太阳能学报

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马彦成, 杜春旭, 鹿院卫, 王元媛, 吴玉庭

2026, 47(3): 1-7. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1904

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基于交流电场作用下离子摩擦生热理论提出一种混合熔盐电导率理论预测模型,并设计一套熔盐电导率测量装置,以常用商用储热用太阳盐、Hitec盐和Hitec XL盐为分析对象,对熔盐电导率进行预测和实验验证。结果表明,3种混合熔盐电导率理论预测值曲线与实验测量值曲线的平均绝对百分比误差较小,分别为11.646%、5.473%和3.419%,理论预测值与实验值符合良好,证实了理论预测模型的准确性。

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垂直布置太阳能槽式集热器辅助发电研究

张肇南, 张立栋

2026, 47(3): 8-16. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1936

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结合火电厂耦合新能源的需要,为有效利用火电厂煤场等墙体的垂直空间,将槽式太阳能集热器垂直布置与煤场挡风墙和围墙相结合,在大幅减少占地面积的同时,提高火电厂可再生能源利用率。首先对垂直布置层数和间距进行优化,确定最优垂直布置方法;因集热器垂直布置时太阳能输入工况特殊,对比125、350、600 MW 3种容量机组在不同集热面积下太阳能辅助发电方案的效益。利用Ebsilon软件对各方案的发电量进行仿真对比,并进行经济性分析。结果表明,垂直布置采用4层、纵向间距选取3.25 m为最优布置方法;此时,集热器垂直布置与传统布置的最优经济效益基本相当,垂直布置节省的占地成本足以弥补遮挡带来的发电量损失,太阳能辅助燃煤发电厂全年可再生能源发电占比最大可达4%。

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基于颗粒吸热器的塔式超临界CO₂光热系统全年性能研究

陈星宇, 陈睿, 宋梦譞

2026, 47(3): 17-28. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1957

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构建基于腔式颗粒吸热器的空冷式S-CO₂布雷顿塔式光热发电系统的全工况耦合模型,对比在真实天气条件下与两种S-CO₂布雷顿循环形式（简单回热式和再压缩式）集成的耦合系统动态运行特性。结果表明,再压缩式耦合系统的设计光电效率（30.46%）高于简单回热式耦合系统（25.67%）,达到第3代太阳能热发电系统的目标要求,对应所需定日镜面积、吸热器和储热罐容量更少。系统全年运行表现受太阳能辐射条件和环境温度影响显著,冬季晴朗天空及低温条件下系统效率较高,而夏季高温和降雨则导致性能下降。由于高温下再压缩式S-CO₂循环非设计工况运行效率下降明显,其耦合系统全年发电量低于简单回热式耦合系统,但年均光电转换效率更高,年总辅助燃料消耗更少。

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新型太阳能与甲烷互补的分布式发电系统技术经济性性能研究

王秋实, 段立强, 黄尚游, 王储, 刘路尧, 丁兴起

2026, 47(3): 29-39. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2015

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提出一种新型高温太阳能热化学与甲烷互补固体氧化物燃料电池-燃气轮机-卡琳娜循环动力系统,利用高温太阳能热驱动甲烷重整制氢,产生的富氢合成气驱动燃料电池复合动力系统发电,实现能量高效梯级利用。建立系统技术经济性能分析模型,以静态回收期、动态回收期、净现值以及平准化成本电价为评价指标,分析在既定运行策略下燃料价格、售电价格、年运行时长、利率和折现率等因素对系统技术经济性能的影响,并研究变工况下系统应用在不同地区不同条件时的经济性能。结果表明：新系统在设计寿命年限内总成本为1922.52万元,其中燃料成本占比最高,为58.57%。系统在设计寿命末年净现值为131.20万元,简单回收期为11.06 a。典型地区应用计算结果表明,系统在强太阳辐照度和高电价地区的净现值更高、投资回收期更短,而在低气价和强太阳辐照度地区的平均标准成本化电价更低。

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槽式太阳能集热场出口温度的变参数自抗扰控制

孙明, 赵吉兴, 徐文鑫, 徐建花, 姜炜

2026, 47(3): 40-48. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2091

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首先建立全局非线性集热管道机理模型在典型工况点处的相对阶次传递函数模型集;其次基于该模型集整定的线性自抗扰控制器参数训练高斯过程回归模型,以此预测不同出口温度设定值下的控制器参数;然后基于Kharitonov定理给出该变参数策略下闭环控制系统的稳定性分析;最后,仿真结果表明,当槽式太阳能集热场出口温度系统处于复杂运行条件时,所提出的变参数自抗扰控制策略具有良好的设定值跟踪性能、扰动抑制能力以及鲁棒性,与传统比例积分控制（PI）、自抗扰控制（ADRC）以及变参数PI控制器相比,同样具有更佳的单项性能和积分性能的指标表现。

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太阳能富集区低层居住建筑适宜性低碳技术气候分区

赵琳卉, 曹其梦, 王赏玉, 杨柳, 刘衍

2026, 47(3): 49-60. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1825

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针对当前气候分区研究缺乏以太阳能最大化利用为目标的低碳技术的区域性气候分区研究,以低层居住建筑为研究对象,对富集区低碳技术设计分区进行研究。首先通过理论分析和数值模拟方法,提出以采暖度时数、年太阳总辐照量、最冷月南向辐射度时比为分区指标,得到富集区低层居住建筑适宜性低碳技术气候分区。使用TRNSYS平台建立建筑仿真模型,探究各气候区建筑端、用能端和供能端三阶段不同低碳技术的降碳潜力和单位降碳投资成本。

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基于光伏区间预测的综合能源系统混合储能双层优化调度

安源, 冯昊彤, 施宗链, 李洋, 赵亭玉

2026, 47(3): 61-71. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1764

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针对含混合储能的综合能源系统经济调度问题,提出一种基于光伏区间预测的综合能源系统混合储能双层优化调度方法。上层为基于数据优化和深度学习的超短期光伏功率区间预测方法和混合储能容量配置,通过对光伏功率进行准确预测和分解重构,形成储能容量边界,下层为考虑混合储能容量配置的综合能源系统优化调度,以运行成本最小为目标,在上层容量边界的基础上,确定综合能源系统的运行范围,对容量边界进行优化,校正后反馈给上层,经多次迭代,得出最优结果。算例结果表明,该方法可有效降低系统运行成本,提高新能源发电消纳量,减少负荷功率损失。

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基于桥臂电压变化量的MMC子模块开路故障诊断策略

马文忠, 孙远博, 王玉生, 张文艳, 李恒硕, 朱亚恒

2026, 47(3): 72-79. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1901

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为及时检测子模块开路故障,提出基于桥臂电压变化量的模块化多电平换流器（MMC）开路故障诊断策略,利用两个采样周期内桥臂电压异常增量来判断故障桥臂,在故障桥臂内计算SM电容电压平均值并与各SM电容电压比较,当两者差值超出阈值时,定位故障SM并更新平均值继续检测其余SM是否故障,从而可检测单个及多个SM发生故障的情况,并经过理论分析研究,给出阈值的设定方法。该策略步骤简捷、检测速度快、运算量小,Matlab/Simulink仿真分析和硬件在环系统实验均验证了其可行性和有效性。

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低温-应力联合老化下环氧树脂微观结构变化及对直流电气性能的影响机制

张云霄, 池正南, 刘育豪, 林温馨, 高岩峰

2026, 47(3): 80-88. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1906

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为了探究低温-应力联合作用下绝缘材料老化特性,选用环氧树脂材料,开展不同压力（0~0.3 MPa）及低温（-30 ℃）作用下环氧树脂老化试验,测试不同老化阶段的环氧树脂微观特性及电气性能,分析低温-应力联合作用对环氧树脂电气性能的影响机制。结果表明：在相同应力下,随着老化时间的增加,环氧树脂内裂纹加宽加深,且数量显著增多。随着施加应力从0 MPa增加到0.3 MPa,直流击穿电压整体呈下降趋势,电导率显著上升,材料深、浅陷阱密度增大。这主要是由低温和高应力联合作用下产生更多微裂纹引起的。特别地,低温与0.3 MPa应力联合老化30 d后,环氧树脂直流击穿性能下降32.0%,直流电导提升16.3倍。

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虚拟同步机并网系统功率交互振荡抑制策略

卓庆东, 谢晨, 杨苓, 朱涤凡, 刘文迪, 许钊洋

2026, 47(3): 89-98. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1909

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提出基于相位补偿的虚拟同步机并网系统功率交互振荡抑制策略,通过分析有功输出和相位的关系,在原虚拟同步发电机（VSG）有功功率控制中建立前馈通道补偿输出相位,用于抑制多VSG系统在网侧频率波动时的功率交互振荡,提高系统的动态频率响应,且该方法既不受多VSG参数匹配条件的约束,也不影响系统稳态特性。文中给出关键参数的设计和稳定性分析,并根据硬件在环实验所得结果验证了所提策略的可行性。

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考虑氢能循环和EMC碳捕集技术的多能互补虚拟电厂低碳经济调度

吉用丽, 李伟, 徐青山, 钱海亚, 王鹏宇

2026, 47(3): 99-110. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1919

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为适应能源绿色低碳转型发展进程,针对含综合能源的多能互补虚拟电厂（VPP）,提出一种考虑氢能循环和电解熔融盐（EMC）碳捕集技术的虚拟电厂低碳优化调度方法。首先,构建含电解槽、甲烷反应器、掺氢机组、氢燃料电池（HFC）和储氢罐的氢循环系统,覆盖制氢、储氢及用氢多环节,以充分挖掘氢能与电能、热能的互联潜力。其次,引入EMC技术,建立含燃气轮机-有机朗肯循环（ORC）低温余热发电装置-余热锅炉的EMC碳捕集电厂。最后,综合考虑电动汽车、替代响应负荷、空调负荷等虚拟储能与固定储能的协同作用以及不同类型储能响应性能的差异,提出虚拟电厂的日前-实时优化调度模型,提高虚拟电厂的运行灵活性。算例分析表明,所提方法能有效促进新能源消纳,降低虚拟电厂的运行成本与碳排放水平,实现能源综合利用效率的提升。

