面向精细化频率恢复要求的受端电网响应驱动自适应减载控制策略

随着电网中频率敏感性装备的大量接入,近年来电网安全导则中规定了更加精细化的频率恢复标准(frequency recovery criterion,FRC),旨在使频率敏感性装备能够在受扰后频率动态过程中安全穿越,保障系统频率安全运行。为此,该文提出一种面向精细化FRC要求的受端电网响应驱动自适应减载控制策略。以FRC为控制导向设计基于模糊控制的智能自适应减载控制器,并引入防止减载控制过切和欠切的推理机制,控制器可根据频率轨迹演变状态进行“判定-决策-控制”的实时自适应减载动作;为提升减载控制性能,进一步提出以频率恢复满足FRC要求为约束、减载代价最小为目标的控制器参数整定模型及其优化求解方法;综合各负荷站点优化减载模糊控制器构成响应FRC要求的分散式减载控制策略,可完全实时自适应决策减载要素,使频率恢复满足FRC要求基础上有效减小减载控制代价。通过对单直流馈入的简单受端系统算例和多直流馈入的省级受端电网仿真分析,验证该文所提减载策略的有效性和适用性。

结构动载荷识别研究进展

作用于工程结构上的动载荷由于环境等限制难以通过直接测量的方式获取,基于动响应信息间接识别或重构动载荷已成为一种十分有效的途径。动载荷识别经过数十年的发展,已经形成了一系列行之有效的方法。本文总结了动载荷识别方法的研究历程及主要成果,系统性阐述了典型时、频域方法以及基于函数拟合思想、正则化策略、贝叶斯框架、数据驱动等动载荷识别方法,并讨论了各方法的优缺点以及适用范围。此外,还针对载荷识别过程中普遍存在的结构参数不确定问题以及输入条件不确定问题进行了总结。动载荷位置识别也是动载荷识别问题的重要组成部分,本文对现有位置识别方法进行了归纳分析。探讨了动载荷识别方法的工程应用,并分析了现有方法的局限性。结合当前实际工程应用中日益迫切的需求及动载荷识别领域面临的问题,展望了未来动载荷识别亟需攻克的技术难题以及可能的发展方向和重点领域。

平均载荷系数0.5一级的双模式压气机设计研究与验证

为全面提升压气机的研制能力,本文对平均载荷系数0.5一级的带单双外涵两种模式(双模式)核心驱动风扇的四级压气机开展了设计技术研究与验证。针对其平均级载荷系数高、两个模式性能变化大等特点,开展了双模式高负荷压气机设计、低损失大流量范围导叶设计以及低损失大攻角范围可调静子设计等技术研究工作,并在此基础上完成双模式核心驱动风扇与四级压气机的设计,开展0.8~1.0相对转速的三维特性分析,全面研究单双外涵两种模式下各级的匹配情况。试验结果表明:单双外涵两种模式下,压气机流量、压比、效率达到设计指标。单外涵模式1.0相对转速,最高效率0.874,双外涵模式0.924相对转速,最高效率0.87,两种模式下压气机流量调节范围达到31.4%。各级匹配良好,突破了双模式核心驱动风扇与压气机一体化匹配设计和平均载荷系数0.5一级的高负荷压缩部件设计等关键技术,为下一代发动机的核心压缩部件设计奠定了基础。

空调温控负荷集群参与光伏消纳的潜力评估与互动框架

空调温控负荷集群作为当下最具调节潜力的需求侧响应资源之一,在削峰、填谷、分布式光伏消纳和电网调控中将发挥重要作用。因此,提出一种电力市场环境下,基于数据驱动和深度置信网络的空调温控负荷集群参与分布式光伏消纳的可调节潜力评估与互动框架。首先,利用数据驱动构建了基于深度置信网络的可调节潜力评估模型,实时输出温控负荷集群的可调节潜力;其次,考虑功率调整量在一定范围内变化的前提下,构建基于深度置信网络的需求互动模型,对温控负荷集群进行实时温度调控。最后,以冀北地区某10kV馈线作为实际算例进行分析,结果表明:所提框架能够充分利用空调温控负荷集群的可调节潜力,参与分布式光伏的消纳。

热驱动三元乙丙橡胶/二氧化硅复合材料的制备及性能研究

以机械共混法制备三元乙丙橡胶(EPDM)/二氧化硅(SiO2)复合材料,采用机械训练工艺制备EPDM基人工肌肉材料,并研究其性能。结果表明:当机械训练的应变从50%增大至120%时,SiO2用量为40份、甲基丙烯酸锌用量为12份的EPDM复合材料(记作S40Z12)的EPDM基人工肌肉材料的弹性模量从2.8 MPa增大至35.8 MPa,增大了12.8倍;机械训练后EPDM基人工肌肉材料的Kraus曲线斜率仍为负值且绝对值更大,表明EPDM基体与SiO2颗粒之间的界面作用增强;固定应力模式下,S40Z12@350%(机械训练应变为350%)的EPDM基人工肌肉材料的可逆驱动应变达到47%;EPDM基人工肌肉材料在受到热刺激响应作用下,能够驱动负载物体实现多次可逆切换上升与下降的重复动作,且驱动负载质量超过其自身质量的12600倍,驱动应变大于35%。

