基于KPCA-CNN-DBiGRU模型的短期负荷预测方法

本文针对已有神经网络模型在短期负荷预测中输入维度过高、预测误差较大等问题,提出了一种结合核主成分分析、卷积神经网络和深度双向门控循环单元的短期负荷预测方法。先运用核主成分分析法对原始高维输入变量进行降维,再通过卷积深度双向门控循环单元网络模型进行负荷预测。以第九届全国电工数学建模竞赛试题A题中的负荷数据作为实际算例,结果表明所提方法较降维之前预测误差大大降低,与已有预测方法相比也有大幅的误差降低。

一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法

针对分布式电源和新型负荷容量累积造成负荷影响因素多元化和不确定性特性增强的问题,文中提出一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法。在负荷峰值预测中,采用最大信息系数计算负荷峰值与影响因素的非线性相关性,实现对输入特征的筛选;综合考虑负荷峰值序列的长短期自相关性和输入特征与负荷峰值的不同程度相关性,结合Attention机制和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络建立负荷峰值预测模型。在负荷标幺曲线预测中,通过误差倒数法组合相似日和相邻日,建立负荷标幺曲线预测模型;针对预测偏差的非平稳特征,利用自适应噪声的完全集成经验模态分解和BiLSTM网络建立误差预测模型,对曲线形状进行修正。应用中国北方某城市的区域电网负荷数据为算例,验证了所提模型的有效性。

真空平板玻璃托盘集装包装系统设计与跌落测试验证

目的对真空平板玻璃进行托盘集装包装系统设计,并进行跌落仿真测试,验证包装方案的可靠性。方法提出运输包装设计五步法。第1步产品及流通环境调研,得到相关信息;第2步包装方案设计及建模,选用瓦楞纸板、胶合板、EVA泡沫和捆扎带等包装材料,利用SolidWorks软件进行三维建模,建立各跌落工况下的几何模型;第3步有限元模型建立,对各包材选用合适的材料模型,并利用试验测得相关性能参数,在所建几何模型的基础上进行接触设置、网格划分和载荷设置;第4步有限元模型可靠性验证,对模型进行实际试验和相应仿真测试,两者结果对比分析;第5步多工况下仿真测试,涉及跌落、冲击、振动等。结果展示最具代表性的角、面和棱跌落仿真测试与相应试验结果,最大误差小于10%,验证了有限元模型的可靠性。进一步展示了跌落下各块玻璃的响应加速度,其中峰值加速度远小于真空平板玻璃脆值所允许的加速度,满足防护要求。结论基于上述运输包装设计五步法,所提出的包装方案满足跌落防护要求,也证实了基于该五步法进行包装防护设计的可行性。

基于二次分解双向门控单元新型电力系统超短期负荷预测

在新型电力系统中,电力负荷随机性和波动性较强,现有预测方法难以对其实现高精度预测。为此,提出一种基于二次分解和双向门控循环单元的超短期负荷预测模型。首先,针对电力负荷的强随机性和强波动性,利用自适应噪声完备经验模态分解对电力负荷历史序列进行初步分解,使负荷序列更加平稳。随后,对初步分解得到的强非平稳分量运用连续变分模态分解进行二次分解,降低其预测难度。最后,为充分学习电力负荷的时序特征,在预测过程构建基于双向门控循环单元的超短期电力负荷预测模型。实验结果表明,该模型相较于现有优秀预测模型有更高的预测精度。

基于CNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测

针对目前电力负荷数据随机性强,影响因素复杂,传统单一预测模型精度低的问题,结合卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)、双向门控循环单元(Bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)以及注意力机制(Attention)在短期电力负荷预测上的不同优点,提出一种基于CNN-BiGRU-Attention的混合预测模型。该方法首先通过CNN对历史负荷和气象数据进行初步特征提取,然后利用BiGRU进一步挖掘特征数据间时序关联,再引入注意力机制,对BiGRU输出状态给与不同权重,强化关键特征,最后完成负荷预测。试验结果表明,该模型的平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)、均方根误差(Root mean square error,RMSE)、判定系数(R-square,R~2)分别为0.167%、0.057%、0.993,三项指标明显优于其他模型,具有更高的预测精度和稳定性,验证了模型在短期负荷预测中的优势。

