基于DBO-VMD和IWOA-BILSTM神经网络组合模型的短期电力负荷预测

新能源在现代电力系统中占比不断提高,其负荷不规律性、波动性远大于传统电力系统,这就导致负荷预测精度不高。针对这个问题,提出了蜣螂优化(dung beetle optimizer,DBO)算法优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与改进鲸鱼优化算法优化双向长短期记忆(improved whale optimization algorithm-bidirectional long short-term memory,IWOA-BILSTM)神经网络相结合的短期负荷预测模型。首先利用DBO优化VMD,分解时间序列数据,并根据最小包络熵对各种特征数据进行分类,增强了分解效果。通过对原始数据进行有效分解,降低了数据的波动性。然后使用非线性收敛因子、自适应权重策略与随机差分法变异策略增强鲸鱼优化算法的局部及全局搜索能力得到改进鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm,IWOA),并用于优化双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BILSTM)神经网络,增加了模型预测的精确度。最后将所提方法应用于某地真实的负荷数据,得到最终相对均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为0.0084、48.09、0.66%,证明了提出的模型对于短期负荷预测的有效性。

基于系统动力学的城市天然气管道脆弱性分析

为保障城市天然气管道的安全运行,采用系统动力学方法构建城市天然气管道脆弱性评估模型。通过系统识别和梳理影响城市天然气管道脆弱性因素,建立城市天然气管道失效连锁事故演化模型;确定系统动力学仿真参数,建立城市天然气管道脆弱性系统动力学模型;改变管理系统、设备系统和人员系统的投入比,运用模糊综合评价和动态模拟,以暴露度、敏感度和适应度3个指标描述系统脆弱性变化情况,实现城市天然气管道脆弱性的动态分析。研究结果表明:城市天然气管道管理系统和设备系统对系统脆弱性影响程度相对较高,加大管理系统投入能够有效降低系统暴露度、提高系统适应度;加大管理系统与设备系统投入能够有效降低系统敏感度。研究结果有助于制定合理侧重的分配投入比,对降低城市天然气管道系统脆弱性具有一定的现实意义。

改革开放以来中国贸易结构测度、演变及空间格局研究

贸易结构反映一国对外经济的比较优势与产业发展水平,优化贸易结构将有助于提高国际竞争力,夯实产业布局,深化与世界经济体贸易合作。选取1995—2018年6个关键节点,引入技术要素测度出口产品附加值,研究改革开放以来中国对外贸易结构的变迁和空间格局演变。结果发现:(1)我国出口产品组逐渐向中高端区域移动,但出口份额最大的产品组仍集中在低附加值区域;资本输出份额提高,消费品的进口长期处于低位;在空间格局上,中国与世界各地的联系强度不断加强,但在北美和欧洲地区出现一定的弱化势头。(2)信息技术、制度质量、教育、基础设施建设对一国的贸易结构升级至关重要。在此基础上,针对我国贸易结构优化升级与高水平开放提供政策建议。

基于Copula-BN的海上船舶碰撞风险评估方法

为有效预防海上船舶碰撞事故,提出一种基于Copula-贝叶斯网络(BN)的海上船舶碰撞动态风险评估方法,采用高斯Copula识别风险节点的边缘分布,从而更准确地描述风险因素与碰撞事件之间的复杂相互关系。首先,收集船舶碰撞事故数据,从人-船-环系统的角度,识别并分析导致船舶碰撞的风险因素;然后,利用Copula函数确定各节点的最优边际分布函数;最后,采用数据结构分析确定BN结构,构建Copula-BN模型,并基于Copula-BN模型进行相关性、前向预测和后向故障诊断分析,依据风险因素与碰撞事件之间的相依性,推出导致船舶碰撞事故发生的关键致因,并通过更新节点的状态数据,分析船舶碰撞动态风险。结果表明:该方法能够识别出导致船舶碰撞事故的关键风险因素,实现海上船舶碰撞动态风险评估。

基于贝叶斯参数学习的海底原油管道腐蚀状态评估

为有效预防海底原油管道腐蚀失效事故,提出1种基于贝叶斯参数学习的海底原油管道腐蚀状态评估方法。考虑均匀腐蚀、点蚀和微生物腐蚀等3种管道腐蚀类型,构建海底原油管道腐蚀因果关系概率网络模型。离散化模型节点状态,初始化各节点的状态概率,利用贝叶斯参数学习方法量化处于不同腐蚀状态下的管道腐蚀速率与腐蚀坑深的概率,并以某实际海底原油管道为例进行实例验证。研究结果表明:实例管道腐蚀速率处于“严重”、“高”、“中”、“低”状态的概率分别为0.45,0.32,0.19,0.04;腐蚀坑深处于“严重”、“高”、“中”、“低”状态的概率依次为0.38,0.29,0.24,0.08。这表明该管道遭受严重腐蚀风险的可能性较大,需采取措施降低管道失效风险。研究结果对于海底原油管道腐蚀失效风险管理具有重要意义。