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基于合作博弈和云模型的新型电力系统状态评价

萨妮耶·麦合木提, 樊小朝, 史瑞静, 武家辉, 王维庆, 王海云

2026, 47(3): 111-123. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1928

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新型电力系统已逐步发展成为具有多层次结构、多时间标度的复杂大系统,采用单一指标难以准确地衡量其安全稳定水平。因此,从电网的实际需求出发,通过构建多参量指标体系及评价模型,提出一种基于主客观评价的含新能源电力系统安全稳定运行状态评价方法。采用Apriori算法对含新能源电力系统安全稳定指标数据进行关联分析与数据挖掘,获取与系统运行状态密切相关的特征指标,建立系统运行状态的多参量指标体系。在此基础上将DEMATEL-AEW主客观法相结合,分别计算指标体系的主、客观权重值,然后提出合作博弈的组合赋权法求解评价指标的组合权重,最后通过云模型理论对含新能源电力系统安全稳定运行状态进行评价。结果表明,所提指标体系和评价方法能准确评估含新能源电力系统安全稳定运行状态。

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考虑中长期库容波动的水光储互补系统双层优化调度

罗杰, 刘玲玲, 周恒权

2026, 47(3): 124-133. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1929

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针对梯级水电站库容波动对发电效率与稳定性的影响,该文提出一种考虑中长期库容波动的水光储互补系统双层优化调度方法。采用核密度估计法和Copula函数生成光伏和水电径流的典型出力场景,并利用K-means对场景进行缩减。建立水光中长期优化调度模型,通过遗传算法求解得到梯级水电站的库容波动量,将其作为水光储系统短期优化调度模型的边界条件,以系统收益最大为目标,使用Cplex对短期调度模型进行求解。通过对新疆某梯级水电站仿真分析,验证方法的有效性。算例分析结果表明,水光储互补系统可通过梯级水电站的快速调节能力和储能装置来保证光伏消纳,加入中长期库容波动约束后,梯级水电站在相同出力的情况下,可降低水电站的出库流量,提高发电效率。

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基于最优功率补偿和惯量阻尼自适应的虚拟同步机综合控制策略

凌果, 何山, 樊小朝, 徐立军

2026, 47(3): 134-145. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1930

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为改善可再生能源并网逆变器在多运行模式（并网模式和孤岛模式）下的动态响应能力,提出一种基于最优功率补偿和惯量阻尼自适应的虚拟同步机（VSG）综合控制策略。首先,建立传统VSG数学模型,分析其虚拟参数变化对系统稳定性的影响;其次,提出基于径向基函数（RBF）的VSG自适应方法,实现参数解耦,使得系统参数随频率的变化动态调整;然后,基于VSG有功-频率方程构建并离散化预测模型,设计以角频率偏差和VSG输出功率为性能指标的代价函数;通过二次规划计算出最优功率增量,实时调整VSG的有功参考值,从而改善暂态过程中的功频响应特性。最后,实验结果表明,所提控制策略有效抑制输出功率和频率的超调与振荡,减小频率的变化率和偏差,提升功频响应速度。

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柔性微纳结构振动激励下的耦合介电特性研究

韩妮, 张福曦

2026, 47(3): 146-154. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1948

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该文针对悬臂结构基于电势叠加原理,构建悬臂能量收集的电性能数学模型,并提出带电区域内连续分布电荷的电势积分累加数学模型。划分3个区域来讨论悬臂振动响应、开路电压和短路电流的相关性特征,建立悬臂结构在声能激励下的电性能特征表达。所得理论结果与有限元仿真和已公开试验数据进行对比验证。以悬臂梁摆动夹角0.8°、最大分离距离为14.6 mm为边界条件,理论计算平均开路电压峰值168.2 V、平均短路电流峰值为12.7 μA,接近已公开试验的开路电压峰值183.1 V、短路电流峰值10.9 μA和有限元仿真结果,验证该模型在柔性微纳结构耦合介电特性的有效性。

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基于自适应虚拟同步机的风光制氢系统控制策略

李琳琳, 张雪霞

2026, 47(3): 155-163. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1998

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大规模的风光制氢系统接入电网,电网呈现低惯量、弱阻尼现象,导致系统频率稳定性受到影响。针对此问题,该文提出风光制氢系统的自适应转动惯量、阻尼系数虚拟同步发电机（VSG）控制策略。首先,在风光制氢系统并网逆变器控制回路中引入惯性和阻尼特性,使系统具备类似同步发电机的惯性支撑特征。然后,计及风光制氢系统规模的扩张和调节范围与速度的提升需求,根据发生扰动时的惯量阻尼系数的动态响应特性,设计惯量阻尼自适应控制规则,以扩大系统的惯性调节范围,改善扰动偏移量,并加快恢复速度。仿真验证表明：所提控制方法使大容量风光制氢系统在稳定运行的基础上,有效减小功-频响应曲线振荡幅度,在增大系统的响应调整范围的同时,系统响应和恢复的快速性也得到保证。

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考虑季节互补的跨区域电-气综合能源系统规划

贾英, 贾燕冰, 葛怀宇, 刘佳婕, 韩肖清

2026, 47(3): 164-174. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2004

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该文提出基于季节互补特性的跨区域电-气综合能源系统规划方法;采用Kendall相关性分析法分析中国典型地区电-气综合能源系统季节互补特性,构建融合长短期协调储能机制与考虑不同时滞特性的跨区域能源传输方式灵活选用的电-气综合能源系统联合规划模型。最后基于中国蒙-冀-鲁实际数据构建跨区域电-气综合能源系统算例,对所提模型的有效性进行验证,表明通过跨区电-气综合能源系统实现能量互联,有效提升系统运行的经济性和能效,并分析能源运输方式对于提升跨区域系统性能的影响。

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风电机组地面试验平台及其仿真系统综述

孔鹿鸣, 肖峰, 秦世耀, 周传迪, 杨皓博

2026, 47(3): 175-186. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2005

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大容量、尺寸大型化的风电机组是风电领域的主流研发趋势。传动系统载荷会随着风电机组容量、尺寸的增大而大幅增加,因此开展风电机组传动链地面测试是至关重要的。首先分析风电研发对风电机组地面试验平台的需求,介绍风电机组地面试验平台的主要架构、技术方案以及关键技术,简述了地面试验平台在发展风力发电技术方面的应用价值。进一步,分析地面试验平台仿真系统的研发需求,阐述地面试验平台仿真系统的技术方案和应用途径,并总结构建地面试验平台仿真系统的关键技术和存在的瓶颈问题。最后,结合当前风力发电领域的发展需求,对风电机组地面试验平台及其仿真系统进行展望。

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计及能量品位差异与需求响应的综合能源系统优化配置

高华, 王莘然, 吴子辰, 宗振, 刘同舟

2026, 47(3): 187-193. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2017

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为提高综合能源系统的能源与经济效益,提出一种计及能量品位差异与供需互动的综合能源系统两级优化配置方法。第一级结合热力学第一与第二定律,以系统成本节约率和㶲效率最大化为目标,优化可再生能源、能量转换与储能设备额定容量;第二级引入需求响应策略,实施源储荷协同优化,旨在使花费与能耗最低、确定系统运行方案,并有机结合差分进化算法和非线性规划法求解该两级模型。仿真结果表明所提方法在优化配置系统容量的同时,可有效提高综合能源系统的能源与经济性能。

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考虑风电出力不确定性对抽水/发电状态影响的风火蓄系统优化调度

李生虎, 丁禛, 夏伟健, 刘超越

2026, 47(3): 194-202. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2022

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为调节抽水蓄能机组（PSU）出力以应对风电出力波动,提出基于PSU等效抽水和发电时间（PGD）对不确定风电出力灵敏度的风火蓄系统优化模型。首先,采用多面体不确定集描述风电出力不确定性,建立风火蓄系统优化调度模型。其次,提出PGD对不确定风电出力灵敏度的解析表达,得到PGD调整量。最后,以上水库库容变化为中间变量,推导PGD与功率调整量之间的关系,根据风电出力预测偏差调整PSU出力。算例结果验证所提模型在保证风火蓄系统经济性的同时可提高系统灵活性和PSU利用率。

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考虑热动态与热舒适度在热媒流率不确定性下的综合能源系统优化调度

江宇霆, 陈洁, 刘俊, 张育超, 包洪印

2026, 47(3): 203-211. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2043

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为进一步挖掘系统的灵活性资源,提出一种考虑热网热动态与用户热舒适度的综合能源系统（IES）优化调度模型。首先,根据管道的热能传输特性建立热网的热动态模型;其次,引入热感觉平均预测指标（PMV）量化热舒适度,根据用户热舒适度范围确定热负荷需求;然后,针对热媒流率不确定性对系统调度的影响,采用信息间隙决策理论（IGDT）进行分析,最后通过风险规避策略得到鲁棒随机优化模型。算例结果表明,该模型能显著提高系统运行的经济性和风电消纳;IGDT方法能有效描述系统调度结果对热媒流率波动的鲁棒性。

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考虑匮风与水文干旱的跨大区输电送、受端电源出力特性及耦合分析

马瑞杰, 周宇杰, 苏盛, 刘韬文, 杨洪明, 王进

2026, 47(3): 212-221. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2049

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由于缺乏高比例清洁能源跨大区输电实际系统的长期运行经验,提出基于气象数据反演的匮风事件评估方法,结合ERA5再分析气象数据与风力机出力模型,反演历史小时尺度区域风电出力序列,分析年际和季节性匮风强度与持续时间。结合甘肃与湖南两省气象与水文数据,计算得到多年逐月匮风强度和水文干旱指标,划分水电与风电耦合性等级,据此分析送、受端电源出力季节特性和年际变化特性,识别指出送、受端风电、水电出力不足的变化规律。

