太阳能学报

Select

王子君, 胡中停, 李季垚, 洪晓强, 荣鼐

2025, 46(8): 1-6. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0520

PDF全文 ( )

可视化

基于双层皮通风幕墙结构,提出一种外置光伏百叶通风节能窗,充分利用遮阳百叶与光伏发电优势,高效采暖、发电与采光,营造舒适的室内光热环境。利用Design Builder和Energy Plus建立外置光伏百叶通风窗系统夏季工况的光-热-电耦合仿真模型。以普通双层玻璃窗为基准,对比分析了外置光伏百叶通风窗系统对自然采光、室内热环境的影响并预测其综合能耗。结果表明,外置光伏百叶通风窗自主采光能力较弱,但靠近外窗的2.0 m×1.5 m区域能满足自然采光要求且舒适性较好。热舒适（PMV）研究表明,整个夏季外置光伏百叶通风窗房间相较于普通双层玻璃窗房间更为舒适。外置光伏百叶通风窗系统节约33.90%空调能耗的同时产电84.69 kWh。相较于普通双层玻璃窗,外置光伏百叶通风窗系统综合节能34.64%~56.48%,具有较高的节能潜力。

Select

风揭荷载作用下光伏与压型钢板一体化屋面支座节点的抗拔承载力与设计方法

吴函恒, 邢梓瑄, 王涛, 周聪, 王力

2025, 46(8): 7-17. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0707

PDF全文 ( )

可视化

为研究风揭荷载作用下光伏与压型钢板一体化屋面支座连接系统的抗拔承载能力与设计方法,设计支座单节点的加载装置,并通过静力拉伸试验得到支座节点的破坏模式、承载能力以及荷载位移曲线,暗扣支座的抗拔承载力为锁边支座承载力的1.96倍;通过真空吸盘加载,开展“光伏组件-压型钢板-支座系统-檩条”子结构模型足尺试件的抗拔试验,揭示子结构模型的失效机制,分析支座节点承担拉力的分布规律,表明支座节点的拉力分布呈非均匀状态,不均匀系数在1.22~1.31之间;采用结构有限分析软件ABAQUS建立光伏与压型钢板一体化屋面的数值分析模型,进一步研究支座节点承担拉力的分布规律,结合试验与数值模拟分析结果,建议不均匀系数取为1.3;基于容许应力法,提出光伏与压型钢板一体化屋面支座节点的设计方法。

Select

新型分片式钢管混凝土风电塔的力学性能研究

廖明进, 徐宇, 范可征

2025, 46(8): 18-24. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0492

PDF全文 ( )

可视化

提出一种新型分片式钢管混凝土风电塔。首先,依据相同位置横截面承载力不小于圆锥型塔筒的原则,拟定分片式风电塔结构基本设计参数,然后基于ABAQUS对比研究分片式风电塔与圆锥型塔筒力学性能的差异。研究结果表明：1）与圆锥型塔筒相比,在相同设计载荷下分片式风电塔最大Mises应力减小19.58%,塔顶位移减小24.93%,基频提升11.7%,线性屈曲载荷提升33.0%,非线性屈曲载荷提升41.5%,用钢量减少4%。2）缺陷幅值系数为0.05时,分片式风电塔失稳载荷约为圆锥型塔筒的两倍。3）分片式风电塔不会突然失稳,失稳载荷受缺陷影响小,结构缺陷不敏感,截面塑性区因受钢管混凝土柱的约束扩展受限,其具有良好的屈曲性能和结构延性特征。

Select

考虑风电时空相关性成本控制下的配电网多场景运行优化

许清华

2025, 46(8): 25-32. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0504

PDF全文 ( )

可视化

结合卷积自编码器（CAE）与条件生成对抗网络（CGAN）,提出一种考虑风电时空相关性成本控制下的配电网多场景运行优化方法。针对含多区域风电集群接入的配电网系统,利用CAE提取风电出力历史数据的时空相关特征,将其作为CGAN的条件值输入进行风电出力场景生成,并采用K-Medoids聚类方法进行场景缩减,获得风电时空相关出力典型场景集。在此基础上,以系统运行经济性最优为目标建立配电网优化运行模型,进而求解配电网的最优潮流分布。最后,基于IEEE 33节点配电系统进行仿真分析,算例结果表明,所提方法能有效兼顾系统运行经济性和电能质量,进一步提高配电网对风电的消纳能力。

Select

基于全尺寸试验的百米级叶片极限失效分析

赵建刚, 王博文, 张文伟, 冯学斌, 邓航, 刘鹏辉

2025, 46(8): 33-38. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0522

PDF全文 ( )

可视化

为研究百米级风电叶片在组合极限载荷下的损伤响应,对时代新材TMT90 m+叶片进行全尺寸极限承载力测试。通过试验监测、应变数据分析以及非线性有限元仿真对叶片的失效机理进行研究。结果表明结构非线性、材料非线性导致叶片局部区域在承载高水平载荷时出现应力集中,进而促使局部屈曲的产生,个别区域的提前失效加速了局部屈曲对局部刚度及稳定性的削弱,从而导致叶片最终的断裂失效。

Select

考虑卷制缺陷和焊接缺陷的风力发电塔筒承载力研究

陈俊岭, 万兆聪, 冯又全, 邱旭

2025, 46(8): 39-46. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0531

PDF全文 ( )

可视化

通过设置钢材热膨胀系数并施加温度场的方式实现有限元模型中卷制缺陷和焊接缺陷的生成,对考虑缺陷的等截面弯曲筒段进行参数化分析,探究长径比、径厚比、环焊缝间距、焊接缺陷幅值、残余应力等因素对塔筒承载力的影响,结果表明卷制和焊接残余应力对承载力有不可忽略的削弱影响。通过与欧洲规范给出的工程算法进行对比发现,在缺陷幅值较大时,有限元结果可能低于工程算法算得的承载力标准值,导致工程算法偏不保守。

Select

地震激励对22 MW超大型海上风力机动力学响应影响研究

王朝辉, 李向辉, 梁峰, 吕娜, 赖踊卿, 杨阳

2025, 46(8): 47-54. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0547

PDF全文 ( )

可视化

基于模态加速度法,在FAST软件中开发了海上风力机地震载荷计算模型,实现了风-浪-地震联合作用下风力机一体化耦合仿真,计算了不同环境工况下IEA 22 MW单桩海上风力机动力学响应,定量分析了地震激励对风轮载荷、塔顶振动和支撑结构载荷的影响程度,结果表明地震会显著增大机舱振动加速度,最高可达7.7倍,对塔顶位移极限值影响较小,但会增大塔顶侧向位移变化,且由于缺乏气动阻尼耗散,振动幅度衰减速度较慢;与低容量海上风力机不同,地震载荷对22 MW单桩风力机桩基载荷几乎无影响,进行基础初步设计时可忽略地震载荷的作用。

Select

双槽结构对风力机S809翼型的减阻研究

吴宛洋, 李健, 钟兢军

2025, 46(8): 55-64. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0562

PDF全文 ( )

可视化

该文采用数值仿真计算方法,研究双槽结构的槽道位置、宽度和角度对风力机S809翼型气动性能的影响。结果表明,双槽结构的最优参数是前槽道位于50%弦长处,后槽道位于70%弦长处,槽道宽度为2.5%弦长,槽道角度为75°。其在攻角大于12°时可显著改善风力机S809翼型的气动性能,升阻比相对于基准翼型的最大增量为439.03%。

Select

考虑尾流和偏航下的塔筒螺栓疲劳损伤评估方法

刘明星, 耿荣荣, 王家庆, 龙凯, 陆飞宇, 陶涛

2025, 46(8): 65-70. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0567

PDF全文 ( )

可视化

为正确评估尾流和偏航作用对机组疲劳特性的影响,提出基于时序载荷计算疲劳损伤的评估方法。以风电机组塔筒螺栓为研究对象,对比等效疲劳载荷和累积损伤的雷达图,通过结果分析,证明提出方法的可行性和合理性。应用提出方法,考察不同偏航角、风速和湍流度对塔筒螺栓累积疲劳损伤的影响,进一步验证提出方法的准确性,并得到相应的变化规律。

Select

水平循环荷载下海上风电安装平台桩靴基础承载变形特性研究

张宁, 周家润, 董勇

2025, 46(8): 71-76. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0587

PDF全文 ( )

可视化

针对海上风电安装平台桩靴基础,建立考虑土体循环弱化的桩靴-土体耦合有限元模型,通过与离心机模型试验对比,证明其在模拟桩靴基础循环特性方面的可靠性,并针对工程尺度的四腿安装平台进行一系列的循环加载分析。研究结果表明,单个桩靴基础在水平循环加载下,表层桩周土体和桩靴周围球形带处发生土体弱化,产生累积竖向沉降;四腿平台在水平荷载作用下主要失效模式为受压桩腿竖向沉降过大,双向水平循环加载下受压桩累积沉降大于单向加载情况,当循环幅值大于55%静承载力时,随着循环次数增加,平台倾斜率不断增加,影响风电安装平台在位作业安全性,最终受压桩竖向沉降过大,平台失效。

Select

来流风剪切及其对风力机性能影响的实验研究

牛洪涛, 杨从新, 刘文杰

2025, 46(8): 77-84. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0606

PDF全文 ( )

可视化

以3.3 MW水平轴风力机为研究对象,采用外场实验的方法,利用机舱式激光雷达对青藏高原地区某一风电场来流风剪切及其对风力机性能影响进行分析研究。研究发现,在水平来流方向,高原地区风剪切具有一定的日变化特征,同时受风向、风速和温度的影响,且在不同时段它们对风剪切影响的程度不同;高温会使风剪切指数降低,实验风力机主要处于高风剪切指数区。通过对5种风剪切指数分析发现,各风剪切指数在不同风速区间对风力机功率、转速和转矩影响存在较大差异。当风速≤6 m/s时,高风剪切指数下的风力机输出功率、转速、转矩均较大;当风速>6 m/s时,低风剪切指数下的风力机输出功率、转矩均较高,而所有风剪切指数下的转速区分并不是很明显。

Select

桩式可调风电机组基础纠偏响应及顶升力计算研究

魏焕卫, 雷树立, 刘聪, 谭芳

2025, 46(8): 85-95. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0614

PDF全文 ( )

