流源,而是由电压源与直流母线电感产生,需要在控制系统中加入直流母线电流的调节。因此,以带直流斩波器的单相五开关电流源型并网逆变器为研究对象,首先针对直流母线电流的给定与控制方法展开研究,然后针对电流源型逆变器开关信号不能通过传统调制方式直接产生的问题,推导出开关信号的逻辑表达式;接下来针对网侧LC滤波器存在的尖峰谐振问题,引入电容电压有源阻尼环节,在考虑数字延时的情况下,建立网侧部分的数学模型,结合幅频特性曲线研究电容电压反馈系数与网侧电流比例-谐振控制器参数优化设计方法;最后构建仿真模型与实验平台,进行仿真与实验验证。结果表明,逆变器能输出高品质电能,同时具有良好的动态性能,证明该文的理论分析与所提方法是正确可行的。

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石英坩埚内壁缺陷检测平台搭建与算法研究

赵谦, 许东巍, 缪正丽, 郑轩, 赵曼

2025, 46(3): 421-427. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1923

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目前石英坩埚缺陷主要使用人工目检,仅靠人工无法完成准确的分类以及全量计数。该文通过使用六自由度机械臂、旋转台搭建一套石英坩埚缺陷检测平台,结合背光源、高速相机等设备获取高清晰度的坩埚缺陷图像。同时提出改进的YOLOv5s坩埚缺陷检测算法,可识别杂质黑点、气泡、白斑等多种类型缺陷。具体而言,该算法首先应用K-均值聚类技术自适应生成最适合坩埚缺陷数据集的锚框;随后增加针对微小缺陷的检测层,以提高对小目标的识别能力;最后引入全维动态卷积（ODConv）和高效通道注意力机制（ECA）,优化模型对关键目标区域的关注度,同时保持较低的计算开销。实验结果表明,在自建的石英坩埚缺陷数据集中,提出的改进算法mAPa0.5为98.88%,检测速度达到138帧/s,可达到工业检测要求。

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基于改进YOLOv5s网络的光伏组件缺陷检测方法

任喜伟, 余杰, 韩欣, 李兆允, 杨梦璐, 何立风

2025, 46(3): 428-434. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1934

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鉴于光伏组件排列密集,缺陷目标较小,难以检测维护,直接影响光伏组件发电效率,提出一种改进YOLOv5s网络的光伏组件缺陷检测方法。首先,针对光伏组件红外图像中缺陷尺寸特性,使用K-均值++算法对缺陷目标重新聚类,确定合适的锚框大小,使其聚类锚框更符合小目标特征;然后,使用简化BiFPN融合更多的特征,在融合之前添加一个多通路残差连接模块,提高对小目标光伏缺陷的敏感度;其次,将YOLOv5s骨干网络进行融合,简化网络结构,减少下采样次数,提高图像分辨率以及丰富小目标特征信息;之后,将S_IoU损失函数引入到YOLOv5s架构中,提高网络性能,让网络部署到小型、轻量化设备;最后,将改进的YOLOv5s网络在自建的光伏组件红外图像缺陷数据集进行测试。实验结果表明,改进的YOLOv5s网络光伏组件缺陷检测方法优于对比方法,相比于原始网络,改进网络的m_AP@0.5提高1.7%,每秒帧率达到46.3,完全满足光伏组件缺陷检测过程中的实际需求。

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中国光伏产业组件退役规模测算模型

白桦林, 王青, 江华

2025, 46(3): 435-444. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1937

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以中国光伏产业退役组件为研究对象,针对行业内现有退役组件功率容量及质量规模预测对中国光伏产业的针对性与及时性有所不足的问题,充分考虑运行期间组件更换、不同年份组件更换率、电站容配比等产业实际情况,对电站端、制造端、建设端来源的退役组件容量及质量规模进行综合的建模分析,并分析建议模型后续优化方向如电站技改、组件回收与再利用的区分等。研究结果表明,2030年前中国光伏组件退役规模整体较少,在2030年,预计累计组件退役量约35万t,除电站组件退役外,制造过程中组件报废及施工过程中组件报废也为组件退役的重要来源;2035年以后光伏组件退役量开始爆发式增长,2035年及2050年累计组件退役量分别约合113、7423万t。组件回收企业未来需要结合退役组件规模增长速度、政策、技术发展情况等,在不同发展阶段合理规划发展重点,探索适配产业发展的商业模式。