甬江流域氮素收支估算及驱动因素分析

近年来,大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入,导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域,甬江作为汇入杭州湾的重要河流之一,近年来其入海断面总氮浓度和氮通量反弹明显,开展甬江流域的氮收支估算是开展流域氮污染治理与管控、改善近岸海域水质的重要前提。本文利用2021年甬江流域的基本统计数据和相关参数对该区域氮的收支进行估算,阐明了氮收支的主要驱动因素及其对环境的影响。结果表明:2021年甬江流域氮输入量为5.1×10^(4 )t;氮盈余量高达2.17×10^(4) t,占氮输入量的42.56%;流域氮负荷[172.56 kg/(hm^(2)·a)]和陆地氮通量[105.8 kg/(hm^(2)·a)]均高于全国平均水平。氮输入源主要包括人畜排泄、化学氮肥、大气沉降,占比依次为39.11%、26.33%、20.91%;氮输出中,有48%被作物收获带走,有26.98%通过反硝化、氮挥发进入大气,有21.47%以径流的形式进入水环境;从空间分布上,鄞州、镇海等地区面临较为严峻的氮污染潜势。冗余分析(RDA)显示,人口密度、人口数量、农作物种植面积、畜禽数量以及与人类活动有关的工业企业总产值、城镇化程度和GDP是甬江流域氮盈余、氮负荷以及陆地氮通量的主要驱动因素。鉴于甬江流域显著的氮盈余状况,建议采用氮素源头减排治理管控措施以消除氮素盈余对甬江流域氮平衡造成的负面影响。甬江流域氮收支平衡估算可为合理制定氮污染治理管控措施,科学调控流域氮收支和改善近岸海域水环境质量提供科学依据和支撑。

机理-数据混合驱动的气象敏感负荷需求响应潜力评估

为准确评估电网中气象敏感负荷需求响应潜力,提出了一种基于机理-数据驱动方法融合的气象敏感负荷需求响应潜力评估方法。该方法根据数据驱动的双分支神经网络模型估算电网层级的气象敏感负荷功率,基于热力学等值模型建立气象敏感负荷的机理聚合模型,并以聚合功率与估算功率误差最小为目标,采用控制变量法和粒子群优化算法优化确定机理聚合模型的等效参数(温控负荷设备数量、温度设定值等),同时综合考虑用户舒适度与意愿度等因素评估气象敏感负荷需求响应潜力。实例验证结果表明,该方法估算的气象敏感负荷功率与温度具有显著相关性,获得的机理聚合模型等效参数及需求响应潜力与实际情况相符且合理。

可解释机器学习在电网调控领域中的应用

数据驱动的机器学习是新一代人工智能的核心技术,尽管该技术已经在电网调控领域取得了显著成果,但是可解释性差,阻碍了其在对安全可靠性要求极高的电网调控领域的实际工程应用。因此,提升电网调控领域机器学习技术的可解释性对提高其实用性至关重要。首先,从电网调度运行人员的角度,分析了机器学习可解释性的定义、目标和意义;然后,提出考虑可解释性的机器学习在电网调控领域应用的流程,介绍了典型的机器学习解释技术及其在电力系统预测和稳定评估场景的应用,通过实际案例验证了该技术在电网调控领域应用的可行性;最后,对电网调控领域机器学习可解释技术面临的挑战进行了分析和展望。通过该研究,为解决电网调控领域机器学习应用的不可解释问题提供思路和参考,进一步促进机器学习技术在该领域的实际工程应用。

面向抗冲击结构尺寸优化的自训练分类判断优化设计方法

抗冲击结构在军民安全领域有着广泛且重要的应用,但其优化设计因涉及极端载荷下的强非线性而面临结构响应求解耗时与灵敏度分析困难的挑战.针对该问题,提出了一种自训练分类判断优化设计方法.该方法采用基于支持向量机的自训练分类判断代理模型和遗传算法,求解抗冲击结构尺寸优化列式.与基于回归代理模型的传统方法不同,自训练分类判断代理模型可以减少样本集构建计算成本.同时,提出了面向分类判断代理模型的遗传算法约束处理策略及个体适应度计算方法.基于该方法开展的波纹夹芯结构抗爆性能和聚脲/陶瓷复合板抗侵彻性能优化设计,验证了其有效性和高效性.为抗冲击结构设计提供了一种新的高效优化方法,以期保障极端冲击载荷下装备结构服役性能和人员安全.

