蓬生麻中,不扶而直——访米丈建筑总建筑师卢志刚

传统教育建筑之问AT：＂为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？＂——＂钱学森之问＂是关于中国教育事业发展的一道艰深命题,从1977年恢复高考制度至今,历经近40年的发展和改革,我国的教育事业虽然取得了巨大成就,但是不能回避的是今天的教育仍然存在着诸多问题,例如机械的应试教育虽有改观但难离本质。而教育方式会直接影响到学校的规划布局和空间设计,米丈建筑近年来设计了不少中小学校的项目,相信对于基础教育和相应的建筑设计都会有更深入的认识,能否谈谈对于二者的理解和思考？

卢志刚(建筑师):只有了解城市的过去,才能设计未来

城市的基础是不同类型的建筑及其所围合而成的各种属性的空间。城市与建筑的发展是一种彼此依存、彼此促进的互动关系。经济及社会结构的快速变化使城市的过去正越来越多地因城市和区域之间界限的消失而被重新定义,基于地区尺度的大型建筑物。

考虑时变线阻的多储能SOC稳定均衡控制策略

在直流微电网中,由于线路阻抗大小差异的复杂化,难以保证各储能单元之间达到荷电状态(state-of-charge,SOC)均衡。为此,提出一种考虑时变线阻的SOC均衡改进控制策略。首先,通过线路阻抗和SOC幂指数构造的平衡因子来修正控制系数,提高SOC的辨识度。同时,利用输出电流来约束平衡因子,提高系统的抗扰能力。在SOC均衡之后,SOC平衡因子G变为1,此时依赖线路阻抗信息但不受线路阻抗变化影响,可平稳地保持电流分配。并且结合输出电流构造的电压补偿环节有效地解决了母线电压质量和SOC均衡控制效果之间的矛盾。其次,针对基于SOC均衡的改进控制策略易受恒功率负载影响的问题,利用混合势函数理论进行建模,得到稳定性判据,有利于保障系统的稳定运行。最后,仿真结果表明,所提出的改进下垂控制能够有效地消除线路阻抗的影响,提高电流分配精度,实现SOC均衡,并验证了在各种突发扰动及极端情况下所提控制策略的有效性和正确性。

自动驾驶环境下交通-配电网协同优化运行

为深入分析耦合电力-交通网在混行条件下产生的协同优化效果,提出自动驾驶环境下交通-配电网协同优化策略。建立智慧交通-配电系统协同运行框架,并分析自动驾驶与人工驾驶汽车的行驶特性,构建基于变分不等式的交通网动态混合均衡模型;结合基于二阶锥规划的配电网动态最优潮流模型,设计两阶段迭代求解算法实现耦合网络协同运行仿真。通过与现有单一车型场景及非协调运行情况对比分析,探究在需求高峰时段混行环境下的优化运行效果,最终结果证明了所提协同优化策略的优越性,使得网络综合运行成本相较现有场景有了显著降低,实现了自动驾驶汽车渗入这一新场景下的耦合网络优化运行。

案例导向的《管理信息系统概论》线上线下混合式课程教学改革设计

《管理信息系统概论》是管理类专业的一门核心课程,传统的课堂教学模式已难以适应新时代教育发展的需求。为提高教学质量,实现“以学生为中心”的教育理念,促进学生主动学习和实践能力培养,本文提出一种以案例为导向的线上线下混合式课程教学改革设计。在线下课堂中引入案例教学环节,通过对情景案例的分析讨论,培养学生实践和解决实际问题的能力;同时建立在线学习环境,包括在线课程视频、自主习题练习、在线答疑互动等环节,为学生提供自主学习条件。该教学改革设计的实施,可以提升学生的专业知识、实践能力、分析问题和解决问题的能力。

基于密度聚类模态分解的卷积神经网络和长短期记忆网络短期风电功率预测

近年来,随着碳达峰和碳中和“双碳”战略目标的提出,风力发电已成为可再生能源发电的关键部分。为提高风电功率短期预测的准确度,提出基于密度聚类与自适应噪声完备集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和卷积神经网络与长短期记忆网络结合的短期风电功率预测方法。首先,利用密度聚类将风电功率与天气特征分成不同类别的数据集,通过自适应噪声完备集成经验模态分解算法将不同类别的数据进行频域分解得到子序列分量。以此为基础,将不同的子序列分量与天气特征进行特征选择,输入到卷积神经网络与长短期记忆网络的预测模型。最后,将不同的预测结果进行叠加得到最终的预测结果。整个预测过程通过聚类、分解和特征选择,有效提高了短期风电功率预测的准确度。