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基于改进DeepLabV3+网络的光伏组件热斑故障识别及状态量化评估方法研究

陈雷, 刘波, 孙凯, 赵健

2025, 46(3): 445-453. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1963

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针对光伏组件热斑的精确定位和量化评估,提出一种基于改进DeepLabV3+网络与热斑像素比重模型相融合的光伏组件状态量化评估方法,旨在实现不同热斑状态的量化评估。首先,基于获取的红外热斑图像集,提出在DeepLabV3+主干网络中引入迁移学习网络（EfficientNetB7）来提高热斑形状特征提取能力,进而实现热斑的像素级语义分割;其次,利用Canny算法对分割的热斑图像进行像素级轮廓界定,并利用格林积分计算其像素比重;最后,通过构建状态评估模型实现对光伏组件热斑状态的量化评估。现场试验表明,与常见的语义分割方法（DeepLabV3、FCN、U-net、Linknet、SegNet）相比,该文所提方法在像素准确率和平均交并比方面分别达到98.33%和91.43%,具有较好的热斑分割效果。此外,所提状态评估方法可实现对光伏组件热斑大小的准确量化评估。

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基于可见光与红外图像的光伏阵列组串热斑检测方法

黄政之, 厉小润, 张天文

2025, 46(3): 454-460. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1988

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针对光伏阵列组串热斑检测因反光而产生虚警的问题,提出一种基于可见光与红外图像的光伏阵列组串热斑检测方法。首先,考虑到光伏电站的复杂背景易导致虚警,该方法结合UNet神经网络和边缘检测算法完成光伏组件的拆分。根据组串热斑亮度较高的特点,利用聚类算法检测异常高亮区域。最后基于归一化互相关系数模板匹配法实现可见光与红外图像的配准,联合可见光图像的反光区域和光伏组串的温度信息,判定并抑制组串热斑虚警。实验结果表明,该方法适用于多种场景下组串热斑的检测,且能有效消除反光的影响。

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超临界二氧化碳-固体颗粒塔式太阳能热发电系统关键参数研究

章颢缤, 俞明锋, 张思成, 黄文君, 金建祥, 徐超

2025, 46(3): 461-469. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1785

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该文建立以超临界二氧化碳循环发电系统、自由下落式颗粒吸热器及颗粒双罐储热系统组成的塔式太阳能热发电系统,以系统最大效率和最小度电成本为目标,建立热力学模型及经济性模型,对各子系统的关键参数（透平入口温度、吸热器开口尺寸及储热温差）进行分析。结果表明：当透平入口温度为680 ℃、吸热器开口尺寸为22 m×22 m及储热温差为231 ℃时,光电效率最高,为25.61%。但当透平入口温度为620 ℃、吸热器开口尺寸为18 m ×18 m及储热温差为331 ℃时,度电成本最低,为0.7726 元/kWh。

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分层取热对大规模蓄热水池热分层影响的实验研究

贾尚东, 陈耀文, 王登甲, 高萌, 刘艳峰, 范思琴

2025, 46(3): 470-478. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1890

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搭建蓄热水池分层取热缩尺实验平台,通过实验方法研究分层取热对水体温度场的影响,利用出口温度、混合数（$N_{\text {mix }}$）、理查森数（Ri）等评价参数对实验结果进行定量化分析。研究结果表明：取水口越靠近蓄热水池顶部,水体各层温度和取热温度降低趋势越明显,$N_{\text {mix }}$增大得越快,水体的热分层程度减小得越快。取热过程中蓄热水体Ri主要取决于进出口流量,取水口位置对其影响较小;当取水口位于水池体积中位线以上时,取热效率随取热时间不断增加,且布水器越靠近顶部,取热效率增加得越快;在取水口位置固定的情况下,随着流量的增大,水池各层温度、取热温度、$N_{\text {mix }}$、取热效率变化得越快,且取水口越靠近顶部,水体热分层程度受流量影响越大;取热时,取水流量的变化相比于取水口高度的变化对蓄热水体的热分层状态的影响更大。