数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究

造纸过程中对于短期电力负荷量的设置,参考预测值结果,因此若发生实际负荷量大于预测结果的情况,则会导致造纸工作任务的失败。为顺利实施造纸工作任务,针对数据驱动下的造纸过程短期电力负荷预测方法展开研究。按照数据驱动模型定义条件,设计电力等效电路,并以此为基础,求解短期电力负荷空间方程,完成数据驱动下的造纸过程短期电力负荷量预估。基于数据驱动模型,构建预测决策树组织,并根据短期电力负荷向量搜索结果,确定负荷值预测参数的实际取值范围,实现数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测方法的设计。实验结果表明,依照数据驱动模型预测值设置短期电力负荷量,可以确保实际负荷量不超过预测结果,不会造成造纸工作任务失败的问题。

广义回归神经网络修正GNSS垂向坐标时间序列环境负荷效应

环境负荷通常会引起GNSS垂向坐标时间序列发生非线性变化,对其影响进行精细改正是GNSS坐标时间序列研究中的一项重要内容.传统的物理模型环境负荷改正方法在模型建立与参数求解等过程中需引入部分简化与近似,导致改正不够精细.本文引入数据驱动的广义回归神经网络(Generalized Regression Neural Network,GRNN)方法改善环境负荷修正效果.以川滇地区GNSS测站的垂向坐标时间序列为研究对象,首先基于变分贝叶斯独立分量分析(Variational Bayesian Independent Component Analysis,vbICA)技术分离坐标序列,分析得到周期性分量,发现大气及陆地储水负荷是引起测站坐标发生季节性变化的重要原因.然后通过GRNN建立与大气及陆地储水相关的环境因素数据和坐标时间序列数据之间的关联,进而消除坐标时间序列中两种环境负荷的影响.经数据驱动的GRNN建模修正大气及陆地储水负荷影响后,各测站坐标残差序列的RMS值平均降低了21.56%,而采用传统的物理模型方法修正后平均降低幅度仅为9.29%,可认为基于GRNN方法的改正效果更好.另外顾及地下温度、冰浓度、比湿、降雨率四种气候因素的影响建立GRNN模型,结果表明地下温度因素对川滇地区GNSS测站垂向坐标影响稍大.

主动配电网态势感知技术研究综述与展望

随着分布式电源以及多元化负荷大规模接入,传统无源配电网逐步转化为有源配电网,配电网的故障种类愈发多样化,工作环境、工作状况与拓扑结构日趋复杂。主动配电网更需通过精进、高效的态势感知技术提高系统运行决策的及时性和准确性,准确预测系统潜在风险。文中阐述了主动配电网中态势感知技术的意义与概念,构建了其基本构架,并对态势觉察、态势理解与态势预测的研究进程、研究难点和未来研究方向进行了详细梳理与总结。

结合风速预测的直驱风电机组减载调频策略

直驱永磁风电机组常用的减载调频控制策略缺乏对风电机组运行经济性和调频能力的考虑,易导致系统出现调频能力不足或备用功率冗余的问题,对此提出了一种基于变减载率的优化减载调频策略。首先划分不同的风速模式,确立不同模式下的超速与变桨距协调控制方案;其次考虑系统调频能力和发电量两因素,设计函数求取不同工况下的最优减载率;由于风速波动频繁,风机控制具有延迟,因此利用风速预测和滑动窗口法对最优减载率做进一步调整;最后搭建系统仿真模型,通过改进的频率控制动态调整减载率参与系统调频。仿真实验表明,所提控制策略与常用的策略相比在实时风速、负荷扰动下系统频率动态偏差减小、达到最低值的时间延长,风机发电量增加,桨距角变化量减小。该策略能满足调频需求,提升调频质量,减小机械磨损,提高风机运行的经济性。

源-荷-储协同优化的配电网平衡能力提升方法

在新型电力系统建设背景下,针对分布式新能源和柔性负荷大量接入导致配电网供需情况日益复杂、功率和能量平衡愈加困难等问题,该文提出一种源-荷-储协同优化的配电网平衡能力提升方法,从经济性与用能低碳性等方面提高配电网运行水平。首先,建立多场景下的源荷不确定性模型,在有效量化配电网源荷不确定性的基础上提取典型运行场景;其次,提出一种基于信息熵理论的源荷功率时序平衡度量化评估方法;最后,建立源-荷-储协同的两阶段优化模型,第1阶段通过事件驱动机制深入挖掘用户参与需求响应的潜力,第2阶段在储能系统建模时引入平衡度约束以促进新能源消纳,进而使配电网的平衡能力得到最大程度提升。通过浙江某地区电网实例验证所提方法对提升配电网平衡能力和新能源消纳能力的科学性和实用性。

