太阳能学报

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第二十七届中国科协年会学术论文

融合动态卷积Transformer与CMA-ES的锂电池寿命预测方法

王雄燃, 张菁

2025, 46(6): 1-8. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2097

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锂电池寿命预测对能源管理和维护具有重要意义,为解决预测过程中复杂的多维时间序列数据、长时间依赖关系以及特征的动态变化等问题,提出一种基于动态卷积神经网络层和Transformer（DCF）、协方差矩阵自适应调整的进化策略（CMA-ES）和多头自注意力机制的锂电池寿命预测模型。DCF通过动态提取时间序列中的关键特征,降低数据维度和冗余性,捕捉长时间依赖;CMA-ES优化模型超参数,增强模型对局部特征与全局依赖的建模能力;多头自注意力机制则进一步聚焦重要特征,处理复杂的非线性动态关系。使用NASA提供的公开锂电池数据集进行实验验证,结果表明该方法的平均绝对误差最小达到0.28%,优于大部分使用同一数据集的现有方法。实验结果进一步证明,模型在预测准确度和泛化能力上均有提升,尤其在长期寿命预测中展现出更高的精度和鲁棒性,可为锂电池的寿命预测提供更为可靠的技术支持。

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第二十七届中国科协年会学术论文

添加纳米SiO₂对三元混合熔盐比热容和导热率的影响研究

宝光, 吴玉庭, 张灿灿, 鹿院卫, 娜荷芽

2025, 46(6): 9-18. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2094

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通过高温熔融-机械搅拌制备方法,将20 nm SiO₂纳米颗粒均匀分散到三元混合熔盐（KNO₃-NaNO₂-Na₂CO₃）中,制备含有不同质量分数SiO₂纳米颗粒（0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）的熔盐纳米流体,以研究SiO₂纳米颗粒添加量对熔融盐比热容和导热率的影响。采用同步热分析仪和激光热导率仪测试并分析三元混合熔盐及熔盐纳米流体的比热容和导热率,使用扫描电镜（SEM）对样品的微观结构进行观察和分析。实验表明,当SiO₂纳米颗粒质量分数为1.0%时,熔盐纳米流体的平均比热容达到2.09 J/（g·K）,平均导热率达到1.073 W/（m·K）,相较于三元混合熔盐分别提高29.6%和97.9%,这归因于三元混合熔盐表面形成的高密度网状结构,该网状结构拥有较高的比表面积和高表面能,进而可增强熔融盐的比热容和导热率。

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第二十七届中国科协年会学术论文

计及热/气网等效电储能特性的综合能源系统储能容量配置

闫文涛, 王维庆, 李笑竹, 丁英

2025, 46(6): 19-31. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2006

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为充分发挥综合能源系统多能协同、高效、清洁等优势,唤醒系统中未被利用的储能资源,提出计及热/气网等效电储能特性的综合能源系统（IES）储能容量配置方法。首先,基于有限元差分法、建筑物热惯性分析与系统热电联产（CHP）机组运行特性分析量化热网管道、建筑物、CHP的储热容量,并提出热网储热能力向储电容量转化的折算方法;其次,采用能量与动量守恒方程刻画天然气管道的动态特性,通过有限元仿真量化管道内气体管存并提出气网管存能力向储电容量转化的折算方法;在此基础上,构建IES中电储能容量优化配置模型,以减小储能投建规模与初期投资成本;最后,利用算例验证所提方法的可行性与竞争性,结果表明计及热/气网等效电储能特性可减少储能投资成本4.18%。

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第二十七届中国科协年会学术论文

计及合作博弈的多微网与配电网电碳耦合双层低碳调度策略研究

王长刚, 张向炜, 曹宇, 梁栋, 李扬, 莫静山

2025, 46(6): 32-48. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1606

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为推进“双碳”目标的实现,充分发挥微网负荷侧的低碳减排潜力,进一步促进可再生能源消纳和优化系统碳排放流计算,提出一种计及合作博弈的多微网系统与配电网电碳耦合的双层低碳调度策略。首先,考虑储能充放电行为对碳排放流的影响,建立储能碳排模型,并将碳流分析纳入多微网负荷侧需求响应模型中,搭建考虑节点碳势的配电网-多微网双层调度模型,上层模型解决配电网最优经济调度问题,下层模型综合考虑多微网综合能源系统中各微网运营商和用户的利益诉求。设计基于节点碳势的碳交易机制下,多个微网运营商与代表整个多微网用户侧利益的负荷聚合商之间的联合运行模型。其次在此基础上,应用纳什议价理论,实现多微网运营商和负荷聚合商之间的能量交互和合作运行。证明纳什议价模型能够最小化运行成本后,将问题分解成两个子问题,并采用交替方向乘子法分别求解,从而实现多微网联盟的最优低碳经济调度。最后,将模型应用于改进的IEEE 33节点系统,结果证明所提方法能够成功将碳排放责任从源侧归算到负荷侧,且可有效描述各利益主体在碳交易市场中的博弈与竞争动态,提高系统的低碳性和经济性。

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第二十七届中国科协年会学术论文

面向区域电网光伏调峰的火光储系统优化调度

应浩天, 何旭, 樊玉新, 谢玉荣, 祝培旺, 肖刚

2025, 46(6): 49-57. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1401

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针对某油田区域电网中高比例光伏装机下传统机组调峰困难的问题,结合光伏发电特性与电厂不同机型机组的运行特性,提出一种面向区域电网光伏调峰的火光储系统调度策略。首先,基于光伏日前功率概率预测掌握光伏发电的分布情况,基于实际数据建立启停调峰机组的数学模型。然后,建立上层优化模型,以系统的等效净负荷波动最小为目标求解机组启停调峰阶段的最优调度;下层模型基于火光储多能互补系统各单元的动力学特性,以系统调度周期内运行经济性最优为目标建立求解模型。最后,基于随机优化方法,通过Matlab调用CPLEX求解器对系统调度进行不确定优化。算例结果显示,使用该调度策略后,系统的弃光率和运行成本分别下降32.91%和19.95%,说明所提调度策略能有效提高该区域电网对光伏的消纳能力,降低系统的运行成本。

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第二十七届中国科协年会学术论文

含氢-电混合储能的港区微网能量管理方法

尹靖元, 姜一鸣, 韦统振

2025, 46(6): 58-67. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1113

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针对港区源、荷不确定性引发的问题,提出基于模糊机会约束规划的港区混合储能日前-日内调度策略。首先,分析岸桥-船舶调度对港口电力调度的影响,建立交通-电力耦合的港口负荷模型;其次,基于模糊数学理论建立新能源和负荷的日前-日内不确定性模型;最后,在不确定环境中以碳交易成本、港区一日运行成本、弃风弃光惩罚成本最低为目标进行日前-日内多时间尺度优化,通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明,所提方法能够在考虑源、荷不确定性的条件下有效提高港区新能源消纳水平,减少碳排放量,提高港区运行的经济性。

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第二十七届中国科协年会学术论文

基于特征重构与多时间尺度的锂电池SOH和RUL联合估计

寇发荣, 杨天祥, 罗希, 王衎, 周东明

2025, 46(6): 68-78. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0382

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提出一种基于特征重构与多时间尺度的健康状态（SOH）和剩余寿命（RUL）联合估计方法。首先,从锂电池老化数据集中提取健康特征,使用变分模态分解算法重构特征数据;在此基础上,利用贝叶斯算法优化卷积长短期记忆网络构建SOH估计模型,通过微观尺度下的算法迭代与宏观尺度下的卷积神经网络模型相结合来实现SOH与RUL准确且高效的估计。利用美国国家航空航天局（NASA）和马里兰大学（CALCE）公开数据集进行验证,结果显示：SOH的估计误差稳定保持在1%以内,估计精度较特征重构前提升约35%;RUL预测结果的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）分别保持在0.42和0.78以内,实现了SOH和RUL的高精度估计。

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第二十七届中国科协年会学术论文

SOFC/MGT混合动力系统性能分析及协同控制策略研究

霍海波, 朱鸿翔, 徐胜, 曹正良, 许竞翔, 李曦

2025, 46(6): 79-88. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2025

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为高效利用固体氧化物燃料电池（SOFC）的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机（SOFC/MGT）混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口温度的需求,并最大化利用其废热。为满足频繁波动的负载功率需求并确保透平具有合适的入口温度,首先基于所建混合动力系统的数学模型,对变工况条件下各组件的温度、输出功率等动态特性进行分析,然后在此基础上,设计混合动力系统的温度、功率协同控制策略。仿真结果表明,当负载功率需求频繁变化时,所设计控制系统的输出功率能实时跟踪外部功率需求变化并将透平入口温度控制到目标值,说明所设计的控制方案是有效的。此外,当负载功率需求变化时,就透平入口温度主动控制对混合动力系统性能的影响进行探究,结果表明对透平入口温度进行主动控制有利于系统功率跟踪和安全运行,并有效提高混合系统的效率。