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内插玻璃管多孔介质吸热器耦合传热性能研究

戴贵龙, 向韬, 王孝宇, 邱金友

2025, 46(3): 479-485. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1913

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为降低多孔介质吸热器中心温度,提高吸热效率和安全可靠性,设计加工一种内插石英玻璃管多孔介质吸热器样机。该吸热器利用内插石英玻璃管均匀聚集太阳光热流密度,抽吸传热流体。采用实验测量和数值模拟方法,对内插石英玻璃管多孔介质吸热器的辐射-对流耦合传热性能进行研究。结果表明,内插石英玻璃管多孔介质吸热器能显著增加中心区域入口速度,协同高斯型聚集太阳光热流密度分布。与单层吸热器相比,内插石英玻璃管多孔介质吸热器峰值温度降低200 K,热效率提高约7.6%。

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涡流发生器及扭带组合强化换热特性研究

李海珠, 陈雪梅, 李强

2025, 46(3): 486-493. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1961

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该文提出太阳能换热器用的多类型涡流发生器组合的新型复合强化换热结构,并通过数值分析方法,研究多类型涡流发生器组合中的尺寸参数、布置参数和布置方式等变量对整体换热效率的影响,在雷诺数为5000~25000范围内获得了最优参数。研究结果表明：当涡流发生器采用偏心交错布置时,综合换热效率随攻角的增大与布置间距的减小而增大。在新型复合强化换热结构的攻角为75°、扭带的扭率为4、布置间距为1.5D、布置方式为偏心交错布置时,其综合传热性能与光滑通道相比可提高98%~136%。

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基于云图相位相关和低秩特征提取的超短期辐照度预测

郭吉强, 徐旭东, 张帅, 任密蜂, 王芳, 阎高伟

2025, 46(3): 494-503. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1799

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针对云的动态变化对辐照度的直接影响,基于傅里叶相位相关（PC）理论从连续地基云图获取云的动态信息矩阵（DIM）,为了减小噪声及冗余信息对模型的影响,构建低秩矩阵特征提取（LMFE）模型作为提取模块（EM）,实现DIM有效信息的提取,EM通过迭代训练得到最优特征提取矩阵W和偏置项b。同时,以双向门控循环单元（Bi-GRU）为基础搭建回归模块（RM）,RM共享EM输出W和b,从云图提取的有效信息结合历史辐照度序列作为输入,实现辐照度的多步回归预测。对真实采集的数据进行实验仿真,结果表明该预测方法可有效提高辐照度预测精度。

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序列视角下的短期风功率渐进式预测方法

高宇航, 姜爱华, 田君杨, 甘定福

2025, 46(3): 504-513. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1508

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针对短期风功率预测现有预测方法缺少对序列子过程时延相似性的考虑、预测结果受制于序列分解效果以及预测精度低等问题,提出基于小波软阈值去噪（WSTD）和改进Autoformer的组合预测方法。首先,使用小波软阈值去噪对原始数据进行预处理,减少噪声对预测精度的影响;其次,将具有自相关机制的Autoformer模型应用于短期风功率预测,在序列视角下挖掘周期依赖关系;最后,基于多级离散小波变换构建深度分解架构对Autoformer模型进行改进,提高Autoformer模型对复杂时间模式的分解能力。实验结果表明,所提组合模型预测精度优于单一的模型且具有良好的适应性,在4个季节的算例中,与Autoformer模型相比RMSE和MAE指标平均下降19.86%和19.07%,R²平均提高5.15%。

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基于AFMD和SVDD的风电机组变桨轴承损伤识别

王晓龙, 张博文, 金韩微, 付锐棋, 杨秀彬, 吴鹏

2025, 46(3): 514-523. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1743

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针对风电机组变桨轴承损伤识别问题，提出基于自适应特征模态分解和奇异值分解降噪的损伤识别方法。该方法首先利用龙格库塔优化策略对特征模态分解算法中的频带数量及滤波器长度参数进行搜索，确定最优参数组合后对原始振动信号进行自适应特征模态分解，从中提取出蕴含丰富特征信息的模态分量；继而计算出所提取模态分量的包络信号并做进一步奇异值分解降噪处理，从而增强包络信号的信噪比；最后对比理论损伤特征频率及包络谱中幅值突出的频率成分，用于判断变桨轴承的故障损伤。实验数据分析结果表明，所提方法能从复杂原始振动信号中有效提取出微弱特征信息，实现变桨轴承损伤部位的准确甄别，具有一定工程参考借鉴价值。

