面向电网最大频率偏差的风电机组短时频率支撑最优策略与机理

当电网出现有功缺额并导致频率跌落时,风电机组可以通过释放自身轴系动能为电网提供短时频率支撑(short-term frequency support,STFS)。如何利用有限的风电机组轴系动能最大限度地支撑电网频率,是当前研究的热点问题。针对风电机组可释放动能和电网频率变化率约束下的电网最大频率偏差最小化问题,该文提出一种基于有功功率互补控制(active-power complementation control,ACC)的风电机组STFS策略,揭示STFS过程中风电机组的最小动能释放机理,并证明采用ACC释放全部轴系动能的STFS策略为上述问题的最优解。最后,基于含风电的电网动模实验平台的实验结果验证该文提出STFS策略的可行性与频率支撑效果。

抗香蕉枯萎病菌菌株F2-14的鉴定及其抑菌机制初探

香蕉枯萎病已严重威胁全球香蕉产业发展,生物防治是防控香蕉枯萎病的重要途径之一。本研究筛选香蕉土壤中的拮抗香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,Foc TR4)活性细菌,得到1株具有高拮抗活性的菌株F2-14。采用生理生化特性、形态特征和基因组ANI值分析鉴定该菌株,并进行其生物信息学分析,利用antiSMASH预测其次级代谢产物合成基因簇,与CAZy等数据库进行比对分析;并进行其抑菌物质粗提及其抑菌机制研究。结果表明,菌株F2-14鉴定为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis。其基因组中具有产生几丁质酶、葡聚糖酶、蛋白酶等的基因,还含有编码杆菌溶素、儿茶酚型嗜铁素、丰原素、表面活性肽等7种抗菌活性的基因簇。菌株F2-14具有广谱抗真菌活性,能够平板抑制辣椒炭疽病菌Colletotrichum acutatum等15种病原真菌菌丝生长,且能通过产生次级代谢物致使Foc TR4病菌的细胞壁破裂和细胞膜受损,从而抑制Foc TR4病菌生长。说明贝莱斯芽孢杆菌菌株F2-14在植物病害防控方面有着较好的应用潜力。

3D打印教具在材料科学基础课程教学中的实践

材料科学基础课程的教学内容包括材料的晶体结构与缺陷、热力学和动力学等基础理论,该课程内容容量大、微观概念抽象、课堂趣味性不强、理论教学效果欠佳。其中,晶体结构和三元相图部分涉及三维空间结构,对学生的空间想象能力要求高,学习难度较大。以常见晶体结构和复杂三元相图教具制作为例,邀学生共同参与,将3D打印教具模型与材料科学基础课程教学相结合,既为教师提供了新的教学方式,也提高了学生的学习热情,有利于培养学生的空间想象能力和动手能力,同时还解决了部分现有教具陈旧的问题。此外,创建的三维模型源文件已通过教育部材料科学基础课程虚拟教研室平台实现了开放共享。

物联网环境下基于身份匿签密的认证方法研究

针对节点访问中身份隐私和数据安全问题,提出一种适用于物联网环境下简单、高效的身份隐藏认证方法。结合双线性映射算法和基于身份匿签密(IBHigncryption)进行构造,利用用户口令和智能卡完成与传感器节点的双重身份认证和会话密钥协商,实现双方安全通信并确保只有合法终端用户才能获取节点收集的实时数据。提出的方法在随机预言模型下可证明语义安全,提供身份隐藏、随机值泄露保护和可否认性等安全特性,与现有同类研究相比,明显降低了传感器节点的计算量和通信量,能更好地满足物联网应用需求。

考虑不变桨风速范围的风电机组有功功率控制

对于现有基于风轮被动变速的有功功率控制(APC)方法,桨距角改变仅发生在风轮转速达到转速边界时,而且由于其根据反馈控制律调节,被动变速风轮桨距角设定具有很强的随机性。研究发现,桨距角会明显改变被动变速风轮的动态特性,随机设定的桨距角难以适配实际风速的波动范围,引发风轮超速和电磁功率跌落。为此,文中基于不变桨风速范围指标,建立被动变速风轮桨距角与风速变化范围之间的适配关系,并提出考虑不变桨风速范围的风电机组APC方法。该方法通过增加桨距角设定环节,动态设定适配风速波动范围的桨距角,可克服现有APC方法中桨距角设定的随机性,从而降低风轮达到转速边界的频次,缓解风轮超速和电磁功率跌落。最后,基于风电机组动模实验平台的实验验证了所提方法的有效性。