可视化

为研究桩式可调风电机组基础在顶升过程中的纠偏响应以及顶升力的计算方法,采用室内模型试验与数值模拟相结合的综合研究方法,对顶升过程中反力桩及周边土体的响应进行探究,并对纠偏顶升力进行因素分析。基于能量守恒定律提出适用于该基础结构形式的顶升力计算方法,同时利用数值模拟以及室内模型试验检验了该顶升力计算理论的合理性。结果表明,随顶升力的施加,基底非纠偏侧受压面不断减小,基础纠偏中性轴向非纠偏侧发生偏移,各桩体沉降发生改变;土体重度、黏聚力以及上部荷载等因素对顶升影响范围无明显影响,但与顶升力呈线性相关;而土体内摩擦角与埋深显著影响土体的剪切范围,导致顶升力呈非线性变化,其中内摩擦角与顶升力呈明显负相关,而埋深与顶升力则显著正相关。提出的顶升力计算方法与模型试验和数值模拟结果吻合较好。

Select

考虑动态过程的风电机组最大功率点跟踪控制

王小虎, 董健, 刘伟超, 张林中, 韩新月

2025, 46(8): 96-103. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0618

PDF全文 ( )

可视化

为提高风电机组动态运行过程的风能捕获量,提出转矩误差前馈与桨距角随动复合控制策略,设计考虑动态过程的最大功率点跟踪（MPPT）控制器。该控制器利用无迹卡尔曼滤波器在线估计风轮气动转矩,采用牛顿拉夫逊迭代法估计风速和叶尖速比,使用气动转矩估计值与稳态最优转矩的差值作为前馈信号,以控制发电机电磁转矩,并对前馈通道的参数按发电机转速进行增益调度。将叶尖速比估计值用于桨距角调节,使桨距角达到当前叶尖速比状态下的最优值,以提高非最优叶尖速比状态下的风能捕获能力。模拟结果显示,该控制策略可有效提高风力发电机的MPPT动态响应速度和风能捕获量。

Select

单柱复合筒型基础工程应用及承载能力优化研究

校建东, 林毅峰, 程海锋, 王舒扬, 齐欣, 张浦阳

2025, 46(8): 104-113. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0634

PDF全文 ( )

可视化

利用物理试验和有限元计算方法,针对单柱复合筒型基础在工程应用中的施工效应进行分析,总结单柱复合筒型基础顶承式承载模式,并基于其承载特点提出在浅覆盖岩层提升承载能力的有效方法。研究表明：施工效应的影响在循环荷载作用过程中逐渐减弱;单柱复合筒型基础为顶承式承载模式,采用等效重力模型对基础的极限承载力模拟可较好地反映单柱复合筒型基础的承载特性,且可通过等效重力模型手段对单柱复合筒型基础进行简化计算;压载能够有效提升单柱复合筒型基础在浅覆盖岩层地质中的适用性。

Select

累积损伤条件下的风电叶片延寿评估

曾世龙, 马强, 李德旺, 白学宗, 安宗文

2025, 46(8): 114-119. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0640

PDF全文 ( )

可视化

该文讨论了叶片延寿相关的标准体系及要求,依据延寿评估程序,提出疲劳累积损伤条件下的叶片延寿评估方法。首先,在役工况下测量挥舞和摆振方向叶片根部弯矩载荷,并获取叶片所经历的风速和湍流强度,建立俘获矩阵。其次,结合雨流计数法、等效载荷变换和Miner准则进行累积损伤计算,以瑞利分布构建疲劳载荷谱。接着,以累积损伤和已工作寿命年限,计算年度损伤值,求出累积总损伤不超过疲劳破坏临界损伤值的延寿区间。最后,以某型1.5 MW叶片为例进行延寿评估,验证方法的可行性。

Select

海上风电单桩液压锤击沉桩机理大比尺模型试验研究

朱怀龙, 朱碧堂, 罗如平, 徐长节

2025, 46(8): 120-129. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0655

PDF全文 ( )

可视化

为探究海上风力机液压锤击沉桩机理,通过采用光纤光栅（FBG）应变传感器和薄膜压力传感器等监测技术,在砂土中开展开口钢管桩（直径D=0.273 m）液压锤击沉桩的大比尺（1∶10）模型试验,砂土密实度为70%。研究沉桩过程中土塞高度、桩身残余轴力和侧摩阻力、桩土界面应力以及砂土中应力场变化规律。研究结果表明：FBG应变传感器能在高能的液压锤击沉桩中存活,并能有效监测动态荷载下的桩身应变;在沉桩过程中最大的冲击加速度达到100g,FBG应变传感监测到最大桩身应变为450×10^-6;随着沉桩深度的增加,土塞率变化不大,土塞增长率（IFR）值接近1,土塞效应不明显;桩尖和桩侧处法向应力随h/R增加而降低（其中h为监测点离桩尖的高度,R为桩半径）,并且桩侧法向残余应力显著小于锤击时的法向应力;沉桩过程中,靠近桩尖的土体应力急剧增加,随后逐渐减小并趋于稳定,并且表现为“径向应力>竖向应力>环向应力”的应力分布特征,同一水平面,距离桩越远土体应力越小。在刚度和变形控制严格的海洋桩基中,需要考虑沉桩效应的影响。

Select

啮合误差对考虑时变摩擦风电齿轮箱直齿轮副啮合刚度影响研究

王立程, 刘玉, 艾延廷

2025, 46(8): 130-140. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0670

PDF全文 ( )

可视化

以风电齿轮箱中平行轴直齿轮副为研究对象,考虑存在中心距误差和轴不对中误差时,修正啮合点径向力和切向力,基于切片势能法建立啮合刚度计算模型,该模型充分考虑真实齿廓型线特性和基体刚度的耦合效应,并引入扭转刚度来计算轴不对中带来的附加刚度项;推导包含啮合误差的齿轮啮合角和啮合点压力角模型;齿面时变摩擦系数随啮合角改变而改变,修正含时变摩擦系数的基体耦合刚度和扭转刚度模型;研究中心距误差、轴不对中和时变摩擦对啮合刚度的影响规律。结果表明：引入时变摩擦系数后,摩擦力使啮合刚度在啮入阶段增大,啮出阶段减小;与定摩擦力作用啮合刚度在节点处突变相比,时变摩擦啮合刚度更为平滑;正中心距误差会通过减小啮合角来降低啮合刚度;轴不对中误差会导致啮合刚度剧烈减小,单、双齿啮合时间发生变化;两种误差共同作用时,正、负中心距误差会分别叠加和削弱轴不对中误差对啮合刚度带来的影响。

Select

最佳运维时间窗的海上风电场维护优化策略

屈冲, 闫建国, 覃涛, 刘影, 杨靖

2025, 46(8): 141-150. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0672

PDF全文 ( )

可视化

针对海上风电场维护任务精准调度的需求,利用三参数威布尔分布模型计算风电机组关键零部件的可靠度函数,以确定其最佳维护时间窗,并采用混合策略的离散灰狼算法（HGWO）进行运维方案的优化。首先,考虑过度维修和维修不足的运维时间窗违规次数,建立包含时间窗违规惩罚成本的海上风电机组运维方案优化模型;其次,基于HGWO求解最小化运维成本的问题。最后,以某海上风电场实际运维案例数据对模型算法进行验证,并与遗传算法等其他传统方法进行比较,实验结果表明HGWO在求解时间窗约束下的海上风电维护方案优化问题具有收敛速度快、寻优效率高的优势,相比于遗传算法等传统算法在求解该问题时表现出更强的全局搜索能力,验证了所提方法的有效性和经济性。

Select

切变湍流对风力机尾迹恢复特性影响实验研究

韩玉霞, 朱长海, 金凯宁, 陈雪明, 杨斌

2025, 46(8): 151-158. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0683

PDF全文 ( )

可视化

为研究切变湍流对风力机尾迹恢复特性的影响规律,采用热线风速仪在风洞闭口段分别采集自由流、均匀湍流及切变湍流入流时风力机下游尾迹数据。通过对比3种入流工况下水平轴风力机轴向速度和湍流强度等物理量,解析均匀湍流、切变湍流耦合塔影效应对风力机尾迹恢复特性的影响。结果表明：均匀湍流时尾迹速度恢复最快,自由入流次之,切变湍流入流最慢;对于尾迹湍流强度恢复能力依次为均匀湍流最快,切变湍流次之,自由入流最慢。湍流强度增加会促进尾迹恢复,但风切变和塔影效应则会起抑制作用;均匀湍流耦合塔影效应会促进尾迹中心下移,而切变湍流耦合塔影效应则会延缓该趋势,说明风切变对尾迹偏斜的影响比塔影效应更显著。

Select

考虑黏弹性边界的风电基础地震动响应分析

胡昊, 王海龙, 江琦, 张建伟, 王华震

2025, 46(8): 159-167. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0684

PDF全文 ( )

可视化

为探究地震作用下预应力锚栓式基础结构动力响应特性,以新疆某风电场为例,基于混凝土塑性损伤（CDP）模型,考虑基础与锚栓笼的相互作用,建立地基-基础-锚栓笼三维数值仿真模型,利用二次开发实现地基边界弹簧-阻尼器的黏弹性边界模拟,明晰压缩波（P波）45°斜入射与剪切波（SV波）临界角30°斜入射作用下风电基础与锚栓笼的动力响应规律。结果显示,在地震荷载作用下,基础顶部与灌浆层的接触面以及锚板与基础底部的结合区域,应力集中现象较为突出,为损伤的高风险区域;相较于P波,基础损伤破坏对近断层脉冲SV波的敏感性更强;斜向入射导致锚栓笼内侧锚栓承受了较大的应力,对风电基础安全影响更大。因此,风电工程抗震设计中应考虑近断层脉冲SV波对风电基础的影响,确保其在极端地震事件中的安全性和可靠性。

Select

大型海上风电场双边环形集电系统优化方法

刘青, 毛世博, 马玉涛, 苗照晨, 李龙威

2025, 46(8): 168-175. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0698

PDF全文 ( )

可视化

为解决大型海上风电场集电系统规划过程中的可靠性与经济性平衡问题,提出针对双边环形集电系统优化方法,针对海上风电场集电系统不能交叉的问题,利用环形扫描法构造初始可行解,并设计检测交叉算法来规避电缆的交叉。在路径寻优时,为了更好地找到全局最优解,通过灰狼算法与遗传算法相结合的方法来提高算法的全局探索性能。以某大型风电场为例,验证该算法的有效性并采用序贯蒙对优化后方案的可靠性进行评估。

Select

基于NWP信息的SSA优化EEMD-LSTM风电超短期功率预测

依沙克·司马义, 陈昊, 张正强, 徐帅, 刘莘轶, 于立军

2025, 46(8): 176-183. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0534

PDF全文 ( )

