新能源功率预测特性分析及精度提升措施

为了实现“碳达峰,碳中和”的战略目标,大力发展新能源成为构建新一代低碳化、清洁化电力系统的趋势。目前,在新型电力系统的全面建设中,新能源的功率预测误差分析与预测精度提升至关重要。以我国南方数省2021年新能源日前功率预测及实际运行数据为例,系统性梳理分析了新能源功率预测特性并提出了相应的预测误差应对思路。首先,对现有预测技术以及国内外预测技术应用现状进行了总结;然后,梳理了现行新能源功率预测误差的共性特性;最后,提出了新能源功率预测误差应对思路,包括新能源功率预测指标体系构建、组合算法研究思路、新能源功率预测价值生态培育探索等。

不完备数据下的聚酯熔体特性黏度预测方法

特性黏度是衡量聚酯熔体质量的关键指标,对其进行精准预测有利于提前发现聚酯熔体潜在的质量问题,及时调整工艺参数,减少企业损失.考虑到聚酯熔体生产过程的数据不完备性、数据时序性以及高维冗余性,提出了不完备数据下聚酯熔体的特性黏度预测方法.针对聚酯熔体极端生产环境造成的数据不完备问题,设计了以卷积神经网络判别器和注意力长短期记忆神经网络生成器为架构的缺失数据生成对抗网络(MDGAN),通过对抗生成机制实现了缺失数据的填充.针对聚酯熔体生产过程中高维冗余和时序双向因果特性,设计了基于极端梯度提升双向门控循环单元(XGBoost-BiGRU)的特性黏度预测模型,通过极端梯度提升算法进行特征筛选,获取预测模型输入变量,再利用双向门控循环单元捕捉数据的时序双向因果关系,实现特性黏度的精准预测.浙江某聚酯纤维生产企业的实际数据测试结果表明,MDGAN算法在不同缺失率数据集下的填充精度均优于KNN、RF、MICE、GAIN数据填充算法,XGBoost-BiGRU特性黏度预测方法较STL-GPR、CAGRU、BiGRU算法优势显著,结合MDGAN的特性黏度预测方法能有效解决数据不完备下的聚酯熔体特性黏度预测问题.

低温静止与运动表面结冰特性预测技术研究进展

结冰是一种常见的自然现象,在工业生产流程中也广泛存在,且往往对生活生产造成不利影响。有效运用结冰特性预测技术,可显著降低甚至杜绝各行业因结冰导致的潜在危害。既有研究表明,使用结冰特性预测技术后路面交通事故率可降低65%,若进一步结合除冰系统,能在80%的结冰场景下实现表面高效防除冰。为有效规避各行业冰灾问题,分别基于道路、输电线两类静止表面与风机叶片、飞机两类运动表面的既有结冰特性预测技术进行了综述与分析,结果表明,对于静止表面,既有技术对结冰厚度等指标的预测精度可达80%以上,运动表面则可达70%以上。既有结冰特性预测技术依原理差异可分为模型驱动法与数据驱动法两种,其中数据驱动法具有很大发展潜力。基于归纳总结的应用于静止与运动两种状态下4种简单冷表面的结冰预测技术,进一步提出该领域的重点研究方向,以期为各类工程场景中低温表面的防除冰技术开发与优化提供参考借鉴。

基于变分模态分解和自动编码器的PIN二极管温度特性预测

提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线的精准预测。通过与多种机器学习方法的对比验证了结合VMD分解可有效提升预测精度,同时也验证了自编码器在特性曲线拟合上的优势。

基于卷积神经网络的新型电力系统频率特性预测方法

为了解决利用传统频率分析方法分析新能源高占比电网频率时存在计算量大、建模困难、计算速度与计算精度矛盾突出等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的新型电力系统频率特性预测方法.首先,利用一维CNN对新能源高占比电力系统在功率扰动下的主要频率指标进行预测,包括初始频率变化率、频率极值以及频率稳态值;并通过设置合理的输入特征以及对神经网络各参数的优化调整,提高了预测精度.在此基础上,进一步考虑扰动位置以及扰动类型的影响,利用数据降维的方法建立包含扰动信息的电力系统特征数据集,借鉴三原色通道原理构建输入特征,并利用扩展的二维CNN预测频率安全指标提高CNN在高占比新能源电网频率分析中的适应性.最后,在改进的BPA 10机39节点模型中进行算例验证,并与循环神经网络预测结果进行对比,结果表明所提方法具有较高的准确度和适应性.