考虑机组稳定约束的风机一次调频控制策略

新能源高占比电力系统迫切需要风电机组参与一次调频。对于一类基于风轮动能释放的风机一次调频控制,由于风轮转速降低且电磁功率调节服务于电网调频,其设计关键在于协调自身稳定与电网支撑。现有研究通过将输出电磁功率设定为与风轮转速正相关的变量来提升调频风机的稳定性,但其实质上不是闭环反馈控制。该文发现面对实际湍流风速,风机在渐弱阵风阶段启动调频依然存在失稳风险。为克服变化风速下调频风机的失稳问题,该文首先分析变化风速下参与一次调频风机的稳定边界及其失稳机理;此基础上,提出附加闭环转速控制环节的风机参与一次调频改进策略。最后,基于含风电的电力系统动模实验平台,验证该文提出的改进策略能够有效保证变化风速下参与一次调频风机的稳定运行。

面向风电机组最大功率点跟踪的转矩曲线增益动态优化

最优转矩法是实现风电机组最大功率点跟踪的常用方法。为了提高其在湍流风速下的风能捕获性能,转矩曲线的增益系数设定需要全面考虑湍流风速特征的影响。现有研究通过构建最优参数模型实现增益系数随时变湍流风速特征的动态优化。然而,由于转矩曲线的最优增益系数同时与平均风速、湍流强度及湍流频率三个特征指标存在复杂的非线性函数关系,构建最优参数模型需要基于大量的湍流风速样本,巨大的动态仿真计算量非常耗时,很难实现批量化工程应用。为此,该文发现最优转矩增益系数与最优转矩法对应的风能捕获效率存在强相关性,进而将基于三变量的最优参数模型降维简化为单变量,并在此基础上提出了转矩增益动态优化的最大功率点跟踪控制方法。该方法在同样全面考虑湍流风速特征、维持高风能捕获效率的同时,显著降低了构建最优参数模型的计算与时间成本。基于FAST软件的仿真验证了该方法的有效性。

云南省会泽地区待补镇筇竹寺组岩石地球化学特征及沉积环境分析

通过分析云南省会泽县待补镇下寒武统筇竹寺组砂岩的主、微量和稀土元素特征,研究结果表明研究区所出露的砂岩在地球化学特征上与活动大陆边缘与被动大陆边缘均有一定的相似性,是活动大陆边缘与被动大陆边缘裂陷阶段的产物。砂岩的岩石类型较为单一,主要为亚岩屑砂岩,矿物成分中石英的含量较高,黏土矿物含量较低。化学风化作用指标(ICV>0.84)、化学蚀变作用指标(CIA<64)及A-CN-K图解反映了研究区砂岩的所经历的风化作用强度较弱且其地球化学未成熟的性质;砂岩为近源堆积,属于第一次沉积旋回的产物,沉积分选以及循环作用对其影响不大。源区的岩石类型主要为富含石英质的沉积物,从稀土元素配分模式图看出该套砂岩具有同源性,因此其成分主要受到源区岩石的控制。砂岩的沉积相自下而上为局限台地——浅水陆棚——潮坪,以浅水陆棚相为主。

四川省若尔盖铀矿田含铀煌斑岩地球化学特征及其与铀成矿的关系

若尔盖铀矿田位于秦岭褶皱系西段,西秦岭褶皱带之南亚带。近年来,在若尔盖地区发现了富铀的煌斑岩脉,目前富铀煌斑岩脉与区内铀成矿的关系尚不明确,研究这些富铀的煌斑岩脉对于若尔盖地区深部找矿具有重要意义。在前人研究的基础上,文章对富铀煌斑岩的地球化学特征进行综合分析,探究煌斑岩脉的成因及其与铀成矿的联系。元素地球化学特征分析结果表明研究区内煌斑岩来源于上地幔源区,在其侵入到上部岩层的过程中存在地壳物质的混染作用,并且受到了后期热液的叠加改造。研究区煌斑岩为幔源、地壳物质混染以及后期热液叠加改造共同作用的结果。此外,煌斑岩w(Na_(2)O)、w(K_(2)O)值均低于2%,而烧失量达到了18.39%~31.45%,且在偏光镜下观察到样品中主要的矿物为云母和碳酸盐矿物,煌斑岩发生了强烈的碳酸盐化。煌斑岩中铀含量与碳酸盐化呈正相关关系,表明煌斑岩发生碳酸盐化时会促进煌斑岩中铀的富集。这些富铀的煌斑岩在空间上与区内铀矿的产出位置接近,煌斑岩与区内的铀成矿作用关系密切。研究认为煌斑岩可以为区内铀成矿提供含矿热液运移通道以及地球化学障等有利成矿的必要条件。