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第二十七届中国科协年会学术论文

考虑氨能多元利用与混合储能的综合能源系统双层优化调度

安源, 李洋, 赵亭玉, 冯昊彤

2025, 46(6): 89-98. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1542

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为了最大化消纳源侧可再生能源及更好地满足荷侧负荷需求,提出关于电制氨多元利用环节和混合储能装置容量配置的双层优化调度策略。首先,在上层根据自适应粒子群（APSO）算法,以储能容量为决策变量,实现对储能装置最小运行成本;然后,在下层中为提高系统的灵活性,引入考虑灵活热电比的燃气轮机组和氨燃料电池,解决电热出力调节能力不足的问题,并为减少系统发电成本,考虑分时电、气价,建立需求响应机制、阶梯型碳交易制度,以系统总运行成本最小为目标确定各机组最优出力,采用CPLEX求解器对其求解。最后,通过对比不同方案,验证所提方法的碳排放量、运行成本和风光消纳率达到最优。

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第二十七届中国科协年会学术论文

基于自适应状态切换的混合电解槽阵列滚动优化策略

胡亚峰, 赵希, 杨文龙, 朱文超, 谢长君

2025, 46(6): 99-109. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1429

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为提高水电解制氢系统与风电的适配性,针对碱性电解槽与质子交换膜电解槽构成的混合制氢系统功率分配问题,提出一种基于自适应状态切换的混合电解槽阵列滚动优化策略。在简单启停策略和常规滚动优化策略下对比混合系统和单一系统的性能,混合系统的效率分别提升2.81和5.92个百分点。此外,还将3种不同的策略应用于混合制氢系统进行比较分析,结果显示所提策略使电解槽间负荷更加均衡,系统效率比简单启停策略提升4.57个百分点,日产氢量增加0.354 t,提升16.40%,电解槽平均利用率提高18.82个百分点,风能利用率提升13.71个百分点。

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第二十七届中国科协年会学术论文

固定式高压气态储氢压力容器发展与现状

蒋鑫, 张博, 乔小丽, 韩武林, 王红霞, 李翔

2025, 46(6): 110-119. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1306

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从设计制造、检验检测、法规标准和相关专利等方面,分析国内外固定式高压气态储氢压力容器的发展现状和技术应用,整理1994—2024年国内外近30年此类容器的相关专利申请数量。整理分析表明：中国正逐步加强对固定高压气态储氢的支持,促进该领域技术的快速发展。最后综合分析固定式高压气态储氢压力容器目前存在的主要问题,并给出未来发展建议。

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第二十七届中国科协年会学术论文

计及风电平抑的电-氢混合储能容量优化配置

李建林, 孙浩元, 张敏慧, 赵普, 马骥骋

2025, 46(6): 120-129. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1074

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针对风电并网波动性强、电能质量不佳以及电-氢混合储能容量配置不佳的问题,提出一种计及风电平抑下的电-氢混合储能容量优化配置研究。在风电典型场景下,首先采用基于鲸鱼算法优化的变分模态分解对风电信号进行处理,并结合风电并网波动量限值,得到直接并网分量与储能待平抑分量;其次,在充分考虑氢储能和电化学储能的相关特性与约束条件下,制定基于碱性电解槽实际运行特性与电化学储能实际运行状态的能量管理策略,基于此策略,在消纳储能待平抑分量的同时,以系统年综合成本最小为目标,建立电-氢混合储能容量配置模型,并采用CPLEX求解器求解。仿真结果表明：所提策略不仅能提高氢储能的利用率而且还能使电化学储能工作于安全工作区间;其次,该策略下的容量配置方案可在满足系统经济性的情况下,实现对风电更好地平抑。

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第二十七届中国科协年会学术论文

孤岛风电制氢系统多时间尺度能量管理

荆捷, 董砚, 谭建鑫, 雷兆明, 杨富荃

2025, 46(6): 130-141. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0395

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为减小风能间歇性和波动性对孤岛风电制氢系统经济性、稳定性的影响,提出一种多时间尺度能量管理策略。日前阶段建立日前电解槽启停优化模型,利用改进金豺算法进行求解,以最大期望日收益优化电解槽的启停状态以及系统各单元的运行计划。日内阶段建立日内滚动优化模型并提出一种碱性电解槽功率分级能量管理策略,根据日前优化结果和超短期预测信息,以系统日收益最大重新优化系统运行计划。实时阶段设计一种考虑系统慢动态响应的孤岛风电制氢系统实时能量管理策略,在出现非计划风功率波动时根据系统实时运行状态实时调整系统运行模式。仿真结果表明,所提出的多时间尺度能量管理策略可在波动性风速下有效维持系统功率平衡,减小电解槽的功率波动,提高系统经济性。

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第二十七届中国科协年会学术论文

卫星单轴太阳翼驱动系统建模与控制技术综述

李朋, 许瑞栋, 张家腾, 高智刚, 周军

2025, 46(6): 142-151. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1172

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针对目前卫星单轴太阳翼驱动系统面临的复杂问题,从系统建模、控制方法及地面验证等多角度全面梳理国内外的技术进展。首先分析太阳翼驱动系统的结构、原理和工作模式;进而针对其负载特性分别总结刚性和柔性太阳翼的动力学建模方法,并针对非线性所带来的转速和角度控制难点探讨单一控制和复合控制策略,对各类算法作对比分析;然后介绍为提高地面试验验证的准确性所采用的微重力模拟和负载特性模拟方法。对未来航天器太阳翼驱动系统的研究动向进行总结与展望。

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基于MMC的构网型储能系统暂态性能优化控制

李建林, 丁子洋, 游洪灏, 刘海涛

2025, 46(6): 152-162. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0184

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以基于模块化多电平换流器（MMC）的构网型储能系统作为主体研究对象,针对传统的构网型储能系统在电压跌落时易发生过流的问题,提出一种考虑电流限幅的暂态性能优化控制。在低电压工况时,将无功功率设定值切换为实时计算值从而抑制过流现象。在此基础上,提出变励磁惯性系数控制方案,通过在电压跌落故障工况下实时调整励磁惯性系数从而提升无功功率的快速响应能力。最后,利用仿真验证此优化控制策略可有效提升基于MMC的构网型储能系统面对电压跌落时的暂态性能。

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基于遗传优化的光储换一体站充电调度算法研究

严家乐, 白建波, 崔烨彬, 胡家宇, 郑爽

2025, 46(6): 163-172. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0090

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为降低换电站的运行费用,准确预测来车换电和利用分时电价差合理规划充电调度是核心环节。该文提出一种基于遗传算法优化的CatBoost模型,能够精确预测来车换电,并结合预测结果实现在高尖峰时期对开放充电口数的合理规划,同时引入光储系统进一步实现平均购电成本的降低。结果表明：通过SHAP摘要图和SHAP依赖图分析特征重要性和特征交互性,得到SOC、时间和距离3种特征对模型性能影响最大;GA-CatBoost在准确率、精确率、召回率和F1分数4种评估指标上均优于另外3种预测模型;基于预测结果,针对高尖峰时期的充电需求,制定多目标充电调度策略,在保障换电服务的同时显著降低换电站的平均购电成本;最后引入光储系统,仿真光储换一体站的分时电价工作模式,通过电力流动和购电成本的可视化分析,验证光储系统对电价优化的有效性,进一步减少换电站的电力采购成本。

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Nano-SiC改性正十五烷相变胶囊的微流控制备及表征

李启慧, 尹帅, 吴自德, 徐旭栋, 闫珂瑾, 彭浩

2025, 46(6): 173-183. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0298

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提出一种关于相变胶囊（EPCMs）的快捷微流控制备方法。通过浸入式共轴流毛细管微流控装置辅以紫外光固化制备C₁₅/TMPTA EPCMs,并添加碳化硅对壳材进行导热改性处理。采用高速摄像机、扫描电子显微镜（SEM）、光学显微镜（OM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、差式扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、激光导热仪（LFA）等表征手段探究复合液滴生成和EPCMs性能。结果表明：在所选择的流量参数范围内,复合液滴生成过程存在滴流、核心泄漏和射流3种现象。在滴流和射流现象下,均生成稳定的复合液滴;而当流量比（Q_i/Q_o）大于1.5、流量之和（Q_total）小于160 μL/min时,核心液滴会发生泄漏,导致复合液滴无法正常生成。核心液滴及复合液滴尺寸随外相毛细数（Ca_o）的增大而减小,复合液滴生成频率随Ca_o的增大而增大。此外,在Q_i/Q_o为0.5、1.0、1.5,Q_total为150 μL/min时,制备的EPCMs呈多核结构,具有高单分散性（变异系数（C_v）<4%）,且尺寸可控,粒径为1.32~1.55 mm。添加质量分数为2%的纳米碳化硅进行改性,可提高EPCMs的封装率（提高16.17%）和热循环稳定性,在25次热循环后焓值仅降低1.19%。

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考虑电氢转化动态效率特性的工业园区氢储能容量优化配置

陈云帆, 艾欣, 王哲, 胡寰宇, 周帅, 王昊洋

2025, 46(6): 184-195. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0306

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推动氢储能系统的发展是提升电网灵活性的重要举措。现有的容量配置模型忽略了电氢转化动态特性,难以保证规划方案的经济性与适用性。针对上述问题,考虑电氢能互相转化动态效率特性以及优化电解槽效率运行策略对氢储能系统容量配置的影响,建立电-氢转化环节中电解槽的能量转化效率模型及氢-电转化环节中燃料电池的能量转化效率模型,提出结合能量转化效率模型与优化运行策略的氢储能容量配置优化模型,利用分段线性化逼近等方法求解模型的非线性问题。算例比较三季典型日下传统方案与该文所提方案的氢储能容量配置结果,分析表明,所提模型可提高规划方案的经济性与灵活性。

