“秦化淑教授90寿诞——复杂系统控制理论及其应用”专刊 前言

在秦化淑老师90寿诞之际,我国控制界的学者们自发组织了“秦化淑教授90寿诞——复杂系统控制理论及其应用”专刊,以表达对秦老师为《控制理论与应用》做出重大贡献的深深谢意.秦化淑老师在《控制理论与应用》期刊的创建和发展中扮演了不可或缺的关键角色.1979年关肇直先生提议创建该期刊,秦化淑老师与王恩平等老师一起,积极筹划由中科院系统所和华南理工大学联合主办这一杂志,并代表关先生与华南理工大学自动化系的领导进行了深入商讨,迅速达成共识同时亲历亲为组建编委会和主持第一届编委会会议,明确了期刊的办刊宗旨和内容。

算力电力协同创新框架

大规模低成本的算力是国家的核心竞争力,为此,我国正在建设国家级算力网.大规模算力耗费巨大电能,在日趋紧张的能源形势下,为满足不断增长算力的电力供应,本文在我国“西电东送”、“东数西算”工程的基础上,提出构建算力节点与电力节点、算力市场与电力市场、算力网与电力网3个层面的算力电力协同创新基础框架,建立算力电力分层分区融合的协同创新技术框架,为未来算力与电力的双向协同优化调度奠定基础.在此基础上,推演未来算力电力的协同创新应用,通过算力电力的双向协同优化调度,为庞大的算力提供有竞争力的低碳电力,为电力的低碳发展提供高效的算力支持.

风电机组自适应步进惯量控制策略

若风电机组参与调频时采用步进惯量控制(stepwise inertial control,SIC)策略,其退出调频时有功快速下降可能会引发系统频率二次跌落(frequency second drop,FSD)问题。已有文献中一类改进的SIC策略通过减小风电机组退出调频后有功下降阶段的斜率来应对FSD问题,然而该类改进的SIC策略使得风电机组在退出调频后其有功需要一段时间才会小于风能捕获,在此期间转子转速会继续下降并有可能低于转速下限,危及风电机组运行安全。文章对这一类改进的SIC策略做了进一步完善,提出了一种风电机组自适应SIC策略,根据风电机组退出调频时的转子转速自适应设置风电机组退出调频后有功下降阶段的斜率,在确保风电机组退出调频后转子转速不会低于转速下限的前提下,最小化FSD的幅度。

海上风电场自适应多目标无功优化控制策略

针对传统固定权重多目标无功优化在应对新型电力系统复杂多变的工况时无法针对实时工况做出最合适的控制决策的问题,提出一种自适应多目标无功优化控制策略。该策略以系统有功网损和并网点电压偏离量的加权最小作为目标函数,目标函数的权重系数根据并网点电压的偏离情况自适应调节。首先,分析海上风电场并网点电压波动与有功、无功输出的关系,建立相应的无功分配模型,并针对风电机组及静止无功发生器(static var ge nerator,SVG)的输入输出特性,建立相应的无功控制模型。此外,考虑海上运行的功率约束、安全运行约束等,采用变惯性权重粒子群优化算法对无功控制策略进行求解。最后,在MATLAB中搭建海上风电场模型进行仿真验证,仿真算例表明:相较于传统固定权重多目标无功优化,自适应多目标无功优化控制策略可以根据电网实时工况,迅速调整各优化目标的优先级,较好地实现有功网损和并网点电压的协调优化。

具有增强光催化和抗菌活性的TiO_(2)@Ag-GO复合材料

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意义。通过简单的溶胶-凝胶法和一步Marangoni法,将TiO_(2)和Ag纳米颗粒(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)有效结合,制备出显著增强光催化活性和抗菌能力的复合材料TiO_(2)@Ag-GO。氧化石墨烯(GO)具有多个催化活性中心,可以高效地进行光催化反应降解污染物。同时,还能提高电荷分离程度,抑制光生电子和空穴复合,提高TiO_(2)光催化活性。AgNPs具有存储电子和促进电荷分离的能力,同时释放的Ag+,赋予材料广谱的抗菌性能。光催化试验抑菌试验结果表明,复合材料能高效降解亚甲基蓝染料,2 h降解率达到74.5%,同时对金黄色葡萄球菌和铜绿杆菌有较强的杀灭作用。这种简易制备的高催化和杀菌功能的TiO_(2)基复合材料在光催化清洁领域有很大的应用潜力。

