新型电力系统环境下煤电与新能源等多元资源协调优化运行及其挑战

我国新能源装机规模最大、且持续高速发展,电网运行面临新能源消纳与电力保障供应的双重挑战,需多方位提升系统灵活性,构建新型供给消纳体系,促进资源优化配置。立足我国电源结构和新能源快速发展态势,提出和分析了五大关键技术:煤电与新能源灵活性运行能力提升技术、柔性电-氢-化系统集成设计与运行控制优化技术、多资源互补优化调度运行技术、容量和新型辅助服务市场机制及出清技术、煤电与新能源综合调节和优化运行系统应用技术,促进煤电与新能源的协调发展,推动构建适应我国国情的新能源供给消纳体系建设,推动电力系统的转型升级。

特约主编寄语

能源安全事关国计民生,是不可忽视的“国之大者”。新型能源体系的加快建设,为中国式现代化建设提供安全可靠的能源保障,我国明确提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的“双碳”目标。截至2023年底,我国发电装机容量达到29.2亿千瓦,水电、风电、太阳能发电等可再生能源总装机达到14.7亿千瓦,占发电总装机比重超过50%,历史性超过火电装机。随着新能源占比的不断提升,且受制于我国能源禀赋特征以及同步机组装机容量占比的大幅降低,电源侧灵活性明显不足,灵活调节电源装机占比不足6%,系统运行面临灵活调节能力不足的重大挑战,电力平衡和供应保障难度加大,迫切需要从源、网、荷、储多个环节挖掘电力系统的灵活性调节能力,保障电力可靠供应与能源安全。

飞机结构X射线裂纹图像智能评定

飞机结构X射线图像评定过程存在复杂背景下裂纹分割不准确、检出难等问题。基于高效层聚合网络提出一种飞机结构X射线裂纹图像智能评定模型(ELAN-Seg),将ELAN-Seg模型和DeepLabv3+模型的射线图像裂纹分割能力进行对比,结合图像处理技术对模型分割的裂纹长度进行评估,利用飞机强度试验及外场维护过程采集的X射线图像对模型进行验证。结果表明:分割的最小裂纹长度约为3 mm,ELAN-Seg模型对复杂背景射线图像裂纹分割更加准确,裂纹漏检率小于3.8%,该模型具有工程适用性。

适应新型电力系统发展的多元灵活资源优化调度建模和分析

我国新能源快速发展,新能源大发时消纳难和新能源少发时电力保障供应难的矛盾突出,对新型电力系统灵活性提出更高要求。在传统的以水火电为主的优化调度模型基础上,基于我国能源结构与灵活性资源特性,构建了计及灵活性改造后煤电机组调节特性、特高压直流输电能力与煤电开机方式耦合关系、电制氢新型资源调节特性的多元灵活资源多目标优化调度模型。以某省级电网实际数据验证了模型的有效性与可行性,验证结果表明,建立的模型有利于发掘利用源网荷储输等各类资源调节能力,提升系统整体灵活调节能力,支撑新能源消纳和电力保障供应,助力我国新型电力系统的构建。

复合材料开孔层压板湿、热、力耦合失效行为研究

复合材料因其优良的力学性能而得到广泛应用,而复杂的应用工况会直接或间接地影响复合材料结构的强度及其使用寿命。本文通过试验的研究方式,基于ASTM相关标准对某EH107体系复合材料进行了室温(23℃)干态、82℃干态、82℃湿态、130℃干态以及130℃湿态等5种环境下的开孔拉伸试验,对该体系复合材料开孔层压板在湿、热以及力耦合作用下的拉伸强度及其失效行为进行了对比分析研究。结果表明,相较于室温干态开孔拉伸强度,82℃干态开孔拉伸强度提高了1.78%,82℃湿态开孔拉伸强度提高了3.07%,130℃干态开孔拉伸强度提高了3.15%,130℃湿态开孔拉伸强度提高了7.22%。

深度强化学习在含分布式柔性资源的电网优化调度中的应用研究综述

自2020年我国提出“双碳”目标以来,屋顶光伏、电动汽车、分布式储能等灵活柔性资源呈海量化发展趋势,为新型电力系统平衡提供巨大调节潜力。但海量化柔性资源的多重不确定因素增加,时空决策变量愈发复杂高维,精确机理建模难度遽增,导致传统优化方法在求解含大规模、高度随机、认知困难的柔性资源电网优化调度问题时遇到瓶颈。近年来,深度强化学习作为新一代机器学习范式,在详细模型参数未知的情况下,通过与环境的交互学习最优策略,展现出应对此类挑战的能力。对此,该文基于深度强化学习方法,综述含分布式柔性资源的电网优化调度研究。首先,分析资源的运行特征、问题建模、求解策略等;其次,简要概述算法的原理与分类;接着,按照调度问题的不同侧重点,划分“需求侧用户能量管理、聚合层集群协调响应、电网端优化运行控制”场景,分析典型应用、算法效果等,并总结优势与不足,提出可改进点;最后,从仿真环境搭建、改进求解策略、增强智能体性能等方面,对未来的研究方向进行分析与展望。