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基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法

荆锴, 李方正, 吴依梦, 孙鹤旭

2025, 46(6): 196-202. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0260

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为评估可再生能源制氢系统中电解槽的性能,特别是电解槽电化学阻抗谱的性能分析,提出一种基于全桥LLC谐振变换器供电的质子交换膜（PEM）电解槽电化学阻抗谱的在线评估方法,该方法通过在稳定的直流电解电压的基础上施加一个小的交流电压扰动信号测得电流响应从而得到阻抗值。针对LLC谐振变换器提出逆变整流协同控制的策略,前级全桥变频控制获得稳定的直流电解电压,后级通过PWM整流控制叠加一个小的扰动信号。最后,通过快速傅里叶分析电压和电流信号的幅值和相位获得不同频率扰动信号下的阻抗值。仿真和实验结果表明所提方法得到的阻抗谱图和理论值基本匹配。

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气体扩散层压缩形变对PEM燃料电池性能影响分析

吕宝, 韩恺, 王永真

2025, 46(6): 203-211. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0241

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以质子交换膜（PEM）燃料电池气体扩散层（GDL）为对象,基于Comsol建立考虑催化层复杂结构的球形催化剂团簇模型,通过数值模拟和实验验证的方法探究GDL形变与性能之间的关系。结果表明：当封装载荷小于0.6 MPa时,接触电阻降低对电池所带来的正效应占主导地位,接触电阻计算结果与实验值最大误差为1.7%;封装力较大时,GDL 孔隙率降低所带来的负效应占主导地位,且封装载荷对液态水饱和度分布影响较大;GDL形变量为27.2%时电池输出功率最大。

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机械应力对燃料电池微孔层传输特性影响研究

张恒, 邵轩宇, 王虎

2025, 46(6): 212-218. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0230

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该文首先对质子交换膜燃料电池中的微孔层进行数值重构,以获得其真实的微结构;随后,采用有限元方法模拟微孔层在不同机械压缩比下的应力-应变及孔隙率和孔径分布;最后,利用孔尺度模型求解机械压缩对微孔层传输特性的影响。研究结果表明：当机械压缩比从0增至30%时,微孔层的孔隙率和孔径大小分别减小20%和45%,同时曲度、有效热导率和有效电导率分别增至初始的1.5、1.6和1.7倍。此外,当压缩比从18%增至30%时,机械压缩对有效传输特性的影响明显大于压缩比从0增至18%时,表明约 18% 的机械压缩比为微孔层的优化压缩比。

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考虑氢能重卡与风光协同降碳的双层优化调度

王贺佳, 谢丽蓉, 卞一帆, 张琦, 王威, 张凤玉

2025, 46(6): 219-228. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0209

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针对传统运煤重卡化石燃料消耗大、碳排放高等环境问题,结合新疆特有的地理位置和丰富的风光资源,提出计及需求响应的“制-储-加-用”风光氢能重卡协同降碳运行模式。依据燃油重卡与氢能重卡的运行特性进行能耗灵活性建模,构建氢能重卡碳交易模型,提出供氢稳定性评价指标;以上层容量配置模型年投资成本最小、下层优化调度模型日运行成本最优为目标函数,制定“风-光-氢能重卡”双层协同低碳优化调度策略。采用Karush-Kuhn-Tucher（KKT）条件和Big-M法将双层模型转换为单层线性模型求解,通过算例分析,表明所提模式最大化消纳新能源的同时能够有效降低碳排放及经济成本,实现氢能源对化石能源替代。

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基于小室电压特征的PEM电解槽故障诊断

沈大力, 董砚, 杨富荃, 雷兆明, 曹欣

2025, 46(6): 229-237. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0207

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为快速检测和准确识别电解槽故障,提出一种基于交错电压检测电路的加权修正方差算法和改进相关系数算法结合的故障诊断方法,对具有电压特征的电解槽多种小室故障进行识别和诊断。首先,采用小室交错电压检测的方法,结合加权修正方差算法提取故障特征,从而识别是否存在故障,以及区分电解槽小室故障和电压传感器故障。其次,考虑到可再生能源制氢时电压的波动性,提出利用小室间电压的相关性,采用改进相关系数算法,进行电解槽短路、缺水等故障的诊断。经过算例分析与结果对比,验证了故障诊断方法的可行性。

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p型TOPCon晶体硅太阳电池局域硼重掺杂发射极的光电性能研究

林文杰, 王皓正, 余学功, 王永谦, 邱开富

2025, 46(6): 238-244. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0215

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该文研究硼重掺杂发射极的表面形貌和硼扩散工艺对光照钝化区域和金属接触区域的钝化性能、接触性质和寄生吸收以及电池性能的影响。对比抛光样品,制绒样品具有更低接触电阻测试值（2.5~3.2 mΩ·cm²）才能实现高效局域p⁺⁺接触的p-TOPCon电池设计。采用3000 s的硼扩推进时间和更低接触电阻的新AgAl栅线接触（0.5 mΩ·cm²）,权衡金属接触区域的接触性能、光照区域的光电特性和生产成本的影响,将局域p⁺⁺接触的p-TOPCon电池模拟效率提高至24.62%。

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晶体硅太阳电池的BaF_x电子选择性接触研究

狄翀, 李文昊, 陈静伟, 丁阳, 韦德远, 许颖

2025, 46(6): 245-250. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0284

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研究一种利用电子束蒸发方法制备的超薄氟化钡（BaF_x）薄膜的材料特性,并将其应用为晶体硅异质结电池的新颖的、输运电子而阻挡空穴的免掺杂选择性接触传输材料。紫外光电子能谱测试表明BaF_x/Al界面的功函数为2.55 eV,低于铝本身的功函数（4.26 eV）,可实现对电子的选择性传输功能。加入BaF_x导致Al电极和晶体硅之间形成欧姆接触,并实现23.98 mΩ·cm²的低接触电阻率。将此异质结构作为轻掺杂n型单晶硅太阳电池的免掺杂整背面欧姆接触,使电池的填充因子和短路电流密度都有所提升,并最终实现电池的绝对能量转换效率2.53%的提升。

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基于太阳能-雨能协同能量收集的太阳电池研究进展

郭江涛, 杨雯, 李晶, 袁岳, 杨培志

2025, 46(6): 251-259. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0197

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综述了近年来多能采集太阳电池的发展现状,从固-液摩擦纳米发电机的工作原理、多能采集太阳电池的结构优化、大面积阵列化雨能-太阳能协同收集策略等方面对多能采集太阳电池进行系统总结。重点分析摩擦层材料改性对多能采集太阳电池性能的影响,并讨论多能采集太阳电池的多效应收集策略。最后,阐述多能采集太阳电池存在的问题,并对其未来发展趋势进行展望。

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基于FOX-VMD联合小波阈值去噪的短期光伏功率预测研究

郭文凯, 王果, 闵永智, 苏鹏飞, 刘昕玥

2025, 46(6): 260-270. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2044

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针对光伏功率数据中的噪声干扰、蕴含信息难以提取以及预测模型误差较大等问题,提出一种优化数据处理以及预测误差修正的多阶段短期光伏功率预测模型。首先,采用组合赋权法计算气象特征相关性,利用赤狐优化算法（FOX）优化变分模态分解方法（VMD）参数,结合最优小波阈值方法（WT）进行数据预处理;其次,对每个固有模态函数（IMF）分量构建双向长短期记忆网络（BiLSTM）模型,叠加重构得到初步预测结果;最后,建立误差修正模型,修正初步预测结果,获得最终预测值。算例分析表明,实验数据测试集的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）值分别为5.21 kW、3.01 kW和0.01%,相比原始BiLSTM模型降低81.01%、82.80%和88.89%,证明所提模型可有效提取信息,减少噪声干扰,降低预测误差。

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基于SVMD-IDBO-KELM的短期光伏发电功率预测

吴艳娟, 荣旺, 郭玥, 叶技松

2025, 46(6): 271-279. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0292

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为提升不同天气条件下短期光伏发电功率预测的准确性,提出一种基于逐次变分模态分解（SVMD）和改进蜣螂优化算法（IDBO）优化核极限学习机（KELM）的预测模型。首先,通过高斯混合模型将数据集划分成不同天气类型下的相似日样本;其次,通过SVMD将数据集进行模态分解,得到相对平稳的子序列来改善数据质量;之后,运用IDBO对KELM进行改进,构建IDBO-KELM预测模型,并对不同子序列进行预测;最后,通过重组各子序列的预测值得到最终的预测结果。实验结果表明：该方法在3种不同的天气类型下均可取得良好的预测结果,并且比其他模型的预测精度更高。

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基于BO-SVM和ISO改进的ENN光伏功率超短期预测模型