考虑源荷不确定性和N-1安全约束的电力系统优化调度

大规模风电并网增加了系统运行的不确定因素,文章利用快速可调资源平抑风电和负荷波动引发的功率不平衡,并考虑备用调用过程减少对系统潮流的影响。首先分析了风电和负荷预测误差的概率分布模型;然后,建立含N-1网络安全机会约束和旋转备用机会约束的电力系统优化调度模型,以系统调度总成本最小为目标优化机组出力;最后,基于起作用整数变量的识别方法的Benders分解法处理N-1网络安全约束,提高求解效率。利用修正的IEEE30节点系统,验证了所提模型能够保障系统备用可用性、经济性和安全性,充分挖掘抽水蓄能的快速可调能力。

具备故障限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器拓扑与控制策略

为解决直流电网中直流故障快速清除的技术难题,提出了一种同时具备限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器,并设计了启动、限流后开断线路和限流后复位3种控制策略。所提拓扑结构通过限流电路实现断路时刻电流值的大幅下降,通过电感旁路电路实现故障清除所需时间的缩短;所提控制策略通过复用拓扑部分回路实现直流电网对断路器电容的预充电,通过初步故障判断与二次确认方式来优化断路器的动作时序,实现断路时刻电流值的进一步下降。在PSCAD/EMTDC中搭建了三端直流电网仿真模型,对断路器的各种工况进行了仿真验证。结果表明该多端口直流断路器在各工况下均可实现多条直流线路的保护、减小断路时刻电流值和减小故障切除所需时间。

考虑能量-调频辅助服务下的用户侧储能经济运行策略

目前用户侧储能的投资回报期一般长达6~7年。为进一步提升用户侧储能经济运行收益,提出一种电能量和调频辅助服务市场规则下的经济运行策略。首先综合考虑峰谷价差套利和参与调频建立用户侧储能经济收益模型;其次,分析电力用户生产运行需求并建立用户侧储能运行约束;基于此,提出用户侧储能的两阶段经济运行策略,在日前给出用户侧储能最优调频容量申报量,在日内基于改进直接前瞻方法滚动优化用户侧储能充放电功率,提高整体运行经济性。最后,仿真结果表明所提策略能够有效提高用户侧储能运行经济性。

基于转子动能的风电场自适应频率主动支撑控制策略

随着大规模风电接入电网,电力系统的惯性和抗扰能力逐渐下降,系统的频率稳定问题愈发严峻。为此,文中提出一种基于转子动能的风电场自适应频率主动支撑控制策略。首先,提出一种参与因子,根据风电场的平均转子转速确定风电场参与频率支撑的程度,自适应调整风电场惯性响应参数和频率下垂控制参数。在此基础上,基于风电机组的实时可用转子动能,对风电场的调频功率进行动态分配,风电机组则通过释放转子动能参与频率支撑,其可以充分发挥转子动能较多的机组的频率支撑能力,并避免转速低的风电机组过度参与调频。在频率支撑结束后,采用分阶段的转子转速恢复方法恢复机组转速。仿真结果表明,所提控制策略可以根据风电场的运行状态和风电机组可用转子动能自适应调整有功输出功率,不仅可以实现系统频率的有效支撑,还可以避免频率的二次跌落。

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型:上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型;采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。通过算例分析,验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。

基于海上风力发电机组中虚拟飞轮储能系统的频率支撑协调控制策略

针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组(OWTs)中虚拟飞轮储能系统(VFESS)的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,通过释放和吸收能量来短时支撑电网频率;然后,考虑负荷扰动、VFESS存储容量、同步发电机组一次调频时间等条件后,利用遗传算法优化VFESS释放和吸收能量的功率曲线,以实现电力系统频率跌落幅度最小、频率变化率最小的目标。最后,算例分析表明采用该方法的OWTs能提供短时频率支撑,减小电力系统低频减载装置动作次数。