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基于瓦楞结构设计的风力机腹板结构性能研究

杨瑞, 万志远, 田楠, 曾学仁, 方亮, 包广超

2025, 46(3): 524-530. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1747

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以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,基于瓦楞结构对叶片腹板进行创新结构设计,同时在ANSYS APDL中对风力机叶片进行铺层设计。在不改变叶片自身气动外形的前提下实现叶片重量减少和叶片强度提高的目的。通过使用ANSYS静力学模块对叶片进行模态、静力学、弯扭特性分析。研究结果表明：基于瓦楞结构设计的“T”型梁腹板在满足叶片结构强度的同时减轻了叶片的自重,并有效提高了叶片的抗扭性能。

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基于卷积神经网络的风电机组气动不平衡故障诊断方法研究

杨旺春, 梁雪, 孙传宗

2025, 46(3): 531-537. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1764

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为解决风电机组中风轮气动不平衡的诊断问题,降低风电机组的运维成本,提出一种基于一维卷积神经网络的风轮不平衡识别方法。融合变分模态分解和相关峭度计算实现风轮气动不平衡的感知。并提出基于一维卷积神经网络的气动不平衡识别方法,以机舱的振动加速度作为输入,识别气动不平衡的具体程度。在不同湍流强度和噪声环境下进行交叉验证,识别结果的准确率在95%以上,证明该方法可应用于风轮不平衡的诊断中,提升风电机组运行的安全性。

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预制装配式混凝土风电机组塔架干连接环向接缝抗扭承载力

李金威, 陈俊岭, 林长丰, 林文敏, 王志成

2025, 46(3): 538-545. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1771

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预制装配式钢-混凝土混合式风电机组塔架中的混凝土塔段常采用分段预制、各分段间环向接缝干连接的方式制作和现场拼装。该文根据混凝土塔段环向接缝的受力特征,推导竖向力和弯矩共同作用下环向接缝的抗扭承载力积分表达式,通过Python编程计算其抗扭承载力。选用两组ABAQUS精细化有限元模拟结果与已有的铝管水平接缝抗扭承载力试验结果对比,验证提出的理论积分公式和计算程序的准确性。最后,选用工程中混凝土塔段常用的典型尺寸和竖向力,采用所提出的计算方法开展15组算例,在此基础上提出抗扭承载力的6参数计算模型,并通过最小二乘法拟合确定参数取值,给出可供预制装配式混凝土混合式风电机组塔架工程应用的环向接缝抗扭承载力设计公式。

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基于波动信息优选及切换输入机制的短期延长期风电集群功率预测

杨茂, 鞠超毅, 张薇, 苏欣

2025, 46(3): 546-558. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1776

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在风电功率预测领域,现有短期时间尺度研究和应用的预见期最长为7 d,缺乏对8~15 d短期延长期时间尺度下的预测研究。针对上述问题,提出基于天气过程挖掘和切换机制的8~15 d短期延长期预测框架,着重对未来出力水平进行预测,将历史选择分为波动性优先历史选择和稳定性优先历史选择,在波动性优先历史选择效果较差时,利用稳定性优先历史选择进行误差平衡。所提框架在甘肃省某风电集群进行验证,结果表明,所提框架均方根误差在8~15 d所有时间尺度下平均降低0.84%~1.45%,在未来数值天气预报（NWP）可用性匮乏的情况下实现了8~15 d预测,有效提高短期延长期预测的可靠性。

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考虑长期循环弱化效应的单桩海上风力机自振频率研究

程星磊, 邢建宇, 刘举, 王丕光, 孙晓涵

2025, 46(3): 559-566. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1777

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通过有限元软件Abaqus建立海上风力机单桩基础模型,结合USEFLD子程序计算土体弱化,利用简化弹簧模型计算单桩风力机系统自振频率。探讨循环荷载次数、循环荷载幅值大小和单桩尺寸对风力机系统自振频率的影响。研究结果表明：单桩基础风力机系统自振频率随循环荷载次数的增加而减小,且循环荷载水平越大,风力机系统自振频率的弱化越显著。对于该文的风力机尺寸及土体条件,在长达10⁷次的循环加载后,风力机自振频率最小可弱化为初始值的0.954倍,但仍在1P~3P频率范围内;增加单桩桩长、直径和壁厚均能减弱单桩风力机系统自振频率的长期弱化,且在用钢量相同的条件下,相较于增加桩长和壁厚,通过增加桩径的方式能够更为有效的降低风力机系统自振频率的弱化,保证风力机系统的稳定运行。