王育飞, 汪弦哲, 薛花, 余光正, 杨秀

2025, 46(6): 280-288. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0180

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针对超短期光伏功率预测时传统大脑情绪神经网络（ENN）短反射通路拟合能力不强导致预测精度不高的问题,提出一种基于贝叶斯优化-支持向量机（BO-SVM）和改进蛇优化（ISO）的大脑情绪神经网络光伏功率预测模型。首先,为提高短反射通路的非线性拟合能力,采用基于BO-SVM的历史数据三维相点分类平面选取方法,并考虑三维相点到分类平面距离,提取历史数据非线性特征;其次,改进蛇优化算法并用于ENN的权值寻优,确保短反射通路合理表达历史数据非线性特征;然后,对光伏功率时间序列进行混沌相空间重构,并建立基于BO-SVM和ISO改进的ENN光伏功率超短期预测模型;最后,运用实测数据,验证所提模型实现不同天气下光伏功率超短期预测精度的提升。

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基于梯度提升回归树-自训练贝叶斯优化支持向量机的光伏阵列故障诊断方法

曹岚, 周成功, 袁斌霞, 沈银钢

2025, 46(6): 289-297. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0278

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提出一种基于梯度提升回归树-自训练贝叶斯优化支持向量机的光伏阵列故障诊断方法。实验结果表明,在无法直接测得开路电压的情况下,梯度提升回归树-自训练贝叶斯优化支持向量机算法预测开路电压并将其作为特征参数进行故障诊断的准确率为94.96%,运行时间为4.876 s,具有较好的准确率和较短的诊断时间。

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基于自回归与高频动态耦合模型的日典型特征光伏功率4~168 h短中期多步预测

黄晶, 袁程旭, 郭苏

2025, 46(6): 298-305. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0277

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提出一种基于自回归与高频动态耦合模型的日典型特征多步预测方法。对光伏出力数据与气象信息进行相关性及数理统计分析,建立日典型特征矩阵,通过日典型特征矩阵对自回归与高频动态耦合模型进行修正,实现短期（4 h-16步、24 h-96步）,中期（168 h-168步）多步预测,结果表明该模型具有较高的预测精度,相比于长短期记忆网络（LSTM）误差降低26.1~57.8个百分点,其中提前7 d预测的全年NRMSE为21.8%。

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以光伏为电源的无线充电式新能源汽车控制研究

王呈轩, 宫瑞邦, 樊艳芳, 宗思佳, 程俊文, 张雷亮

2025, 46(6): 306-313. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0240

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为确保电动汽车的充电便捷性与环保性,该文提出将无线充电技术与光伏发电技术集成于电动汽车充电系统,并分别对光伏系统、无线电能传输系统及车载电池提出相应的控制策略,通过无线电能传输系统试验平台验证近场通信下闭环最大效率点跟踪控制下无线充电的可行性及高效性,最后通过Matlab/Simulink仿真验证所提以光伏为电源的无线充电式新能源汽车的有效性。

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基于串扰电压峰值的IGBT模块键合线老化监测方法

张硕, 王耕籍, 尹金良, 杜明星

2025, 46(6): 314-320. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0205

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针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对串扰电压形成各个阶段的影响,进而通过对串扰电压峰值的测量实现对IGBT模块键合线健康状况的实时监测;仿真和实验结果验证该方法的可行性和准确性。

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融合持续同调-CNN的灰度化光伏红外图像的识别和分类

孙海蓉, 唐振超, 张洪玮, 周黎辉

2025, 46(6): 321-328. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0084

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针对卷积神经网络对光伏红外热斑图像进行识别和分类准确率低、计算量大、光伏红外图像上热斑特征难以识别的问题,提出一种基于持续同调的对灰度化光伏热斑图像提取拓扑特征的算法。首先,将光伏红外热斑图像灰度化;然后将灰度化之后的图像进行持续同调计算,得到条形码,从条形码中提取其拓扑特征组成新的图像;最后,用卷积神经网络对新的图像进行识别和分类。实验结果表明,灰度化后的光伏红外图像是一个单通道图像,计算量更小;提取的光伏红外热斑图像拓扑特征更易识别和分类,准确率更高。

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微热管工质对MHP-PV/T系统性能影响研究

王红阳, 李金平, Vojislav Novakovic, Ehsan Gholamian Karkon, 朱俊杰

2025, 46(6): 329-336. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0268

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该文结合理论分析,对R141b 微热管光伏光热一体化（MHP-PV/T）系统和丙酮MHP-PV/T系统在2023年夏季不同安装倾角与冷却流体流速等工况下进行性能对比研究,分析其光电、光热和综合性能。研究表明：在安装倾角为40°、平均环境温度为30.2 ℃时,R141b MHP-PV/T系统的平均光热功率、平均光电功率、平均光热效率、平均光电效率分别为321.9 W、118.9 W、35.2%、12.9%,比丙酮MHP-PV/T系统分别高51.9 W、54.7 W、6.5%和5.6%。比较R141b MHP-PV/T系统和丙酮MHP-PV/T系统的性能差异,研究发现,与丙酮微热管相比,R141b微热管具有更好的换热性能,R141b MHP-PV/T系统的热电联产性能更优。与丙酮相比,R141b更适合充当MHP-PV/T系统的工质。

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高原太阳能区域供热大型集热场选址潜力分析

张勇钊, 王登甲, 袁喜鹏, 李存明, 傅治国, 刘艳峰

2025, 46(6): 337-346. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0236

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针对西藏高原富集的太阳能资源、复杂的地形地貌、日趋聚集的居住模式等高原特殊性,提出一种大型太阳能集热场选址潜力分析方法,通过基于层次分析法的选址准则权重计算和基于地理信息系统的模型叠置,得到西藏自治区太阳能集热场铺设适宜性地图,并利用Python手段筛选出太阳能集热场铺设位置,在此基础上建立评价指标,进行太阳能集热场选址潜力评估。研究结果显示：太阳能集热最适宜区域面积占西藏总面积的19.61%,7个地市主城区中,桑珠牧区集热场铺设位置最多,噶尔县高集热适宜性区域占辖区面积的比重最大,巴宜区的集热场选址潜力最大。

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基于主从博弈的配电网与多微网两阶段能源管理策略

刘佳佳, 田铭兴, 毛旭升

2025, 46(6): 347-359. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2000

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针对同一配电网下的多微网系统（MMG）的能源管理策略问题,提出一种基于主从博弈的配电网与多微网两阶段能源管理策略：第一阶段计及可再生能源发电出力的不确定性,构建Wasserstein分布鲁棒模型,引入虚拟储能,考虑微网间点对点（P2P）电能交互,建立配电网与MMG系统的主从博弈管理策略,并采用Kriging元模型和改进的SCSO算法进行求解,实现配电网与MMG的能源协同管理;第二阶段在考虑MMG内部P2P电能交易的背景下,为最大化降低微电网运营成本,采用一种基于最大运行成本降低比例（MOCRR）分摊的共享能源价格出清与结算模型,通过ADMM算法对其进行分布式求解,有效保护多微网主体的信息安全和隐私。最后,采用算例验证所提方法的可行性和有效性。

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考虑来水不确定性的梯级水电站优化调度模型

王立刚, 李群, 金元, 张海波

2025, 46(6): 360-366. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2074

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针对光伏电站的出力波动性大和梯级水电站来水区间形势多变的问题,为应对光伏不确定性,考虑来水不确定性下光伏机组和水电机组的协调关系,提出一种考虑来水不确定性的梯级水电站优化调度模型。首先,通过分析梯级水电站的历史实测区间来水情况和光伏电站的太阳辐照度,基于改进K-均值聚类算法,建立区间来水和光伏不确定性典型场景;然后,考虑发电收益和弃电惩罚成本,以梯级水电站的总运行收益最大为目标,提出考虑来水不确定性的梯级水电站优化调度模型;最后,通过算例仿真验证该文提出的梯级水电站优化调度模型能够充分协调可调度资源,减少弃水弃光率,提升梯级水电站整体的运行经济性。

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适用于IIDG接入的配网电流保护改进方案研究

戴志辉, 刘钧溢, 柳梅元, 宁志恒

2025, 46(6): 367-375. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1860

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分布式电源的接入改变了配电网结构、运行特性和故障特征,传统的配网电流保护方案由于未计及分布式电源的助增效应和新能源的出力波动特性,导致保护的灵敏度下降并且可能使保护失去选择性。为解决此类问题,提出计及逆变型分布式电源（IIDG）出力波动的配网电流保护改进方案。该方案结合短路电流的迭代计算结果,在线调整上级线路Ⅱ、Ⅲ段以及下级线路I段定值,并提出修正后定值适用的IIDG出力波动范围求解方法,保证下游线路在IIDG出力波动时正确动作。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型并结合Matlab编程,验证该方案能有效提高上游保护Ⅱ、Ⅲ段灵敏度以及保证下游保护I段选择性,提升传统三段式电流保护的性能。

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基于交错并联VDCM的新能源充电站一体化系统稳定控制

薛宇, 高博麟, 贺彬, 钟薇, 梁子泳, 曹家乐

2025, 46(6): 376-384. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1667

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传统的控制策略在面对高功率充电需求和电网电压波动时难以适应实际需求。为此,提出基于交错并联虚拟直流电机（VDCM）控制策略以期提高新能源充电站稳定运行能力。将交错并联DC/DC应用到充电站拓扑结构中,有效减小电动车充电站输出电流纹波,提高充电站的电能质量和稳定性;同时引入VDCM控制策略,为新能源充电站输出提供稳定可靠的惯量、阻尼支撑,实现对新能源充电站输出电压和电流的精确控制。基于小信号模型分析了转动惯量及阻尼系数对充电系统稳定性的影响情况,并通过Matlab/Simulink搭建的仿真模型分别选用电动汽车和电动重卡两种车型接入/断开充电站进行仿真验证。