可视化

该研究建立一种组合风电功率预测模型,结合集合经验模态分解（EEMD）、麻雀搜索算法（SSA）和长短期记忆神经网络（LSTM）算法。模型通过 EEMD 对风功率时间序列进行分解,克服了传统分解方法的模态混叠现象;利用涵盖风速、风向、气压与湿度等气象变量数值天气预报特征和测风塔信息与功率输出建立映射关系;通过 SSA 算法对基于 LSTM 神经网络构建的预测模型进行超参数优化,显著提升模型的预测精度。经验证,本模型在预测性能上优于其他组合模型,均方根误差提升达到5.81%及7.09%。

Select

生物炭和褐煤对麦秸厌氧发酵产甲烷特性的影响

胡传义, 辛娅, 李杰, 王殿龙, 钱宇涵, 邹楚

2025, 46(8): 184-189. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0625

PDF全文 ( )

可视化

对生物炭和褐煤提高小麦秸秆厌氧发酵沼气产率进行实验研究,探索生物炭和褐煤添加对厌氧发酵沼气产率、纤维素和半纤维素降解及厌氧发酵细菌和古菌结构的影响。结果表明：生物炭和褐煤促进了麦秸沼气产率、纤维素和半纤维素降解。褐煤组优于生物炭组,生物炭组优于对照组,生物炭和褐煤添加实验组的沼气产率分别提高了16.8%和20.4%,褐煤实验组沼气产率和平均甲烷含量分别为327.0 mL/g和61.5%。从纤维素和半纤维素降解来看,添加生物炭和褐煤后,纤维素降解由18.32%降低至12.50%~13.69%;半纤维素含量也从9.81%进一步降低至6.52%~7.95%。微生物菌群分析表明生物炭和褐煤对厌氧细菌的影响不大,采用褐煤作为添加剂可丰富古菌群落和代谢途径,该研究获得了生物炭和褐煤在促进麦秸厌氧产甲烷过程中的机制。

Select

不同含水率的香菇菌渣粒子对其拱效应的影响

孙恒阳, 李震, 乔志忠, 雷曌, 李斌, 许胜

2025, 46(8): 190-197. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1310

PDF全文 ( )

可视化

使用粒子运动轨迹追踪实验和离散元仿真方法,探究不同含水率香菇菌渣粒子在致密化过程中拱效应的影响。通过分析8%、10%、12%、14%这4组含水率香菇菌渣粒子在压缩的4个不同阶段的运动轨迹,揭示粒子在压缩过程中受到的拱效应影响的大小。研究表明：在香菇菌渣粒子含水率为12%时,粒子运动过程中的偏转和位移最大,受到拱效应的影响最大;在香菇菌渣粒子含水率为8%时,粒子运动过程中的偏转和位移最小,受到拱效应影响最小。

Select

涡激振动驱动的串并列双柱群水动力特性及俘能研究

罗竹梅, 晁浩诚, 张晓旭, 李俊, 杨涛

2025, 46(8): 198-206. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0321

PDF全文 ( )

可视化

采用双向流固耦合数值方法对串列及并列布置的两个刚性连接三圆柱柱群结构涡激振动（VIV）响应特性及俘能性能展开研究。分析串列群间间距比Z=8、12和16和并列群间距比Z_y=4、6、8,约化速度U^*=2~13范围内,串列及并列布置中柱群结构的水动力干扰特性及俘能大小、俘能效率的变化规律。研究结果表明：相较于单组串列双柱群,串并列刚性连接的柱群表现出更为复杂的水动力特性和响应结果,在柱群间隙流与尾流的相互作用以及柱群的相互干扰作用下,两柱群结构的振幅响应出现了从涡激振动到驰振的过渡区。串列柱群后尾涡形式主要以2P、2S和2T形式脱落,个别约化速度下出现碎涡及带状涡。随着群间间距比的增加,柱群间相互干扰作用减弱。间距比对串列刚性连接柱群的俘能影响不明显,柱群的俘能值和能量密度随着U^*的增加而增加,当初始分支转换到上端分支时,上下游柱群的能量获取优势发生了变化。并列柱群间干扰通过尾涡相互作用后实现,因此柱群间相互作用微弱,Z_y=8时,其涡激振动响应与单柱群响应特性几乎一致。

Select

地埋管跨季节储热技术研究与展望

冯国会, 田晓珂, 王茜如, 黄凯良, 刘馨

2025, 46(8): 207-215. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0506

PDF全文 ( )

可视化

针对地埋管跨季节储热技术可解决余热资源用于供暖时存在的时间、空间不匹配问题,归纳总结了影响地埋管储热效果的因素;综述了地埋管储热技术的长周期模拟研究,分析其环境效益、系统效能和运行策略等;归纳了地埋管储热技术的两类应用形式,分别阐述了其系统构成、运行特点和各工程存在的问题,并就各问题总结经验;最后总结了目前地埋管储热技术易出现的问题,就设计计算、联合运行和自动控制对未来地埋管跨季节储热技术的发展提出展望。

Select

石蜡-聚乙二醇双梯度复合相变材料的制备和性能研究

吕又付, 褚天莹, 李浩楠, 刘是彤, 肖俊兵, 李传常

2025, 46(8): 216-223. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0525

PDF全文 ( )

可视化

基于熔融共混法,以石蜡（PA）和聚乙二醇（PEG）为相变基体材料,中间相nano-SiO₂和EG作为粘结剂、导热添加剂和定型材料制备不同比例的宽温域梯度复合相变材料（WT-CPCM）,测定WT-CPCM的储热密度、导热系数、高温稳定性以及不同功率加热下的温度响应。实验结果表明WT-CPCM的导热系数和储热密度与各组分的占比密切相关：PA与PEG比例为50∶110、导热填料nano-SiO₂为0.5%、EG为1.5%时,WT-CPCM的热导率最高达0.71 W/（m·K）,进一步填充至Al₂O₃多孔载体中其导热系数达到1.06 W/（m·K）,是纯材料PA、PEG热导率的4.2和3.8倍;WT-CPCM的储/放热过程中具有两个典型特征峰,总潜热值可达186.49 J/g,在不同功率加热下,WT-CPCM的热响应曲线响应迅速。

Select

基于动态规划的储能聚合商辅助服务市场调度策略研究

杨翠, 徐天奇, 李琰, 李晓兰

2025, 46(8): 224-233. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0646

PDF全文 ( )

可视化

在辅助服务市场多元化主体发展的进程中,针对小型分布式储能无法满足辅助服务市场准入门槛,同时储能仅参与单一辅助服务市场收益差、储能利用率低的问题,提出将分布式储能聚合管理来协调参与一次、二次调频市场的调度方法。首先,建立储能聚合商参与一次、二次调频市场日前联合交易决策模型,通过电网与储能聚合商上下层迭代,依据市场需求、竞争主体,小型储能信息等因素每小时动态选择市场,然后运用动态规划法进行求解,最终产出聚合商每小时参与联合市场的储能调度方案。算例分析表明,该策略较仅参与一次调频收益增加61.96%,储能利用率提升8.99%;较仅参与二次调频收益增加123.52%,储能利用率提升28.12%。验证了所提动态调度策略能提高储能聚合商收益和储能利用率,有利于吸引更多零散储能参与电力市场,充分挖掘调频资源。

Select

基于中空玻璃微珠和变密度多层绝热材料的液氢球罐复合隔热研究

樊想, 赵益达, 张国信, 党战伟, 李建仓, 白博峰

2025, 46(8): 234-239. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0561

PDF全文 ( )

可视化

液氢球罐隔热系统是实现低蒸发率及经济储存的关键。该文使用逐层模型研究了变密度多层绝热（VDMLI）和中空玻璃微珠（HGB）复合的隔热系统,设计了球罐夹层空间的支撑结构,并建立了球罐漏热量预测模型;对比了不同隔热设计下球罐日蒸发率,基于25 m³液氢球罐分析了夹层空间真空度、VDMLI总层数和层密度对球罐日蒸发率的影响,综合抽真空难度和隔热材料成本等因素设计了2000 m³液氢球罐的隔热系统。结果表明：2000 m³液氢球罐日蒸发率为0.042%,对比NASA同容积球罐日蒸发率降低了16%。

Select

基于Informer算法的燃料电池寿命估算

施永, 赵洪霄, 谢缔, 汪亮亮, 苏建徽, 解宝

2025, 46(8): 240-248. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0592

PDF全文 ( )

可视化

为解决长短期记忆网络（LSTM）和门控循环单元神经网络（GRU）在捕捉长期依赖关系上的不足以及估算精度较低的问题,该文提出基于Informer算法的燃料电池寿命估算方法,旨在提高估算的准确性和效率。该方法采用加权平均法和皮尔逊系数法对数据进行平滑处理,以增强数据的趋势性并减少噪声影响。结合Informer模型的多尺度信息融合和长期依赖建模能力,设计了一个能够实现燃料电池寿命在线估算的寿命估算框架。随后设计3组实验与传统的LSTM和GRU模型进行比较,当训练集占比80%时,Informer模型U_MAE、U_RMSE、U_MAPE均最小,估算精度高于LSTM和GRU模型。说明Informer模型在长时间序列估算方面表现出色,为燃料电池寿命估算提供可靠的依据。

Select

PEMFC用碳纤维纸的复合疏水改性工艺研究

任辉, 王阳峰, 王红涛, 姜蕊, 丁忠伟

2025, 46(8): 249-254. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0616

PDF全文 ( )

可视化

以聚四氟乙烯（PTFE）为疏水剂,探讨分步浸渍联合真空干燥的疏水处理工艺对碳纤维纸的微观形貌和性能的影响。结果表明,采用分步超声浸渍结合真空干燥的方法获得负载10%的疏水碳纸综合性能最优,此时碳纸透气率为1760 mL∙mm/（cm²∙h∙mmAq）,电阻率为7.3 mΩ∙cm,接触角达到147 °,0.6 V电压下电流密度为1.52 A/cm²,综合性能优于国外商业疏水碳纸。红外光谱和XPS显示含F的化学键的存在降低了碳纸的表面能,显著地提高碳纸的疏水性。

Select

考虑电流纹波影响的PEM电解槽建模与半实物仿真研究

张贵辰, 张杨, 周京华, 兰云政

2025, 46(8): 255-262. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0630

PDF全文 ( )