考虑风电消纳及不确定性的负荷聚合商运行策略

针对“碳达峰、碳中和”背景下新能源大规模并网而引发的风电消纳困难问题,提出了一种考虑风电消纳及不确定性负荷聚合商日前-日内两阶段的经济调度模型。首先分析了考虑风电消纳的负荷聚合商源荷协同运行模式,提出了考虑用能特性与不确定性的柔性负荷响应模型;并基于风电场的消纳需求,以柔性负荷调度成本最小为目标,建立日前-日内两阶段的负荷聚合商经济调度模型;最后采用三角模糊数表征柔性负荷功率的不确定性,采用清晰等价转化求解混合整数线性规划问题。仿真算例验证了该模型能够有效提高风电消纳水平,减少由柔性负荷不确定性带来的影响。

基于RRT的无人机航迹规划算法

针对传统快速搜索随机树无人机航迹规划算法中采样点生成随机性过高,规划路径平滑度差的问题,提出一种基于改进快速搜索随机树的无人机航迹规划算法。在搜索树拓展过程中,引入限定采样点生成范围的探测场,改变采样点的生成策略,使算法具备迅速向目标收敛的能力和绕开障碍物威胁的能力。此外,改进算法还对初始航迹的冗余点进行裁剪,并采用B样条曲线法改善航迹平滑度。仿真结果表明,基于改进快速搜索随机树的无人机航迹规划算法比传统快速搜索随机树无人机航迹规划算法平均航迹长度减少21.75%,平均搜索树节点数减少75.78%,平均计算时间减少48.04%。

分层集群的新型电力系统运行与控制

新型电力系统的发展必将导致电力系统形态的重大调整。随着可再生能源渗透率的不断提升、电力电子设备的广泛应用,未来电力系统容纳的电源与负荷种类将不断攀升,运行与控制的复杂度也将急剧升高。首先,描述将大规模电力系统划分为多层级的含分布式资源集群的小规模电力系统的新形态。各个资源集群皆具有电力供给、消纳及功率交换的能力,并尽量实现集群内的发用功率平衡和自治优化运行。其次,提出分层集群的新型电力系统的3层网络(能量网络、信息网络、价值网络)架构及整体研究思路。在能量网络层面,提出分层集群的新型电力系统的技术特征和形态结构,并介绍我国当前的相关政策支持;在信息网络层面,在介绍新型电力系统分布式感知和信息融合问题后,重点探讨集群智能与协同控制理论、技术在新型电力系统(特别是频率控制)中的应用;在价值网络层面,介绍分布式资源端对端交易、虚拟电厂等新型交易机制和商业模式等。最后,从复杂系理论和多学科交叉研究的角度探讨新型电力系统的前沿研究方向。

不同花生新品种(系)比较试验

为筛选适合宜宾市种植的优良花生新品种(系),开展了花生新品种(系)比较试验。结果表明:YH04的生育期最短,为114 d,YH01的生育期最长,为121 d;主茎高和侧枝长以YH06最大,分别为58.8和63.2 cm,以YH01最小,分别为41.0和45.0 cm,总分枝数和结果枝数以YH01最多,分别为12.8和11.0个;单株结果数以YH01最多,为18.4个,饱果率以YH01最大,为82.6%;干荚果产量以YH03最高,其次是YH01,分别为4 514.2和4 506.3 kg/hm~2,分别比天府22(CK)增产10.05%和9.86%,且均显著高于其他品种(系),籽仁产量以YH01最高,其次是YH03,分别为3 421.8和3 325.7 kg/hm~2,分别比CK增产5.82%和2.85%,且显著高于其他品种(系);YH03的抗性最好,其次是YH01。综合考虑各项指标,YH03和YH01的综合性状表现较好,适宜在宜宾市推广种植。