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居住建筑柔性用能负荷关联特性及优化调控研究

罗西, 李停停

2025, 46(6): 385-392. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0283

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针对现有居住建筑柔性用能负荷优化调控研究未充分考虑不同设备在使用时间规律上因功能互补性与用户习惯性而具有的关联特性,导致优化调控的计算值和实际值之间存在较大偏差的问题,提出一种考虑用能负荷关联的居住建筑柔性用能负荷优化调控模型,在仅考虑时间重叠性负荷关联（情景1）、仅考虑时间顺序性负荷关联（情景2）和同时考虑两种负荷关联（情景3）3种不同情景下,采用CPLEX求解器计算求解以经济性为目标的典型居住建筑柔性用能负荷优化调控模型。结果表明,在具有关联特性的常见居住建筑负荷集合内,炊事活动负荷集合内的各类负荷之间具有时间重叠性和时间顺序性两种关联特性,而生活热水负荷集合和洗衣活动负荷集合内的各类负荷则只包含时间顺序性关联特性。另外,与不考虑负荷关联的柔性用能负荷优化调控结果相比,情景1、情景2和情景3下用户用电成本增加比例分别为0.00%、7.57%、7.57%,由此可知时间顺序性负荷关联特性因对柔性用能负荷优化调控结果影响较大而不可忽略。

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低电压穿越快速恢复与对微网频率影响研究

颜湘武, 杨若嘉, 沈钟毓, 贾焦心

2025, 46(6): 393-400. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0281

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提出一种改进MPPT低电压穿越控制,除考虑无功对电压恢复的影响外,还从低电压穿越过程中频率恢复角度分析功率变化对微网频率的影响。该策略对MPPT控制进行解耦,使得光伏组件在故障恢复后快速追踪最大功率点对应的电压值,更快达到最大输出功率,进而有助于电网频率的快速恢复。通过实验对比分析采用改进MPPT策略和基于FPPT减载控制下低电压穿越过程在恢复过程中光伏输出电压和逆变器功率输出以及弱电网下频率的变化,表明改进策略对于频率支撑的优越性。

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基于MPC的构网型柔直受端换流站主动频率支撑研究

孙承章, 任永峰, 云平平, 米玥, 方琛智, 贺彬

2025, 46(6): 401-409. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0251

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针对柔性直流输电系统受端换流站频率主动支撑和调节能力不足的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的构网型模块化多电平换流器（MMC）控制策略。首先,介绍构网型MMC的频率支撑原理,分析构网型MMC的一次调频特性;其次,在传统下垂控制的基础上引入MPC算法,解决了传统下垂控制二次调频能力不足的问题,该控制方法可生成实时最优控制函数间接实现下垂系数的动态调整,使系统频率稳定追踪给定值起到二次调频的效果;最后,通过Matlab/Simulink软件平台进行时域仿真,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

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基于改进文化基因算法的热电联产系统灵活性改造及优化调度

王黎明, 刘颖明, 庞新富, 王晓东, 王瀚博

2025, 46(6): 410-419. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0244

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针对中国“三北”地区供暖季热电联产系统“以热定电”工作模式下的弃风限电问题,对系统的灵活性进行改造,通过在系统中引入分时电价和热舒适度挖掘需求侧响应潜力,增设储热罐和电锅炉进一步解除热-电耦合,并提出一种考虑需求侧响应和热-电解耦元件的优化调度方法。该方法采用多目标分层序列法处理调度目标,包括调度解质量、经济性和风电消纳能力,并设计一种基于改进文化基因算法的求解方法,利用自适应交叉概率和变异概率以及基于邻域交换的模拟退火策略,提高算法的收敛性和寻优性能。仿真结果表明,该方案能够有效提高热电联产系统运行经济性和风电利用率,且热-电解耦装置的效果优于需求侧响应。

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考虑柔性负荷的联合发电系统低碳经济优化调度

张晓虎, 倪景源

2025, 46(6): 420-429. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0231

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在联合发电系统运行中,要求减少系统运行成本,同时实现低碳目标,结合需求侧柔性负荷的可转移、可平移和可削减特性,提出综合发电成本、阶梯式碳交易成本和负荷补偿成本的总成本计算模型,搭建火风光水核抽储联合调度模型。考虑阶梯式碳交易机制参与优化调度,阶梯式碳交易机制能够保证同时达成经济性和低碳性目标。针对白鲸算法在进化过程中求解多样性和精确度降低,引入Tent混沌映射,解决对初始参数敏感问题。仿真结果表明：在柔性负荷和阶梯式碳交易机制参与优化调度后,总成本减少16.2%,碳排放减少12.5%。验证此模型的经济性和低碳性。

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考虑系统运行差异的风火储协调一次调频控制策略

杨婷婷, 李浩千, 吴鑫彦, 柳玉, 康静秋

2025, 46(6): 430-439. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0220

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针对系统运行差异,提出一种风火储协调的一次调频控制策略。首先提出一种针对风力机运行状态差异的一次调频功率分配策略,定义调频裕度因子量化风力机实时调频能力,确保风力机安全、有效地参与调频;其次,针对风电调频面临的系统频率二次跌落问题,提出基于模糊控制的火储协同转速恢复策略,以快速且经济地实现转子转速的恢复。仿真结果显示,该策略有效地实现风火储的协调一次调频,在确保经济性和可靠性的同时,充分利用风电的调频容量,有效改善系统的频率特性。

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高降压比LLC谐振变换器

艾建, 沈晔豪, 杨贤彬, 毕恺韬, 樊启高

2025, 46(6): 440-450. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0210

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传统LLC谐振变换器的降压比受变压器匝比以及开关频率范围限制,且高压侧器件电压应力高,无法适用于高降压比场合。针对该问题,该文提出一种新型高降压比LLC谐振变换器,其降压比是全桥LLC谐振变换器的4倍,并具有实现软开关、输入电容电压自平衡、高压侧器件电压应力低以及控制方法简单等优点。详细阐述其工作模态及运行机理,并在开关管延时关断的条件下,分析变换器输入电容电压自平衡机理。最后,通过搭建一台2 kW的实验样机,证明该变换器具有的优点及其运行原理的正确性。

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虚拟电厂规模化灵活资源集群优化配置

黄蔚亮, 王斐, 张扬, 莫理莉, 兰峻焜, 陈皓勇

2025, 46(6): 451-461. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0198

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针对大型城市电网中灵活资源存在聚合及应用困难的问题,提出一种资源集群优化配置算法。首先,提出基于灵活资源特征及辅助服务需求的分层分区集群策略,并采用基于密度的噪声应用空间聚类算法（DBSCAN）对资源进行聚类,以资源集群参与虚拟电厂任务;其次,根据虚拟电厂所需调节功率和资源集群容量潜力,优化配置其参与任务的时间段,实现资源利用效率和虚拟电厂运行效益的最大化;然后,引入状态势博弈理论和惩罚机制,优化时间段内资源配置确保任务过程中的稳定性和可靠性;最后,给出算例,证明该方案下虚拟电厂规模化灵活资源可高效地进行资源优化配置,算法是可行和有效的。

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基于新型微分器LC型逆变器有源阻尼控制方法

苑国锋, 葛怀宇

2025, 46(6): 462-469. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0190

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针对传统有源阻尼控制方法的微分器存在的相位滞后问题,提出一种基于新型数字微分器的LC型离网逆变器有源阻尼控制策略。该方法设计新的相位补偿器,该相位补偿器可更加准确地补偿后向差分微分器引入的相位滞后,增大系统正向阻尼区间,使电容电压有源阻尼反馈系数有更大的选择区间,提高系统的稳定性和对谐振尖峰的抑制能力。所提出的新型微分器与理想微分器的频率特性更接近,且可基于电容电流反馈的有源阻尼控制方式设计有源阻尼反馈系数。通过仿真以及实验结果证实该方法的可行性与有效性。

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计及P2G与热能品位的园区分布式能源系统优化配置

刘瑞, 王子艺, 赵斌, 王力, 张传亮, 刘冬

2025, 46(6): 470-477. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0188

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为降低园区供能成本与CO₂排放量,满足工业生产中不同品位能源需求,提出一套计及电转气（P2G）与不同品位热能供应的园区分布式能源系统。首先,基于k-均值聚类算法选取典型日负荷,建立以系统年总成本和CO₂排放量最低为目标的容量优化模型;然后,对于求解所得的Pareto前沿采用熵权法修正的TOPSIS方法进行决策;最后,对比不同的系统组成对其综合性能的影响。研究结果表明,所提计及P2G与热能品位的园区分布式能源系统具有较高的经济性和环保性,热泵与P2G耦合有效提升系统的可再生能源消纳能力,优化系统能源供给,使得系统的㶲效率提升16.8%。