可视化

该文从电化学、热力学、流体动力学和电学的角度出发,构建质子交换膜（PEM）电解槽动态机理模型,表述PEM电解槽的非线性、动态特性和内部多物理过程的耦合。在此基础上,提出将纹波电流拆分为直流分量与交流分量的方法,旨在更加真实的反映电流纹波对制氢效率影响,建立PEM电解槽与电力电子电路结合的半实物仿真平台,对不同幅值与频率的纹波电流输入进行测试,半实物仿真结果与实验数据吻合,验证模型的准确性,为研究高效制氢电源变换器拓扑结果及其控制策略提供理论依据与验证平台。

Select

基于PEMFC系统的模型优化与仿真

王小龙, 李梦达, 李万里, 裴光耀

2025, 46(8): 263-268. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0691

PDF全文 ( )

可视化

为提高质子交换膜氢燃料电池在实际工况中的应用效率,根据实际电堆性能与质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）的工作原理对现有的能斯特电动势模型进行改进,结合机理建模和辨识建模方法,建立效率更高、稳定性更好的新型PEMFC系统模型,基于Matlab等平台对该模型进行仿真验证分析。结果表明,新型PEMFC系统模型能够直观反映电堆输出电压、输出功率、电池效率受温度、氢氧比、压差等参数影响的变化趋势,相较于传统PEMFC系统模型,在电池效率、续航、稳定性等方面有较大提升。

Select

融合热斑时序演变特征的光伏阵列故障检测方法

韩明轩, 董红召, 佘翊妮, 陈炜烽

2025, 46(8): 269-277. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0494

PDF全文 ( )

可视化

针对传统依靠I-V特性的光伏故障离线诊断方法建模复杂、成本高,而在线人工智能检测方法可解释性差、对数据集敏感等问题,提出一种新的融合热斑时序演变特征的光伏阵列故障检测方法（HSTF）,利用真实光伏平台进行遮挡实验,以获取不同热斑故障程度下的组件I-V输出特性曲线,并建立等效电路模型以模拟不同热斑程度下光伏阵列输出特征,共同构建故障诊断方法的输入特征向量。之后构建LightGBM-DBO模型对获取数据集进行训练,建立融合热斑时序演变特征的光伏阵列故障检测模型。利用光伏平台遮挡实验验证模型性能效果,将该方法与传统神经网络算法、决策树算法等其他检测算法进行对比,验证方法的准确性与可靠性。

Select

晶体硅异质结光伏组件湿热衰减模型及寿命预测

任佳文, 罗云仁, 石建华, 刘文柱, 刘正新, 孟凡英

2025, 46(8): 278-284. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0498

PDF全文 ( )

可视化

以异质结组件为研究对象,进行多种湿热条件下的加速老化试验,基于老化试验数据,采用可靠性领域的Peck模型分析组件功率衰减过程,然后使用Wiener过程结合Peck模型进行组件寿命概率密度函数的计算,得到异质结组件在双85试验条件下的运行时间平均值。对概率密度函数进行积分得到可靠度函数,描述异质结组件在该试验条件下的失效分布特征。最后,利用得到的Peck-Wiener模型参数,建立任意温湿度下的组件寿命预测模型。通过寿命预测模型发现,在温湿度较低的大庆,组件的预测寿命为33 a;而在相对相对湿度超过80%的海南,组件的预测寿命大大降低。同时,将（50 ℃/45% RH）时的预测结果与实际环境数据集进行对比,验证本文所建立的Peck-Wiener模型的有效性与高精度。

Select

漂浮式光伏平台组合系泊系统建模与稳定性研究

霍玉前, 董旭, 付铭, 程飞滕, 刘银华

2025, 46(8): 285-292. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0499

PDF全文 ( )

可视化

基于浮体水动力计算直接时域法和系泊缆静力分析法建立组合系泊系统在外载荷输入下的时域运动方程,采用添加锚链配重块的方式提高主系泊缆的系泊能力,并将主系泊缆作为系统主要位姿控制模块进行深入研究。研究结果表明：采用组合系泊的方式使平台边缘受水平牵引力平均降低36.7%;组合系泊系统提供的水平恢复力相比于四点系泊系统平均增加27%,系泊张力平均降低34%,组合系泊在满足浮动平台系泊条件的同时大幅降低对平台随浪波动特征的影响。

Select

长三角区域光伏发电功率预测模型适用性评估——以浙江省金华市为例

徐崇斌, 陈前, 孙晓敏, 张晓波, 李国帅, 左欣

2025, 46(8): 293-298. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0501

PDF全文 ( )

可视化

光伏发电过程受气象因素、地理位置等外部环境因素的影响较大,具有显著的不确定性。该文利用金华市6个光伏电站的发电功率数据,使用不同预测模型进行对比分析,证明邻近发电站对于光伏发电功率预测的支持性作用。研究表明：处于同一区域之间的光伏电站受到气象环境因素影响,具有相似的趋势; 2）基于深度学习进行时间序列预测无需手动提取特征和熟悉整个发电过程,通过数据驱动和模型训练,能够捕捉到功率曲线的变化趋势,基于Transformer的Crossformer和PatchTST更适合应用到光伏发电功率预测任务中。

Select

一种适用于宽输入范围的单电感三端口变换器

高圣伟, 王昭, 孙醒涛

2025, 46(8): 299-308. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0511

PDF全文 ( )

可视化

针对光伏组件输出电压不稳定的问题,提出一种宽输入电压范围的单电感非隔离型三端口变换器,并通过控制策略可实现3个端口之间的能量流动和功率分配。该文提出的变换器是基于四开关Buck-Boost（FSBB）变换器通过直接构造法和多输入端口构造法结合得到的,光伏组件端口和储能端口串联的结构打破了传统的分时策略的限制,可进一步拓宽变换器的运行范围,同时由于结构特性还可使得三端口变换器的控制器设计得到简化。最后,对提出的拓扑设计实验样机,通过实验验证变换器理论分析的正确性以及在真实的光伏组件中运行的可行性。

Select

新型低熔点三元混合硝酸盐高温腐蚀行为研究

韩昕龙, 张春琳, 鹿院卫, 高祺, 王元媛, 吴玉庭

2025, 46(8): 309-314. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0500

PDF全文 ( )

可视化

为探究新型低熔点三元混合硝酸盐的高温腐蚀特性,该文采取失重法研究347H和316L不锈钢在500 ℃和550 ℃两种温度下三元硝酸盐中的静态腐蚀行为。结果表明,随着腐蚀温度的升高,347H和316L不锈钢的腐蚀速率都随之增高;相同温度下,随着浸泡时间的增加347H和316L不锈钢的失重量都随之增加,而腐蚀速率却随之下降。在550 ℃下腐蚀1000 h后347H不锈钢和316L不锈钢的腐蚀速率分别为0.0313、0.04439 mm/a。在相同的腐蚀时间下,347H不锈钢表现出更优的耐腐蚀性。

Select

基于综合距离相似的CEEMDAN-Informer光伏功率组合预测模型研究

詹莹, 王潇添, 王旭, 许野, 李薇, 王雯雯

2025, 46(8): 315-326. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0521

PDF全文 ( )

可视化

针对当前光伏发电功率预测相似日选取结果失真、信号分解质量较差和预测模型训练时间长且易陷入局部极值等缺陷导致的预测精度较差的问题,构建融合综合距离相似日选取、自适应噪声的完备集合经验模态分解和Informer算法光伏出力组合预测模型。在利用皮尔逊相关系数法完成关键气象因素筛选的基础上,使用灰色关联度、动态时间弯曲、欧氏距离和夹角余弦的加权组合的综合相似距离法选定待预测日的历史相似日,并利用自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）算法对历史出力序列进行分解,生成高质量的模型训练样本集,最后基于Informer算法构建光伏出力组合预测模型,实现对光伏出力的精确预测。通过在云南某光伏电站的实际应用,结果表明相较于其他组合预测模型,所提基于综合距离相似的CEEMDAN-Informer模型可捕捉光伏出力的骤变趋势,预测精度较高,可为光伏电站后续的优化调度奠定较好的基础。

Select

CH₄Cl₂Si-SiHCl₃-H₂体系下硅碳竞争沉积的热力学研究

郭李杰, 袁兴平, 赵丹, 吕庆辉, 谢刚, 侯彦青

2025, 46(8): 327-332. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0524

PDF全文 ( )

可视化

为探究碳元素在化学气相沉积过程中的热力学行为,对CH₄Cl₂Si-SiHCl₃-H₂体系的平衡气相组分及固相产物进行分析,探究反应温度、系统压强和进气原料配比对硅碳沉积行为的影响。结果表明：在化学气相沉积阶段,硅沉积的热力学条件为1200 ℃、0.1 MPa、物质的量之比n（H₂）∶n（SiHCl₃）=15∶1时,多晶硅产率最大可达到34.00%;而降低多晶硅产品中碳含量的有利热力学条件是高温、高压以及进气原料中H₂过量,在1150 ℃、0.1 MPa和n（H₂）∶n（SiHCl₃）=50∶1时多晶硅中碳元素的沉积量可降至0.78×10^-9以下。

Select

基于YOLOv7的光伏组件故障检测模型

张文馨, 周宇, 王劲松, 李忠艳

2025, 46(8): 333-340. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0540

PDF全文 ( )

可视化

针对光伏组件的热斑和蒙尘故障,提出基于YOLOv7的故障检测模型。首先,引入Mosaic与Mixup结合的数据增强方法扩充图像数据集,提高模型的泛化能力;其次,引入坐标注意力机制（CA）,不仅能关注通道特征和空间特征,还能解决长程依赖的问题。实验结果表明,改进后的YOLOv7模型在检测光伏组件、蒙尘以及热斑故障时的准确率分别达到96.08%、83.92%以及77.19%,与原始模型相比分别提升3.66个百分点、1.90个百分点以及2.27个百分点;mAP值由82.48%提升至83.05%;模型精度提高,鲁棒性增强,满足实际应用需求。

Select

考虑相似日选取与PVformer模型的短期光伏功率预测

李练兵, 代亮亮, 李新达, 杨鹏伟, 杨少波, 高国强

2025, 46(8): 341-351. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0552

PDF全文 ( )

可视化

为提高光伏功率预测的准确性,提出一种基于混合蛙跳算法（SFLA）相似日选取和改进Transformer模型的短期光伏功率预测模型——PVformer模型。基于灰色关联度计算相似因子,基于SFLA优化综合相似因子,实现对光伏相似日的选取;PVformer模型基于卷积神经网络（CNN）对光伏数据进行特征获取并降低数据维度,基于双向门控循环单元（BiGRU）提取光伏数据时序特征并对数据进行位置嵌入,基于多头自相关注意力机制寻找序列间关系,并打破信息利用瓶颈。综合相似因子最大的历史日作为预测日的相似日,选择相关性较高的特征作为模型输入,构建历史特征向量和未来气象向量输入到PVformer模型中。对比实验结果显示,PVformer模型可提高日前光伏功率预测的精度,E_MAPE、E_MAE 、E_MSE分别达到1.526%、0.274 MW、0.134 MW²。最后通过消融实验证明模型改进的有效性和必要性,具有一定的实用价值。