华南地区新元古代花岗岩铀成矿机制——以摩天岭花岗岩为例

华南是我国重要的花岗岩型铀成矿区,印支期-燕山期花岗岩是最主要的产铀花岗岩。广西北部形成于新元古代的摩天岭岩体是我国目前已知的最古老的产铀花岗岩体之一。前人对华南印支-燕山期花岗岩的铀成矿作用研究较深入,但对以摩天岭岩体为代表的新元古代古老花岗岩的铀成矿作用研究程度较低。本文以摩天岭花岗岩体为对象,进行了岩石学、地球化学、年代学及其铀矿成矿特征和规律的深入研究,取得以下认识:1)摩天岭岩体规模巨大,相带分布明显,内部相带和过渡相带发育,岩性主要为黑云母花岗岩、二云母花岗岩和含电气石二云母花岗岩,花岗岩体具有富硅富碱、铝过饱和、钾大于钠的特点,属S型花岗岩;2)摩天岭岩体形成于850~760Ma之间的新元古代;3)摩天岭岩体铀成矿潜力巨大,铀矿化以铀-绿泥石型和铀-硅化带型为主,铀-绿泥石型的代表矿床--达亮矿床形成于360~401Ma,是加里东期区域变质及构造活动共同作用的结果;铀-硅化带型铀矿的代表--新村铀矿形成于47Ma,是喜马拉雅期伸展构造作用下构造-热液活动共同作用的结果;4)摩天岭岩体中铀矿床的铀源来自于元古界四堡群、丹州群和摩天岭岩体本身;成矿流体主要来源于大气降水,同时有深部流体的参与;热源主要与加里东期区域变质作用和喜马拉雅期伸展背景下的构造作用关系密切;5)摩天岭岩体铀成矿经过了新元古代铀预富集、加里东晚期到海西早期的区域变质-构造热液成矿作用、喜马拉雅期的构造热液成矿作用等几个阶段,形成了类型丰富、规模较大的铀矿床,铀找矿潜力巨大。

变速与变桨协调的风电机组平滑功率控制

考虑到风电功率秒级波动对电网频率稳定的影响,需要对风电机组输出功率进行平滑控制。现有依靠风电机组实现风电功率平滑控制的方法大都存在频繁变桨的问题。为此提出了协调变速与变桨的平滑功率控制方法。该方法通过分离桨距角的上调和下调动作,将传统的基于变桨调节的恒转速(转速上限)控制转变为转速区间控制,使风轮机能够在任意桨距角下变速运行,从而更大程度地利用风轮机动能来平滑风电功率波动。因此,该方法在保证平滑控制效果的同时,能有效降低变桨动作频率和幅度,并减小变桨伺服机构的疲劳和叶片载荷。最后,基于风电机组模拟器的实验验证了所提方法的有效性。

康滇地轴大田地区铀成矿与重大地质事件

康滇地轴混合岩型铀成矿与混合岩化、构造以及脉岩的关系一直以来存在较大的争议,而大田地区分布的混合岩、长英质脉岩(构造蚀变带内)以及辉绿岩/花岗质脉岩,尤其是富含石墨矿物的石英片岩的年代学特征成为解决这一问题的理想研究对象。在结合研究团队前期年代学研究工作的基础上,本文对大田地区辉绿岩/花岗质脉岩、富石墨石英片岩进行了系统的年代学研究,并获得以下认识:(1)大田地区混合岩化作用发生于840~860 Ma,其原岩形成时代为中元古代;(2)晶质铀矿形成年龄约为775 Ma,与混合岩化作用并无直接的关系,其形成年代与辉绿岩/花岗质脉岩、构造蚀变带内脉岩形成年代较为接近,表明可能为一期产物;(3)锆石中U含量结果分析表明U元素在混合岩化过程中发生了明显的富集现象,表明混合岩是最可能的铀源之一;(4)粗粒晶质铀矿的形成与Rodinia大陆的裂解具有一定的耦合关系,期间断裂活动和脉岩活动提供了成矿热源、流体以及储矿空间。