军用无人系统协同感知与分布式滤波技术

现代战争由机械化向无人化转型,而人工智能、大数据等技术的发展促使未来战争形态呈现出仿生智能的特点。仿生无人机、智能无人车等载荷打击平台通过卫星数据链开展典型区域联合作战的前提是已知敌我双方的准确位置信息。围绕军用无人运动平台的演化历程和发展趋势,对无人系统的构成和特点进行归纳,进而指出多传感器协同感知是信息获取的主要形式,通过分布式滤波处理得到平台的位置和姿态。对多平台协同感知能力、协作估计策略和SLAM技术进行分析和总结,指出融合深度智能的协同认知、数据驱动和多源多模态融合等技术是提升无人作战效能的核心关键。

计及多重差异的交直流混合多能微网多时间尺度优化调度

近年来,可再生能源发电、热电联产、储能和电力电子变压器(PET)等技术发展迅速,有利于构建多能互补、清洁高效的交直流混合多能微网(MEMG),但不成熟的PET模型和复杂的不确定性为系统的优化调度带来了挑战。为此,首先构建了一种基于三级式PET的交直流混合MEMG结构,建立了包括PET在内的设备模型和不确定性模型;其次,提出了计及多重差异的MEMG多时间尺度优化调度策略,明确了日前-日内-实时三时间尺度调度的协调机制,其中,多重差异包含需求响应资源、系统调度目标和源荷预测精度在时间尺度上的差异,以及不同能量的响应特性差异;再次,建立了对应的多时间尺度优化调度模型,包括日前鲁棒机会约束优化模型、日内随机优化模型和实时分层滚动修正模型,并在日前调度中,改进了传统储能和电热耦合设备的备用模型,设计了基于PET的交直流系统备用共享机制,将调度模型转换为混合整数线性规划模型,给出了利用CPLEX求解器求解多时间尺度调度模型的步骤;最后,通过算例分析表明,所提调度策略可以通过逐级修正调度计划应对不确定性,且所设计备用方案兼具可靠性和灵活性。

FDIA-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统弹性拓扑优化配置

电力安全是现代社会持续发展的重要保障。随着信息技术逐步发展,网络攻击手段的日渐增多和变强会对新型电力系统造成严重破坏,而合理的网络拓扑结构和有效的网络防御资源的是电力系统遭受网络攻击后负荷恢复的关键。为此,提出一种虚假数据注入(false data injection attack,FDIA)-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统(cyber-physical systems,CPS)弹性拓扑优化和防御资源配置策略,用于提高配电系统网络攻击下的弹性。该模型采用上、中、下3层的框架对拓扑结构和防御资源进行优化:上层建立以规划成本和失负荷风险为目标的多目标帕累托规划模型,结合中层计及攻击与恢复的网络攻击传播模型,采用非支配排序遗传算法-II(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)进行规划方案求解;下层考虑信息层与物理层的多种耦合方案,基于配电网CPS弹性度量指标对拓扑优化配置进行评估。与传统的一对一串联模式方案相比,通过模型求解的3种耦合关系下的网络拓扑结构与防御资源优化方案,在提高系统弹性方面能够发挥重要作用。

考虑储热装置与碳捕集设备的风电消纳低碳经济调度

在电力系统低碳经济调度的背景下,针对"三北"地区供暖期热电机组因供热导致机组强迫出力过高,造成夜晚弃风严重的问题,提出了一种计及配置了储热装置的热电联产电厂及碳捕集电厂的电力系统优化调度模型,考虑热电机组的热电耦合相关约束、热、电平衡及机组爬坡等约束,兼顾系统的总发电煤耗成本最低以及CO_2排放最少两个目标,采用多目标细菌群体趋药性算法(MOBCC)对模型进行求解。对不同场景下系统的风电消纳情况以及系统的经济成本和碳排放进行了分析。算例结果验证了所提模型及求解方法的有效性和正确性。

城市电网输配全局最大供电能力分析

城市电网是包含输电网和高压配电网的全局电力系统。传统电网供电能力分析中,往往分别对输电网和配电网单独求解,割裂了输配电网之间的统一协调关系。针对这一问题,提出了城市电网全局最大供电能力分析模型。首先,针对输电网结构特点,结合改进的潮流计算模型,采用线性规划法求解输电网满足N-1约束的安全供电能力;其次,针对高压配电网的结构和负荷特性,建立基于需求侧分析的高压配电网最大供电能力分析模型;最后,进行电能阻塞分析,求取城市电网全局最大供电能力。通过算例证实了该分析体系能有效计算城市电网的全局最大供电能力,定位电网整体供电能力的薄弱环节,为电网规划提供参考数据。

电力系统实时相角监控系统研究

从解决电力系统暂态稳定出发，提出了一种新的基于ＧＰＳ技术的电力系统实时相角监控系统。它既有集中监控的功能，亦能完成分散的就地监控，并能提供一个相对系统参考点的相角，用于就地监视和控制。相角测量装置采用模块化结构设计，易于扩充，文中介绍了其结构和基本功能。

