The Research of Urban Rail Transit Sectional Passenger Flow Prediction Method

This paper studies the short-term prediction methods of sectional passenger flow, and selects BP neural network combined with the characteristics of sectional passenger flow itself. With a case study, we design three different schemes. We use Matlab to realize the prediction of the sectional passenger flow of the Beijing subway Line 2 and make comparative analysis. The empirical research shows that combining data characteristics of sectional passenger flow with the BP neural network have good prediction accuracy.

基于对等架构的虚拟电厂-配电网双层电碳协同调度模型

为使虚拟电厂更好地适应多种低碳能源并存的碳市场,建立了一种基于对等架构的虚拟电厂-配电网协同调度双层模型。引入碳排放流理论,结合电网潮流确定节点碳排放责任。建立双层模型,上层为配电网最优潮流模型,下层为虚拟电厂点对点交易模型。上、下层模型间使用目标级联分析法构建对等架构,并通过共识变量实现协同调度。下层模型使用基于共识的自适应步长交替方向乘子法处理虚拟电厂间点对点交易问题,促进资源消纳的同时实现了隐私保护。以IEEE 33节点配电网为例,对调度结果进行多种分析,验证了所提模型的有效性。

考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型,将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数,并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。基于由修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析,验证了所提模型和方法的有效性。

矿井传感器风量最小平衡修正量研究

在智能化开采时代,高性能的实时通风网络解算对于矿山通风系统的安全管理至关重要,而初始迭代风量对解算性能具有显著影响。由于传感器难以避免地存在测量误差且布置稀疏,利用传感器监测数据难以分配全风网初始风量。首先,将矿井通风网络视为网络流模型,并对传统的有上下界网络流模型进行改进,以使之能够基于存在测量误差的传感器风量进行全风网风量分配。其次,用风量平差模型对传感器误差导致的节点风量不平衡进行最小平衡量修正。试验模拟和现场试验均表明了研究方法的可行性和有效性。在现场试验中,传感器分支的风量平均修正率为0.66%,平均风量修正值为0.09 m^(3)/s。该方法能够对任意位置布置且存在测量误差的传感器的风量进行全风网的风量初始化分配。

主动配电网潮流的全纯嵌入计算方法

配电网潮流计算是进行配电网规划和运行的重要基础。目前,配电网潮流求解方法主要有牛拉(Newton Raphson,NR)法和前推回代(forward backward substitution,FBS)法两大类,但NR法和FBS法在潮流收敛性和计算效率等方面均存在一定的不足。全纯嵌入法(holomorphic embedding method,HEM)是一种求解非线性潮流方程的新方法,它可以有效避免NR法和FBS法在配电网潮流求解过程中出现的上述问题,但现有HEM未充分考虑配电网中各类型分布式电源(distributed generation,DG)和智能软开关(soft open point,SOP)控制方式的多样性,且未构建计及负荷电压特性和频率特性的潮流模型,难以适用于不同运行模式下配电网潮流计算。针对上述问题,提出一种可求解含多类型DG和SOP且可运行在并网/孤岛模式的主动配电网统一全纯嵌入潮流计算方法。首先,根据负荷静态电压和频率特性,构建计及配电网频率和节点电压影响的负荷节点全纯嵌入潮流模型;其次,根据DG不同的控制方式以及配电网不同的运行模式,将DG所连节点等效为不同节点类型,构建各类DG的全纯嵌入潮流模型;再次,考虑SOP不同控制方式,构建SOP全纯嵌入潮流模型;从次,依据全纯嵌入潮流模型等式左右两侧同次幂级数系数相等原则,推导配电网各全纯函数幂级数系数的求解递推关系式,进而计算各全纯函数的各项幂级数系数,借助解析延拓理论求取电压和频率逼近值,实现配电网潮流的准确求解;最后,通过修改的IEEE-33节点测试系统和IEEE-123节点测试系统验证所提方法准确性和有效性。