东昆仑西段白日其利早泥盆世A2型花岗岩的成因及其地质意义

查明白日其利地区花岗岩成岩时代、地球化学特征及构造背景,对探讨东昆仑古特提斯洋构造演化具有重要意义。笔者等对钾长花岗岩开展了岩石学、锆石U-Pb年代学、Lu—Hf同位素及岩石地球化学研究。钾长花岗岩年龄为408.9±0.9 Ma,表明其形成于早泥盆世。岩石地球化学主量元素显示富硅、富钾和低镁的特征,相对亏损P、Nb、Ti、Zr等高场强元素,富集Rb、K、Ba等大离子亲石元素,属于过铝质—准铝质岩石。微量元素特征显示强烈的负Eu异常(δEu=0.05~0.06),稀土配分模式图显示海鸥型模式,具有A型花岗岩的特征。εHf(t)值介于-5.52~3.53之间,均值为-0.75,总体显示源岩以壳源物质为主。构造图解指示该岩体为A2型花岗岩,形成于碰撞后伸展背景。结合区域岩浆岩证据,推断东昆仑造山带在晚志留世应为碰撞向伸展转换阶段,早泥盆世已经完全进入伸展阶段。

面向电网前瞻调度嵌入领域知识的深度强化学习方法

强化学习由于具有自学习与自寻优能力,在电网前瞻调度等领域渐露头角。然而,现有基于强化学习的调度方法对最优策略的探索效率及收敛性较低。为了适应大规模电网,考虑历史发电数据、电力平衡、新能源消纳率、线路负载率等领域知识,将其嵌入至强化学习策略网络正则项并用于引导智能体训练方向。该方法在训练前期基于专家修正后的历史机组出力轨迹学习调度员经验,使得智能体策略网络参数快速收敛到一个有效初始解;在训练中后期,引入电力平衡等损失函数正则项,引导智能体满足先验调度知识,有效预防智能体盲动行为,提升调度决策质量。最后,利用IEEE118节点系统验证所提算法有效性。

基于多智能体深度强化学习的地区电网群体协同优化调度策略

充分发挥可调控资源群体的调控特性可以极大提升地区电网动态调节能力。为此,文章提出一种面向可调控资源群体的协同优化调度方法,并利用多智能体深度强化学习技术求解多群体复杂协同问题。首先,对考虑多可调控资源群体的地区电网优化调度问题进行建模,设定电网优化目标及系统安全运行约束等条件;其次,阐述多智能体深度确定性策略梯度算法基本原理;然后,利用策略梯度更新算法,进行“集中训练-分散执行”寻求可调控资源群体协同最优调度策略,并定义相应评价指标分别测试智能体的离线训练效果和在线应用效果;最后,基于改进的IEEE测试系统,验证所提方法的有效性。

基于多智能体深度强化学习的配-微网协同优化调度研究

近年来,微电网在新型电力系统建设中扮演着愈发重要的角色。但分布式灵活资源大量接入,调度中心面临的通信和计算任务日益繁重,集中式调度策略难以有效兼顾多主体的利益诉求并保证计算高效性。为此,提出了一种基于多智能体深度强化学习算法(MADRL)的配-微网协同优化调度策略。首先,针对含多类型资源集群的协同调度问题,以最小化微电网群总运行成本为目标进行建模;其次,设计了一个集中训练和分散执行的多智能体深度强化学习框架,将协同调度问题转化为马尔可夫博弈,并改进含熵约束的算法,在策略训练阶段使用全局状态信息作为输入,训练完成后每个智能体由局部观测执行优化决策;最后,在修改后的配电网系统开展了算例分析,验证了所提方法的有效性。

无协调主体的多产消者完全端到端交易机制

产消者之间进行能量交易对促进分布式资源就地消纳具有重要意义。为此,在充分考虑产消者利益诉求的基础上,提出了一种无协调主体的多产消者完全端到端交易机制,以实现社会福利最大化。以微网为例,对产消者内部资源进行建模,并引入物理网络约束,提出多产消者能量交易集中式优化模型。通过支路撕裂法及拉格朗日对偶分解,将问题转化为分布式优化问题,并利用交替方向乘子法求解。可证明此机制无需第三方主体协调,仅需在交易主体间进行信息传递,通过各主体内部进行资源调配即可完成优化,实现完全分布式求解。此外,所得价格更符合实际市场的运作规律。最后,以4个微网为例进行分析,验证了所提交易机制的可靠性以及有效性。