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考虑功率模糊分段的风氢储系统混合电解槽分组轮换策略

鞠万辉, 任永峰, 云平平, 贺彬, 米玥, 陈俊清

2026, 47(3): 222-233. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2093

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围绕分散式风电制氢系统中功率分配不合理导致电解槽在多种工作状态之间频繁切换的问题,提出基于功率模糊分段的混合电解槽分组轮换控制策略,通过模糊控制器旨在实现混合电解槽阵列组内-组间功率合理配置。计及碱性电解槽（AEL）和质子交换膜电解槽（PEMEL）的工作特性构建混合电解槽数学模型,采用直接功率控制和附加功率控制方法实现混合电解槽的稳定控制。为确保混合电解槽阵列功率合理分配,提出基于功率区间的混合整数分段算法提升阵列协调控制能力;引入构网型储能系统,在提高多时间尺度下风氢储系统的动态耦合性的同时也需保障混合电解槽阵列安全可靠运行。通过风电制氢物理仿真模型进行验证,结果表明所提轮换策略与简单时间均分轮换策略相比可实现混合电解槽阵列切换次数、运行时间均衡化,功率分配合理化,风电制氢系统整体制氢效率得到综合提高。

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“光储直柔”场景下直流家用空调的柔性调控研究

汪超, 宋扬, 贾潇雅, 刘挺, 董素君, 王浚

2026, 47(3): 234-242. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-1935

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针对当前直流架构下空调柔性调节特征研究欠缺,实际场景长期运行数据支撑不足的问题研究围绕直流柔性家用空调的理论基础、关键技术及实际应用展开系统研究,通过理论分析、实验室测试与工程案例验证的方式,明确直流柔性家用空调的技术特性、运行规律及应用价值。研究表明,直流柔性家用空调通过省去整流、PFC等电路并新增防反接、防冲击等保护电路优化硬件架构,其宽电压运行控制和柔性控制策略可提高可靠性并自主调节功率消耗。此外,实验室测试与实际案例均表明,直流柔性空调在不同电压下均能稳定运行,低电压时柔性效果显著。

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融合误差修正和RD-CNN-BiLSTM神经网络组合模型的非平稳风速短期预测

胡朋, 姚佳文, 韩艳, 周品涵, 杨飞, 曾有艺

2026, 47(3): 243-252. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1797

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为提高非平稳风速短期预测精度,采用滑动窗口构建滚动分解（RD）与预测方法,通过对比多种神经网络模型的预测结果并结合变分模态分解（VMD）方法,提出采用RD-CNN-BiLSTM神经网络组合模型对非平稳风速序列进行预测。进一步地,针对神经网络组合模型的预测精度不足,提出一种融合误差修正和RD-CNN-BiLSTM神经网络组合模型的非平稳风速短期预测方法。结果表明,对实测风速数据设置滑动窗口并进行一次预测延伸,对延伸后的数据进行分解与修剪重构可有效弱化边界效应的影响并可避免信息泄漏问题。CNN-BiLSTM组合模型相比传统单一的神经网络模型,如自回归积分滑动平均（ARIMA）、反向传播（BP）、长短期记忆网络（LSTM）和双向长短期记忆网络（BiLSTM）模型具有更高的预测精度。采用二次抛物线的误差修正方法相比线性误差修正方法更优,尤其在高风速区间,前者对预测精度的提升效果尤为显著。通过其他时段的实测风速数据预测结果,验证了所提出的融合误差修正和RD-CNN-BiLSTM神经网络组合模型在非平稳风速短期预测方面具有较高的预测精度与泛化性。

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基于CNN-BiGRU的风电机组健康状态评估

刘军, 葛磊, 赵宣博, 陈正亮, 安柏任

2026, 47(3): 253-260. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1914

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为评估风电机组的健康状态,提出一种基于CNN-BiGRU的风电机组健康状态评估方法。首先,采用四分位法对风电机组数据采集与监视控制（SCADA）系统中存在的异常数据进行剔除,并采用最大相关最小冗余（mRMR）算法实现与功率相关特征的选取。然后,以预测风电机组的输出功率为目标,构建基于CNN-BiGRU的功率预测模型,采用卷积神经网络（CNN）实现对输入高维数据特征的有效提取,同时采用麻雀搜索算法（SSA）对双向门控循环单元（BiGRU）网络参数进行优化;以风电机组处于健康状态下的功率预测残差建立基准分布模型,计算实时预测结果的残差到基准分布模型的马氏距离（MD）,根据该马氏距离构建风电机组健康指标,实现风电机组的健康状态评估。

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基于Koopman算子的风电机组RMPC控制

李士哲, 陈培栋

2026, 47(3): 261-268. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1922

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结合Koopman算子和鲁棒的方法,提出基于Koopman算子的风电机组鲁棒模型预测控制（RMPC）。依据动力学原理,构建风电机组及其风速的数学模型,并收集数据建立基于Koopman的线性预测模型。通过Matlab仿真验证模型的有效性。针对预测模型的误差结合鲁棒的方法进行管理。仿真结果表明,改进方法有效提高风电机组的鲁棒性。

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基于全表面电热膜法的风力机叶片除冰风洞试验

张福鹏, 沈贺, 李岩, 郭文峰, 冯放

2026, 47(3): 269-274. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1934

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为探究高效防除冰技术,采用叶片表面电加热方法,利用小型回流式结冰风洞开展风力机叶片除冰试验。试验采用聚酰亚胺电加热膜,覆盖全叶片表面。选取-10 ℃环境温度,10 m/s风速及8、10、12 kJ/（m²∙s）3种能流密度作为试验条件。观测叶片表面除冰过程,获得叶片前缘冰层变化特征,分析除冰过程产生的融化水特征。试验结果表明,随着电加热能流密度的增加,叶片表面冰层脱落速率加快,电热除冰能耗减少。约有80%的冰层在最后时刻整块脱落,且冰层脱落后叶片表面仍有融化水残留。不同能流密度条件下,融化水脱落区域位于65.43°~90.86°间。随着电加热能流密度的增加,融化水脱落区域同叶片前缘间距离呈先增大后减少的变化趋势。

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海上风力机四角筒型基础张紧式系泊受力特性模型试验

刘宪庆, 丁渝, 张浦阳, 张玉, 胡胜红, 杨波

2026, 47(3): 275-281. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1941

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针对漂浮式风力机低成本、轻量化、规模化开发的需求,提出一种基于筒型基础气浮特性的张紧式系泊漂浮式风力机基础形式,基础的系泊受力特性和内部压力变化直接关系到结构的安全性和稳定性。通过开展四角筒型基础张紧式系泊的小比尺波浪模型试验,分析预张力、水深吃水比和锚固距离对结构系缆张力和筒内压力变化响应幅值算子（RAO）的变化规律。研究结果表明：系缆张力和筒内气压的变化呈现类似变化规律,即前缆的系缆张力RAO变化小于后缆;随着预张力的增加,吃水增大,系缆张力RAO整体呈先减小后增大的趋势;该结构水深吃水比过小会导致结构的系缆张力增大,结构在水深较大时受力性能优异;慢漂作用占主导地位时,可在一定程度上增大结构的锚固距离,改善结构的系泊受力特性。

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面向弱化二次频率跌落的风力机转速恢复策略研究

刘佳怡, 杨德健, 严干贵, 陈宁, 钱敏慧

2026, 47(3): 282-289. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1942

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针对传统PI控制器参数固定、适应能力不足,在风电机组转速恢复阶段易造成二次频率跌落深度较大的问题,提出一种面向弱化二次频率跌落的风电机组转速恢复策略。首先,分析电力系统频率动态响应特性,重点研究风电机组在调频与转速恢复阶段对频率响应特性的影响;其次,提出基于模糊PI控制的风力机转速恢复策略,设计模糊规则兼顾风力机转速快速恢复与弱化二次频率跌落;最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建含风电的系统模型进行仿真分析,仿真结果验证所提策略在释放相同转子动能下,具有更快速的转速恢复特性以及弱化频率二次跌落效果的可行性。

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海上风电钢桩与砂土界面剪切特性研究

赵子豪, 王志同, 罗海东, 黄垲翔, 曹亚峥, 汤永强

2026, 47(3): 290-298. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1943

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针对海上风电钢桩架基础中土-桩界面力学特性,基于自主开发的界面剪切试验仪以及PFC离散元数值模拟软件,在相同粗糙度条件下设置3种形貌特征的结构面,重点研究并揭示结构面形貌对砂-钢界面剪切特性的影响规律。结果表明：1）不同形貌的结构面界面力学特性随粗糙度的增加呈现相似变化趋势,界面峰值剪应力及界面效率随粗糙度的增加而增加,但当结构面形貌深度达到颗粒中值粒径D50时增长趋势发生转折,此时对应的粗糙度可视为临界粗糙度,而后剪应力及界面效率平缓变化;2）形貌深度较小时,不同结构面形貌对于界面峰值剪应力影响较大,在达到临界粗糙度时差距达到最大,随着形貌深度的逐渐增大,由不同结构面形貌带来的影响逐渐减小,结构面峰值剪应力趋于相同;3）剪切带厚度随形貌深度的增大而增大,随着深度的持续增大,剪切带厚度逐渐保持平缓变化,结构面凹槽数量越多,剪切带厚度值越大。

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半岛山地地形对风电场尾流的影响研究

董彦斌, 李德顺, 李仁年, 杨毅, 刘石

2026, 47(3): 299-307. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1949

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以东南沿海某半岛山地地形对风电场为研究对象,采用中尺度天气预报模式耦合风电场参数化模型,研究沿海半岛山地地形对风电场尾流的影响。结果表明：半岛山地地形对大气运动的时空相关性影响较大,在大气由海表向半岛运动的过程中,海表来流风速较小时,山地地形尾流区不同高度的大气水平输运作用较强,垂向输运与扩散作用较弱,在尾流区近海表（150 m以内）出现风加速,在尾流区海拔150~350 m高度范围风速明显减小,风电场尾流的垂向扩散范围较小,风电场尾流速度亏损主要分布在风轮旋转区域附近,并沿水平向后发展,对近海表（0~150 m范围）影响不大;随着风速的增大,大气的垂向输运与扩散作用增强,尾流区海拔150~350 m高度范围风速有所增大,风电场尾流的垂向扩散范围分布在海表至300 m高度范围内。