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多层次灰色体系下光伏建筑改造项目评价研究

刘冰, 刘孝海, 朱丽, 纪雨辰

2025, 46(6): 478-485. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0239

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针对光伏建筑改造项目缺乏统一标准评价体系的问题,在以往光伏建筑经济效益和综合效益评价相关研究的基础上,构建多层次灰色体系构造光伏建筑改造项目评价矩阵,并将熵权法、灰色关联法和优劣解距离法（TOPSIS法）三者结合,建立直观可行的研究模型,对位于天津市的某机关办公建筑系列改造方案进行比较和评估。研究结果表明,基于多层次灰色体系下建立的光伏建筑评价模型方便有效,实现了改造方案的量化分析,可用于该项目光伏方案的后续改进及其他光伏建筑改造项目的评价。在光照条件良好的典型办公建筑屋顶和立面安装光伏,可实现“净零能耗建筑”的目标,达到超过60%的全年自给率。

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制冷工况下半透明光伏液流窗电热性能对比实验研究

朱丽, 王鹏, 霍玉佼

2025, 46(6): 486-493. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0227

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基于透光光伏组件与液流腔的集成设计,对制冷工况下光伏液流窗于0°、15°、30°倾角下的电热性能进行室外实验测试,以光伏中空窗为参考,对液流腔进水温度为25 ℃、流量为0.4 L/min时两者的性能差异进行对比分析。结果显示,光伏液流窗的隔热性能显著优于光伏中空窗。当太阳辐照度达到620~630 W/m²,室外环境温度为38~39 ℃时,光伏液流窗和光伏中空窗室内侧表面温度分别平均低于室外环境温度9.5 ℃和高于室外温度1 ℃;不同倾角下,通过光伏中空窗直接进入室内的瞬时热量明显更高。倾角为30°时,太阳辐照度为640~650 W/m²,室内外环境温差为9~10 ℃工况下,通过光伏中空窗直接进入室内的瞬时热量均值为9.5 J,约为液流窗的33倍;室内制冷工况下,光伏中空窗电池工作温度分布在24.9~27.3 ℃区间,当液流窗进液温度接近夏季市政供水温度25 ℃时,无法有效为太阳电池降温,应考虑进一步对市政供水进行冷却或采用温度更低的空调冷凝水。

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基于蜣螂优化时间卷积网络的太阳辐照度预测算法

宋建材, 刘健蓉, 张鑫洋

2025, 46(6): 494-500. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0228

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针对现有机器学习预测算法超参数优化困难和精度难以满足优化调控需求的问题,提出一种基于蜣螂优化时间卷积网络（DBO-TCN）的太阳辐照度预测模型。该模型利用时间卷积网络（TCN）有效融合了卷积神经网络（CNN）的并行处理能力与递归神经网络（RNN）的时序建模功能,通过模拟蜣螂习性群智能优化算法对TCN的超参数进行优化,更加准确地挖掘太阳辐照度的时空演变规律。并与TCN、长短期记忆网络（LSTM）等主流预测算法进行详细对比实验,结果表明基于DBO-TCN提出的太阳辐照度预测模型具有更高的预测精度和鲁棒性。

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顾及时空异质性的地表太阳辐射观测网格划分

庄舒仪, 卜强生, 罗飞, 张潼, 叶志刚, 郭野

2025, 46(6): 501-509. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0185

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以江苏省为例,探索结合地表太阳辐射遥感反演数据与高斯混合模型的区域连续网格划分方案。研究证实,遥感反演得到的小时辐射数据在江苏省具有较高的精度,其总辐射和散射辐射与地面观测数据的相关系数分别达到0.95和0.89;此外,时空连续的遥感估计准确地揭示了区域内总辐射和散射辐射的空间差异及其逐月变化。以逐月序列作为太阳辐射分区的基础,测试在不同最大分区数约束下高斯混合模型分区结果的信息熵和实际分区数的变化,发现在江苏省构建100~208个连续分区较为合适。随着分区数的增加,分区的粒度变得更细,分区方案由主要揭示辐射总量的差异演化为同时兼顾辐射总量和变化特征的差异。

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基于损失函数改进和补丁时序Transformer网络的风功率超短期多步预测

晏吴宇歆, 张海波, 刘童蕙, 黄松涛, 尚国政

2025, 46(6): 510-521. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1903

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为提高风电功率超短期多步预测的精度,提出一种基于损失函数改进和补丁（Patch）时序Transformer网络的风功率超短期多步预测模型。首先,通过风功率数据的图像异常检测与清洗算法进行数据预处理,提升数据质量;其次,为增强Transformer模型的鲁棒性并加强局部序列依赖的捕捉能力,在原始Transformer结构中引入补丁模块和通道独立策略。最后,为进一步过滤噪声并提高序列预测中的形状变化感知能力,设计一种新颖的多元非线性损失函数。实验结果表明,所提出的模型在多项误差指标上显著优于对比模型,有效提升了超短期风电功率的多步预测精度。

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台风梅花对海上风电场海床演变数值模拟研究

汤春生, 麦子浚, 沈良朵

2025, 46(6): 522-530. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0930

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以2212号台风梅花为例,基于有限元数值模型,对位于江苏东台海域的海上风电场场址进行大小尺度模型嵌套的水动力-波浪-泥沙的耦合数值模拟,计算台风造成的风暴潮和风浪影响下的海床形貌演变趋势。结果表明：场区海床受台风影响下的冲刷和淤积程度比无台风情景下的结果更显著,在过境期间,台风能够增大海床的输沙率。采用数值模拟分析预测台风对海床造成的泥沙冲淤变化趋势,能对海上风电场海床泥沙冲刷风险评估以及海上风电场的安全保障和预测性运维提供科学的参考依据。

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基于风电叶片牵引疲劳加载的等效阻尼比计算方法研究

周爱国, 施金磊, 李佳峻, 朱玉田, 董涛

2025, 46(6): 531-537. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0833

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为在不获得叶片详细属性的情况下得到叶片的等效阻尼比及其与响应幅值的变化关系,提出一种基于牵引式加载的叶片等效阻尼比计算方法。基于振动理论,分析叶片在不同周期性激励作用下的响应特性,构建等效阻尼比、变形量和稳态振幅之间的映射关系。采用牵引式设备对3支大型叶片进行阶梯加载并计算其各阶段振幅下的等效阻尼比,揭示叶片等效阻尼比与稳态振幅的近线性关系,在满载阶段叶片的等效阻尼比达到小振幅下的2~3倍,同时将计算结果与自由衰减法计算结果进行对比,验证基于牵引式加载计算叶片等效阻尼比方法的可行性和适用性。

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基于VMD-TCN-GRU-AM的超短期风电预测

范竞敏, 贺广林, 王新刚, 张奎, 李佩怡, 何梓秋

2025, 46(6): 538-547. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0291

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为提升风电功率预测精度并解决单一神经网络模型在预测波动性和间歇性风电数据时的滞后性问题,提出一种融合变分模态分解（VMD）、时间卷积网络（TCN）、门控循环单元（GRU）和注意力机制（AM）的组合预测模型。模型利用VMD将原始风电数据分解为具有不同中心频率的本征模态函数（IMF）,以降低数据的随机性和波动性。然后通过TCN-GRU-AM模型对这些IMF子序列进行独立预测,TCN和GRU的组合能更好地捕捉各子序列的复杂特征和时间依赖性,AM则可增强模型对时间序列中关键时间步的识别能力。最终通过叠加预测分量重构出风电功率预测结果。实验验证显示,该模型能显著提高预测精度且有效缓解了滞后现象。

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考虑风力机疲劳载荷限制的风电场布局优化研究

刘伟杰, 黄国庆, 彭留留, 杨庆山, 姜言

2025, 46(6): 548-555. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0279

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在进行风电场布局优化时,如果目标函数仅考虑年发电量AEP,可能导致优化后风电场的部分风力机疲劳荷载增大,进而增加运维成本,因此优化得到的风电场布局可能不是最优解。针对上述问题,开展考虑风力机疲劳载荷限制的风电场布局优化研究。首先,通过输入每台风力机的有效风速和有效湍流强度至代理模型来预测等效疲劳载荷。然后,使用开源风电场优化平台TOPFARM对风电场进行布局优化,并在优化过程中增加对寿命周期等效疲劳载荷LDEL限制来降低风力机的疲劳载荷。最后,对Horns Rev 1典型风电场进行考虑疲劳限制的布局优化研究。结果表明：与不考虑疲劳限制相比,优化后的风电场会牺牲少量的AEP,但可换来LDEL较大程度的降低。

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超大型风力机叶片颤振抑制研究进展

廖唯良, 张明明, 杨建军, 凡友华, 邓燕飞

2025, 46(6): 556-566. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0274

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基于降本增效、平价上网等因素的考量,风力机的大型化趋势日益凸显,叶片长柔化带来的颤振加剧现象引发叶片疲劳增加、机组寿命下降等一系列问题。为缓解叶片颤振导致的机组各部件寿命下降、提升风轮运转平稳性,在超大型风力机颤振问题的基础上,围绕风力机叶片综述国内外各颤振抑制技术的发展历程及研究现状,分析颤振产生对风力机安全性和性能的影响,介绍不同颤振抑制技术的特点、适用范围及对风力机动态响应和稳定性的改善程度,总结目前主要的研究成果和存在的挑战,并对未来的研究方向进行展望,以期为叶片颤振抑制研究持续发展、风力机的大型化进程提供参考。