服役环境下动车车底装备滑槽疲劳载荷谱的编制与验证

随着动车组向更高速度发展,对列车轻量化的需求愈发迫切。在现有的动车组平台中,将没有横梁底架的车体改为底架滑槽吊挂能够显著减轻设备框架的质量和体积,实现列车轻量化目的。然而,滑槽吊挂引起的最为关切的问题是结构的疲劳强度能否满足需求。为了了解结构的疲劳强度性能,基于服役中动车组车下设备振动加速度,结合现有标准体系,采用服役全周期内工况组合和载荷外推方法,采用累积损伤原理和疲劳试验加速法,编制107次循环次数下的等效振动幅值,并开展滑槽结构疲劳强度试验。研究结果表明:与既有标准体系相比,考虑服役环境的车下设备垂向载荷小于标准值,横向和纵向载荷大于标准值;当轻量化高速动车组大质量车下设备采用滑槽吊挂方式时,结构可以满足30年设计寿命要求。

串联式混合动力车辆动力单元载荷补偿策略研究

为解决串联式混合动力车辆动力单元突加重载时发动机转矩负荷率过高导致运行异常的问题,设计了一种基于模糊控制的载荷补偿策略,通过控制发电机转矩来调节发动机转矩负荷率,避免发动机在临界条件工作。仿真和试验结果表明,该策略有效改善了动力单元工作特性,使其可以稳定平滑地过渡到预期工作点,提高了动力单元工作的鲁棒性。

曹娥江流域水环境容量与污染负荷分配研究

以曹娥江流域为研究对象,计算水环境容量,将其分配至各控制单元并细化到污染源类型,提出各控制单元污染物的削减量,以期提升曹娥江水环境质量。结果表明:1)2016—2021年,曹娥江流域内的屠家埠、汤曹汇合口和曹娥江大闸闸前3个监测断面的COD、氨氮、TP均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类要求。2)COD、氨氮、TN、TP入河量分别为16013.20、959.10、3658.53、416.05 t/a,且主要以非点源为主。3)基于满足曹娥江流域水体监测断面和入海断面水质达标的约束条件下,COD、氨氮、TN、TP水环境容量分别为47945.18、2435.81、6863.19、474.98 t/a。流域内COD还有剩余水环境容量,不需削减,氨氮、TN、TP分别需削减6.91、501.52、128.34 t/a。

TEB:GPU上矩阵分解重构的高效SpMV存储格式

稀疏矩阵向量乘法(SpMV)是科学与工程领域中一个至关重要的计算过程,CSR(compressed sparse row)格式是最常用的稀疏矩阵存储格式之一,在图形处理器(GPU)平台上实现并行SpMV的过程中,其只存储稀疏矩阵的非零元,避免零元素填充所带来的计算冗余,节约存储空间,但存在着负载不均衡的问题,浪费了计算资源。针对上述问题,对近年来效果良好的存储格式进行了研究,提出了一种逐行分解重组存储格式——TEB(threshold-exchangeorder block)格式。该格式采用启发式阈值选择算法确定合适分割阈值,并结合基于重排序的行归并算法,对稀疏矩阵进行重构分解,使得块与块之间非零元个数尽可能得相近,其次结合CUDA(computer unified device architecture)线程技术,提出了基于TEB存储格式的子块间并行SpMV算法,能够合理分配计算资源,解决负载不均衡问题,从而提高SpMV并行计算效率。为了验证TEB存储格式的有效性,在NVIDIA Tesla V100平台上进行实验,结果表明TEB相较于PBC(partition-block-CSR)、AMF-CSR(adaptive multi-row folding of CSR)、CSR-Scalar(compressed sparse row-scalar)和CSR5(compressed sparse row 5)存储格式,在SpMV的时间性能方面平均可提升3.23、5.83、2.33和2.21倍;在浮点计算性能方面,平均可提高3.36、5.95、2.29和2.13倍。