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海上风力机响应极值预报研究进展综述

柴威, 何林, 施伟, 陈威, 曾佳焱, 杨清泉

2026, 47(3): 308-315. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1950

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综述海上风力机响应极值预报的研究进展,重点介绍基于统计分析和机器学习的极值预报方法。统计方法包括渐进极值法、阈值超越法、平均穿越率法和平均条件超越率法。统计方法通过样本数据建模风力机响应的概率分布模型,进行极值预报。基于机器学习的极值预报方法（如人工神经网络和高斯过程回归等算法）,通过提取数据特征并构建非线性模型,进行海上风力机响应极值预报,最后对各类极值预报方法的优缺点及适用场景进行总结,并展望极值预报技术的未来发展方向。

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干湿循环作用下风力机地基残积土力学与孔隙结构特征研究

邓宗伟, 祁姝, 范子坚, 周炎明

2026, 47(3): 316-323. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1953

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为了探讨降雨和日照风干效应对山区风力机地基压实残积土结构损伤特性,对郴州山区的风力机地基残积土开展0~4次干湿循环作用下的三轴固结排水试验、电镜扫描试验和压汞试验。研究表明,黏聚力随干湿循环次数的增加呈指数型的衰减趋势,4次干湿循环后降低37.57%,而内摩擦角则几乎不受影响;吸水时,黏土矿物发生膨胀,干燥时,土体体积变化引起的内应力失衡在土样内部产生更多的孔隙和裂纹,导致微观结构的改变,最终引起宏观力学性能的衰减;经过4次干湿循环,微孔与小孔体积占比分别降低1.8%和11%,而中孔与大孔体积占比相应增加7.4%和5.4%;地基残积土的抗剪强度与其孔隙平均孔径呈现线性负相关关系。

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基于频率图-蚁群算法的风电场环形集电线路优化方法

郑文发, 王永

2026, 47(3): 324-331. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1973

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针对风电场最优环形集电线路方案搜索空间大、搜索时间长的问题,首次将频率图模型引入到集电线路规划问题中,提出基于频率图-蚁群算法的风电场环形集电线路优化方法。首先,根据风电机组的位置坐标计算出风电机组之间的距离矩阵;继而通过频率四边形,构建表示风电机组及其连接关系的频率图模型,将风电机组之间的距离矩阵转化为频率矩阵;在频率矩阵中,最优环形集电线路内机组连线的频率大于大部分其他机组连线的频率,根据该性质迭代删除大量不在最优环形集电线路方案中的机组连线,从而大幅缩小最优集电线路方案的搜索空间;利用蚁群算法,在缩小的搜索空间中搜索最优解,得到风电场最优或近优的环形集电线路方案。通过实例验证：应用删边方法,删除了约70%不在最优解中的机组连线,大大缩小了最优解的搜索空间,验证了频率图模型的优势。

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基于模式阻尼能量的含直驱风电机组系统小干扰稳定分析及应用

史宇欣, 齐宇, 张云开, 刘铖, 李征宇, 陶文彪

2026, 47(3): 332-340. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1974

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为分析直驱风电机组并网对电力系统小干扰稳定的影响并避免复杂建模,融合模式能量分析技术与经典小干扰稳定性理论中的特征值方法,建立一种用于评估系统动态行为的模式阻尼能量函数,采用能量形式对直驱风电机组接入电网所引起的低频动态现象进行量化表征。首先,解析多台直驱风电机组并入电网场景下系统的低频振荡模式阻尼能量分布特性。其次,提取出振荡关键环节的模式阻尼能量,基于模式能量分析与特征值灵敏度理论,建立适用于直驱永磁风电机组并网系统的稳定性量化评估体系,研究直驱风电机组接入电网的不同位置对电力系统动态振荡特性的作用效果。最后,基于小干扰稳定评估指标与灵敏度指标提出直驱风电机组并网的小干扰稳定调控策略,并在3机9节点和新英格兰10机39节点系统中通过小干扰稳定分析,验证了所提方法具备可靠性与应用价值。

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垂直轴风力机阻力型横撑气动性能研究

姜宜辰, 韩林岑, 陶涛, 刘世杰, 宗智

2026, 47(3): 341-346. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1978

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为提升升力型垂直轴风力机的启动性能,将阻力型叶片与风力机横撑相结合,提出一种新型阻力型横撑,形成一种升阻力混合垂直轴风力机。通过计算流体力学方法分析阻力型横撑对该风力机在不同转速下气动性能的影响。结果表明阻力型横撑在低转速下可有效增加风力机转矩,提升风力机的启动性能;在额定转速下略微降低风力机转矩;在高转速下大幅降低风力机转矩,发挥气动刹车的作用。随着横撑上阻力型叶片长度占比的增加,低转速下风力机启动性能的提升效果增强;额定转速下风力机转矩会进一步下降,升力型叶片气动性能无明显变化。

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基于对称倍频程改进MFCC算法的风力机叶片故障诊断研究

张家安, 师润泽, 任泓易

2026, 47(3): 347-356. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1979

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针对风力机叶片在恶劣环境下易发生故障且检测困难的问题,提出一种新的故障诊断方法。该方法结合了倍频程理论与梅尔频率倒谱系数（MFCC）算法,通过引入对称可变倍频程技术对传统MFCC算法进行了优化。在频带划分上,依据叶片声音信号的特性与倍频程理论,重构物理频率与Mel频率之间的映射关系,以增强算法对分布在中频段与高频段的故障特征的提取能力,并有效减少噪声干扰。接着,利用K-均值聚类算法对优化后MFCC算法所提取的声学特征进行聚类分析,通过手肘法则确定叶片不同状态下的最佳聚类数,并根据短时能量分布去除噪声簇,实现了对不同状态叶片声音信号的有效区分。最后,基于随机森林算法构建分类器,对叶片故障进行准确诊断,验证了改进后的MFCC算法提取叶片声学特征及抗干扰的能力。

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动载下基础环式风电机组基础渐进破坏及加固分析

李国俭, 赵长宇, 刘晨明, 刘树栋, 宋明诚, 谭芳

2026, 47(3): 357-366. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1981

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针对基础环式风电机组基础在长期风荷载作用下易发生疲劳损伤而出现开裂、冒浆的问题,采用midas FEA NX有限元软件建立风电机组基础的三维计算模型,对实测风荷载作用下的基础响应进行仿真,分析风电机组基础产生裂缝的位置及危险部位的应力水平,揭示风电机组基础的破坏发展过程。结果表明：在长期风荷载作用下,基础环与混凝土基础界面处易发生疲劳剪切破坏导致界面脱开,径向穿环钢筋出现应力集中现象,风电机组摇摆致使下法兰不断研磨混凝土形成空腔,基础环周边混凝土受到反复冲压而破溃。为解决上述问题,基于现场勘察以及基础环下法兰视频探测等结果,提出采用环氧树脂结构胶对基础环下法兰周边空腔及裂缝进行填充加固。加固后风电机组基础的相关数据表明,在相同实测风荷载作用下,加固后混凝土基础的整体性和抗裂性能均得到有效提高,加固风电机组运行状况良好。

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波流共同作用下桩基局部冲刷范围与方量计算方法研究

潘晓春, 顾晓庆, 任治军, 束加庆, 王晓惠

2026, 47(3): 367-374. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1987

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为合理确定冲刷防护措施及工程量,需准确预估桩基局部冲刷范围与方量。该文在对泥沙颗粒内摩擦角、水下休止角和冲刷坑边坡角等概念辨析的基础上,采用江苏盐城某海上风电场240组、广东湛江某海上风电场96组无防护措施下的桩基冲刷监测有效数据,将局部冲刷坑概化为环形圆椎体,统计分析了局部冲刷坑边坡角与冲刷深度的经验关系,提出波流共同作用下桩基局部冲刷方量与范围的计算新方法。采用预留的60组冲刷监测数据的检验表明,按现行规范中的基于内摩擦角的公式计算的桩基局部冲刷范围及方量明显偏小,而按该文方法计算的冲刷方量与实测方量整体上相当接近。桩基局部冲刷坑位于床面以下,坡面泥沙颗粒不必处于临界起动状态,边坡角小于水下休止角与内摩擦角,现行规范中的局部冲刷范围计算公式应据此予以修正。该文方法为采取有针对性的冲刷防护措施,以及研制可靠的冲刷防护装置提供了依据,但今后仍需继续积累海上桩基局部冲刷监测数据,以不断提高冲刷方量与范围的计算精度。

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海上风电半潜平台稳性计算方法及参数影响研究

潘其云, 王晓东, 张利杰, 周霞

2026, 47(3): 375-383. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2003

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该文提出一种基于参数化模型的海上风电半潜平台稳性计算方法,以典型的四立柱的半潜平台为研究对象,通过等排水体积法建立理论计算方法,无需进行几何建模,可在平台设计初期进行快速的参数迭代。采用此方法研究半潜平台的核心设计参数对平台稳性的影响,结果表明：重心位置的变化与稳性力臂的变化符合正弦关系;该半潜平台的最危险倾斜轴是0°风向对应的倾斜轴,因此在今后此类平台的研究中,无需再寻找最危险倾斜轴;进水角、水线面惯性矩、干舷高度、立柱半径具有正相关影响;立柱间距对于稳性力臂存在最优值;超过一定数值的吃水深度对半潜平台的稳性力臂无明显影响。这些发现为平台设计的参数调整提供了依据。

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考虑冲刷的浮式风力机吸力桶基础地震响应分析

苏禹铭, 程星磊, 张建新, 刘举, 汪明元

2026, 47(3): 384-391. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2008

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基于FLAC 3D有限差分软件平台,利用SANISAND本构模型模拟砂土的应力应变行为,系统研究局部冲刷条件下竖向拉伸荷载和地震荷载共同作用时吸力桶基础的动力行为。研究发现地震作用会使得竖向受拉的吸力桶基础产生累积竖向位移,进而可能导致基础因累积位移过大而失效破坏,且冲刷会增加地震作用下砂土液化区域的深度,使得桶-土摩阻力降低,导致吸力桶的抗拔承载力降低,加剧基础破坏发生。在水平方向距离吸力桶外壁越近砂土液化程度越弱,且吸力桶内部累积孔压明显小于吸力桶外部,表明吸力桶的存在对周围砂土的液化有显著的抑制作用。