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高速开关磁阻风力发电机功率变换器与MPPT控制

孙冠群, 吕易儒, 王新刚, 董文娟, 郭金龙, 李刚

2025, 46(6): 567-575. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0267

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针对变速风电工况下开关磁阻发电机（SRG）变励磁电压最大功率点跟踪（MPPT）控制问题,该文探究直接控制SRG发电阶段相电流、开关角不固定时多变量控制以及高速运行和连续导通模式（CCM）有效性等问题。首先提出一种SRG新型功率变换器,由强励直升压主电路和可变励磁电压励磁电路组成,详述其工作过程并推导出SRG相关数学模型,分析相关理论特征。控制策略方面,提出一种基速以下全域单变量励磁电压扰动的MPPT控制方法,给出新型励磁电压扰动模型,除励磁阶段外,在新型功率变换器支撑下实现了发电阶段也可通过励磁电压变换进而直接调节相电流;开关角控制策略方面,给出开通角和关断角跟随转速自动在线快速线性调节的控制模型。从而将传统可控的多个变量耦合后仅由励磁电压作为单一变量实施MPPT控制,基速以上引入桨距角控制恒功率输出,全工作区域内的检测量仅为转子位置（转速）和功率。通过仿真与实验,并与已有两种变励磁电压MPPT结果进行比较,验证高速CCM运行下新型功率变换器与控制策略的有效性。

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风电场风电机组覆冰临界气象条件研究

孙朋杰, 张荣, 许杨, 陈正洪

2025, 46(6): 576-582. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0257

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利用湖北省某山区风电场2017年11月—2022年2月风电机组覆冰观测记录,结合高精度气象再分析资料,综合考虑风电机组的地形条件进行插值,得到每台风电机组的逐小时气象要素资料,在此基础上分析风电机组覆冰及消融阶段气象要素变化,得到风电机组覆冰时刻与消融时刻气象要素临界值。1）在风电机组覆冰阶段,气温呈持续下降状态,相对湿度呈持续上升状态,风速在风电机组覆冰前后无明显波动,持续平稳且风速较大。2）在风电机组覆冰阶段,气温呈持续上升状态,在覆冰消融时刻达到峰值;相对湿度呈持续下降状态,在覆冰消融时刻达到最低值;风速呈持续平稳状态,较覆冰阶段明显减小。3）风电机组覆冰的临界气象条件为轮毂高度处气温为0~2 ℃,风速为4~6 m/s,微量降水或无降水,相对湿度95%以上;风电机组覆冰消融的临界气象条件为轮毂高度处气温为4 ℃以上,风速为2~4 m/s,相对湿度小于90%。

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风电机组多级行星齿轮系统动力学特性分析

刘随贤, 彭悦, 向玲, 胡爱军

2025, 46(6): 583-590. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0253

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建立风电机组两级行星齿轮加一级平行轴齿轮传动系统的动力学模型,该模型综合考虑内外部激励的影响及多种非线性因素。深入研究激励频率和齿侧间隙对系统动力学特性的影响机制。研究结果表明,随着激励频率的变化,系统主要表现为周期运动,当激励频率接近固有频率或主次谐波共振区时易诱发混沌运动,激变和倍周期分岔是系统通向混沌的主要道路。增加齿侧间隙会导致系统经历从周期运动到混沌再到周期运动的复杂演化过程,期间存在吸引子共存和跳跃不连续现象。通过协同优化齿侧间隙设计并规避主次谐波共振区可有效抑制混沌等失稳现象,提高多级行星齿轮系统的稳定性和可靠性。

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大型海上风电场集电系统拓扑优化研究

何佳, 董礼, 葛铭纬

2025, 46(6): 591-596. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0245

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通过改进传统混合整数线性规划模型约束条件,并引入可选路径预缩减和动态生成电缆不交叉约束,提出一种适用于大型海上风电场的集电系统路径规划方法。案例测试显示,优化后的风电场集电线路成本降低7.27%,改进后的模型可大幅减小存储空间需求和求解时间,计算效率得到极大提升。

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稳态工况下在役风力机叶片的载荷测试和识别

周勃, 张丽新, 包洪兵, 俞志强

2025, 46(6): 597-606. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0243

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针对稳态工况下运行的陆上风力机叶片载荷测试和识别问题,首先基于等效疲劳载荷理论,结合应变载荷测量技术设计载荷测试方案,根据载荷测量要求进行数据采集、传感器布置和标定,搭建叶片载荷监测系统;其次,在叶片监测系统中通过应变片获得稳态工况下的测试载荷,同步采集测风塔、雷达等风特性信息以及数据采集与监视控制（SCADA）系统获得风力机控制状态信息,并根据风速俘获矩阵模拟得到仿真载荷;由于测试载荷数据时长与设计载荷时长不同,为便于比较,将设计载荷、测试载荷、仿真载荷都转换为1 Hz下的等效疲劳载荷进行对比。结果表明：同一截面测试载荷与设计载荷比值在104.0%~130.2%区间,符合叶片载荷设计安全裕量,同一截面测试载荷与仿真载荷比值差异较大,说明稳态工况下载荷监测的动态变化与湍流强度强相关,有必要监测风剪切和湍流参数以反映实际载荷有效防止过载运行。

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海上大型固定式风渔融合平台结构特性分析

闫琛, 王雨, 吴垠峰, 刘伟, 曹淑刚, 罗翔

2025, 46(6): 607-613. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0234

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提出一种风渔融合模式下海上风电和海洋牧场联合开发结构形式,对其在固定式基础条件下进行一体化结构分析研究,对比结构融合前后的受力变化,论证该结构形式的可行性与相较单一开发模式的优势,可为海上风渔融合发展模式提供一种新的发展思路。

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基于流固耦合的屋顶柔性光伏系统颤振性能研究

李正农, 肖蓓, 钟旻, 吴红华

2025, 46(6): 614-622. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0232

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为研究柔性光伏支架在屋顶风场条件下的颤振性能,基于Ansys Fluent计算平台,根据某屋顶风场实测结果,通过嵌入自定义函数（UDF）的方法实现屋顶风场的模拟,利用Newmark-β法进行0°~40°范围内柔性光伏组件竖向及扭转自由度的流固耦合数值计算。研究发现,柔性光伏组件在屋顶风场环境下也会同时发生竖弯和扭转的耦合振动,此颤振形式为自限幅软颤振。光伏组件倾角对屋顶柔性光伏支架系统颤振性能有显著影响：在光伏组件倾角0°~30°内,颤振临界风速随倾角的增大不断减小;在30°~40°倾角内,颤振临界风速随倾角的增大有增大趋势。基于频谱分析发现,随着倾角的增大,扭转运动在耦合振动中的占比逐渐增大,0°~40°倾角的扭转成分占比为52.3%~74.2%。

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基于VMD-MBWO-KELM的短期风电功率预测

常振成, 游国栋, 肖梓跃, 芦玉冉, 刘锐君, 郗重企

2025, 46(6): 623-631. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0229

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针对风力发电功率存在较强的间歇性和波动性、预测精度较低的问题,提出基于变分模态分解（VMD）与多策略融合的白鲸优化算法（MBWO）的核极限学习机（KELM）预测模型。首先利用VMD对原始风力发电功率序列进行平稳化处理并构建MBWO-KELM模型,然后将分解后的子序列输入MBWO-KELM模型进行预测,最后对不同子序列进行重构以得到最终的风电功率预测值。结果表明,不同季节下该模型的预测精度和稳定性明显优于其他模型,平均绝对百分比误差（MAPE）值均控制在6%以下,可提高风电能源的利用效率。

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翼刀安装位置对风力机气动性能的影响

杨瑞, 朱先航, 田楠, 曾学仁, 方亮, 包广超

2025, 46(6): 632-638. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0226

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为研究翼刀安装位置对风力机气动性能的影响,以某1.5 MW风力机为研究对象,考虑叶片展向位置和周向位置,通过数值模拟对包括原始叶片在内的13种模型不同工况下的气动性能进行计算分析。结果显示,并非所有模型都会对叶片功率起到提升作用,说明探究翼刀最佳安装位置的必要性。相对于在压力面和两面同时安装翼刀,仅在叶片吸力面上安装翼刀能更有效地抑制分离的展向流动,令分离点后移,提升叶片的气动性能。其中,在9.9 m/s来流风速下,模型5（距叶根8 m的展向位置处,仅在叶片吸力面安装翼刀）的性能最佳,可有效抑制流动分离,提高1.876%的叶片功率,比模型4（两面同时安装翼刀）的效果提升0.541%。

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海上风电单桩基础降本增效方法研究

郭晓辉, 刘鑫, 周昳鸣, 胡合文, 闫姝

2025, 46(6): 639-644. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0199

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基于江苏海域,采用一体化设计对比API-WSD规范、ISO规范等常规校核方法,以及第四强度理论结合欧标的新校核方法,重点分析单桩基础新旧校核方法的差异性;统计不同风电场17个单桩基础几何参数,研究分析泥面载荷、桩径、桩长之间的规律,建立载荷-几何尺寸-质量的关系曲线,提出单桩基础设计快速评估方法,并搭建智能化快速评估平台。