奥沙利铂和卡培他滨联合治疗结直肠癌肿瘤的护理配合要点分析

目的分析在结直肠癌肿瘤患者用奥沙利铂与卡培他滨治疗中的护理配合要点。方法将我院2022年3月至2023年3月收治的结直肠癌肿瘤患者100例作为研究对象,对患者采取奥沙利铂注射液与卡培他滨治疗,分析在患者采取药物治疗后出现的不良反应(包括胃肠道反应、骨髓抑制、口腔炎、肝功能损伤、静脉炎),同时观察患者焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)评分与世界卫生组织生活质量测定表简表(WHOQOL-BREF)、视觉模拟评分法(VAS),借此分析患者的护理配合要点。结果患者治疗后不良反应可见,患者用药后有14例发生胃肠道反应,有9例发生骨髓抑制,另有3例口腔炎、14例肝功能损伤与5例静脉炎。与治疗前比,治疗后患者SAS、SDS评分均相对较高;WHOQOL-BREF评分相对较低;VAS评分较高(P<0.05)。结论在结直肠癌肿瘤患者用奥沙利铂注射液和卡培他滨治疗中可合并多种不良反应,且疼痛较严重,均可影响患者的日常生活与心理状态,对此,临床护理中应注重加强对患者的日常生活、疼痛、心理及不良反应护理,尽可能减轻结直肠癌疾病带来的痛苦,提升生存质量。

小学语文课外阅读误区分析与科学指导策略探讨

近年来在小学教育中,新课改理念在不断深入落实,在一定程度上对小学教育有了新的要求。在小学语文教学课业开展过程中,要求教师不仅要传输教材内容,还要在语文教学过程中,提升学生的学习积极性,培养学生良好的学习习惯。基于此,教师对学生课外阅读能力培养的重视程度在不断加重。但是从实际教学情况来看,不良阅读习惯存在一定的问题,影响了学生阅读的效果和态度。本文就从小学课外阅读存在的误区进行分析,并对其经科学的指导。

利用情境激趣 提升写作认知

写作题的分数在语文中考中占据较大比重,因此也成为教师和学生关注的重点。尤其是在“双新”背景下,对写作教学提出了更高的要求。情境教学法通过设置具体情境,激发学生的创作灵感,促使学生积极感悟并思考,在改善学生学习态度、提升写作认知、提高写作能力等方面具有独特优势。针对写作教学中情境建构存在的问题,提出情境教学法应用于初中语文写作教学的具体策略,以帮助学生提升写作认知和写作水平。

基于数据融合的风电机组主传动链典型故障分层诊断方法

风电机组主传动链故障是影响风电机组年运行时间的主要故障类型,提高其诊断精度是确保风电场稳定可靠运行的关键。为提升风电机组主传动链故障诊断精度,在主传动链上增加高频振动监测系统对其振动信号进行精细化分析。由于分别根据高频振动监测信号与风电机组数据采集与监视控制系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)实时监测信号独立进行故障诊断时,难以发现风电机组主传动链的早期故障。为此,提出一种基于3类数据源融合的智能故障诊断方法,通过融合SCADA实时监测系统振动数据、非振动数据和振动监测系统振动数据3类不同时间尺度数据,建立基于自编码网络的典型故障分层诊断模型。实际诊断案例表明,基于3类数据源融合的典型故障分层诊断模型可准确定位风电机组的典型故障。

基于平方根容积卡尔曼滤波的永磁同步电机状态估计

针对使用容积卡尔曼滤波算法(Cubature Kalman Filter,CKF)在复杂非线性状态估计时存在的误差较大、运算速度慢等问题,引入一款改进后的平方根容积卡尔曼滤波算法(Square-Root Cubature Kalman Filter,SRCKF)。建立非线性系统线性化模型和电机数学模型,引入SRCKF实现对转速和转子位置的状态估计,在Matlab/Simulink环境下对SRCKF和CKF两种算法进行仿真。结果表明:平方根容积卡尔曼滤波大大降低了电机在状态估计时的运行速度和估计误差,提高了估计精度,系统更加稳定。