Select

太阳能飞艇等效电路拓扑电力评估方法研究

靳可, 张晓辉, 席涵宇, 于智航

2025, 46(8): 352-358. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0556

PDF全文 ( )

可视化

提出一种太阳能飞艇等效电路拓扑电力评估方法,充分考虑艇身大范围曲面对辐照影响以及艇面光伏阵列电力拓扑形式,构建曲面阵列等效电路模型,开展高保真电力评估方法研究。首先,构建飞艇的参数化模型、太阳辐照和艇面辐照离散模型;然后,充分考虑光伏阵列实际串并联形式,提出一种太阳能飞艇等效电路拓扑电力估算方法;进而,与辐照离散功率累加法进行对比,分析不同飞行条件下两种电力评估方法的差异。结果表明：艇面光伏阵列串联方向的辐照均匀性越差,与传统功率累加法相比所提等效电路法的误差越大,在高纬度地区相对误差甚至超过120%,因此太阳能飞艇电力估算推荐所提等效电路拓扑法。

Select

一种光-储整合系统拓扑及协同控制策略设计

蒋建波, 惠学智, 刘飞, 赵恩铭, 罗伟铭, 丁画

2025, 46(8): 359-368. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0557

PDF全文 ( )

可视化

为协调电力系统供需侧功率调度,平滑系统中的功率波动,提出一种基于电网侧功率调度的光-储整合系统拓扑架构及其控制策略。所提拓扑架构可实现相间与相内的功率均衡,进而实现光伏单元与储能单元之间的能量互补。其次,通过深度挖掘模块化变换器的控制自由度,结合典型的运行场景与控制需求,对整个系统的协同控制策略进行设计。所提光-储整合系统及其协同控制策略既可利用储能平抑光伏发电的功率波动,也可根据电网需求输出相应的功率,可增强系统的实用性。最后,通过实验验证了所提出的整合系统拓扑及其协同控制策略的有效性。

Select

考虑转供重构和无功控制的分布式光伏承载能力提升策略

杨毅, 焦昊, 王明深, 庄舒仪, 潘益

2025, 46(8): 369-378. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0559

PDF全文 ( )

可视化

为提高配电网对分布式光伏（DPV）的消纳能力,通过无功补偿电容器组（CB）和静态无功补偿设备（SVC）对无功的控制作用以及配电网转供运行的网络重构,提出考虑转供重构和无功控制的DPV承载能力提升模型。在此基础上,综合考虑1范数和∞范数构建DPV出力和负荷的概率不确定性集合,建立考虑转供重构和无功控制的DPV承载能力分布鲁棒优化模型。在改进的99节点系统上进行的算例仿真结果表明,所提出的考虑转供重构和无功控制的分布式光伏承载能力提升策略能有效提升配电网对DPV的消纳率,提高运行的稳定性和经济性。

Select

基于YOLOv8的太阳电池缺陷检测

王宗良, 陆丽, 康小东, 阮晓鹏, 笪贤文

2025, 46(8): 379-386. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0572

PDF全文 ( )

可视化

针对电致发光条件下太阳电池缺陷检测过程中缺陷尺度不一、背景噪声干扰严重的问题,提出一种基于YOLOv8的缺陷检测算法,以精确识别电池表面的缺陷。首先,采用感受野注意力卷积使模型动态调整感受野权重,减少图像信息的模糊和遗漏,提升对微小缺陷的检测效果;其次,引入坐标注意力机制,获取长宽方向信息,突出重点特征,减轻背景噪声干扰;最后,使用SIoU作为边界框损失函数,在预测框收敛过程中将向量角度纳入考量标准。实验结果表明：该算法在太阳电池缺陷检测数据集上mAP达到92.83%,相比于原始网络提高2.1%,误检、漏检的情况明显减少,能有效定位和识别太阳电池上的缺陷。

Select

基于悬链线方程的近海漂浮式光伏汇集动态缆线型设计方法

王春杰, 俞子龙, 孔祥玉, 俞露杰, 付强

2025, 46(8): 387-395. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0574

PDF全文 ( )

可视化

结合近海浅水环境下水深变化明显及动态缆抗载荷能力需求,提出一种漂浮式光伏汇集动态缆线型设计方法,基于悬链线方程建立缓波式动态缆线型模型,结合Orcaflex软件构建有限元模型设计动态缆线型初步方案,考虑浮体偏移情况,在满足约束条件下以缆长最短为优化目标,采用改进模拟退火算法对线型初步方案进行优化寻找全局最优解。结合某海域实际工程数据分析,分析在动态缆定长时首端连接角度对线型的影响,并利用Orcaflex软件验证优化后动态缆线型方案的可靠性与所提方法的可行性。

Select

时空连续的光伏系统最佳安装倾角及调整策略分析

解沛然, 徐硕, 赵轩, 徐超伟

2025, 46(8): 396-403. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0577

PDF全文 ( )

可视化

开发一种基于高时空分辨率气象数据的时空模拟方法,以精准确定任意位置光伏系统的最佳安装倾角,并在江苏省进行实证分析。结果表明,设计算法的模拟输出与实际测量数据高度相关,决定系数高达0.9619,相对均方根误差为13.4%。江苏省的光伏最优倾角从南到北逐渐增加,年最佳倾角介于25°~31°之间,夏季倾角最低可至5°、冬季最高可达49°。相比于年固定倾角,季节性和逐月调整倾角分别提升发电效率3.56%和4.33%,特别是在北部区域,由于直接太阳辐照度比例更高,倾角调整产生的发电增量更显著。当考虑光伏矩阵布设的土地成本、遮挡损失等因素时,使收益最大化的最佳倾角会有所不同,但整体空间格局基本不变,倾角的具体调整随市场经济要素的波动而变化。

Select

基于航拍图像识别的屋顶分布式光伏潜力评估

李贵祺, 金一

2025, 46(8): 404-410. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0594

PDF全文 ( )

可视化

以屋顶航拍图像为研究对象,通过图像识别和软件模拟的方法,对区域建筑屋顶的光伏发电潜力进行评估。针对建筑物轮廓提取不精确的问题,设计逐步优化的多尺度特征融合网络SOV-net,兼顾高层特征中的全局语义和低层特征中的局部细节,提升屋顶边界提取的准确性和轮廓的完整性。随后,筛选屋顶可铺设区域,将屋顶按照空间结构进行四分类,实现光伏阵列铺设方案的可视化,并评估区域的最大光伏发电潜力。结果表明,该区域可铺设光伏组件51754块,年发电总量为18.65 GWh。

Select

考虑机组电压下垂特性的大型光伏电站分布式电压优化控制策略

程强, 李海啸, 包诗媛, 杨伟, 刘利娟, 张路

2025, 46(8): 411-422. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0598

PDF全文 ( )

可视化

考虑到传统的集中式控制面临着通信负担较大的问题,提出一种分布式电压优化控制策略。在电压控制优化模型的构建上,考虑机组电压下垂特性的影响,将分段线性化的有功/无功-电压（P/Q-V）下垂曲线转变为一组混合整数线性约束,嵌入电压控制优化模型中。在电压控制优化模型的求解上,对传统交替方向乘子法进行改进,使其具有“并行更新”和“异步通信”能力,以提升分布式优化效率。最后通过算例分析,验证所提控制策略的适用性。

Select

表面织构化的PDMS辐射制冷薄膜制备及其在光伏中的应用

江清阳, 余晓梅, 罗成龙, 杨永朴, 符慧德

2025, 46(8): 423-429. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0600

PDF全文 ( )

可视化

以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为材料,采用一种简易的表面织构方法制备具有微结构表面的PDMS薄膜,再通过表面修饰及优化,最终获得具有理想光谱选择性且表面超疏水的PDMS（SH-PDMS）薄膜。该薄膜在8~13 μm的“大气窗口”波段平均发射率接近97.0%,在300~1100 nm区间的平均太阳光透过率也高达94.8%,是一种理想的光伏表层辐射制冷膜。将SH-PDMS薄膜应用于商业光伏的表层封装时,可观察到光伏表层表现出优异的疏水性及自清洁效果;同时户外日间测试结果显示,表层具有SH-PDMS薄膜的光伏组件比原始组件温度降低1.0~1.5 ℃;相比平滑封装的光伏表面,以SH-PDMS薄膜作为光伏表层还可减少光反射,提升组件的光电输出。

Select

考虑数据分解和Gish-BiTCN-MHSA的短期光伏功率预测

刘海鹏, 何艳苹, 金怀平, 方奇文, 吴洪

2025, 46(8): 430-438. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0603

PDF全文 ( )

可视化

为有效应对分布式光伏电站输出功率的波动对电网稳定性的挑战,提出一个新的短期光伏功率预测框架。首先,使用最优变分模态分解（OVMD）技术将原始光伏功率数据分解成多个模态分量,并将其与相关特征融合,生成一系列子序列。然后,采用结合Gish激活函数的双向时间卷积网络（Gish-BiTCN）对每个子序列进行预测,引入多头注意力机制（MHSA）使模型更加关注和捕捉时间相关特征。最后,通过对所有子序列的预测值进行重构得到最终的预测结果。通过实验验证其在光伏发电预测方面的优越性。

Select

基于非线性退化模型动态校准的光伏组件剩余寿命预测方法

陈伟, 吴燕, 裴婷婷, 沈泓池

2025, 46(8): 439-446. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0605

PDF全文 ( )

可视化

提出一种基于考虑随机效应的非线性维纳退化模型动态校准的光伏组件剩余寿命预测方法。首先,建立考虑参数随机性的非线性维纳退化模型,通过离线优化和在线更新估计模型参数。然后,基于非线性退化模型对光伏组件性能衰退状态进行预测,再建立退化状态预测误差模型对非线性模型进行补偿并进行参数更新,得到校准后的退化模型,在此基础上预测光伏组件剩余寿命。最后通过实例分析验证所提方法的有效性和可行性。

Select

气候变化对青藏高原光伏利用的影响及其原因

江滢, 申彦波

2025, 46(8): 447-454. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0628

PDF全文 ( )