氢气输送管道微观失效的分子动力学仿真研究

为保证氢气输送管道服役的安全性,从微观角度研究氢气环境中管线钢发生失效行为的内在机理以及典型力学性能的变化规律。通过分子动力学模拟方法对不同氢原子浓度下的α-铁模拟体系的微观失效行为进行研究,揭示微观状态下管线钢原子之间的力学性能及失效机理,并对模拟体系进行共近邻分析,观察和分析拉伸加载过程中α-铁模拟体系晶体结构的变化规律。研究结果表明:在拉伸过程中,随着掺入氢原子的浓度增大,体系的抗拉强度、杨氏模量及最大应力处应变普遍降低,α-铁体系更容易发生失效;同时,BCC结构的转变是α-铁体系发生失效的主要原因。研究结果有助于深入理解氢致管道微观失效机理,为保障氢气输送安全提供理论参考。

老龄城镇油气管道失效风险评价方法

为揭示老龄城镇油气管道失效诱因相互影响关系,评估管道综合风险,提出一种基于模糊决策试验与评价实验室(DEMATEL)方法的老龄城镇油气管道失效风险评价方法。首先通过系统识别失效诱因,建立老龄城镇油气管道风险评价指标体系;然后基于模糊DEMATEL方法确定管道失效诱因关联路径,分析失效风险间的相互作用关系;最后结合风险评价指标初始状态信息和权重,确定老龄城镇油气管道的综合风险值,并据此提出相应的管控措施。研究表明:该方法能够识别老龄城镇油气管道失效诱因之间的复杂影响关系;公众教育的缺失是造成管道事故的主要风险诱因,完善管道裂纹检测,加强腐蚀防控,可有效降低老龄城镇油气管道的潜在运行风险。

RCEP给跨境电商行业带来的机遇与挑战

2020年11月15日《区域全面经济贸易伙伴关系协定》第四次领导人会议通过视频会议举行,宣布该协议于2022年1月1日开始生效,标志着当前世界上经贸规模最大、且最具有发展潜力的自由贸易区正式扬帆起航。其成员国人口数目占世界近三成,区域内贸易总额占全球经济总额的27.4%。RCEP的签署不仅会促进区域内贸易便利化和营商环境的便利化,推动对外贸易零关税。

穿越城市生活区的天然气管道泄漏连锁爆燃后果评估研究

为评估城市天然气管道泄漏连锁爆燃事故后果,基于计算流体力学(CFD)方法构建穿越城市区域的天然气管道泄漏连锁爆燃后果预测与评估模型,以某城市生活区域为例,在城市生活区域建筑物内风场流动计算的基础上,模拟风场作用下可燃气体在城市建筑物空间内的运移规律,预测可燃气云的积聚区域;考虑意外点火的情况,计算城市生活区域内可燃气云爆燃灾害特征,预测爆燃超压、热辐射和高温的影响。研究结果表明:由于建筑物之间的阻挡与反射作用,建筑物下风向有明显的低风速区域,并在一定时间段后扩散过程趋于稳定;在爆燃火焰作用下,高温和热辐射会造成建筑物部分钢结构发生失效变形。

基于风险与成本的海洋溢油事故应急控制决策

为提高海洋溢油事故应急控制决策的科学性,降低海洋溢油事故所造成的海洋生态环境风险,提出一种基于风险与成本最优的海洋溢油事故应急控制决策方法,识别海洋原油泄漏事件升级过程中的主要变量与时序节点;采用贝叶斯网络构建海洋溢油事故演化模型,评估海洋溢油事故所产生的生态环境风险;在此基础上,引入海面溢油应急处置措施,并考虑不同溢油处置措施的执行成本与效果,构建海洋溢油事故应急控制决策的贝叶斯影响图模型,确定风险控制效果与成本最优的海面溢油事故应急控制策略。结果表明:同时采用海面燃烧和自然恢复方法是进行实际海面溢油处置的最佳方案,可降低海面溢油事故的致灾风险和控制成本。