不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响

【目的】研究西北干旱半干旱地区苜蓿种植适宜的灌溉方式。【方法】设计滚移式喷灌W 1、指针式喷灌W 2、浅埋滴灌W 33种灌溉方法,并对比研究各种灌水方法对土地水分和紫花苜蓿产量以及灌溉用水效率等的定量影响。【结果】浅埋滴灌处理在苜蓿生长期内0~100 cm土壤含水量都显著高于滚移式喷灌处理和指针式喷灌处理(P<0.05),浅埋滴灌能够有效提高土壤水分含量。浅埋滴灌四茬总产量为15094.10 kg/hm^(2),较滚移式喷灌和指针式喷灌提高了7.15%、6.67%。四茬平均灌溉水利用效率提高了40.59%、41.29%。浅埋滴灌的纯利润为6263.56元/hm^(2),较滚移式喷灌、指针式喷灌分别提高了37.86%、34.69%。【结论】浅埋滴灌可以明显改善土壤水分状况,提高紫花苜蓿产量和灌溉水利用效率,增加种植紫花苜蓿的利润,水资源短缺地区选用浅埋滴灌作为灌溉方式。

三维编织复合材料应变测量方法对比研究

针对三维编织复合材料受载时应变场不均匀、试样表面较小区域的应变数据不能真实反映材料的整体变形等问题,本文通过经向无缺口拉伸试验,进行了3种不同丝栅尺寸应变计、引伸计和非接触式三维全场应变测量系统的应变测量结果对比分析。研究结果表明,三维编织复合材料受载时应变场分布是不均匀的,且变形量差异较大;采用更大丝栅尺寸的应变计可以降低三维编织复合材料变形不均匀的影响,获得更准确的应变结果;非接触式三维全场应变测量可以准确反映被测试样的全场应变,为三维编织复合材料的力学性能测试提供准确的应变数据。

2.5D-C/C复合材料压缩试样构型及损伤失效试验研究

为探究2.5D-C/C复合材料在常温压缩载荷下的损伤过程,通过试验方法比较了不同压缩构型下的试验结果与失效模式,同时利用声发射(AE)技术实现损伤在线监测,采用改进的K-均值聚类算法对AE信号进行模式识别,结合聚类后的AE信号随时间变化的统计分析与扫描电子显微镜(SEM)微观表征,发现2.5D-C/C复合材料压缩过程损伤模式包含基体开裂与裂纹扩展、界面脱黏以及纤维弯曲断裂,并将损伤模式与AE信号相匹配,描述了材料的压缩损伤演化进程。

陶瓷基复合材料拉伸力学性能试验方法研究

本文以2D SiC/SiC、2.5D C/SiC与SiC/SiC拉伸试样为研究对象,通过试验方法对比了数字图像相关(DIC)、引伸计、应变片三种应变测量方式的测量结果,得出更准确可靠的应变测量方法;通过对比单调拉伸与循环加-卸载两种载荷形式下的试验结果,结合声发射信号,分析了不同载荷形式对测试结果的影响;针对PIP制备工艺,研究了同一构型对C/SiC与SiC/SiC两种材料的适用性。

陶瓷基复合材料损伤失效机理和模型研究进展

随着科学技术的进步,复合材料在航空领域得到了广泛的发展。陶瓷基复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐高温和耐腐蚀的特性被广泛应用于航空发动机的热端部件。然而,制备过程中产生的初始损伤和残余以及复杂的失效模式,给建立陶瓷基复合材料的损伤本构模型、研究陶瓷基复合材料的损伤失效机理带来了巨大的困难。本文对陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究进展进行综述。首先,介绍了陶瓷基复合材料的发展历史细观建模研究现状;然后,综述了陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究现状;最后,对陶瓷基复合材料损伤失效机理研究的发展趋势进行了展望。