面向风电机组有功功率控制的风轮变速运行模式比较研究

电力系统迫切需要风电机组(简称风机)从最大功率点跟踪控制转变为支撑电网二次调频的有功功率控制(active power control,APC)。延续最大功率点跟踪控制的设计思路,现有风机APC控制研究大多基于系统稳态的视角,将风机控制到稳定平衡点,在稳定平衡点处响应电网指令和维持机电动态稳定。但面对湍流风速,大惯量风轮实际上处于不断变速的动态过程中,而非持续运行在稳定平衡点处,对APC控制性能造成不容忽视的影响。为此该文从现有风机APC控制策略中归纳出两种风轮变速运行模式:主动变速和被动变速,两者对应于截然不同的变速机理和动态过程。运用频域分析和实验数据分析,比较了两种变速运行模式在功率指令响应性能、传动链载荷及变桨执行机构疲劳载荷方面的差异。结果表明,被动变速放弃了对稳定平衡点的跟踪,利用风轮惯性响应缓冲风速波动,更适用于湍流风速场景。该文工作为风机APC控制设计与性能优化提供了风机运行机理方面的基础。

基于动态一致性算法的微电网无功功率分布式二级控制策略

微电网在孤岛模式运行时,由于线路存在阻抗效应,传统下垂控制无法精准分配输出的无功功率,而且通讯网络复杂,容易造成系统崩溃。文章提出了一种基于动态一致性算法的无功功率分布式二级控制策略,通过设计二级控制规律,将下垂控制和分布式二级控制相结合,在本地下垂控制器中,引入比例-积分控制器,对下垂特性曲线的参考电压进行自适应调节,实现了无功功率与线路阻抗和下垂系数的解耦;通过动态一致性算法实现分布式控制,构建稀疏的通信网络,由本地控制器进行自身决策。仿真分析及结果验证,当负荷突变和通信故障时,与离散平均一致性的分布式控制策略相比,文章所提策略有较好的动态性能。

面向交直流混联系统的虚假数据注入攻击方法

虚假数据注入攻击是威胁电力系统安全稳定运行的重要因素之一,研究攻击者针对电力系统的网络攻击方法,能为改进系统防御措施提供决策依据。文中基于高压直流换流站运行特性与交直流耦合特性,提出了面向交直流混联系统的虚假数据注入攻击方法。首先,分析了交直流混联系统状态估计的基本原理;然后,提出了针对交直流混联系统的攻击策略,构建了攻击模型;最后,以改进的IEEE 30节点系统为例进行仿真验证。算例结果表明针对交直流混联系统的虚假数据注入攻击能够绕过不良数据检测算法,破坏系统的安全稳定运行,验证了所提模型和方法的有效性。

格上基于智能卡的安全口令认证方案

基于智能卡的认证方案是一种高效且常用的认证机制,但安全性基于数论难题构建的相关认证方案存在不能抵抗量子攻击、恶意读卡器攻击等问题。提出一种新的格上基于智能卡的口令认证方案,该方案利用格密码中近似平滑投射哈希函数和可拆分公钥密码体制,通过用户口令和智能卡完成与服务器的身份认证和会话密钥协商。该方案在随机预言模型下满足理论可证明安全,在抵抗量子攻击、恶意读卡器攻击和其他类型攻击方面有较高的可靠度。仿真实验表明,所提方案执行效率高,满足实际应用需求。