级间引气条件下轴流压气机特性预测方法

为了确定级间引气对多级轴流压气机特性的影响,便于在燃气轮机整体性能分析时简化引气模型,开展级间引气条件下轴流压气机特性预测方法研究,通过级间匹配模型求解引气位置压力、温度和引气位置上下游的特性,根据引气后的上下游重新匹配确定受引气影响的压气机特性线。结果表明:对5级压气机在换算转速为1.0、0.7和0.5倍设计转速情况下分别进行了预测,得到的特性线与压气机原特性线相比有明显变化。在压比-流量特性图中,引气后的等换算转速线整体位于原特性线之上,压气机压比提高,在小流量时提高较小,在大流量时提高较大,并且提高效果随引气流量增加逐渐明显;在效率-流量特性图中,引气后的等换算转速线与原特性线交于一点,在该点左侧效率因引气而降低并随着引气流量增大而进一步降低,在该点右侧则刚好相反。采用此5级压气机的抽放气特性对性能预测模型进行了验证,引气位置总温的相对误差不超过1%,总压的相对误差不超过2%。

高速磁浮列车泡沫三明治板在冲击载荷下的吸能特性与参数优化

建立模拟高速磁浮列车泡沫三明治裙板冲击的有限元模型,基于搭建的钢球冲击试验装置验证模型的有效性,研究冲击速度、前后金属面板厚度和支撑间距对泡沫三明治板吸能量和冲击载荷的影响。采用响应面法建立泡沫三明治板内能和初始峰值载荷的代理模型,基于遗传算法提出冲击速度、前后面板厚度和支撑间距等参数的优化方法。研究结果表明:在低速(8 m/s)冲击下,泡沫三明治板具有更好的吸能效率,吸能效率能达到90%以上;随着冲击速度增加,吸能效率显著下降;增加冲击间距不仅能延长冲击作用时间,也能显著降低冲击载荷峰值力,降幅达到13.59%;针对高速磁浮列车泡沫三明治板的吸能设计要求,通过调整前、后金属面板的厚度可有效改善其吸能效果。内能和峰值力的预测值与其真实值之间的最大相对误差分别为4.14%和0.96%,满足高速磁浮列车泡沫三明治板吸能特性预测的精度要求。

机床服役过程能量效率的可预测特性及预测方法研究

以机床为能耗主体的机械加工系统量大面广,能量消耗总量巨大,由其带来的环境问题日益严重,以至于能量效率提升相关研究已经成为了全球共同关注的问题。通过分析机床运行过程中的时段能耗特性,对各个运行时段的能量源的运行特性进行了系统研究;然后,从能量消耗机理出发,对机床运行过程各时段能量消耗的可预测特性及预测方法进行研究;最后提出了机床服役过程能量效率预测方法。案例研究和试验验证表明,该方法的预测精度可以达到90%以上,充分证明了该预测方法具有较好的实用性和较高的预测精度。该方法能够为能效提升研究提供工具支持,具有较好的应用前景。

机床整机综合特性的预测

利用自行开发的机床整机特性分析软件，以一台立式加工中心为对象，实现了在图纸阶段预测其整机综合特性的目的，并与试验值进行了比较，证明预测具有较高精度。

基于三维流场计算的液力变矩器特性预测方法

为了改进液力变矩器特性计算方法,应用CFD软件对液力变矩器内流场进行数值计算,根据得到的内流场速度与压力信息,计算液力变矩器叶轮转矩,得到变矩器性能参数,从而预测所设计变矩器性能.为验证性能预测准确性,将W350液力变矩器基于三维流动数值解的性能计算结果与试验结果进行对比、分析,二者在数值上有良好的吻合,表明基于三维流场数值解的液力变矩器特性预测方法比传统的一维束流理论预测精确度更高,可以应用于工程实际.

大型泵与泵装置效率特性预测理论分析

对国内外多种原型泵与模型泵之间的效率换算方法进行了理论分析。Moody等传统公式理论分析不充分、不完整,换算结果精度较差。JIS B 8327—2002推荐式以及本文推荐的新型效率换算公式表达较完善,但JIS B 8327—2002推荐式经验常数过多。本文推荐式是根据较严谨的数理关系推导得出的公式,既能适用于泵,也能适用于泵装置,且能定量表达多种因素对效率换算结果的影响,能够为大型泵与泵装置效率特性预测提供依据。

液力缓速器内流场三维瞬态数值模拟及特性预测

采用滑动网格理论,将液力缓速器定子和转子之间的接合面定义为网格分界面来传递不同子域间的流动参数。采用标准k-ε模型及SIMPLEC算法,利用FLUENT软件对全充液工况液力缓速器的内流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了液力缓速器内流场的速度、压力分布特性。基于流场数值解计算了制动扭矩,其结果与试验结果吻合很好,验证了流场计算方法的正确性。