多用户复杂网络信息流短时预测方法

当前的多用户复杂网络信息流短时预测模型多为单一结构,预测的范围较小,为此提出多用户复杂网络信息流短时预测方法。根据实时的信息流预测需求及标准的变化,设定最大预测误差范围,采用多阶的方式构建多阶短时预测模型,建立短时模糊预测流程,构建多用户复杂网络信息流短时预测模型,采用自适应修正处理,实现信息流预测。测试结果表明,设计方法的信息流的短时预测F值均可以达到0.95以上,表明该方法的泛化能力与针对性均得到增强,可以大范围地精准预测信息流。

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1~0.16 m^(3)/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。

基于改进卷积神经网络的心理状态预警技术

针对传统问卷法难以真实反映被调查者心理状态的问题,基于光流法和卷积神经网络提出了一种微表情判断方法,并将其作为心理状态预警技术的核心模块。对于数据集中人脸数据离散的问题,该方法采用人眼权重法对图像进行预处理,且通过金字塔光流算法提取预处理图像序列的光流特征,再利用三维卷积神经网络对该特征加以训练。与传统算法相比,所提方法在减少模型训练参数与运算时间的同时还具有更优的学习能力。实验测试结果表明,该算法在CASME数据集上的微表情识别准确率为89.2%,F1值为0.6751,均优于其他对比方法。由此证明,该算法可实现对人脸微表情的准确识别,进而为学生心理状态预警提供客观的数据支撑。

基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制,考虑中线电压补偿,提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略,实现直流配电网电压就地协调控制。首先,建立双端直流配电网潮流模型,将VSC电压下垂控制引入潮流模型,分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次,在此基础上,以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型,并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识,构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入,提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。

页岩油压裂水平井试井测试方法研究

页岩油采用水平井规模压裂开发模式,压裂后井筒周围形成复杂的缝网,流动特征复杂,常规试井方法很难准确描述其流动特征,因此,需要建立一套页岩油压裂水平井试井测试方法。通过结合裂缝有效半缝长、缝宽和裂缝间距及压裂后渗透率等相关参数,建立了水平井压裂后试井模型及一套测试方法;通过模拟稳定产能测试、不稳定试井测试及两井干扰测试,研究工作制度和储层参数对试井曲线的影响,分析试井曲线,确定合理的工作制度和测试时间。结合苏北盆地的实际投产井生产情况,得到定量化测试产量及测试时间等数据资料,综合评价压裂改造效果和井控动态储量,确定合理工作制度和产能,为页岩油有效开发提供技术支撑。

含多电力电子变压器的交直流混合配电网潮流计算方法

由于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)端口特性难以解析描述,从而导致含多PET和分布式能源的交直流混合配电网在潮流计算时难以生成雅克比矩阵,为此,提出基于交替迭代法的潮流计算方法。首先,构建等效受控源对,以解耦PET多端口间的相互影响关系,获得适用于潮流计算的PET解耦模型。其次,通过合理划分控制模式,以反映不同端口控制模式对PET各部分潮流计算方程与潮流计算次序的影响,从而获得不同控制模式下的PET潮流计算方程。然后,推导计及端口控制模式、多PET协调控制方式的含PET多运行场景的配电网潮流方程。最后,以端口电压和功率为解耦变量,通过交替迭代算法实现含多PET的交直流混合配电网潮流计算。以IEEE33节点拓展构建的交直流混合配电网为例,将所提方法的计算结果与基于详细模型的仿真结果进行对比,验证所提方法的准确性。

基于幅度和相位融合的微波两相流测量系统设计

针对油井开采过程中需要对各相含量进行精确预测以调整开采策略的实际问题,设计了一种基于微波法的油水两相流检测系统。该系统利用微波在不同介质中透射能力的差异,构建了一套包含微波信号源、功率放大器、功率分配器、检波器和STM32F103ZET6核心板的硬件电路系统,通过编写AD采集和串口通信的软件代码,来接收检波器端幅度和相位数据。在数据处理方面,分别对幅度数据、相位数据和幅度-相位融合数据采用BP神经网络的方法预测含水率。实验表明:在使用融合数据时,预测准确度可以提高至96.33%,取得了较理想的效果。