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基于WLT-GAN的轴承不平衡数据故障诊断方法

焦华超, 孙文磊, 王宏伟, 万晓静

2026, 47(3): 392-401. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2035

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针对因轴承故障数据不平衡导致故障诊断模型准确率下降的问题,提出一种基于类小波变换生成对抗网络（WLT-GAN）的故障诊断方法。该方法将类小波变换神经网络嵌入生成器,并结合双判别器架构,使WLT-GAN能够深度学习信号的时域和频域特征,生成高质量的故障数据,从而有效缓解数据不平衡问题。此外,还引入集成学习构建故障诊断模型,通过软投票机制融合多源特征提高诊断精度。实验结果表明,WLT-GAN生成的样本在时域和频域特征分布上与真实数据高度相似,且该模型凭借集成学习优势,展现出较高的准确性与鲁棒性,可为风电机组轴承故障诊断提供高效、可靠的解决方案。

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基于深度卷积条件生成对抗网络的风电机组轴承故障诊断方法

王娜, 王子从, 刘佳林

2026, 47(3): 402-411. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2045

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针对风电机组内部滚动轴承的故障样本不足而易导致故障诊断精度下降的问题,提出一种基于深度卷积条件生成对抗网络（DC-CWGAN）的诊断方法。首先对振动信号进行连续小波变换（CWT）,构建对应的时频特征图集,以增强模型的故障特征捕捉能力;其次使用卷积结构替代条件生成对抗网络（CGAN）中的全连接层,并引入Wasserstein距离重构CGAN的损失函数,以提升DC-CWGAN中生成样本的质量,并提高网络训练过程中的稳定性;然后通过模型迁移策略的应用提高目标分类网络的泛化能力和计算效率。实验证明,所提方法能有效提高小样本问题下的轴承诊断准确率。

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漂浮式风电基础疲劳计算方法比较研究

李强, 安帅, 刘兆, 杨朋磊

2026, 47(3): 412-419. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2050

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以美国可再生能源实验室的OC5半潜式海上漂浮式风电机组为研究对象,对漂浮式基础和风电机组进行一体化仿真建模,分别运用时域和频域谱分析方法,对该漂浮式基础进行结构疲劳计算。对风电机组载荷产生的疲劳损伤和波浪载荷产生的疲劳损伤用多种方法进行组合,并和时域方法得到的风浪联合作用下结构的疲劳损伤进行比较研究。结果表明：损伤组合法、等效应力90 °异向叠加法和挪威船级社（DNV）规范法得出的疲劳损伤与时域计算的结果最为相近,可用于漂浮式风电机组的初步设计。

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基于权衡频率极值点的风电频率支撑控制参数配置方法

张超, 文云峰, 黎婧娴

2026, 47(3): 420-429. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2053

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为兼顾系统在不同频率支撑阶段的频率跌幅,提出一种基于权衡频率极值点的风电频率支撑控制参数配置方法。首先,定性分析风电频率支撑控制参数对系统频率动态响应的影响;其次,推导出考虑同步机与风电参与频率支撑的系统频率动态响应模型的时域表达式,统一不同阻尼比时频率极值点的计算式;随后,基于频率响应模型分析风电机组退出频率支撑时系统所遭受的功率扰动量,得到量化评估风电机组转速恢复阶段系统频率极值点的计算方法;基于此,以最小化系统频率支撑阶段所有频率极值点为目标建立优化模型配置风电频率支撑控制参数。最后,仿真算例验证该方法可在不同风电占比场景下配置频率支撑参数,在保证风电机组频率支撑强度的同时不会因过度释放频率支撑动能而造成严重的系统二次跌落。

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基于雨滴侵蚀算法的风电数据清洗及盈余电量制氢分析

郭志勇, 韩巧丽, 魏方正

2026, 47(3): 430-438. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2056

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针对现有风电数据清洗算法在处理风电数据效率较低的问题,提出一种基于雨滴侵蚀算法的数据清洗方法。该算法通过模拟雨滴对地形的冲击和侵蚀过程,有效去除了风电数据中的异常值。实验结果表明,雨滴侵蚀算法的风速与功率的相关性系数达到0.977,在降低数据离散性方面的效果显著,且运行时间为2.1 s。另外,采用雨滴侵蚀算法进行数据清洗后,结合贝叶斯优化的支持向量回归（SVR）模型,拟合了单台风电机组的最佳风功率曲线,并据此计算了调度后的盈余电量。随后,使用质子交换膜（PEM）电解槽和碱性水（ALK）电解槽的仿真模型,对两者利用盈余电量制氢的耗电量进行对比分析。仿真结果表明,PEM电解槽的电耗为39.4 kW·h/kg,ALK电解槽的电耗为53.9 kW·h/kg,PEM电解槽更适合盈余电量制氢。

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海上风电升压站多桶形基础沉贯试验研究

刘贤玉, 王巍, 董志滟, 赵宝祥, 陈力, 刘多亚

2026, 47(3): 439-446. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2078

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针对海上风电升压站多桶型基础在安装施工中的沉贯阻力和产生倾角后的调平过程开展了物理模型试验研究,设置了基础结构在自重沉贯到位以及吸力沉贯到筒基高度2/3两种不同的贯入深度,研究在两种不同贯入深度条件下结构倾角分别为1°、2°、3°时的调平过程,分析调平策略的适用性以及调平过程中筒基内部压强、筒基竖向位移的变化规律。试验结果表明：吸力值的准确选取是调平成功的关键,吸力值偏小时桶型基础沉贯的速度会严重下降,并形成土塞,吸力值偏大时则易产生渗透破坏,从而导致安装过程的失败;在实际调平过程中,要根据不同沉贯深度以及倾角状态,选用合适的调平策略。

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海上风电基础复合型防冲刷装置设计及应用研究

于驰, 吴志超, 刘钰淇, 邓佳逸, 李岩, 林斌

2026, 47(3): 447-451. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2085

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针对湛江某海上风电场风电机基础冲刷防护问题,选取目标风电桩基,对其周边进行多波束扫测,结合实际海床情况设计了抛石、废旧轮胎和仿生草3层复合装置,对装置进行陆地实验和实海测试,实验结果表明该装置完全符合冲刷防护装置安装要求,可进行实际现场应用。该复合型冲刷装置整合了单一形式防冲刷装置的优势,可根据风电机基础海床情况调整,可有效防止二次冲刷,防护效果更优。

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基于CAWR-LSTM-TRF模型的超短期风电功率预测

潘鹏程, 张帅, 刘晖, 陈子介

2026, 47(3): 452-461. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2231

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为提高风电超短期预测精度,提出一种长短期记忆神经网络（LSTM）算法与Transformer（TRF）模型相结合的超短期风电功率组合预测模型。为避免预测模型陷入局部最优解,引入余弦退火热重启（CAWR）策略对模型进行优化。首先,利用噪声密度聚类（DBSCAN）和随机森林（RF）进行异常数据清洗与填补。其次,采用CAWR-LSTM-TRF组合模型提取风电功率特征。最后,进行超短期风电功率预测。研究结果表明：与LSTM-TRF模型相比,经CAWR优化的LSTM-TRF组合预测模型的对称平均绝对百分比误差平均降低了0.46个百分点。因此,所提模型具有较高预测精度和较好预测性能。

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藏南高原谷地风能资源形成机制的数值模拟研究

朱蓉, 孙朝阳, 向洋, 付斌, 蒋紫虓

2026, 47(3): 462-473. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2261

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藏南高原谷地具有丰富和非常丰富等级的风能资源,且地理环境和电网条件都有利于风能开发利用。为此,重点研究藏南高原宽谷地形风能资源形成机制。通过开展中尺度模式与CFD耦合的数值模拟研究,并采用气象站和声雷达测风数据进行分析验证,得到结论：山谷风环流是藏南谷地风能资源形成的主要因素;日出后,雪山顶部升温慢,山谷中荒漠地表升温迅速,显著的温差产生气压梯度力,从而形成冰川风,导致青藏高原普遍存在的午后大风现象;中尺度与CFD耦合的数值模拟方法能有效将局地大气环流背景风场传递到CFD模拟计算中,提高对风电场风资源特性的认识;高原河谷地形存在风向的日变化,在布设测风点之前最好通过中尺度数值模拟认清风电场区的局地大气环流背景风场的变化特征。

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基于多头注意力机制的ResNet-UNet短期风电功率预测

顾婷婷, 黄亦露, 王亚男, 任晨平, 郑芊彤

2026, 47(3): 474-480. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2351

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为深入挖掘精细化的数值天气预报信息与风电功率之间的关联特征,提出一种基于多头注意力机制的ResNet-UNet短期风电功率预测方法。首先,考虑不同高度层的风向、风速、气压、相对湿度等气象因子,以网格为单元对数值预报进行特征提取并形成高维特征场。然后,融合UNet模型和ResNet模型,引入多头注意力机制捕获数值预报空间格点的相关特性,搭建风电功率预测模型。最后,采用浙江省某风电场的真实数据进行验证,并与UNet、ResNet、LSTM、BP模型进行对比分析,结果表明,所提出的基于多头注意力机制的ResNet-UNet预测方法能够有效提高预测精度。

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4-乙基苯酚和苯甲醇烷基化反应制备高密度航油前驱体

陈美梅, 陈淑钿, 简雅婷, 谢君, 余强

2026, 47(3): 481-487. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1970

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以木质素主要解聚产物4-乙基苯酚和苯甲醇为反应底物,乙酸-氯化胆碱低共熔溶剂与Amberlyst-15离子交换树脂耦合构建烷基化催化体系制备高密度航油前驱体,考察反应温度、反应时间、低共熔溶剂物质的量之比、催化剂添加量及底物物质的量之比对其烷基化效果的影响。结果表明：在苯甲醇与4-乙基苯酚物质的量之比为1∶1、氯化胆碱/乙酸物质的量之比1∶6及5%（以质量分数计） Amberlyst-15添加量下,在170 ℃反应4 h,可实现较高的苯甲醇转化率（94.89%）和4-乙基苯酚转化率（80.78%）。同时,产物4-α-肉桂苯酚（C_15-1）和邻异丙苯基苯酚（C_15-2）的总选择性及收率分别达到74.58%和60.24%。