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大型风电机组传动链全耦合动力学响应研究

李成武, 朱才朝, 宋朝省, 宋海蓝, 冉澳, 王闻渲

2025, 46(3): 567-575. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1827

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针对风电机组传动链动态特性分析中通常忽略发电机电磁转矩激励的问题,综合考虑叶片柔性、齿轮非线性刚度和轴承弹性支承等时变、非线性因素,结合双馈异步发电机矢量控制及叶片变桨控制,采用集中参数法和子结构法建立风电机组传动链机-电-气-控全耦合动力学模型。通过时域求解,研究传动链系统的动态响应特性。结果表明,在电网电压跌落条件下,不同叶片面内弯曲阻尼刚度系数下的发电机转速均有大幅震荡,但随着叶片面内弯曲阻尼刚度比值的增大,发电机转速波动收敛较快,适当增大叶片柔性对发电机暂态稳定性有积极影响;此外,电磁转矩激励会引起传动链机械部件振动加剧,增大齿轮疲劳损伤。

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一种风矢量分解和RobustSTL-TimesNet-BiGRU的复杂地形风向预测

刘洋, 王聪, 张宏立, 马萍, 李新凯

2025, 46(3): 576-588. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1828

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针对复杂地形下的风向预测场景,提出一种风矢量正交分解、鲁棒性局部加权回归下的周期趋势分解（RobustSTL）方法、TimesNet模型和融合双向门控循环单元网络（BiGRU）误差补偿的多步风向预测方法。首先,为了减少原始风向循环圆周特性带来的大幅度波动性,将风向与相关性强的风速利用风矢量正交分解方法转化为波动性较小的矢量风速,并利用RobustSTL将矢量风速分解为趋势项、季节项和剩余波动项。其次,将分解后的各项分别训练TimesNet网络并得到各项的初步预测结果,对各项进行求和并重构为初始预测风向。然后,为了进一步挖掘初步风向预测误差的深层特征,提高风向的预测精度,采用BiGRU对初步预测误差进行建模与训练。最后,将预测的误差与初步预测风向加和,得到最终的风向预测结果。采用实际复杂地形风电场数据进行验证分析,结果表明所提的多步风向预测混合模型具有较高的预测精度。

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海上风力机组高承台群桩基础上的极端波浪载荷数值模拟研究

胡金鹏, 李争霖, 陈远明, 宏波, 张运秋

2025, 46(3): 589-594. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1851

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以畸形波为代表的极端波浪对海上风力机组基础的安全性具有潜在的威胁,该文以上海东海大桥海上风电示范项目中3 MW装机容量的海上风力机组高承台群桩基础为研究对象,首先利用Fluent软件建立规则波与海上风力机组高承台群桩基础的作用模型,并与已有的实验结果进行比较以验证数值模拟结果的可靠性,进而以畸形波作为入射波浪条件模拟其对高承台群桩基础的冲击作用,并与规则波冲击结果进行比较以对比两种入射波条件下的作用异同。研究表明,采用数值模拟方法得到的承台波浪载荷比Morison方法更接近真实的物理模型试验结果;在实验组次相同的条件下,数值模拟结果误差比规范结果误差最多小39%,说明数值模拟方法结果更加适用;同尺度条件下畸形波产生的峰值波浪载荷可达到规则波力的2.2倍,因而未充分考虑极端波浪载荷的海洋工程基础结构将更具危险性。

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涡流发生器对S809翼型深度动态失速影响机理研究

李世君, 赵振宙, 苏纯浩, 王丁丁, 宋继烨, 魏宏

2025, 46(3): 595-601. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1859

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采用k-ω SST湍流模型,对加装涡流发生器（VG）的S809翼段的深度动态失速过程进行数值模拟,探究三角形、梯形、矩形3种VG对翼段深失速的影响。从翼段升阻力系数、表面压力系数和VG流向涡3个角度对比分析。结果表明：矩形VG对深失速抑制效果最好,最大升力系数为1.812,失速攻角为20.224°,较光滑翼段,升力系数提升11.25%,失速角延迟了1.622°。源于深失速时,矩形VG的流向涡速度最快、涡核尺寸最大、涡量最强,对边界层的影响最大,更有利于抑制流动分离。