液力耦合器三维瞬态流场大涡模拟与特性预测

采用大涡模拟、流动控制方程耦合求解法及多可动区域计算的滑动网格法,对液力耦合器内部瞬态三维流动控制方程组进行了耦合求解。对三维流场模拟结果进行深入分析,以进一步了解耦合器内部流动规律,优化设计其结构。同时,根据三维流场数值解计算了各个工况下液力耦合器叶轮转矩,进而预测其性能,将性能预测结果与实验结果进行比较,二者误差在7%以内,验证了大涡模拟方法及特性预测的准确,说明采用的液力耦合器流场的模拟方法具有良好的工程应用价值。

液力缓速器部分充液流场大涡模拟及特性预测

利用CFD平台的大涡模拟法和滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,得到速度场和压力场的分布特性,总结不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分布情况。基于流场数值解计算了液力缓速器不同工况下的制动转矩,进而预测其性能,性能预测结果与试验结果吻合较好,误差在8%以内,表明流场计算是较准确的,其结果可用于液力缓速器的设计及其结构优化。

径流式有叶涡轮流量特性预测及试验研究

介绍一般的涡轮流量计算方法,分析其不足之处.在此基础上,经考察涡轮流道上各种气体状态参数间的关系,提出一种通过联立方程预测涡轮流量特性的方法,并给出了该方法的求解过程.用该方法与涡轮台架试验相结合确定了流量系数随工况的变化关系,利用这种关系预测了几个径流式有叶涡轮的流量特性.试验表明,该方法是可行的,并且有较高的准确性.

基于最小二乘曲面拟合的泵装置特性预测方法

根据水泵相似理论,运用最小二乘曲面拟合法建立了原型泵和模型泵无因次扬程、效率与叶片角度、叶轮直径和转速的同一数学表达。结合无因次管道性能曲线,建立了原、模型泵装置无因次的特性参数预测模型,并运用该数学模型预测了广东省惠州市文头岭大型排涝泵站模型泵任意角度的装置特性。结果表明,该数学模型可为大型水泵的装置特性预测提供一个新颖、实用的方法。

直通穿孔管消声器声学特性预测的数值模态匹配法

将数值模态匹配法应用于计算横截面为任意形状的直通穿孔管抗性消声器的声学特性。应用二维有限元法计算横截面的本征值和本征向量,应用模态匹配技术求解模态幅值系数,进而得到所需的声学量。对于圆形和椭圆形直通穿孔管消声器的传递损失,数值模态匹配法计算结果与三维有限元计算结果和相应的实验测量结果吻合良好,表明数值模态匹配法能够精确计算直通穿孔管消声器的声学特性。计算结果表明,穿孔管的偏移影响消声器在中高频段的消声特性,同轴结构消声器的消声性能好于非同轴结构。

基于分位数回归的电力负荷特性预测面板数据模型

综合考虑电力负荷的时空特性,结合国外典型大电网地区负荷特性变化规律,构建电力负荷特性指标面板预测模型,引入分位数回归理论,与国外典型大电网地区进行对比,对样本地区与国外典型大电网地区不同分位数下负荷特性指标变化规律进行横纵方向分析对比。最后,通过对中国南方某地区电网负荷特性指标的预测,验证了模型的正确性与算法的有效性,为负荷特性预测提供了新思路。

机械系统智能化设计的研究——用神经网络实现系统特性的预测

本文从系统设计学的角度，探讨采用神经网络的方法在机械系统设计过程中，实现对机械系统特性的预测。其目的在于在机械系统设计的方案设计阶段，相对于新产品的初步设计，设计系统基于现有产品的信息，简单、而且具有继承性地为系统提供具有反馈性的系统特性表达方法。这一研究对建立高效、短周期、智能化设计系统过程是有益的。文中以雷达的结构系统固有频率预测为例，提出运用神经网络对机械结构系统特性进行预测的方法。本文的主旨在于推介在机械系统设计的方案设计过程中，应用神经网络方法进行系统特性预测的方法。

压气机特性的高斯变换多层感知器预测方法

使用BP(back propagation)神经网络进行压气机特性预测时,容易出现外插精度低和系统稳定性差的问题.根据压气机特性图中等转速线线形分布特点,提出一种新型的多层感知器神经网络,利用高斯函数对数据样本进行变换,提取特性图中各条等转速线间的相似度关系.分析结果表明,该神经网络在预测精度、网络稳定性和逼近能力等方面优于BP神经网络.利用该神经网络对某型压气机特性进行预测,结果表明该神经网络对于样本数据内插值和外插值预测都有比较理想的精度.