改进二进制粒子群优化算法在配电网络重构中的应用

配电网络重构是一个非常复杂的大规模组合优化问题。网络重构中,能否得到有效解,即保证辐射状网络,是一个很关键的问题。对电网拓扑进行简化,配合破圈法更新粒子,得到100%的有效解,大大提高了计算速度。提出一种应用于配电网络重构的改进二进制粒子群优化算法,并结合禁忌搜索算法,使PSO算法跳出局部最优化陷阱,改善了算法的搜索效果,加快了寻优速度。最后对IEEE 69节点系统进行计算,并与相关文献结果进行对比,表明本文改进算法具有快速、高效的全局寻优能力。

模糊积分决策级融合的空地协同目标识别研究

针对单独使用无人机或无人车对目标区域侦察识别效率低、虚警率高等局限性问题,分析了多种决策级信息融合的方法,提出了基于模糊积分改进的决策级空地信息融合目标识别方法,将空地协同探测的目标类型、位置、威胁度、毁伤程度等信息进行融合识别并输出。仿真结果表明,该算法有效完善了目标信息,提高了目标特征信息识别准确性,降低了虚警率。

碳捕集系统在火电厂中的优化配置

从火电厂CO2排放现状和对碳捕集系统的需求情况出发,定量分析了碳捕集技术对火电厂能耗和发电成本的影响。在考虑发电成本和技术不相容性约束下,建立了以最大化CO2减排量为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出了基于改进离散粒子群算法的碳捕集系统优化配置算法。通过算例分析,验证了所提模型和算法的有效性。

考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度

在智能电网和低碳电力的背景下,提出一种考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度模型。首先,将需求侧资源分为可调度资源和不可调度资源,在可调度资源中分别建立了价格需求响应虚拟机组和激励需求响应虚拟机组模型,并分析了两种虚拟机组的运行特点;其次,在优化调度模型中引入碳交易,并提出系统碳减排目标的概念及阶梯型碳排放权价格,分析其对碳排放量的制约情况。在此基础上,引入功率平衡约束、机组出力及爬坡约束、虚拟机组运行约束等,建立了以碳交易成本、火电机组发电成本和虚拟机组运行成本为目标的新型低碳经济调度模型,采用细菌群体趋药性(BCC)算法对模型进行求解。通过仿真算例对不同场景下系统的风电消纳情况和系统的综合运行成本进行了分析。算例结果验证了模型及求解方法的可行性及优越性。

基于Benders分解法的电热综合能源系统低碳经济调度

电、热系统协调运行能够提高电力系统的灵活性,缓解我国“三北”地区供暖期间的弃风问题。提出一种综合能源系统低碳经济调度模型,并建立极限消纳风电的储热放热速率与电锅炉电功率的综合协调模型。针对电、热系统信息的隐私性问题,采用Benders分解算法对模型进行求解。算例仿真分析5种情景下系统储热和电锅炉对风电消纳的促进作用,比较电锅炉加装在热网始端、中间及末端对热网热损失的影响,最后,通过对比不同储热放热速率与电锅炉电功率协调供热的系统弃风情况,验证所提极限消纳风电的储热与电锅炉综合协调模型的正确性。

配电网技术线损分析

论述了电力网络降损的技术措施,并根据最小费用法对配电网技术线损部分因素进行了经济性分析。分析了变压器和导线的选择配置,以及配电网技术经济运行区域等,为降损改造提供决策依据。通过实际线路计算,验证文中提到的各种分析计算方法的准确性和实用性,计算结果基本能够满足实际要求。

配电网技术经济运行区域的研究及应用

针对变压器和导线的选择配置,分析其技术经济运行区域,对配电网的经济运行有重要意义,故考虑变压器投资、损耗费用及维护费用,根据使用年限内计算费用最小原则推导出了变压器合理的负载率和经济运行点,进而得出变压器的技术经济运行区域;结合导线经济电流密度,应用基尔霍夫定律,得到每一段线路的技术经济运行区域,在上述基础上,得到整个线路的最佳经济运行区域及最佳线损率范围。据此可评价配电网变压器和线路配置情况,为降损改造提供决策依据。

清洁能源与电动汽车充电站协调投资的低碳效益分析

针对CO_2减排规划目标,引入低碳效益的概念,即使用全寿命周期内某减排项目单位投资的碳减排量来评价不同减排技术的减排效率。以低碳效益最大化为目标建立风电、光伏电源和电动汽车充电站协调投资模型。采用改进的离散细菌群体趋药性算法进行求解,通过对实例的计算分析得到符合减排要求的投资规划方案。最后对比以CO_2减排量最大为目标函数的投资策略,证明所提模型和优化算法的正确性和有效性。