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多体浮式防波堤兼做波浪能装置的水动力特性研究

易惜, 史宏达, 曹飞飞, 王治林, 韩蒙, 陈佳俊

2026, 47(3): 488-495. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2076

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基于空间共享与成本分摊理念,提出一种兼顾波浪能发电的新型三箱浮式防波堤。运用计算流体力学方法研究多体浮式防波堤的水动力特性,并与单体防波堤进行对比,分析动力输出系统（PTO）阻尼、浮体吃水对装置获能消波性能的影响。结果表明,总体积一定时,防波堤分体设计对提升装置获能有明显效果,前、中浮体共振频率错峰配置能显著拓宽装置获能有效频带;浮体的底部形状不对称设计能大幅提高装置获能峰值;合理选取PTO阻尼系数和增大后浮体吃水能提升装置消波性能。

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基于TRT的地下水渗流速度及岩土热导率的估算

王昌龙, 蒋天茁, 郭艳春, 周兴, 鲁进利, 孙彦红

2026, 47(3): 496-504. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1964

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基于考虑地下水渗流影响的复合G函数,建立浅层套管式地埋管（SCGHE）传热模型,并结合忽略地下水渗流的SCGHE传热模型,提出通过匹配热响应测试（TRT）数据估算地下水渗流速度（u）和岩土热导率（λg）的估算方法。采用三维数值模型模拟不同条件下的TRT实验,进而验证所建立的传热模型和估算方法的有效性。结果表明：在较长时间后,所建立的传热模型的精度较高,且其精度基本高于基于移动无限线热源理论的传热模型;所提出的估算方法具有可行性,其中,λg的估算误差基本小于1%,u的估算误差基本小于8%,但当u较小时,u的估算误差较大。

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计及电池健康度的集中式储能分组协调控制策略

李建林, 尹翔, 张效俊, 刘岩, 程石, 刘立军

2026, 47(3): 505-513. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2034

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为进一步提高大规模集中式储能的运行周期,实现不同电池寿命损耗程度下电池的全寿命周期覆盖利用,提出考虑电池健康度的集中式储能分组协调控制策略。首先,构建不同电池健康状态的集中式储能运营模式以打破能量共享壁垒,使其既能协调新能源场站出力又能平抑电网净负荷波动;其次,基于电池健康度设置动态充放电安全裕度,从而提出计及不同电池健康状态的分组协调控制策略,以应对电池不一致性给运行调控带来的挑战。算例仿真结果表明所提策略满足电网与电站的多场景调节需求的同时提高了集中式储能电站的经济性、延长了电池的循环寿命。

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基于SPEA2-SA算法的锂电池云边协同储能系统优化配置

吕云鹏, 兰叶深

2026, 47(3): 514-524. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1899

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综合考虑锂电池储能系统优化配置方案及运行策略,提出一种兼顾经济性及可靠性的锂电池云边协同储能系统优化配置模型。首先,以锂电池云边协同储能成本、储能系统释放电能的收益及电网可靠性为目标函数建立数学模型。在此基础上,考虑配电网及储能系统两方面约束条件,对锂电池云边协同储能系统进行优化设计,提高光伏等可再生能源消纳能力,提升电力系统稳定性;其次,采用SPEA2-SA算法对多目标模型进行求解,找寻锂电池云边协同储能系统多目标情形下的最优解,克服电网功率波动问题,获得储能系统最优配置运行方案;最后,采用上述研究模型及算法,以IEEE-33节点模型针对锂电池云边协同储能系统的有效性展开仿真实验。算例仿真结果表明,SPEA2-SA算法优化下的锂电池云边协同储能系统优化配置方案能在显著降低运行成本的同时有效提高光伏电网的运行稳定性,从而验证SPEA2-SA算法的优良性及有效性。

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双螺旋管相变蓄热单元的实验研究及结构优化

燕燕, 刘泽澎, 曾丽萍, 贺颖, 李小华, 陈晓

2026, 47(3): 525-534. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1999

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该文研究了复合相变材料在双螺旋管蓄热装置中的蓄热能力和相变过程。通过实验探究不同运行工况（流量与入口温度）对蓄热装置在熔化阶段的影响;采用数值模拟的方法探究蓄热单元内部温度场的演化,对蓄热单元结构进行优化,解决蓄热单元出现的熔化缓慢区域的问题。结果表明：流量的变化对复合相变材料熔化和功率的影响不大;入口温度对相变材料的熔化较明显,温度从80 ℃增大到90 ℃,复合相变材料的熔化时间缩短30.23%;最大储存能量为5.26 MJ。实验与模拟显示存在熔化缓慢区域,分析不同盘管直径与压缩比对蓄热单元热性能的影响。结果表明：当盘管直径为88 mm,压缩比为21∶10∶21时,蓄热单元换热更均匀,完全熔化时间缩短71.3%,平均热流密度提升42.5%,熔化缓慢区域在22578 s完全熔化。

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考虑老化的锂离子电池力学性能影响分析

陈光, 陈文硕, 刘烨, 孙秀秀, 景国玺

2026, 47(3): 535-542. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2028

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为研究电池循环老化对锂离子电池力学性能影响,通过对不同循环次数的电池单体及组分压缩试验,分析循环次数对电池单体和电池组分材料的失效情况（失效位移和失效载荷）及电池组分材料杨氏模量分布的影响。结果表明：电池的失效位移符合正态分布特征,循环老化导致锂离子电池在压缩状态下提前出现失效,其中在压痕工况下,电池的失效位移从6.0 mm降至5.0 mm;平板压缩工况下电池的失效位移从6.8 mm降至6.4 mm。在100次循环老化条件下,电池阳极的杨氏模量从434.1 MPa提高到725.2 MPa,电池组分的杨氏模量也均符合正态分布。

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三水醋酸钠复合相变材料的改性及储能应用

马玉祥, 罗凯, 叶伟梁, 费华, 王艳, 王磊

2026, 47(3): 543-555. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0723

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三水醋酸钠（SAT）因相变潜热大、相变温度适宜等优点而可作为太阳能集热领域的储能材料。但SAT在相变过程中存在过冷、相分离等缺陷。利用不同增稠剂和纳米成核剂对其进行改性研究,制备出性能良好的复合SAT。研究发现复合SAT不仅改善了原来的缺点,还具备良好的热性能,且论述了SAT相分离与过冷机理及其解决办法,对增稠剂和成核剂抑制SAT相分离与过冷进行了对比,以及复合SAT改性后在太阳能领域的应用方向。

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基于开普勒算法优化卷积神经网络的燃料电池故障诊断技术

施永, 黄宁, 谢缔, 汪亮亮, 姚继刚

2026, 47(3): 556-563. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1777

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提出一种基于等效电路和基于开普勒算法优化的卷积神经网络（KOA-CNN）框架的诊断技术,通过使用电化学阻抗谱（EIS）获得质子交换膜燃料电池（PEMFC）阻抗谱信息,并使用等效电路进行参数辨识,使用拟合得到的电路参数作为诊断算法的训练数据,利用卷积神经网络对故障特征进行提取,利用开普勒优化算法收敛速度快、全局搜索能力强、参数少的特点去优化卷积神经网络的超参数,得到一个最佳的卷积神经网络参数,可显著提高燃料电池故障诊断的精度。经验证,该方法在水淹、膜干、氧气饥饿的故障诊断中准确率达到99.75%。

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基于NSGA-Ⅲ算法的氢能产业园区多能联供系统低碳经济调度

张金良, 刘一硕

2026, 47(3): 564-574. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1939

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为保障氢能产业园区的安全经济运行,建立考虑风光出力的不确定性以及氢负荷需求响应的电热冷气氢多能联供系统协同优化调度模型。首先,以绿氢产业园区为基础,提出典型园区级电-热-冷-气-氢多能联供系统架构,并从系统的源-网-荷-储各角度建立包括电气氢耦合以及电热冷三联供系统的模型。其次,建立多目标函数,以实现园区整体运行成本最小、能源利用率最大以及碳排放最小为目标,采用NSGA-Ⅲ算法结合Pareto前沿寻优进行氢能产业园区多能联供系统协同优化调度。最后,通过拉丁超立方方法及K-均值聚类算法模拟风光出力的不确定性,对比不同场景下的优化调度结果,验证所提模型的低碳性和经济性。

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不对称故障时制氢电源稳定性分析

徐昭然, 王铁志, 丁子介, 孙玉鹏, 张雷, 张天宇

2026, 47(3): 575-583. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1995

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当电网发生不对称故障时,为能够支撑电网,制氢电源需采用正负序分离的控制方式向电网提供正序无功并且吸收电网的负序无功,此时需要考虑故障期间系统的稳定性问题。该文研究了在不对称故障时,影响制氢电源的稳定性因素。首先简单介绍拓扑结构和控制方法,然后建立系统准稳态模型,并分别从电网电压正负序分量、网侧阻抗大小、正负序电流无功比例系数3个因素分析制氢电源稳定性。最后,通过仿真说明控制方法的可行性,并验证理论分析的合理性。

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基于改进YOLOv8的光伏缺陷快速检测

赵永辉, 李振, 金帅, 颜培钰, 李超, 刘淑玉

2026, 47(3): 584-593. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1880

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针对现有光伏组件电致发光（EL）的缺陷检测中存在的背景干扰和计算冗余问题,以及模型精度与速度难以平衡的挑战,提出一种改进的YOLOv8光伏EL缺陷检测方法：YOLOv8-LSB。首先,在主干网络中引入SCConv卷积模块,以降低空间冗余并增强小目标特征提取能力;其次,在颈部添加LSK注意力机制,降低背景干扰;同时采用BiFPN结构提升多尺度特征融合能力,更好地捕捉不同方面的特征。最后,将Inner-CIoU作为边界框回归损失函数,提高回归精度和收敛速度。实验结果显示,YOLOv8-LSB在mAP@0.5上达91.2 %,FPS达170.2 帧/s,相较于基准模型YOLOv8n,平均精度提高2.6个百分点,FPS提升4.8 帧/s,实现了更实时且准确的光伏EL缺陷检测。