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海上风力机防护装置径高比影响研究

苏欢欢, 葛昕, 岳敏楠, 缪维跑, 李春, 刘青松

2025, 46(3): 602-610. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1884

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为分析海上风力机受船舶撞击时径高比对防护装置性能的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件研究不同径高比Ogden、Mooney-Rivlin本构橡胶及泡沫铝防护装置抗撞性能及变形模式。结果表明：随着径高比的增大,两种本构橡胶装置最大凹陷深度变化呈现相反的趋势。当径高比为2.061时,泡沫铝装置最大凹陷深度降低60.5%,泡沫铝材料最大接触力升高28.05%,Ogden材料和Mooney-Rivlin材料橡胶防护装置最大接触力分别降低27.9%和14.5%。防护装置防护效果受局部凹陷及整体弯曲引起的塑性变形影响,随着径高比的变化,装置变形形式改变影响不同本构材料防护装置抗撞性能：当径高比小于1.5、壁厚小于3 m时,防护装置变形以局部凹陷为主;当径高比大于1.5、厚度大于5 m时,防护装置主要产生弯曲变形。

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基于样本熵双分解和SSA-LSTM的超短期风速预测

王希, 孙娜, 苏浩, 张楠, 张帅, 纪捷

2025, 46(3): 611-618. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1888

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为进一步提高超短期风速预测的准确性,提出一种基于样本熵的双分解和麻雀搜索算法（SSA）改进长短时记忆神经网络（ILSTM）的耦合模型（简记为DILSTM）。首先,利用变分模态分解（VMD）分解原始序列并通过样本熵量化各子序列的复杂性;其次,利用完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）分解复杂度最高的子序列进一步提取特征过滤噪声;最后,将双分解得到的子序列分别建立DILSTM预测模型,并对所有子序列的预测结果叠加得到最终风速预测结果。真实风场数据实验结果表明,所提模型与LSTM、随机森林（RF）、卷积神经网络（CNN）单一模型相比,R²提升约25%,RMSE降低约65%;同时,与现有同类研究对比,也证实了所提DILSTM模型的优势,该文为提高超短期风速预测精准度提供了一种新的方法。

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海上升压站雷击暂态效应研究

张萍, 张海旭, 卢盛欣, 吴伟强, 魏玉憧, 李练兵

2025, 46(3): 619-625. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1910

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为全面研究海上风电场设备互连时雷电击中海上升压站的综合暂态效应,首先将升压站平台等效为离散化网络π型电路,基于散射参数和传输线理论搭建升压站变压器和海底电缆模型,然后搭建海上风力机与陆地输电杆塔（二者通过海底电缆与海上升压站互连）的一体化波阻抗模型,探讨雷电击中海上风电场各部分引起的过电压分布规律。实验结果表明,雷电击中海上升压站时,产生MV级的响应电压,引起变压器处的峰值电压为雷击点电压的1/10,且其内部峰值电压略高于外壳;当雷电击中海上风力机或陆地输电杆塔,升压站变压器内部均产生kV级的响应电压。

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风浪流联合作用下“风力机-光伏-网箱”浮式综合平台动力响应分析

徐普, 谌颖琪, 宋启明, 刘蔚

2025, 46(3): 626-634. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1916

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为高效利用海洋资源,促进多能源融合的新型浮式平台发展,提出一种适应深远海域的“风力机-光伏-网箱”浮式综合平台。基于FAST与AQWA耦合计算方法,建立风力机、光伏与网箱平台、系泊系统耦合数值计算模型,通过“光伏-网箱”组合模型与单一网箱模型的频域对比分析,探究光伏组件对综合平台水动力性能的影响,进一步考虑海洋环境风浪流联合作用,计算得到“风力机-光伏-网箱”浮式综合平台的动力响应。结果表明：光伏组件使组合模型附加质量和辐射阻尼峰值有一定增加,对一阶波浪力影响较小但会导致垂荡与纵摇方向的幅值响应算子（RAO）上升;风浪流联合作用下,上部风力机转子推力、叶尖挥舞偏移、塔基剪力和塔顶偏移均产生较大波动,下部光伏与网箱平台纵荡和纵摇方向响应幅值显著增加,对垂荡方向影响较小,但会引起平台迎风缆绳张力明显增大和背风缆绳张力相应减少;相比单一网箱平台,添加风力机、光伏组件同样会引起浮式综合平台迎风缆绳张力增加和背风缆绳张力减小。