新能源接入下电网调峰机组负荷优化配置方法研究

新能源接入电网会令调峰机组负荷产生较大波动,导致电网运行安全性和稳定性下降。研究新能源接入下电网调峰机组负荷优化配置方法。分析新能源在电网中的接入问题,获取新能源接入量与电网调峰机组深度调峰之间的关系。根据相关关系分析结果,建立电网调峰机组负荷优化配置目标函数。将负荷率、功率平衡、机组出力、输出功率作为约束条件。利用多目标粒子群算法求解电网调峰机组负荷优化配置目标函数,以获取目标函数最优解。根据最优解实现电网调峰机组负荷优化配置。试验结果表明,该方法应用后的风光电发电受阻量低、火电机组和风电场出力高,电网调峰机组负荷优化配置效果好。该方法可以广泛应用在机组负荷优化配置领域,以保证电网运行的安全性和稳定性。

基于LSTM神经网络算法的超超临界机组负荷优化分配

目前研究的超超临界机组负荷优化分配方法成本较高,分配时间过长,导致节能效果不佳。为此,该文基于LSTM神经网络算法研究了一种新的超超临界机组负荷优化分配方法。利用LSTM中的记忆块、遗忘门、输入门、输出门和记忆单元,实现对递归神经网络的简单处理,建立目标函数,采用正平衡法和反平衡法计算电荷吸收效率,确定超超临界机组负荷优化分配数学模型。针对单元制机组模型和母管制机组模型在忘记阶段、选择记忆阶段与输出阶段进行优化,反复迭代,得到迭代最大次数后停止运行,输出优化结果。实验结果表明,与传统优化方法相比,所设计超超临界机组负荷优化分配方法可将成本降低50%以上,1000 MW内负荷分配时间低于10 min。

基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法

常规的负荷频率控制方法以频率协调为主,调频信号指令受到阶跃响应的影响,存在一定的频率偏差,阻碍火电机组频率控制效果。因此,设计了基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法。提取火电机组负荷一次调频特征,将高出允许合理范围的火电机组负荷频率进行调整,增加或减小机组功率,使其达到新的负荷平衡。基于多目标遗传构建火电机组负荷频率控制模型,以机组发电损失与经济投入作为约束条件,优化汽轮机输出功率阶跃响应速度,从而控制火电机组负荷频率。协调机组负荷频率控制分配因子,将火电机组的前馈变负荷速率进行调节,在不影响机组负荷变化率的基础上,修正负荷频率偏差。采用对比实验,验证了方法的控制效果更佳,能够应用于实际生活中。

600MW超临界机组停机不停炉运行操作分析

供热机组在运行过程中有时会因汽轮机或厂用电系统异常而出现需停机但无需停炉的情况,为了保证操作的安全便捷,通常直接将机组停运。如果故障能够在短时间内快速消除,实现停机不停炉的安全可靠操作,使机组快速重新启动,将极大节省运营成本。选取比较了有代表性的600 MW超临界机组,对停机前准备、机组停运过程、汽轮机打闸后相关参数变化及风险点进行分析,提出通过加强锅炉侧受热面壁温、汽轮机冲转参数、锅炉燃烧、汽轮机反切缸控制等措施,实现停机不停炉操作。