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改进耦合电感倍压单元的高增益DC-DC变换器

丁新平, 张鹏程, 张春林, 严智强, 戴万宜

2026, 47(3): 594-603. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1896

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提出一种改进耦合电感倍压单元的高增益DC-DC变换器,该变换器适用于将较低的光伏组件电压提升到高压直流母线所需的电压等级。所提变换器由前级的SEPIC网络和后级的改进耦合电感倍压单元构成,具有增益高、纹波低、开关电压应力小、体积轻、效率高等优点。通过改变升压单元和耦合电感的连接方式,改进耦合电感倍压单元可进一步提高储能电容的电压。对比其他文献提出的变换器,在器件数量相同或接近的前提下,在中低占空比范围内所提变换器电压增益表现更高。输入电流低纹波有助于延长光伏组件和变换器的工作寿命。开关器件的电压尖峰有效被钳位电路缓解,改善了开关管的工作环境和变换器的电磁环境。首先对所提变换器的工作原理和稳态进行全面分析。然后与近年来其他的变换器进行综合比较,说明所提变换器的特点和优势。最后,在实验室设计一台200 W的样机,实测波形有效验证了所提变换器理论分析的准确性。

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基于时频域分解-增强-融合Transformer的多因素光伏发电功率预测

罗强, 高崇, 曹华珍, 何璇, 曾庆彬, 张勇军

2026, 47(3): 604-615. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1912

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针对现有光伏发电功率预测方法对于光伏发电功率变化曲线趋势性和随机性挖掘不足导致性能受限的问题,提出基于时频域分解-增强-融合Transformer的多因素光伏发电功率预测方法。首先,构建编码器-解码器模型,利用时域增强模块和频域增强模块,将光伏发电功率的历史和当前数据分别分解为周期项和趋势项;再通过时域和频域增强注意力模块挖掘当前数据和历史数据的语义关系。其次,采用随机层获取当前数据的随机项。然后,通过多级自适应的方式融合光伏发电功率数据的周期项、趋势项和随机项用于预测。此外,协同考虑太阳辐射、湿度、风速和温度等多因素,采用多变量通道独立的方式,降低数据冗余,进一步提升模型性能。仿真结果说明相比于其他方法,所提模型能够有效提高光伏发电功率的预测精度。

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计及光伏出力特性的有源配电网纵联保护

吴楚宏, 牟龙华, 方重凯

2026, 47(3): 616-624. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1917

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该研究以含分布式光伏接入的有源配电网为研究对象,结合分布式光伏的具体控制策略分情况分析不同出力情况下光伏电源故障电流幅值和相位特征,并在此基础上分析故障线路两端电流正序故障分量相位差的运行范围。研究表明：传统的电流相位比较式纵联保护在光伏出力较小时可能失效。因此,该研究综合正序电流故障分量的幅值比和相角差改进判据,提出一种基于综合相角差的有源配电网纵联保护方案,该方案仅需采集电流信息,无需安装电压互感器,有较高的经济性。理论分析与仿真结果表明,该方案不受光伏出力变化、故障类型等因素的影响。

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基于进化算法和长短期记忆网络的光伏阵列多类型复合故障诊断方法

白牧可, 钱志研, 段祥骏, 李佳

2026, 47(3): 625-634. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1927

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为提升光伏阵列故障诊断的准确率,提出利用柯西高斯变异人工兔算法（CGARO）来优化长短期记忆网络（LSTM）的策略,以实现对光伏阵列多类型复合故障的高效诊断。首先,为改善人工兔优化（ARO）算法易陷入局部最优的问题,提出一种柯西高斯变异人工兔算法。将CGARO与ARO、麻雀搜索算法（SSA）、灰狼优化算法（GWO）进行对比分析,验证CGARO算法的有效性。然后,将CGARO算法优化LSTM的参数及学习率,建立CGARO-LSTM光伏阵列故障诊断模型,基于4种单一故障和3种多类型复合故障,通过与LSTM、SSA-LSTM、GWO-LSTM和ARO-LSTM进行对比,表明CGARO-LSTM模型具有更优性能,准确率达到97.75%,显著提高了光伏阵列故障诊断的精度。

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基于双层分解和改进多目标浣熊优化算法的BiLSTM光伏功率预测

唐晓乐, 康滟婷, 卢浩

2026, 47(3): 635-643. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1931

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为提高光伏功率预测的准确性和稳定性,提出一种基于双层分解和改进多目标浣熊优化算法（AMOCOA）的BiLSTM超短期光伏功率预测模型。其中,双层分解将改进自适应白噪声的完全集合经验模态分解（ICCEMDAN）与变分模态分解（VMD）结合,可充分挖掘高频信号中的信息。改进多目标浣熊优化算法（AMOCOA）通过引入自适应区域搜索策略与多项式变异算子提升了算法收敛性与多样性。首先,利用ICEEMDAN将历史光伏功率序列分解为多个分量,其次将高频分量利用变分模态进一步分解,得到周期性分量。然后通过AMOCOA对BiLSTM参数进行优化并建立各子序列最优AMOCOA-BiLSTM模型。最后对子序列进行重构得到最终预测结果。通过实际数据对模型进行验证,结果表明,阴天天气下相比BiLSTM,所提模型的均方根误差下降了51.56%,平均绝对误差下降了68.75%,稳定指标下降了50.74%,表现出更好的预测准确性与稳定性。

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基于贝叶斯优化超参数的光伏功率区间预测方法

陆佳恩, 赵健, 李小勇

2026, 47(3): 644-655. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1938

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针对光伏发电中光伏功率存在的随机、间歇和波动问题对电网安全的挑战,提出一种创新的深度学习模型——基于融合空时特征提取的深度残差时序卷积-高斯过程回归DRSTCG-GPR模型。该模型融合空时特征,在残差模块引入软阈值与注意力机制,通过贝叶斯算法自动优化超参数,并利用高斯过程回归量化预测的不确定性,最终实现短期光伏功率的高精度区间预测。实验对比表明,相较于传统卷积神经网络（CNN）、门控循环单元（GRU）及卷积门控循环单元（CGRU）模型,该模型在点预测精度（R²提升2.20%）、区间预测覆盖性能（I_CP提升2.10%）及概率预测可靠性上均展现出显著优势。

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计及相似日与ECM的ICEEMDAN-BiGRU-XGBoost-CrossAttention超短期光伏功率预测

李练兵, 高一波, 陈业, 代亮亮, 景睿雄, 高国强

2026, 47(3): 656-667. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1944

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为提高光伏功率的预测精度,提出一种考虑相似日选取与误差修正模型（error correction model,ECM）的超短期光伏功率预测方法。首先,利用改进自适应噪声完备集合经验分解（improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN）方法将数据分解并重构为高频与低频分量,输入基于交叉注意力机制（CrossAttention）的双向门控循环单元（bidirectional gated recurrent unit,BiGRU）与优化的分布式梯度提升库（extreme gradient boosting,XGBoost）组合的特征提取与预测模型;其次,利用灰色关联分析方法计算预测日与历史日间的综合相似因子,选取预测日的气象相似日,作为基于BiGRU的相似日信息增强模块的输入,并在初始预测序列基础上构造残差预测序列,构建基于BiGRU的误差修正模型;最后,融合相似日信息后的ICEEMDAN-BiGRU-XGBoost-CrossAttention模型预测结果,叠加误差修正模型的预测误差,得出最后的日内光伏功率预测结果。基于实际光伏场站气象以及光伏发电功率数据,对比不同光伏发电功率模型,验证了所提方法提高了日内超短期光伏发电功率预测精度,具有一定应用价值。

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海上漂浮式光伏新型锚固基础水平承载力研究

陈炳桦, 侯晋芳, 刘润, 汪嘉钰, 孙若晗

2026, 47(3): 668-677. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1966

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针对海上漂浮式光伏开孔重力式基础的水平承载性能展开相关研究,采用数值分析和离心机模型实验方法探讨黏土中开孔重力式基础的水平向承载特性,构建开孔重力式基础的水平向极限承载破坏模式,并揭示了不同接触条件下深宽比和开孔率对开孔重力式基础承载特性的影响规律。研究表明,开孔重力式基础的水平向承载模式主要表现为滑动破坏模式;在不同的开孔率、深宽和接触条件下,破坏模式又可分为整体和分体滑动破坏模式;基于破坏模式的分析最终提出可应用于开孔重力式基础的最优开孔率及水平向极限承载力的计算方法。

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基于改进CNN-Autoformer网络的光伏功率短期概率预测方法

朱文志, 郭力, 刘一欣, 李彦榕, 李西良, 吴翠姑

2026, 47(3): 678-689. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1968

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针对光伏功率短期预测面临的不确定性难以准确刻画问题,提出一种基于改进CNN-Autoformer网络的光伏功率短期概率预测方法。首先,采用卷积神经网络提取并建立数值天气预报高维气象特征与光伏功率之间的映射关系;其次,利用自组织映射神经网络对天气类型进行削减归类,并作为光伏功率日序列的离散特征。在此基础上,构建时序Autoformer网络深度分解光伏功率时间序列,引入自相关机制捕捉光伏功率时间序列的周期性和趋势性特征;最后,结合极大似然估计与梯度优化,通过概率密度估计层输出得到光伏功率的概率分布参数。算例结果表明,相较于传统预测方法,所提方法在提高光伏功率概率预测性能方面具有明显优势。

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基于Mamba和卷积神经网络的太阳电池缺陷检测方法

钱尧, 刘刚, 赵龙, 唐建超

2026, 47(3): 690-696. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1988

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针对太阳电池电致发光图像中缺陷种类复杂、人工检测效率低的问题,提出一种基于Mamba与卷积神经网络的缺陷检测方法。该方法通过融合卷积神经网络的局部特征提取能力与Mamba结构的全局信息捕获优势,克服了单一架构在复杂场景中的局限性。Mamba结构引入轻量级注意力机制,动态调节不同层次特征的权重,增强全局信息感知能力。结合卷积神经网络后,该模型既能提取局部细节特征,又能高效融合全局上下文信息,从而显著提升了缺陷检测的精度与性能。经过大量实验证明,所提方法具有模型参数量小、检测精度高和鲁棒性强等优点,显著提升了太阳电池的缺陷检测效果。