可视化

利用实测数据,分析量化研究近30 a青藏高原辐射等太阳能发电关键气象要素的变化特征及其对太阳能发电的影响及程度。研究发现：1）近30 a来,青藏高原年总辐射辐照度呈明显的减小趋势,年净辐射略呈增加趋势,垂直直接辐射和净辐射均呈明显的减小趋势,散射辐射和反射辐射呈明显的增加趋势。2）近30 年来,青藏高原跟踪式和固定式太阳电池温度均呈明显的增加趋势,太阳电池气象因子折减系数也呈增加趋势。3）近30 年来,由于人类活动增加和气候变化的共同影响,青藏高原地区云量和降水量增加（大气中水汽分子增加）,能见度降低（大气中气溶胶颗粒增加）,导致日照时数减少,是直接辐射呈减少趋势的直接原因;人为建筑物增加,下垫面变化使得辐射反射特性改变等是造成高原地表总辐射和直接辐射呈减小趋势、散射辐射和反射辐射呈增加趋势的主要原因。高原气温呈明显的增加趋势,使得太阳电池温度升高,其气象因子折减系数呈增加趋势。

Select

平流层飞艇太阳电池热机械特性研究

孙康文, 洪暘, 崔海薇, 梁浩全, 程冬吉

2025, 46(8): 455-462. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0642

PDF全文 ( )

可视化

为利用热机械分析优化光伏组件寿命,在建立具有精细结构热力学模型的基础上,考虑中间膜材料在低温情况下的玻璃化转变,并加入焊锡黏塑性模型,以研究在高空温度冷热循环过程中,组件各材料因热膨胀系数不匹配导致的热机械应力,比较乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚烯烃弹性体（POE）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）作为中间膜时焊点疲劳寿命的区别,发现POE作为封装材料时焊点的疲劳寿命更长。

Select

基于数据增强和优化DHKELM的短期光伏功率预测

郭利进, 马粽阳, 胡晓岩

2025, 46(8): 463-471. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0693

PDF全文 ( )

可视化

针对不同气象条件数据质量差异较大且光伏功率呈高波动性难以预测等问题,提出添加随机噪声的数据增强方法（DA）和改进的神经网络组合模型。首先利用谱聚类算法将光伏数据按不同气象条件进行分类,随后通过添加与输入同形状的随机噪声方法提升数据集的规模与质量。针对深度混合核极限学习机（DHKELM）超参数多等问题,提出融合佳点集初始化、黄金正弦更新策略、非线性扰动和最优个体自适应扰动的改进鹈鹕优化算法（IPOA）对其超参数寻优。最后以青海共和县光伏园内某电站数据为例,结果表明基于数据增强的改进鹈鹕算法优化深度混合核极限学习机（DA-IPOA-DHKELM）模型在不同天气、季节条件下预测误差最小,拟合度均能达到90%以上,改进模型预测精度高、算法适用性强。

Select

基于多模态多尺度特征的超短期光伏功率预测

陈殿昊, 臧海祥, 刘璟璇, 张越, 孙国强, 卫志农

2025, 46(8): 472-480. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0701

PDF全文 ( )

可视化

为进一步提高超短期光伏功率预测的准确性,提出一种基于多模态多尺度特征的超短期光伏功率预测方法。首先,基于不同采样间隔得到多尺度地基云图与多尺度光伏功率作为预测模型的输入数据;其次,利用自注意卷积长短期记忆神经网络与长短期记忆神经网络分别提取多尺度云图数据的时空特征与多尺度功率数据的时序特征,从而得到多模态多尺度特征;然后,提出一种基于多头自注意力与多头交叉注意力的融合注意力机制,对多模态多尺度特征信息进行深度融合;最后,将多模态多尺度融合特征作为多层感知器的输入,进而实现超短期光伏功率预测。实验结果表明,该方法能够有效提高超短期光伏功率预测准确性。

Select

典型公路边坡光伏组件风致荷载特性研究

彭琦, 王羽, 彭博, 黄建, 谢孟春, 陈伏彬

2025, 46(8): 481-490. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0280

PDF全文 ( )

可视化

为研究公路边坡地形下光伏组件的风致荷载特性,基于风洞试验方法对填切型公路边坡上光伏组件风荷载特性进行分析研究,揭示风向角、坡角、组件倾角对边坡光伏组件风荷载的影响,结果表明：1）位于不同位置的边坡光伏组件的体型系数也不相同,均会随风向角的增大而减小,不利风向角下光伏组件体型系数的上限极值出现在0°~40°风向角内,下限极值出现在110°~160°内,通过体型系数云图可发现位于边坡下部的光伏组件与地面光伏组件表面风荷载分布相似,而边坡上部组件表面体型系数较为紊乱;2）同一坡角下改变组件倾角对不同位置组件的影响不同,倾角增大时组件表面压力增大但增幅不同,而对于不同坡角下相同倾角的组件,其所表现出的载荷特征也不同;3）对边坡光伏组件以及地面光伏组件进行脉动风压频域分析,发现组件前缘位置低频段频谱较为相似,而由于受边坡地形影响,下部边坡组件受高频脉动影响大于上部边坡组件与地面组件。

Select

双开关准Z源耦合电感高增益DC/DC变换器

周轩浩, 戚志东, 唐飞, 柏理音, 储开慧, 沈朝阳

2025, 46(8): 491-497. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0515

PDF全文 ( )

可视化

为使光伏、燃料电池等新能源发电系统输出稳定的高直流电压,提出一种双开关准Z源耦合电感高增益非隔离型DC/DC变换器。该变换器在传统准Z源结构基础上增加一个开关管和二极管组成双开关准Z源结构,利用耦合电感和开关电容单元实现变换器在更低占空比下的高电压增益,具备高电压增益、输入电流连续、开关管和二极管电压应力低、输入输出共地的优点。详细分析变换器拓扑的工作原理、稳态性能以及参数设计,并与其他相关的准Z源结构的DC/DC变换器进行对比。最后搭建一个120 W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性与可行性。

Select

基于多孔介质钻杆的太阳能土壤蒸发取水的实验与分析

黑秉森, 李啸天, 全晓军, 李思雨

2025, 46(8): 498-505. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0509

PDF全文 ( )

可视化

该文开发了一套利用菲涅尔透镜聚焦太阳光加热钻杆从土壤中取水的装置,在证明可行性后对其进行优化,可提高钻杆高温区域温度并增强钻杆的透水性,研究土壤含水率和钻杆透水性对取水能力的影响。结果显示,在含水率27.5%、太阳光斑功率为152 W的条件下,优化后的装置每小时取水量可达45 g。该装置可在不投入外界其他形式能量的前提下仅靠太阳光运行,其能量利用效率高达20.41%。

Select

基于后向凝视法的定日镜面形检测图像处理算法研究

张成, 王志峰, 朱会宾, 李金平, 姚磐, 李辉

2025, 46(8): 506-513. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0527

PDF全文 ( )

可视化

对后向凝视法在定日镜面形检测中的应用进行深入探讨,针对传统方法中太阳形状模型与实际太阳形状拟合误差较大以及处理复杂不规则定日镜反射图像时算法不适用的问题,采用图像处理技术,分析5种太阳形状模型与实际太阳形状的拟合误差。基于统计优化霍夫变换等技术,提出一种适用于不规则定日镜图像的倾斜校正与配准算法。实验表明：Buie模型的拟合精度最高,且更符合实际的太阳亮度分布规律;此外,校正算法实现了0.03°的倾斜校正精度和±1像素内的配准精度。该研究成果可为基于后向凝视法的定日镜面形检测提供更符合实际的太阳形状模型,且可直接用于面形计算的定日镜图像。

Select

模块化热激活墙体性能优化与节能潜力研究

陈萨如拉, 陈坤宇, 杨洋, 陈天航, 许杰青, 鲍学芳

2025, 46(8): 514-523. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0539

PDF全文 ( )

可视化

针对常规热激活墙体（CTAW）热能注入过程中注热速率与热扩散速率不匹配问题,提出一种内部设有特定孔道用于填充热扩散性填料的模块化热激活墙体（MTAW）,并基于经实验验证的传热模型探索填料腔尺寸（a∶b）与填料导热系数（λ_f）对MTAW热行为、能耗及热舒适性影响。结果表明：MTAW动态热行为相比CTAW及普通节能墙体（CW）提升显著且提升效果随a∶b和λ_f增加而增加;强化注能设计可使嵌管周围热量沿径向方向向远边界进行传递,MTAW内部不可热屏障的连续性与稳定性明显优于CTAW;增加a∶b和λ_f对于提升内墙面辐射热舒适与墙体节能效果有积极影响,MTAW相比CTAW的节能效果提升达42.3%,提升效果随嵌管间距缩小更为明显。

Select

TiO₂纳米粒子团簇对纳米流体辐射特性的影响

冯杰, 刘博, 时国华, 王子昂

2025, 46(8): 524-530. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0569

PDF全文 ( )

可视化

纳米粒子的团簇普遍存在于纳米流体的沉降过程中,该文研究了TiO₂纳米粒子团簇对纳米流体辐射特性的影响。运用时域有限差分（FDTD）方法计算单个纳米粒子和团簇体的散射因子和吸收因子,根据独立散射理论计算出纳米流体的相关辐射特性参数。讨论了单团簇结构纳米流体和多团簇结构共存纳米流体的多光谱辐射特性。研究发现,在入射波长为0.40~1.00 μm时,单个团簇体的吸收系数要远高于未发生团簇的单个纳米粒子,对于水基纳米流体,纳米粒子的团簇对纳米流体的辐射特性有较大影响。且在对多组分纳米流体的研究中发现,当入射波长在0.30~0.40 μm时,不同比例的团簇体对多团簇结构共存纳米流体的吸收系数影响不大。另外,研究发现纳米流体的反照率与单个团簇体所包含的纳米粒子个数在较短入射波长和较长入射波长下存在反向变化趋势。

Select

塔式太阳能热发电站不同镜场布置方法分项效率研究

周治, 张思远, 杨根本, 郜振鑫

2025, 46(8): 531-536. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0631

PDF全文 ( )

可视化

该研究利用自研的镜场效率分析软件,分别计算和比较了交错玉米田、圆周径向交错、Campo型和仿生型4种镜场的年均余弦效率、阴影遮挡效率、大气衰减效率、截断效率和综合效率。计算结果表明,在定日镜数量、尺寸,塔高和镜场可用面积等镜场参数基本相同时,圆周径向交错布置的阴影遮挡损失最小,在远端镜场有明显优势;交错玉米田镜场年均余弦效率最高,在近端镜场有明显优势;仿生型镜场由于易形成较高密度的布置,在中端镜场有一定优势;Campo型镜场各方面均无明显优势。