采用日累计发电量重构光伏出力曲线的线损精确计算方法

针对分布式光伏接入配网后,利用传统算法计算线损存在较大偏差的问题,提出一种基于日累计发电量的光伏出力曲线分类重构方法,近似还原日出力曲线。将得到的日出力曲线数据用于基于电压修正的改进前推回代潮流法,计算配电网线损。首先进行数据预处理,建立基于受限动态时间弯曲距离(limited dynamic time warping distance,LDTW)的改进谱聚类(spectral clustering,SC)算法模型,对标准化的光伏出力曲线进行聚类,得出不同季节、不同天气下的典型出力模式。其次依据电量采集表获取的日累计发电量数据进行模式分类,并线性重构出力曲线。最后对重构后的出力曲线进行采样,采用基于电压修正的改进前推回代潮流法计算配电网线损。基于IEEE 33节点系统进行算例验证,将结果同实际光伏出力曲线计算所得线损结果进行对比。算例表明所提方法仅用光伏电表日累计发电量数据即可精确估算配电网线损。

气膜抽吸作用下透平叶片冲击冷却的一维管网计算方法研究

为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法,利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象,通过分析冲击冷却的内部流动换热特性,提出了局部阻力修正方法,并考虑了气膜抽吸的作用,提出了靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的换热修正方法。将管网计算结果分别与实验数据以及经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维计算流体动力学(CFD)计算结果进行对比,对所编制的一维管网程序进行了验证。结果表明:所编制的一维管网程序在计算平板冲击冷却时计算精度较高,计算结果与实验数据吻合较好,相对误差不超过12.4%。对于前缘冲击冷却,经局部阻力修正后的一维管网程序流动计算结果误差较小,与三维CFD计算结果基本一致。由于气膜抽吸的作用,靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的计算精度有待进一步改进。综合考虑了气膜孔结构参数以及气膜孔出流比的影响后,提出了换热修正因子,并设计了管网模型的修正方案,经修正后靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的管网计算精度显著提高,相对误差基本在10%左右。

基于人工神经网络的水平管道气液两相流流型识别算法研究

流型是研究流动过程中一个十分重要的水力学状态参数,传统流型识别方法一般采用观测手段,往往需要苛刻的实验观测条件,难以应用在工程中。本文利用人工神经网络黑匣子特性通过人工神经网络对从水平管道内气液两相流流型测量实验中获取的数据进行学习,设计了一种无需使用直接观测手段而仅基于两相流速的流型识别的模型并进行了测试,效果良好,误差率低,提出了一种基于数据的流型识别方法。并对人工神经网络模型进行了神经网络结构无关性分析,研究了神经网络隐藏层神经元数对模型精度的影响。

非洲航运枢纽及网络特征分析

枢纽布局和网络特征是区域航运业发展的重要基础。基于复杂网络理论,运用TOPSIS法和多重流分析法分析非洲排名前20的枢纽港口,发现非洲航运网络的整体均衡性较弱,区域内航运网络发展不平衡、不充分,呈现显著的西密东疏、北强南弱的现象。通过与全球主要区域港口承担的显著流数量对比,发现非洲主要港口的承担显著流数量较大部分区域低,表明非洲航运业在全球范围内影响力较弱。基于此,提出了未来域内航运网络重点发展区域,为海上互联互通的实现提供参考。