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带扰流板结构的海上风电单桩基础受来流攻角的影响研究

李会, 邱旭, 闫姝, 赵昊, 马文冠

2025, 46(3): 635-642. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1930

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针对扰流板型海上风电单桩基础冲刷防护结构,在已开展的扰流板尺寸及数量对冲刷防护效果影响的研究基础上,进一步探究来流攻角对冲刷防护效果的影响。在实际工程中,海流的流动方向是不确定的。为此,基于数值模拟的研究手段,通过改变扰流板的安装角来模拟不同来流攻角,以0°和22.5°攻角下扰流肋数量为8的扰流板和0°和30°攻角下扰流肋数量为6的扰流板结构为研究对象,对其冲刷防护特性进行研究。分析扰流板结构在不同来流下马蹄涡强度和位置的变化特征,以及床面剪切应力的分布和相对保护面积的变化规律。研究发现,冲刷防护效果基本随着来流攻角的增加而减弱,且随扰流板长度或高度的增加,其角度变化带来的保护面积的差异也逐渐增加。总的来说,来流攻角为0°具有较好的冲刷防护效果。

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基于BNN-RA模型的风电机组轴承故障诊断研究

余萍, 宋紫琼, 曹洁, 陈息良

2025, 46(3): 643-651. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1941

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针对风电机组轴承故障诊断中特征提取困难,模型迭代速度慢,精度低的问题,该文提出一种基于改进二值化神经网络（BNN）的风电机组轴承故障诊断方法。首先采用格拉姆角场（GAF）将轴承振动信号转换为二维图像,以提高特征提取精度,然后结合深度残差网络和注意力机制构建BNN-RA（BNN+ Residual Network + Spatial attention network structure）故障诊断模型,实现轴承的高效故障诊断,最终通过美国凯斯西储大学（CWRU）与江南大学（JNU）公开的轴承数据集进行方法有效性验证。结果表明,该方法可有效提高网络迭代速度和诊断精度,模型在CWRU轴承数据集单一工况下迭代11次可达到收敛,故障诊断准确率达到99.20%,在两数据集的不同工况下平均准确率可达98.46%与97.6%。

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基于改进鱼鹰优化算法与VMD-LSTM的超短期风电功率预测

罗潇远, 刘杰, 杨斌, 覃涛, 陈昌盛, 杨靖

2025, 46(3): 652-660. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1942

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为提升超短期风电功率的预测精度,提出一种加入融合柯西变异和反向学习策略的改进鱼鹰优化算法（IOOA）,用于优化以长短期记忆网络（LSTM）和变模态分解（VMD）为基础的组合预测模型。首先,采用变模态分解收集的历史风电功率数据, 将非线性较强的原始功率数据分解为较为稳定的子序列。其次,使用改进鱼鹰优化算法对长短期记忆网络的隐藏单元数目、训练周期、初始学习率3个参数进行寻优。最后,使用长短期记忆网络对各子序列预测,将各子序列预测值叠加起来得到最终结果。通过风电场实测数据仿真分析,相比于普通长短期记忆网络模型的预测结果,所提模型的均方根误差下降了62.5%、平均绝对百分比误差和平均绝对误差分别下降了61.1%和55.9%,预测精度也高于其他4种组合预测模型,表明该模型成功提高了超短期风电功率的预测精度。

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基于改进卷积神经网络的风电机组叶片覆冰诊断方法研究

邢作霞, 张玥, 郭珊珊, 张超

2025, 46(3): 661-667. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1953

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针对风电机组叶片覆冰影响机组运行安全和降低发电量的问题,提出一种基于极端梯度提升算法和麻雀搜索算法优化卷积神经网络的风电机组叶片覆冰诊断方法。首先,利用基于极端梯度提升算法计算实际机组监控和数据采集系统（SCADA）数据的特征权重,筛除冗余特征变量,降低诊断模型的复杂度、减少诊断时间;再利用卷积神经网络模型对筛选后SCADA数据进行特征提取建立叶片覆冰诊断分类模型;最后,利用麻雀搜索算法对诊断模型中的超参数寻优,提高诊断模型的准确率。实验结果表明提出的方法对叶片覆冰的诊断准确率达到98%,相比于长短期记忆网络、K近邻算法等分类模型诊断准确率更高。