Select

增容型城镇太阳能与原有热源联合供暖设计方法

候胜蕾, 王登甲, 陈然, 周勇, 刘艳峰, 刘加平

2025, 46(8): 537-544. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0658

PDF全文 ( )

可视化

针对中国西部地区城镇增容带来的供暖系统不能满足需求的问题,提出新增太阳能供暖系统与燃气锅炉等原有热源相结合的联合供暖方式。针对两种系统的容量匹配问题,建立以费用年值最低为优化目标的新增太阳能与原有燃气锅炉联合供暖系统主要设备容量匹配优化模型,利用TRNSYS平台进行仿真模拟并调用Hooke-Jeeves函数进行计算。通过案例分析计算,给出太阳能与原有热源联合供暖系统的建议连接方案;提出不同增容率条件下的系统优化配置方法,给出集热系统规模、蓄热系统容量的取值范围;在系统节能性方面,联合供暖系统的总能耗相较燃气锅炉系统降低45.9%~81.5%、天然气耗量相较燃气锅炉系统降低46.9%~83.1%。

Select

太阳能光伏光热-空气源热泵供热系统不同地区模拟仿真研究

张晓明, 王晨铮, 张昊天, 王馨慰, 陈启立

2025, 46(8): 545-554. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0673

PDF全文 ( )

可视化

为提高光伏光热耦合空气源热泵（PV/T-ASHP）供热系统的系统性能,该文提出一种增加预热方式的太阳能光伏光热耦合空气源热泵供热（PV/T-P-ASHP）系统,基于TRNSYS搭建系统模型,验证模型精度后,对比分析PV/T-P-ASHP系统和PV/T-ASHP系统的有关性能提升情况,并探究该系统在不同地区的适用性。结果表明：系统模型验证PV/T电效率、热效率和热泵机组性能系数（COP）的平均相对误差分别为5.09%、9.06%和5.25%,实验模型和结果吻合较好。以北京地区为例,PV/T-P-ASHP系统相比于PV/T-ASHP系统全年运行能耗节约4.38%,热泵机组COP提高36.28%,PV/T综合效率提高4.32%,供暖季系统COP提高4.18%,一次能源节约率提高6.47%。不同地区模拟对比得出,北京地区系统COP提升最高,为4.18%;大连地区PV/T综合效率提升5.78%,一次能源节约率提升6.58%,系统COP提高2.3%,沈阳地区PV/T综合效率、一次能源节约率提高4.24%、5.81%,系统COP提升2.29%;上海地区增加预热方式后系统COP提高1.4%,整体系统性能提升较小。

Select

基于LBM-DEM的空沙移动床传热特性数值模拟

张剑, 李斌, 杨雨昂, 吴正人, 王鑫, 李新福

2025, 46(8): 555-563. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0685

PDF全文 ( )

可视化

面向塔式太阳能热发电系统,研究空沙移动床换热器内稠密气固两相流动及换热的机理和特性,将格子Boltzmann方法（LBM）与离散单元法（DEM）结合,从介观尺度上建立LBM-DEM流动及传热模型。以不同空沙质量流量比为变量,对空沙移动床换热进行数值模拟。分析其中气相和颗粒相温度场变化,比较不同类型的传热热流量在换热过程中所占比例及变化。结果表明,床内紧密的颗粒对气相温度场影响较大,阻碍气体沿流动方向传热,在加热一段时间后,床内气体温度分布逐渐稳定,温度梯度呈对角线分布,符合空气-沙子交叉换热的典型特点。颗粒在床内不同位置的温度变化差别较大,初始阶段仅左侧颗粒被加热,在温度场稳定后,颗粒温度沿气流入射方向的梯度较大。空沙移动床内主要换热方式为对流换热,在500 ℃的加热温度下,对流传热热流量占比约98.50%;辐射传热热流量、导热传热热流量与空气入射速度正相关;空沙流量比与气相效能负相关,与固相效能正相关;空沙流量比与火用效率正相关。

Select

内蒙古地区光伏发电工程气象灾害风险评估及区划

东方, 马玉峰, 达布希拉图, 刘诗梦, 王曼霏, 赵艳丽

2025, 46(8): 564-572. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0505

PDF全文 ( )

可视化

为研究内蒙古地区气象灾害对光伏发电工程的影响,利用气象灾害风险评价理论,以致灾因子危险性、承灾体暴露度、承灾体脆弱性为考量维度,借助层次分析法等研究方法体系,针对内蒙古地区光伏发电工程的气象灾害,进行综合风险区划研究。建立光伏发电工程气象灾害风险评估模型,得到内蒙古光伏发电站气象灾害综合风险空间分布整体呈现由西向东略有降低的趋势,东部受到积雪与低温影响风险程度有所增高。高风险区主要分布在阿拉善盟中北部、巴彦淖尔市西部乌拉特后旗地区、锡林郭勒盟中部以及南部。从气象灾害综合风险区划整体结果来看,内蒙古地区光伏发电工程气象灾害影响范围相对集中,且范围较小,总体有利于太阳能发电站的安全运行,在太阳能资源开发建设推进流程中,应着重考量气象灾害给工程建设环节以及后续运营阶段所带来的消极影响,做好气象灾害前期评估工作,完善运营中气象灾害应急预案,将气象灾害的影响降到最低。

Select

考虑耦合关系的综合能源系统冷热电负荷联合预测

甘定福, 姜爱华, 田君杨, 高宇航, 王瑞

2025, 46(8): 573-584. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0221

PDF全文 ( )

可视化

针对传统分解技术与人工智能模型结合存在的预测精度低、多种负荷之间复杂的耦合关系导致的预测困难等问题,提出一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）、鲸鱼优化算法（WOA）和门控循环单元（GRU）的短期负荷预测模型。采用斯皮尔曼相关性系数（SRCC）选择不同的负荷作为输入特征,挖掘多种负荷在不同季节的内在联系;对负荷序列进行CEEMDAN分解处理,以解决负荷序列过于复杂而导致预测精度低的问题;并引入WOA算法对GRU网络的内部参数进行寻优,以克服GRU网络选取参数过程的随机性问题;最后,通过对比仿真验证所提模型的有效性。实验结果表明,CEEMDAN-WOA-GRU相较于RNN、TCN、LSTM、GRU,均方根误差和平均绝对误差分别下降44.5%、43.1%、44.4%、32.2%和47.2%、46.9%、44.1%、36.4%,决定系数分别提高了27.4%、34.8%、25.7%、17.7%。

Select

计及短路比的并网逆变器混合阻尼自适应谐振抑制方法研究

王晓寰, 陈锡恒, 闵帆, 赵晓君

2025, 46(8): 585-595. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0495

PDF全文 ( )

可视化

新能源发电因其间歇性、随机性等特点,在大规模并网时会导致电网强度产生较大波动,进而对并网控制系统的稳定性产生不利影响。为解决这一问题,该文建立LCL型三相并网逆变器的系统阻抗模型,深入分析电网强度动态变化对逆变器输出等效阻抗的影响,并揭示了这一变化如何导致谐振频率的迁移现象。结合以上理论分析,提出一种计及短路比的混合阻尼自适应谐振抑制方法。该方法依据发电系统的短路比实时数值,动态调整加权控制系数,自适应地响应系统谐振频率迁移,有效抑制谐振,确保不同电网强度下的并网电流稳定。这一方法不仅能在电网强度宽范围变化时有效工作,且具有较强的适应性和鲁棒性。通过仿真和硬件在环实验验证,该文所提的谐振抑制方法在高渗透新能源并网系统中展现出更优越的效果。

Select

考虑机组变工况特性的综合能源系统低碳经济运行

井艳军, 李霁玲, 王海鑫, 杨俊友, 陈哲, 董鹤楠

2025, 46(8): 596-605. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0529

PDF全文 ( )

可视化

综合能源系统（IES）机组的变工况特性导致求解结果存在误差。提出一种考虑机组变工况特性与碳-绿证交易机制的IES低碳经济运行方法。基于能量枢纽（EH）模型,构建考虑机组变工况特性的混合能源枢纽（HEH）模型,描述IES的多能耦合关系,提高不同工况下IES的建模精度。引入碳-绿证交易机制,有效耦合碳市场与绿证市场。同时,考虑经济性与低碳性,以系统总运行成本最小为目标函数,通过算例仿真验证该文构建模型的有效性。相较于仅考虑变工况特性方案,该文所提碳-绿证交易机制下,系统总运行成本降低了11.87%,有效实现了综合能源系统经济运行。

Select

基于混合算法的温差发电系统最大功率跟踪控制研究

刘新宇, 李格, 李继方, 徐斌, 刘洁, 王堃阳

2025, 46(8): 606-611. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0542

PDF全文 ( )

可视化

在研究最大功率点跟踪控制策略的基础上,搭建温差发电系统仿真和实验模型,研究两种控制策略下温差发电系统的实际输出功率。结果表明：在功率振荡显著、脉冲电压大的问题上,混合CVT&GA下系统输出最稳定,功率振荡程度最小。恒定电压法和混合CVT&GA中发电效率均可达99.2%以上,两种控制策略下的系统输出均在0.1 s前可达到稳定状态。

Select

dq坐标系下并网逆变器控制稳定性不对称现象及特性分析

郝木凯, 王伟胜, 刘芳, 袁耿涛, 李学先

2025, 46(8): 612-624. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0546

PDF全文 ( )

可视化

针对弱电网下并网逆变器不同功率因数下的运行特性及稳定性问题问题,从阻尼比的角度入手,分别在相同参数条件下构建dq坐标系下基于锁相环（PLL）的电流环、电压电流双环矢量控制以及虚拟同步发电机（VSG）控制的并网逆变器小信号模型并绘制其阻尼比特性曲线图。发现d、q轴环路在强弱电网下呈现的稳定性并不相同,即弱电网下存在“dq轴不对称”现象。通过对比分析发现,当功率因数角在-90°~0°~90°变化时,并网角度的参与因子在PLL型控制方式下先增大后减小,在VSG控制下则反之;此外,双环矢量控制策略dq环路稳定性的不对称性尤为明显,参与变量较多,部分功率因数下电流环d、q轴2个积分环节对同一振荡的参与度差异较大,不稳定范围变宽。最后,基于Simulink仿真软件和远宽半实物平台验证该文理论研究的正确性。