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行星轮滑动轴承对风电机组传动链振动特性影响

费文军, 谭建军, 朱才朝, 李浩, 叶伟, 孙章栋

2025, 46(6): 645-658. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0196

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以2 MW级风电机组传动链为研究对象,考虑行星轮滑动轴承接触界面柔性与箱体、内齿圈等复杂外形构件柔性,采用平均流量雷诺方程建立行星轮滑动轴承弹流润滑模型,利用有限元缩聚理论建立箱体、内齿圈轮齿、行星架耦合点与弹性支撑之间的关联关系,建立应用行星轮滑动轴承的风电机组传动链系统摩擦动力学耦合模型,分析不同载荷工况与轴承结构参数对传动链系统动态特性的影响规律,并通过台架试验验证。研究结果表明：增大输入扭矩、减小滑动轴承间隙有助于改善行星轮系齿面偏载情况;行星轮滑动轴承不会改变系统振动加速度响应主要特征频率成分,但会使系统振动位移响应中出现与行星轮转频相关的频率成分,且增大行星轮滑动轴承宽径比与间隙会增加系统振动;在高扭矩工况下行星轮滑动轴承易产生边缘粗糙峰接触,但减少行星轮滑动轴承宽径比与间隙有助于提高行星轮系均载性能。

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基于机器学习耦合启发式算法和数据预处理的无负约束组合风速预测

付桐林

2025, 46(6): 659-666. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0194

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首先将人工神经网络（ANN）、支持向量机（SVM）及极值学习机（ELM）与集合经验模态分解（EEMD）和灰狼算法（GWO）相耦合,构建多个混合模型对中国黄土高原陇东区环县风电场风速进行预测,进而将各混合模型的预测结果作为输入变量,以预测误差平方和最小为目标函数,构建无负约束的组合模型NNCT,并采用灰狼算法优化组合模型的权重,实现研究区域风电场风速的准确预测。数值结果表明,该模型可有效降低模型选择的风险,具有更高的预测精度。

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纵荡工况下叶片柔性对15 MW级浮式风力机气动特性影响研究

马璐, 周乐, 张险峰, 雷肖, 沈昕, 杜朝辉

2025, 46(6): 667-675. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0186

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以IEA-15 MW风力机为对象,基于涡尾迹模型和几何精确梁模型研究了纵荡工况下叶片形变对风力机性能的影响。结果表明,浮台的纵荡运动所带来的附加速度会改变风力机的入流速度,从而使风力机的载荷出现波动;而相比于固定工况,纵荡工况下风力机的输出功率有所提升,且在考虑叶片柔性后风力机载荷有所下降。此外,在风力机纵荡运动过程中,风力机的载荷对入流速度变化的响应存在延迟,同时叶片柔性形变带来的附加速度会加剧载荷响应的延迟。

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基于整体二阶弹性分析的海上风电支撑结构设计方法研究

邱旭, 王志成, 万兆聪, 冯又全, 陈俊岭, 李会

2025, 46(6): 676-682. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0175

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对现有规范中的不同结构设计方法进行梳理,在此基础上提出适用于不同形式海上风力发电支撑结构的基于整体二阶弹性分析的结构设计方法。对基于一阶弹性分析的压弯整体稳定验算公式进行修正,使其能适用于二阶弹性分析下等截面和变截面构件验算;根据支撑的强度和刚度要求介绍通过在支撑点处施加假想力来考虑导管架结构整体几何缺陷的方法。所提设计方法可与基于一阶弹性分析的传统设计方法保持协调过渡,能更好地考虑结构二阶效应,具有较强的工程应用可行性。

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多度量下ResGAT的风力发电机齿轮箱故障诊断

李明, 曹洁, 刘宗礼, 王进花

2025, 46(6): 683-690. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0173

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针对现有深度学习方法在风力发电机齿轮箱故障诊断方面的特征提取和样本相似性建模局限性,提出一种多种距离度量下残差连接的图注意力网络（ResGAT）。该方法构建全连接图以生成邻接矩阵,并结合多种距离度量方法,充分挖掘样本之间的相似性。利用图注意力网络进行节点特征聚合,结合残差连接以减轻模型梯度消失风险。进一步地,在Adam优化器中融入L2正则化及偏置校正,以降低过拟合问题。实验结果显示,ResGAT方法在WT-Planetary gearbox dataset齿轮箱数据集上能有效提取样本间相似性,并在风力发电机齿轮箱故障诊断上展现出优异性能。

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基于LBM-DEM-IMB的流体-颗粒系统的曲线边界识别方法

翁杰弟, 姜永正, 傅佳豪, 陶恋, 杨景云

2025, 46(6): 691-699. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0285

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为解决现有数值模拟技术模拟生物质颗粒在曲线管道中与流体混合流动时易卡阻和效率低的问题,提出一种新的边界识别方法来识别复杂的自定义曲线边界,并通过自定义曲线边界中流体-颗粒的流动验证LBM-DEM-IMB和所提出算法的有效性和准确性。结果表明,曲线边界识别方法在获得光滑曲线边界方面具有较高可行性和准确性,且合理反映了曲线边界对颗粒流动行为的影响,如颗粒在管道凹坑中的滞留和弯管内颗粒自由沉降时的瑞利-泰勒不稳定性。为提高IMB对曲线边界中流体-颗粒系统的计算能力及研究颗粒流动和提高如生物质颗粒的运输和加工效率提供一种有效的数值计算方法。

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基于高频整流液压蓄能式波能装置功率跟踪控制方法

高东照, 王坤林, 盛松伟, 叶寅, 王振鹏, 王文胜

2025, 46(6): 700-705. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0280

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针对液压蓄能式波能装置由于蓄能器的解耦作用无法最大功率跟踪,不可控整流模式液压发电机组频繁启停、功率不可控、无法自适应跟踪来波功率等问题,提出基于高频整流的功率跟踪控制方法。建立完整的液压蓄能发电系统以及压力负载数学模型,通过高频整流器控制发电机转速,改善液压发电系统输出特性,实现液压发电机组在功率变化范围内自动跟踪来波功率。仿真试验结果表明,液压发电机组马达输入流量能自动跟踪液压缸的输出流量,系统压力自动匹配来波功率。因此,功率跟踪控制方法可改善波能装置液压发电机组特性,减少启停,实现功率跟踪与自适应负载调节,有利于推进液压蓄能式波能装置研究。

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基于波浪能的多级机组液压式能量转换系统特性研究

张亚群, 范朝晖, 盛松伟, 李显豪, 叶寅

2025, 46(6): 706-711. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0191

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为实现对波浪的快速响应和波浪能的高效收集利用,以波浪能发电装置液压式能量转换系统为出发点,开展多级机组能量转换系统的方案设计,确定各个元气件的设计参数。为验证多级机组能量转换系统的工作性能,开展3种海况下的装机总功率均为100 kW的单级能量转换系统、2级机组能量转换系统（50 kW+50 kW）、3级机组能量转换系统（20 kW+30 kW+50 kW）的仿真计算,并针对仿真结果中的系统压强、发电总功率、各发电机功率进行对比分析。结果显示,小浪况下3级机组发电量最小,2级机组发电量最大;大浪况下,3级机组发电量最大,2级机组发电量最小。总之,同样的浪况下,多级机组能量转换系统对波浪的响应时间、发电电量均优于单极机组,且随着机组级数越多,系统对大浪的适应性越高。

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考虑界面热阻效应的地埋管分层传热解析模型及解答

周祥运, 胡世翔, 张夏阳, 高游, 孙德安

2025, 46(6): 712-720. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0310

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把地埋管换热器简化为有限实心圆柱面热源,建立考虑界面热阻效应的分层岩土传热解析模型。对传热控制方程进行有限汉克尔和拉普拉斯变换,求解得到各分层岩土温度的拉普拉斯域解;通过与数值解和现有解析解的对比,验证该文模型解的正确性;重点评估界面热阻对地埋管近场分层岩土温度分布的影响。结果表明：①由于界面接触热阻的存在,土层上界面温度因热量积聚而上升,土层下界面温度因热量减少而下降,土层界面处温度分布呈跳跃现象;②界面接触热阻对温度响应的影响随传热时间的延长而增大,随径向距离的增加而减弱;③相邻土层导热系数的差值越大,界面接触热阻对分层岩土温度分布的影响越大。

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能源桩-建筑光伏光热系统的地区适用性分析

王芳, 游田

2025, 46(6): 721-728. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0214

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能源桩-建筑光伏光热系统回收光伏发电余热,并将其蓄存在能源桩周围的土壤中,在提高光伏发电效率的同时,有效维持能源桩周围的土壤热平衡。为促进系统的推广应用,该文选取中国严寒及寒冷地区的4个代表城市,基于TRNSYS软件建立系统模型,在相同的运行策略下完成4个地区的系统设计,分析比较系统在不同地区的运行效果。结果表明：哈尔滨地区因最高的热负荷需求,所需太阳能蓄热量最高,达130.91 MWh;哈尔滨的光伏组件具有最高的发电效率和发电量,达19.31%和73.29 MWh,西宁的光伏组件集热效率最高,为36.24%;系统在哈尔滨和西宁具有最好的节能效果,节能率达96%以上;此外系统在长期运行条件下展示了更好的经济性。该系统将促进可再生能源在建筑中的应用,实现建筑领域的低碳减排。

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