不同灌溉方式对苜蓿产量与品质的影响

【目的】探明不同灌溉方式对苜蓿产量与品质的影响。【方法】于2021年4—9月在新疆克拉玛依大农业灌区开展苜蓿田间灌溉试验。试验设置3种灌溉方式,分别为浅埋滴灌(W1)、指针式喷灌(W2)、滚移式喷灌(W3),分析不同灌溉方式下的苜蓿生长特性、耗水规律、产量和品质,采用基于组合赋权的模糊综合评价法选取最优的苜蓿灌溉方式。【结果】随着刈割次数的增加,苜蓿株高、茎粗、产量呈降低趋势,苜蓿粗蛋白量呈增加趋势。第3、第4茬苜蓿全生育期耗水量呈倒“V”型变化规律。2茬苜蓿的全生育期耗水量均表现为W1处理<W2处理<W3处理,水分利用效率和灌溉水利用效率均表现为W1处理>W2处理>W3处理。浅埋滴灌和喷灌均能有效提高苜蓿品质。模糊综合评判结果表明,浅埋滴灌下的苜蓿生长指标、节水指标、产量和品质的综合评价结果最优。【结论】浅埋滴灌下的苜蓿节水增产效果显著,更适宜于西北干旱区的苜蓿种植。

SiC纤维束及SiC/SiC小复合材料力学性能试验方法研究

单向小复合材料拉伸应力—应变行为与块状复合材料十分相似,研究小复合材料力学性能对准确表征块状复合材料在不同载荷条件下的力学行为具有重要意义。本文针对SiC纤维束及SiC/SiC小复合材料,通过试验方法对比了单调拉伸试验中接触式/非接触式应变测量方式的适用性,得出了分别适用于两种材料的最佳应变测量方案。使用聚类算法分析纤维束试样测试中的声发射信号,识别出了单丝、少量、巨量纤维断裂时对应的信号特征,可以为块状复合材料试样的声发射信号聚类分析提供依据。

婴儿完全性肺静脉异位引流外科治疗风险因素和随访研究

目的探讨婴儿期外科治疗完全性肺静脉异位连接(total anomalous pulmonary venous connection,TAPVC)的风险因素,分析不同类型TAPVC外科治疗随访结果的差异。方法总结广州市妇女儿童医疗中心2009年1月至2019年12月婴儿期手术治疗的TAPVC患儿的资料,同时对这些患儿进行随访。将术前有关因素与住院手术死亡进行单因素相关性分析和多因素相关性分析;将全部患儿按TAPVC的类型分组,分别用Kaplan-Meier法生成术后各组的近-中期生存曲线,并对这些生存曲线用log-rank法进行总体差异性检验,同时对各组间的差异性进行检验。结果手术患儿246例,手术死亡16例,手术病死率为6.50%。心内型、心上型、心下型、混合型分别为91例、106例、34例、15例,分别手术死亡2例、5例、6例、3例,病死率分别2.20%、4.72%、17.65%、20.00%。单因素分析显示与手术死亡有相关性的因子有TAPVC类型、术前休克/酸中毒、体外循环时间、主动脉阻断时间、手术过程中有深低温停循环;多因素分析显示与手术死亡有相关性的因子有TAPVC类型、术前休克/酸中毒、体外循环时间、主动脉阻断时间、手术过程中有深低温停循环、手术时低体质量。全部手术存活患儿随访死亡19例,用Kaplan-Meier法生成生存曲线,术后1年、3年、6年、9年总体累积生存率分别为89%、86%、85%、85%。随访死亡患儿中,心上型、心内型、心下型、混合型分别为6、5、8、0例。各组术后1年、3年、6年、9年累积生存率分别为心内型92%、92%、92%、92%;心上型93%、90%、89%、89%;心下型70%、54%、54%、54%;混合型80%、80%、80%、80%。术后各组生存曲线比较,差异有统计学意义(P<0.05):心下型术后累计生存率显著低于心内型和心上型。结论婴儿期TAPVC的外科治疗独立风险因子有TAPVC类型、术前休克/酸中毒、体外循环时间、主动脉阻断时间、手术过程中有深低温停循环、手术时低体质量;婴儿期TAPVC的心内型、心上型、混合型、心下型术后近中期累计生存率总体上有显著差异;心下型术后累计生存率显著低于心内型、心上型。

一种日前发电调度与日前分时电价联合优化模型

为充分发挥电价对市场需求的调节作用,有效引导需求侧资源参与电网调度,提出一种日前发电调度与日前分时电价(Time-of-Use, TOU)联合优化模型。考虑分时电价对用户收益的影响,以最大化社会福利和最小化峰谷差为目标函数,通过源荷两侧的协调调度来增强分时电价的实施效果。考虑负荷响应的差异性,对各类负荷实施不同的分时电价。计及电网公司让利约束,在保障用户和电网公司利益的前提下,电网公司以让利的形式将因分时电价带来的电网缓建获益适当转嫁给用户,以实现经济效益的共享。结合NSGA-II算法和优先顺序法求解该多目标优化问题,根据最大满意度法从Pareto解集中选取最优解。通过对修改的IEEE 39节点系统算例的仿真,验证了所提模型的有效性。