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利用混合深度学习算法的时空风速预测

贵向泉, 孟攀龙, 孙林花, 秦三杰, 刘靖红

2025, 46(3): 668-678. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1954

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风速预测的准确性始终不理想,为解决风速复杂的时空相关性和非线性问题,提出一种新颖的混合深度学习模型。首先,采用二次分解法将输入序列分解为具有不同频率振动模式的模态分量（IMF）;使用图卷积神经网络（GCN）和双向长短期记忆网络（BiLSTM）来预测高频分量;使用自适应图时空Transformer网络（ASTTN）来预测低频分量,以充分考虑输入序列的时空相关性。最后将高频分量和低频分量合并叠加,得到最终的预测结果。将该模型应用于甘肃省某风电场进行风速预测,实验结果表明,所提出混合深度学习模型能有效提高风速预测的准确性。

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芯材加工构型对风电叶片夹芯结构面/芯断裂性能的影响

秦志文, 李政国, 宋笑非, 刘鑫, 张睿, 孙九霄

2025, 46(3): 679-686. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1966

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复合材料面板/芯材分层是大型风电叶片夹芯结构的突出失效模式。为提高夹芯结构面/芯断裂强度,设计Plain、DGP以及GPC共种芯材加工构型,通过芯材槽孔结构设计调控夹芯结构面板/芯材的断裂性能。采用Ⅰ型裂纹夹层板断裂实验方法研究复合材料夹芯结构面/芯断裂强度和破坏行为。实验结果表明,GPC（SG）加工结构可大幅提高夹芯结构试样的面板/芯材断裂承载能力,其次是 DGP和GPC（DG）加工结构,对于Plain芯材夹芯结构,面/芯断裂发生在芯材内部,裂纹扩展稳定,断裂强度与芯材密度相关,对于DGP、GPC（SG）以及GPC（DG）芯材夹芯结构,当面/芯断裂发展到树脂槽和柱位置时,裂纹发展受到阻碍,随着载荷的增加,裂纹绕过树脂浅槽,树脂柱脆性断裂,泡沫芯材中的树脂柱和槽提高了夹芯结构面/芯断裂的应变能释放率。

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改进的风功率异常数据贝叶斯变点-Thompson tau清洗方法

王智明, 陈小国, 王领军, 鲁文彬

2025, 46(3): 687-696. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1973

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根据风功率异常数据分布特点及其产生原因提出一种改进贝叶斯变点-Thompson tau异常数据清洗方法。首先,对小于切入风速的非零功率值进行剔除;接着基于改进贝叶斯变点-Thompson tau法剔除功率曲线底部堆积和周围离散型异常值,得到清洗后的正常数据;最后,应用该文所提方法,对某风场6台机组的实际功率风速数据进行清洗,用清洗时间、数据删除率、均方根误差及决定系数等评价指标对所提方法进行验证。分析结果显示：与四分位-k-均值聚类算法、最优组内方差算法、贝叶斯变点-四分位法及Thompson tau-四分位法比较,该文方法能有效识别和剔除各类功率风速异常值,所建功率曲线精度高,且清洗时间短,清洗效果好,通用性较强。

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海上风电筒型基础在水平力和力矩耦合作用下的变形模式研究

刘智敏, 陈广思, 王晓磊, 李成凤, 刘润

2025, 46(3): 697-704. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1975

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开展系列筒型基础离心机试验,通过在不同高度对筒型基础施加水平荷载,研究地基的变形发展过程和筒型基础的抗力变化规律,进而结合Abaqus有限元分析,揭示筒型基础在水平力和力矩耦合作用下,转动中心位置的变化规律及运动模式由平动过渡到转动的过程,提出通过转动中心位置变化确定筒型基础地基变形发展过程的方法,并解释筒型基础在水平力与力矩耦合作用下出现承载力包络线向外扩张的原因。

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