Select

组合式非隔离型三相逆变器的下垂控制策略研究

冯泽涛, 夏岩, 杨铠, 陈仁钊, 李珂, 石进辉

2025, 46(8): 625-633. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0563

PDF全文 ( )

可视化

组合式非隔离型三相逆变器由3个采用Heric拓扑的单相逆变器组成,每相均可独立运行。为解决组合式非隔离型三相逆变器离网运行时,由于三相所带负载不对称导致的逆变器输出电压不平衡问题,提出一种基于组合式非隔离型三相逆变器的改进下垂控制策略。将传统的有功-频率（P-f）下垂曲线替换为神经网络激活函数反平方根曲线（ISRU）,寻找有功中间相P_mid和无功中间相Q_mid以改进有功-频率（P-f）和无功-电压（Q-U）下垂曲线,从而得到三相平衡参考电压,同时引入电压幅值补偿环节进一步确保输出电压的对称性。在Matlab/Simulink以及StarSim HIL半实物平台中验证所提控制策略的正确性与可行性,结果表明该策略具有良好的控制性能,同时能有效减小输出电压的不平衡度。

Select

谐波电压不平衡波动下主动配电网谐波消弧方法

刘宝稳, 刘德林, 曾祥君, 于宝淇

2025, 46(8): 634-643. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0578

PDF全文 ( )

可视化

为解决主动配电网谐波电压的强不对称性和时变性导致接地故障谐波残流难以抑制的问题,提出计及谐波电压不平衡波动的主动配电网有源谐波消弧跟踪控制方法。通过分析配电网谐波电压的形成机理并结合实测数据,证实配电网三相谐波电压的不平衡特征。在此基础上,建立计及谐波电压不平衡的谐波故障电流成分表达,论证电压不平衡分量是谐波故障电流的主体成分,并为消除电压不平衡对谐波消弧的影响,提出计及谐波电压不平衡的有源柔性消弧方法,对于低、高阻接地故障均能实现较好的补偿效果。同时,考虑到谐波电压时变导致的故障电流变化,提出控制消弧电流注入的动态跟踪控制策略,实现故障发展变化的实时跟踪和故障电流的动态抑制。仿真与实验结果表明,所提方法可有效抑制主动配电网谐波故障电流,实现可靠消弧。

Select

基于风光概率预测的可再生能源制氨系统容量优化配置方法

茆美琴, 陶伟鹏, 武继训, 汪海宁, 邹绍琨

2025, 46(8): 644-655. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0636

PDF全文 ( )

可视化

面向GW级大规模RePtA系统,建立基于Copula理论的风光概率预测模型,并综合考虑安装地点、储能配置策略与运行策略对系统容量的优化配置的影响,提出可再生能源制氨（renewable power to ammonia,RePtA）系统双层优化配置模型。该模型以极小化单位氨成本为目标函数,优化配置风电系统、光伏系统、电解制氢系统、化学储能系统和储氢系统的容量,并采用遗传算法对优化模型进行求解。以GW级RePtA系统为例,定量分析和比较了5类典型安装地点配置不同储能的情况下对系统最优配置以及经济性的影响。

Select

计及电动汽车的区域综合能源系统双层配置调度优化策略

戈文祺, 王晓彤

2025, 46(8): 656-665. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0644

PDF全文 ( )

可视化

随着电动汽车的大量普及应用,为解决用户最经济目标下综合能源系统与电动汽车间的协调互动问题,实现优化调度,该文在分析电动汽车充电特性的基础上,提出一种电动汽车-综合能源系统双层协同优化模型。首先,利用双层蒙特卡洛法计算常见品牌电动汽车的充电负荷,进一步综合全面预测区域电动汽车全部负荷,纵向类比区域内电动汽车充电需求负荷;其次,在应用分时电价机制的基础上考虑电动汽车参与综合能源系统对系统经济性的影响,进行能源优化调度策略研究;最后,代入算例验证,结果表明利用该文提出的双层耦合模型进行电动汽车与区域综合能源系统互动分析后,各类负荷与网络交互功率总量提高,大大降低了用户成本。

Select

考虑季节性储氢的园区综合能源系统优化配置研究

谷丰, 艾欣, 王昊洋, 潘玺安

2025, 46(8): 666-675. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0656

PDF全文 ( )

可视化

针对可再生能源出力的不确定性以及季节不平衡等问题,提出一种考虑阶梯碳交易和季节性储氢的电热气氢综合能源系统优化配置方法。首先,为减小长时间尺度规划计算的复杂性,保持电力季节性波动特性,采用基于改进轮廓系数的K-means++法对风光负荷数据进行聚类分析。其次,对季节性储氢单元进行建模,并在优化配置模型中引入阶梯碳交易机制,以经济成本和碳交易成本最小为目标函数建立含季节性储氢的园区综合能源系统优化配置模型。算例基于不同场景对比,分析不同的碳交易机制对于此园区综合能源系统的影响,最后验证了所提模型在提高可再生能源的消纳、经济性和低碳性方面的有效性。

Select

基于k-shape聚类和TCN-Attention-XGBoost的基线负荷估计方法

沈杰, 邢海军, 俞钱, 施怡沁

2025, 46(8): 676-685. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0661

PDF全文 ( )

可视化

针对传统基线负荷估计方法在面对多变的电力负荷消耗时准确度不足的挑战,提出一种结合k-shape聚类算法和基于时间卷积网络（TCN）、注意力机制和极端梯度提升（XGBoost）的估计方法。首先利用TCN-Attention模型进行时间序列预测,提取负荷的时间特征;然后采用k-shape聚类算法对用户负荷数据进行聚类,以找出在形状和趋势上相似度高的负荷序列,并采用XGBoost算法捕捉负荷的空间特征。最后,将两者的估计值进行误差倒数法组合得到最终的估计结果。利用实际算例进行验证,并将所提方法与其他方法进行对比,结果表明了所提方法的有效性。

Select

基于特征谐波距离系数的有源配电网纵联保护

戴志辉, 柳梅元, 韦舒清, 王文卓

2025, 46(8): 686-696. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0688

PDF全文 ( )

可视化

为解决逆变型分布式电源（IIDG）大规模以T接方式接入配电网后传统纵联差动保护难以保证可靠动作的问题,提出一种基于特征谐波主动注入的有源配电网纵联保护方案。首先,提出基于谐波电压控制环节的特征谐波电流注入方法,并对其控制参数的选取进行阐述。然后,分析含T接IIDG和T接负荷的配电网在故障后所呈现的高频特征谐波电压、电流的故障特征。在此基础上,推导得出区内外故障时线路两侧的特征谐波推算电压和实际测量值的关系。最后,利用特征谐波电压和测量值之间的波形距离系数构造故障识别判据。仿真结果表明,所提方案在不同故障情况下均能可靠动作,无需实时获取T接IIDG的运行信息,通信压力较小,且适用于T接IIDG数量较多的场景。

Select

基于改进煤制氢的工业园区综合能源系统优化调度与评价

朱兆彬, 应光耀, 马秀娟, 袁世琦, 蔡东阁, 刘才华

2025, 46(8): 697-708. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0699

PDF全文 ( )

可视化

为减少煤制氢成本、高效利用工业园区资源以及客观评估园区综合水平,提出一种改进煤制氢的工业园区综合能源系统优化调度与评价模型。首先,构建考虑园区工业副产物高温熔渣参与煤制氢过程的热力学模型,通过变压吸附、氧化钙反应成渣的方式确定H₂、CO₂产量;其次,将煤制氢过程与氢、热系统耦合,结合碳捕集、封存与利用和电转气装置消纳CO₂;然后,引入阶梯碳交易机制,从碳交易基价、区间长度和价格增长率3个角度分析碳排放和总成本的关系;最后,以总运行成本最低为目标进行求解,通过熵权-TOPSIS-灰色关联模型从经济、环保、设备损耗角度进行综合评价。结果表明,所提模型在碳排放量和运行成本方面分别减少7.4,%和31.3%,证明了运行成本并不能作为评定系统优劣的唯一标准。

Select

基于系统动力学的高比例新能源配电网形态演化模型研究

王绪利, 徐冉, 程啸, 张辉, 石玲, 汤奕

2025, 46(8): 709-716. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0700

PDF全文 ( )

可视化

首先从政策、市场和技术3个方面分析驱动配电网形态演化的多重因素,然后采用系统动力学方法构建考虑新能源装机容量增长率等多重因素的配电网电源结构演化模型,进而构建考虑网架结构成本和新能源接入能力等多重因素的配电网网架结构演化模型,最后采用东部沿海某省份的相关数据进行仿真分析,验证所提模型的有效性。

Select

考虑电-碳-绿证联合交易的多能互补微网经济低碳调度

王开艳, 王雪妍, 贾嵘, 党建, 王晓卫, 祝恒涛

2025, 46(8): 717-726. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0709

PDF全文 ( )

可视化

立足于源荷双侧运行特性,提出综合电-碳-绿证耦合交易与用户自主需求响应的多能源微网低碳经济调度方法。首先,为激励绿电消纳积极性,提出考虑可再生能源电力消纳责任的绿证交易机制;为鼓励用户碳减排积极性,构建多类型负荷自主需求响应机制,制定定量指标衡量响应效果以促进用能自主性;最后,考虑碳交易、消纳责任权重、绿证交易等因素,构建最小化总运行成本的经济低碳调度模型。算例结果验证所建模型可显著提升经济性且兼顾环境效益,提高新能源利用率,同时分析绿证交易、碳排放的影响因素和综合需求响应的有益效果。

Select

解决频率二次跌落的风电-抽蓄频率协调控制策略

罗远翔, 张楠, 蔡麟书, 闫钦勇

2025, 46(8): 727-736. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2446

PDF全文 ( )

可视化

为解决高比例新能源并网系统在发生负荷扰动时出现的频率跌落的问题,提出一种风电与双馈变速抽蓄机组的频率协调控制策略。首先建立系统频率响应模型,利用滑模预测控制使风电和双馈抽蓄机组对电网频率进行支撑;其次,引入转速释放函数使风电机组合理释放自身转子动能;然后,调制风电机组转速恢复曲线,并将风电机组转子动能变化与双馈抽蓄机组的功率参考值关联,构建二者协调控制机制,通过双馈抽蓄快速响应的二次出力补偿风电转速恢复阶段的功率缺额,以应对传统控制策略难以解决的频率二次跌落问题;最后在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,以验证该策略的有效性。仿真结果表明,在多种场景下该策略均具有更好的调频效果,并消除了频率二次跌落和同步发电机组的出力波动。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

当期目录

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

当期目录