基于渐进式增长生成对抗网络的月度源荷场景生成

月度场景生成是月度时序生产模拟、制定电量计划以及细化场景分析的基础。针对月度源荷场景建模通常面临的多元高维变量拟合困难、源-荷不确定性加剧等问题,提出一种基于渐进式增长生成对抗网络的月度源荷场景生成新方法。对月度时序功率序列进行均值拆分处理,以得到多时间尺度功率序列,将源荷序列纵向拼接并结合多时间尺度特性设计相应的二维卷积结构;采用平滑渐进式增长方式及特殊训练策略,逐步生成多颗粒度的源荷场景;生成网络解构低维与高维特征,首先学习月、周下的日尺度特性,再逐渐拟合高维非线性特征,以生成小时级别的720月度场景。最后,基于实际风-光-荷数据集进行算例分析。结果表明所提算法在月度源荷场景生成的有效性,可为月度调度规划提供参考。

输电塔风雨荷载特性的CFD数值模拟

本文基于欧拉多相流方法研究了输电塔表面的风雨荷载分布特性。首先基于现有某风驱雨实测模型建立CFD数值模型,基于欧拉多相流模型模拟获得结构表面雨滴抓取率,将模拟结果与现有实测数据进行对比,验证本文模拟结果的准确性。以某106.6 m高的钢管输电塔为例,基于输电塔结构特性将整塔沿高度分段,建立精细化输电塔CFD模型。采用SST k-ω湍流模型模拟输电塔周围的流场,获得各塔段阻力系数,将模拟结果与现有规范进行对比验证风场模拟的准确性。雨相基于欧拉多相流通过Fluent的用户自定义函数(UDF)求解。选择合适的雨滴谱和雨滴粒径,求得不同粒径雨滴在计算域入口处的末速度和体积分数,模拟获得雨滴冲击壁面时的速度和体积分数,进而求得模型壁面抓取率和风驱雨荷载。结果表明:本模拟所得雨荷载与公式方法所得结果吻合较好,输电塔的风驱雨荷载随着降雨强度增大而增大。当降雨强度为709 mm/h时,输电塔各段顺风向雨荷载的最大值为风荷载的5.1%。

基于数据驱动的拓扑识别技术在台区负荷调控的应用

随着新型电力系统的快速发展,分布式新能源和新型用电负荷在智能配电台区中的占比增加,给低压配用电系统精细化运行带来了极大挑战。为此,系统梳理了现阶段负荷调控的典型分类及调控需求,讨论其优缺点、适用性及实施难点,提出了一种基于数据驱动的低压台区负荷调控框架。通过对智能采集装置提供的智能传感设备与量测设备数据进行感知处理,并融合拓扑识别技术,解决获取准确的户变关系难的问题。结果表明,基于数据驱动的拓扑识别技术有助于低压台区实施负荷精细化调控,支撑新型电力系统安全稳定运行。

火电厂供热技改项目新增用电负荷分析研究

为满足城市供热和响应电网调度需求,各热电联产机组都在加快实施相应的供热技改项目。改造过程中,由于新增工艺设备用电负荷较大,经常遇到厂用电裕量不足的问题。本文通过实际案例,依据厂用电设计规程对设计负荷进行校核,同时对工艺设备实际运行工况进行分析,采用负荷率法重新校核。理论分析和实际运行数据均表明供热技改项目对厂用电负荷的影响较小,多数技改项目无需实施高厂变增容或增设高厂变。

超临界双抽背压供热机组甩负荷时汽动给水泵汽蚀分析

甩负荷试验是检验火力发电机组调节系统动态特性的重要试验,也是防止发生超速事故的措施,能够考核发电机组调节系统的动态特性,检验各配套辅机及相关系统设计对甩负荷工况的适应性。通过某电厂大型超临界双抽背压供热机组甩负荷试验过程及试验时出现的问题进行分析,采取对应的措施对此类机型进行事故预防,并提出运行建议,以保证在甩负荷后能够在设备安全的前提下持续提供稳定供热。

海上风电场工程海流设计流剖面计算模型研究

为满足海上风电场工程设计与建设需要,研究合理可靠且简单易行的海流设计流剖面计算方法十分必要。基于海流成因及组成项分析,本文提出采用潮流、风海流与设计波生流的矢量求和,并考虑综合安全系数的海流设计流剖面计算模型。风海流由季节性的盛行风持续吹拂海面形成,波生流则由大风引发大浪生成。波生流分层流速计算采用基于Stokes二阶波的非周期性项Russel-Osorio修正式,适用于海上风电场所在的深水区及绝大部分过渡区,由其参与组成的海流不会对波流共同作用下的波浪荷载重复计量。根据工程海域水文气象条件经分层计算组成设计流剖面,可避免简单流剖面模型的经验性与任意性。研究结果有利于合理确定海上风电场及类似工程的海流载荷与基础冲刷的水动力条件。