贮料重度对卸料流态及仓壁压力分布的影响

为了研究贮料重度对仓壁卸料压力和流态的影响,该研究进行了室内试验和数值模拟分析。室内试验采用自主设计的半圆柱形平底圆筒仓,仓壁嵌入定制的压力传感器量测仓壁压力,通过摄像机记录流态演化过程。贮料选用重度不同平均粒径为5.5 mm的陶球颗粒(以下简称陶粒)和大豆,各进行了5组卸料试验。并进行了离散元(discrete element method,DEM)数值模拟。最后,综合试验结果和数值模拟结果,结合颗粒物质力学基本原理,分析了贮料重度对流态演化及仓壁压力分布的影响。结果表明:陶粒和大豆的流态演变过程相似;静止区边界在卸料前期和中期处于稳定状态,贮料静止区角度为54.03°,高度为0.310 m,卸料后期,表面流动边界面开始与静止区边界面以28.5°相交,并最终滞留在仓底附近形成角度为28.5°,高度为0.120 m的“滞留区”;贮料重度越大,仓壁压力变化越剧烈;峰值压力作用点在距离仓壁底部约3/10高度处;在卸料最初(卸料时间5 s,占总卸料时长的1.43%),陶粒和大豆的仓壁压力均发生剧烈突增:陶粒峰值增幅为263%,大豆峰值增幅为257%,该现象为实践中筒仓破坏多出现在卸料初期提供了试验支持。基于细观层面的力链网络演化,证实了重度大的陶粒通过力链网络传递到仓壁的压力更大,仓壁压力波动性与力链的断裂、重构和结拱起始、结拱完成和拱塌落有直接的对应关系。研究建立了从细观力链网络传递、力链断裂、重构与宏观仓壁压力分布的直接联系,研究结果可为筒仓结构设计提供理论支撑与试验依据。

综合能源系统建模与能流计算方法研究综述

围绕综合能源系统的能流计算问题,从网络模型及求解、不确定性能流分析方法2个层面综述了各类能流计算方法。首先,在综合能源系统网络特性建模方面,讨论了偏微分方程模型、动态特性模型和稳态特性模型及其求解方法。其次,归纳了应对系统外部输入不确定性的概率和区间2类传统能流分析方法,以及概率-区间混合不确定性能流分析方法。最后,从工程应用角度分析当前综合能源系统能流计算的难点与热点,进而对其发展方向进行展望。

都市圈轨道交通网络规划研究综述及展望

当前,我国都市圈轨道交通正处于规划建设的关键时期,都市圈轨道交通网络规划理论及实践研究综述是相关学术研究和政策制定的重要基础。通过文献计量、数理统计等方法,从都市圈及都市圈轨道交通的概念内涵入手,系统梳理我国都市圈轨道交通的发展历程,详细阐述都市圈轨道交通与城市发展的互动规律、都市圈轨道交通多网融合技术和都市圈轨道交通网络规划技术研究进展,总结我国都市圈轨道交通规划面临挑战,研究提出未来在都市圈轨道交通与都市圈互动机理、客流分析预测模型、网络规划技术方法等方面进一步研究方向。研究可为都市圈及都市圈轨道交通研究、规划实践等提供学术参考。

深层页岩气井气水两相缝网参数反演方法

深层页岩气藏的开发离不开大规模的体积压裂技术,而缝网参数反演方法是压裂效果评价、产能动态分析的一种重要手段。现有的缝网参数反演方法忽略了支撑剂不均匀分布和气水两相渗流对深层页岩气藏开发的影响,导致参数反演误差较大,且难以区分“近井支撑裂缝”和“远井未支撑裂缝”对产能的贡献。针对这一问题,基于动态分析方法,建立了考虑多重非线性流动机理和未完全支撑裂缝的深层页岩储层气水两相缝网参数反演方法。反演方法建立过程中基于线性流模型假设,将压后的复杂裂缝网络等效为支撑裂缝区、压裂改造内区、未支撑裂缝区和压裂改造外区4个区域,采用变量替换、摄动变换、逐次替换等手段处理气体高压物性参数、超临界吸附、应力敏感、非达西渗流和气水两相渗流引起的非线性。利用数值模拟模型验证了本文方法的可靠性,并选取四川盆地4口深层页岩气井进行了应用分析。结果表明,建立的深层页岩气水两相缝网参数反演方法考虑了气液同产对产能预测和参数反演的影响,实现了支撑与未支撑裂缝半长和渗透率等参数的定量区分,为准确计算深层页岩气产量、评价压裂效果提供了理论指导。