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基于农村住宅光伏发电与居民用电特征的光伏蓄电容量适配研究

胡文举, 赵艺轩, 曹健, 梁烨, 张浩扬

2026, 47(3): 697-705. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1989

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以北京某安装光伏的农村住宅为研究对象,研究农村住宅光伏发电与居民用电特征,并以提高光伏贡献率和光伏自消纳率为目标,分析住宅光伏蓄电容量的适配。结果表明,农村住宅用电特征既与季节有关,也与是否为工作日有关;采用空气源热泵供暖时,供暖用电量占比较高,可达总用电量的43.2%;光伏发电与居民用电的不协同导致光伏贡献率和自消纳率均偏低,其中集中供暖、热泵供暖的光伏全年贡献率分别为52.8%、36.6%,消纳率分别为33.2%、38.5%;蓄电是提高光伏贡献率和自消纳率的重要且必要措施,蓄电可将集中供暖、热泵供暖的光伏自消纳率分别提升至约62.4%、64.9%,光伏贡献率分别提升至约99.5%、61.7%;光伏面积一定时,系统配置的蓄电容量超过特定值后,通过加大蓄电容量配置提高光伏在建筑中的贡献率和自消纳率已非合理、经济的方案。

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波浪对海上漂浮式光伏组件发电性能影响的试验研究

姚烨, 于臻臻, 练继建, 齐文超, 任效里, 邵书钦

2026, 47(3): 706-712. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1992

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为探究波浪对海上漂浮式光伏组件发电性能的影响,选取额定功率为595 W的光伏组件为研究对象,基于理论分析和物理模型试验研究的方法,对比分析波浪作用下组件最大摆动角度5°~30°、摆动周期5~10 s及辐照度200~900 W/m²对其发电性能比的影响。研究结果表明：随着光伏组件最大摆动角度由5°增大到30°,摆动组件发电量与0°固定组件发电量的比值,即发电性能比ηA降低了5.16个百分点,摆动组件发电量与18°固定组件发电量的比值,即发电性能比ηB降低了5.30个百分点,且下降速率随最大摆动角度的增大而逐渐增大。相较于与最大摆动角度对性能比的影响来看,摆动周期差异对性能比的影响较小,组件的发电性能比随摆动周期的增大而提高。随着辐照度的增大,组件的发电性能比降低;辐照度由200 W/m²增大到900 W/m²时,ηA下降了4.61个百分点,ηB下降了5.48个百分点。

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非均匀半透明光伏窗眩光指标适用性研究

杨璐, 彭晋卿, 谭羽桐

2026, 47(3): 713-721. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2007

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探究常用眩光指标对非均匀半透明光伏窗日光眩光评估的适用性。首先,设计眩光感知问卷并招募38名受试者以获取其在电池条纹宽度为4 mm、电池覆盖率分别为40%和60%条件下的实际眩光感知程度。同时,使用相机和照度计开展实验测试以获取垂直眼部照度、光源亮度和天然光眩光概率（DGP）等光环境指标。对比基于图像的眩光指标与问卷调查结果,分析其与现有眩光指标的相关性以及太阳电池覆盖率对DGP指标适用性的影响。研究结果表明：在现有眩光指标中,DGP与实际感知眩光的平方相关系数最高,但DGP往往会低估非均匀半透明光伏窗的眩光。当太阳电池覆盖率从40%增至60%时,采用DGP指标评估非均匀半透明光伏窗眩光性能的准确性降低6.79%。

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面向低穿场景的配电网大规模分布式光伏静态聚类及等值建模方法

王佰盛, 苗世洪, 谭昊宇, 姚福星, 张迪, 李程昊

2026, 47(3): 722-731. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2012

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针对目前分布式光伏低电压穿越引发脱网问题日益增多的问题,提出一种面向低穿场景的配电网大规模分布式光伏静态聚类及等值建模方法。首先,分析分布式光伏低电压穿越切换特性,提出考虑各分布式光伏电气距离和装机容量的低穿脱网风险指标;其次,将低穿脱网风险指标作为聚类依据,基于距离代价函数与K-均值聚类算法进行分布式光伏集群划分;最后,根据分布式光伏参数聚合原则,采用REI无损网络等值与Ward网络等值对配电网进行简化等值,并在PSASP中进行仿真算例对比,结果表明：面向低穿场景的配电网大规模分布式光伏静态聚类及等值建模方法可显著提升暂态仿真精度。

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基于跨层次局部特征融合的光伏热斑缺陷检测

项新建, 孙思琪, 罗秋霞, 唐小辉, 陈祯力, 郑永平

2026, 47(3): 732-738. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2032

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针对光伏热斑缺陷检测过程中,热斑的特征细节丢失而导致微小热斑漏检的问题,提出一种基于YOLOv8的跨层次局部特征融合改进方法。在YOLOv8中引入BiFormer思想改进主干网络,使模型能够更好地提取细节信息;使用Dysample动态上采样模块替代传统上采样方式,以更好地保留高分辨率特征图的细节信息;并设计跨层次局部特征融合的FCLAHead检测头,在不同层级的特征图间建立特征关联,实现信息互补,通过融合操作增强微小热斑的特征表达,提高模型在多场景下对微小热斑的检测能力。改进后的模型相较于基础模型YOLOv8n,平均精度mAP由86.3%提升至90%,精确率和召回率分别提升1.1个百分点和3.1个百分点,参数量仅为3.08×10⁶,计算量略有增加,适用于精度要求高且硬件资源有限的应用场景。

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一种多功能光伏并网逆变器控制方法

肖华根, 罗元卿

2026, 47(3): 739-746. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2033

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为解决分布式光伏并网逆变器利用率低、配电网末端电能质量治理成本高的问题,提出一种用于三相四线制多功能光伏并网逆变器的控制方法。通过分析配电网末端对光伏发电、无功补偿、谐波治理和三相不平衡补偿的需求迫切性及原理,建立光伏发电功能与各种电能质量治理功能的优先级,提出多功能光伏并网逆变器目标电流分配方法,使光伏并网逆变器根据电能质量补偿优先级输出相应电流。仿真实验表明,该方法既能保证光伏电能的有效利用,又能充分利用逆变器剩余容量治理电能质量,特别是能有效抑制零序电流。

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模拟优化硼掺杂多晶硅提升交叉背接触电池性能

储余, 厉佥元, 刘焱康, 孟阳, 张传香, 陶海军

2026, 47(3): 747-752. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2041

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利用Quokka3模拟软件,系统分析硼掺杂多晶硅（p-poly）的钝化性能、接触性能及图形设计对交叉背接触（IBC）电池性能的影响。在此基础上,详细讨论隧穿氧化层界面复合大小、多晶硅层掺杂浓度及硅基体内扩区对p-poly钝化性能的影响,阐述实现p-poly优异钝化性能的必要条件。

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单玻TOPCon组件DH失效机理研究

吴韦, 吕琳, 张衍, 付呈刚, 陈善勇, 杨伟光

2026, 47(3): 753-759. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2052

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研究揭示单玻隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）组件在湿热条件下的3种失效机制：1）细栅线遭受腐蚀;2）焊带和主栅互连区域的腐蚀;3）焊带、主栅和电池片互连区域的失效。湿热失效的原因在于Ag-Al浆料、湿气、焊接助焊剂与封装材料（EPE/EVA）产生的乙酸及含有Na⁺和Cl^-的污染物引起的电化学腐蚀,导致组件内部互连弱化,最终产生失效。通过对不同焊接方案的差异化研究,采用覆膜一体化焊接技术,凭借创新封装工艺能有效阻隔腐蚀介质渗透,表现出优异的抗湿热能力,可为提升单玻TOPCon组件的抗湿热性能提供解决方案。

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适用于光伏组件表面的二氧化硅超疏水薄膜制备及性能研究

王浩竹, 刘逸飞, 尚琛博, 李浩义, 李乐, 蔡彬彬

2026, 47(3): 760-767. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2069

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为获得适用于光伏组件表面的二氧化硅（SiO₂）超疏水薄膜,采用改进的Stober法制备MTES/TEOS杂化溶胶,并添加不同质量的HMDS进行疏水改性,最终通过浸渍法制备得到SiO₂薄膜。针对制备所得薄膜,开展形貌结构、光学性能、表面性质和自清洁性能测试,同时进行薄膜的人工加速老化试验并测试得到薄膜性能的变化情况。结果表明,当HMDS/SiO₂=3时,薄膜透光率为92.30%,水接触角可达165.28°,表面能仅为1.06 mJ/m²,自清洁效果优异,1500 h的光老化及高温老化造成的透光率和水接触角的变化程度小于5%。薄膜的综合性能满足光伏组件表面的应用需求,在光伏领域的应用前景广阔。

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改进免疫与扰动观察法的光伏MPPT控制

刘瑞阳, 郝万君, 朱理想, 李俊强

2026, 47(3): 768-774. https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-2087

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时变工况下光伏阵列P-U曲线呈多个峰值特性,导致传统最大功率点跟踪（MPPT）控制算法极易陷入局部最优解且寻优速度慢,进而降低了光伏阵列的整体发电效率。为此,提出一种基于改进免疫算法与扰动观察法的双层MPPT控制策略。首先针对时变工况下P-U曲线的多个峰值特性,提出基于MPPT综合性能指标的改进免疫寻优算法,并将上层迭代完成的MPP点导入到下层进行扰动跟踪。仿真实验表明基于改进免疫与扰动观察法的光伏MPPT控制算法,寻优时间为同类算法的20%,稳态追踪精度比同类算法高0.26~0.84个百分点,异常值偏移量比同类算法低38.36%~60.89%,能有效提升时变工况下光伏阵列的最大功率跟踪效率和精度,且拥有稳态波动小等特点。

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