水下气体泄漏海面火灾后果预测及评估

为评估水下气体泄漏在海面形成的火灾后果,针对某海洋钻井平台上风向浅层气井喷导致的火灾场景,构建水下泄漏海面气体火灾后果预测与评估模型;模拟分析风载荷作用下的海面气体火灾演化过程,预测火灾高温和热辐射通量的时空分布特征;评估海面气体火灾对临近下风向海洋钻井平台钢结构及作业人员安全的影响。结果表明:海面气体火灾在风载荷作用下约40 s达到稳态,稳态火焰几乎覆盖整个海洋钻井平台上部,最大火焰高度约96 m;整个海洋平台都会受到火灾高温和热辐射的影响,火灾影响区域的最高温度达到1500℃,热辐射通量为539 kW/m2;持续的高温和热辐射作用会使平台钢结构发生断裂或坍塌,造成作业人员严重伤亡。

基于实验与仿真的三维水下气体泄漏预测与安全评估研究

水下气体羽流特性是海底气体泄漏风险评估的重要基础。为准确预测水下气体羽流行为,基于计算流体动力学(CFD)方法,建立1种考虑气体卷吸湍流特性的三维水下气体羽流数值预测模型;采用欧拉-欧拉流体体积模型捕捉气液作用界面,以大涡模拟(LES)方式预测羽流上浮及卷吸过程中的湍流特性,从而实现对水下气体羽流行为的预测;搭建小尺度实验平台,对比仿真与实验条件下的气体羽流形态,验证数值模型的可行性及预测精度;应用建立的数值模型对工程条件下的水下气体泄漏事故进行预测和评估,以某浅层气井喷事故为例,评估水下气体羽流上浮时间、海面影响范围和涌流高度。结果表明:基于欧拉多相流与大涡模拟的数值模型对水下气体羽流预测结果与实验具有较好的吻合度,该模型能够较好捕捉羽流的湍流特性,可为水下气体泄漏羽流行为评估提供参考。

贫数据条件下海底电缆故障概率评估方法

为解决贫数据引起海底电缆失效概率评估的不确定性影响,实施有效的海底电缆故障风险管理,提出1种耦合模糊集理论、层次贝叶斯分析(HBA)和贝叶斯网络的海底电缆失效概率评估方法,识别海底电缆失效致因因素,梳理各因素之间的关联关系,并采用贝叶斯网络(BN)构建海底电缆失效模型;根据数据源特点将电缆失效因素分为数据完全缺失和具有稀少的先兆数据,采用模糊集理论(FST)计算完全没有可用数据的失效致因发生概率,通过HBA估计有稀少数据失效致因的发生概率;以失效致因发生概率为输入,通过贝叶斯网络实现海底电缆失效概率的动态评估。研究结果表明:FST-HBA-BN方法可以解决基本风险因素的数据稀缺问题,量化评估海底电缆失效概率,研究结果可为贫数据条件下的电缆失效风险管理提供支撑。

天然气管道失效致因与事故链模型研究

为揭示天然气管道事故致因与灾变演化模式,防止天然气管道重大事故发生,结合欧洲与国内天然气管道最新数据报道,对天然气管道事故致因类型和变化特征进行分析,采用灾变链式理论构建天然气管道重大事故灾变模型,研究天然气管道事故演化过程,划分管道事故灾变阶段并提取关键演变环节。通过实际案例对天然气管道链式灾变模型进行论证分析,依据管道事故致因类型探讨天然气管道重大事故管控策略。结果表明,第三方破坏和腐蚀老化是天然气管道泄漏事故的主要致因,加强第三方施工管理、完善法律法规体系、制定合理的监管和隐患排查制度、提高管道耐腐蚀性是减少天然气管道事故的关键。

海洋水合物开采分解气体泄漏运移后果评估

为厘清海洋天然气水合物分解气体泄漏运移机制,构建基于计算流体动力学法的海洋环境中水合物分解气体运移行为预测模型,考虑海流流速、环境压力和温度随水深的梯度变化,以及分解气体在海洋环境中的密度和尺寸变化,采用拉格朗日离散相模型模拟水合物分解天然气在海洋环境中的运动特征,追踪其运移轨迹,评估抵达海面的时间、扩散距离及海面影响范围等关键风险参数。研究结果表明:当前工程实践开采量的水合物分解气体泄漏运移至海面不会造成海面火灾和船舶失稳风险;上浮时间、扩散距离和表层海水密度与气体分解量呈反比,海面影响区域尺寸随气体分解量先增大而后降低。