舒洛地特对糖尿病肾病患者足细胞损伤的影响

目的探讨舒洛地特对糖尿病肾病(DN)患者足细胞损伤的影响。方法选择2018年3月至2020年2月阜外华中心血管病医院收治的136例DN患者为研究对象,按照随机数字表法将患者分为观察组和对照组,每组68例。2组患者均给予皮下注射胰岛素或口服降糖药降低血糖、血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂降血压、他汀类药物降血脂等常规治疗措施,观察组患者在常规治疗基础上给予舒洛地特治疗,2组患者均连续治疗4个月。对2组患者治疗前后24 h尿蛋白定量及血清肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN)、血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)和尿沉渣中podocin、mindin及nephrin蛋白水平进行比较,并观察治疗期间2组患者的不良反应。结果2组患者治疗前24 h尿蛋白定量及Scr、BUN水平比较差异无统计学意义(P>0.05),2组患者治疗后24 h尿蛋白定量及Scr、BUN水平显著低于治疗前(P<0.05);治疗后,观察组患者24 h尿蛋白定量及Scr、BUN水平显著低于对照组(P<0.05)。治疗前2组患者尿沉渣中podocin、mindin、nephrin蛋白水平比较差异无统计学意义(P>0.05),2组患者治疗后尿沉渣中podocin、mindin、nephrin蛋白水平显著低于治疗前(P<0.05);治疗后,观察组患者尿沉渣中podocin、mindin、nephrin蛋白水平显著低于对照组(P<0.05)。2组患者治疗前血清ANGPTL4水平比较差异无统计学意义(P>0.05),2组患者治疗后血清ANGPTL4水平显著高于治疗前(P<0.05);治疗后,观察组患者血清ANGPTL4水平显著高于对照组(P<0.05)。治疗期间,对照组和观察组患者不良反应发生率分别为8.82%(6/68)、11.76%(8/68),2组患者治疗期间不良反应发生率比较差异无统计学意义(χ^(2)=0.319,P>0.05)。结论舒洛地特可有效减轻DN患者肾小球足细胞损伤,改善肾功能。

Cybertwin中的格上生物特征认证密钥交换协议

针对基于Cybertwin的网络架构中通信双方存在信道安全以及隐私保护的问题,提出新的格上认证密钥交换协议。使用生物特征认证技术实现Cytertwin服务下的用户实名制登录和强身份认证需求,保证Cybertwin服务对用户网络行为的审计和追踪。通过引入通信方身份信息构造格上抗碰撞哈希函数,使身份信息在公共信道传输过程中能够应对量子威胁,同时满足用户匿名性和不可追踪性。最后基于RLWE问题设计了新的和解机制,通过两轮交互共享安全会话密钥。协议在BPR模型下满足理论可证明安全,具有抗量子攻击、抗临时秘密值泄露攻击、抗生物特征猜测攻击等安全特性。仿真实验表明该协议计算和通信开销适用于Cybertwin服务下数量庞大的终端互连需求。

维持局部孤网稳定切换的网源荷分布式协调控制方法

由于土地、发电资源等条件的限制,现代大型城市主要由外部电网进行负荷供电,形成大型受端城市电网。大型受端城市电网与主系统解列后,功率不平衡会导致频率下降,甚至可能引发网络崩溃,维持其稳定切换以形成局部孤网供电具有重要的理论和现实意义。网源荷协调控制是维持局部孤网稳定切换的关键,然而,对于局部孤网,尤其是非计划形成的局部孤网,是较难实现集中式协调调控的。鉴于此,引入分布式多代理系统,提出一种无需集中控制器的网源荷分布式协调控制方法。有别于依赖集中控制器、且通信结构复杂的传统集中式控制方法,分布式协调控制在仅依靠相邻节点通信的状况下,通过改进的平均一致性算法获取电网运行全局参数,实现网源荷全局协调控制。该控制方法能够较好地适应网络结构变化,挖掘网源荷协调潜能。同时,提出的改进平均一致性算法具有更好的收敛性能,为局部孤网切换时的频率和电压控制提供快速全局数据支撑。基于PSCAD/EMTDC和Matlab仿真平台,在典型工况下对网源荷协调控制策略进行分析和验证,结果表明所提出的改进平均一致性算法和分布式网源荷协调控制方法能够维持局部孤网稳定切换。

四川米易海塔地区晶质铀矿稀土元素地球化学特征及其成因意义

Th和REE含量的高低是晶质铀矿的重要标型特征,稀土元素含量及其配分模式可以指示铀矿物的成因。文章采用LA-ICP-MS微区分析方法对四川米易海塔地区的粗粒晶质铀矿进行了稀土元素和铀、钍含量地球化学特征研究,结果表明:海塔地区的晶质铀矿可分为两组,第一组具有较高的ΣREE,均值为11 959.91×10-6,第二组ΣREE含量较低,均值为4 519.42×10-6,两组晶质铀矿均具有明显的负Eu异常和正Ce异常,U/Th比值介于5.01~17.97。综合分析表明,粗粒晶质铀矿形成于高温环境(>450±50℃),其形成可能与区内混合岩化过程中的部分熔融作用密切相关,两组具有相对不同稀土配分曲线的粗粒晶质铀矿可能是混合岩化作用不同阶段的产物。