电锅炉参与下火电机组甩负荷动态特性研究

我国正在加速清洁能源转型以实现“双碳目标”,然而新能源的不断接入使电力系统更加波动和难以稳定,尤其在寒冷供暖地区,电力系统任务更为艰巨。为了解决电力中断问题,火电机组的甩负荷控制技术变得迫切。目前的研究主要集中在改进火电机组运行和蓄热电锅炉的经济性和环保性,但电锅炉的热力特性尚未深入研究。本文建立了电锅炉的功率简化模型,通过仿真模拟研究了电锅炉参与火电机组甩负荷调节的动态特性,旨在为火电机组的灵活性改造提供支持,以提高电力系统的稳定性。

考虑用户负荷特性的低频减载优化策略及实现方法研究

低频减载对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,在负荷削减的过程中存在欠切和过切的现象。同时,负荷调节涉及的用户较多,给用户带来不便,负荷削减还会对设备的正常运行产生影响。针对上述问题,本文提出一种面向用户负荷特征的低频减载分层调节策略。该策略将负荷调节偏差最低、减载用户比例最小作为优化目标;根据高污染、高耗能等不同特征,设置用户负荷的重要等级标签,以此调节参与负荷削减的用户比例,保障普通用户供电正常。此外本文设计了基于负荷控制单元的低频减载系统执行机构,通过预先向负荷控制单元下发调节策略,解决低频减载的时效性和准确性问题。本文通过仿真分析低频减载控制策略的合理性,实现了平均每轮0.87%的较低调控误差,每轮参与负荷削减用户的比例平均值为45%。该策略实现了监测更靠前、切荷更及时、管控更精准的预期目标。

基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统

热电负荷拟合效果不佳会导致供热机组实际耗能量大幅增加,为此,该文设计基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统。按照主供热单元连接形式,实现热电负荷循环模式规划,确定热电负荷优化布置标准。根据混沌指数计算结果,求解改进罚函数,完成对混沌算法的改进,构建供热机组热电负荷分配的数学模型,并设计负荷分配模型的约束条件,完成供热机组热电负荷优化分配系统设计。实验结果表明,热电负荷参量与标准拟合曲线之间的误差不会超过30%,可以解决因热电负荷拟合效果不佳导致的供热机组实际耗能量增加的问题。

一种自行式智能装车机组研制

结合某港口散货火车线受场地条件和火车线长度限制,港内建设专业化装车楼难度大、装卸货种多等实际问题,研制了一种自行式智能装车机组,开发了多机种多车协同作业系统,实现了散货不落地装火车工艺。该工艺可同时进行火车卸车作业和火车装车作业,作业方式灵活,适用性强。

混流式水电机组一次调频运行区分级划分方法——以拉西瓦水电站为例

混流式水电机组变水头宽负荷一次调频性能,是构建灵活电力平衡体系、保证频率稳定的重要内核。在水电站稳定性试验前提下,本文提出以一次调频电气特性为基准的运行区分级划分方法。该方法以调节时间、稳定时间和积分电量合格与否为分级划分基准,利用区域面积、区域中心和区域综合性能进行系统评价。以西北地区调频电厂拉西瓦水电站为例,通过与实验数据对比验证数学模型。在确认计算准确性基础上,以调频性能为优化目标,探究管径、转动惯量、积分增益等水机电参数对运行区分级划分的影响规律。最后,总结水机电参数对调频性能与运行区的贡献度占比,指出混流式水电机组变水头宽负荷一次调频运行优化的方向。

备用电源与应急电源对比及供电方案探讨

对比多本国家标准及规范对备用电源和应急电源术语的定义;分析二者的区别和侧重点;提出供配电系统设计时应充分理解备用电源和应急电源的定义,根据工程的负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模和发展规划及当地供电条件进行多方案比选,并对5种备用电源供电方案和3种应急电源供电方案的特点和适用范围进行探讨。

高寒动车组牵引变流器的振动测试及分析

针对我国西北部地区恶劣天气和老化线路影响高寒动车组安全可靠运行的问题,开展实际线路运行时振动测试及分析。根据即墨至乌鲁木齐的车辆运行速度和地形特征,划分青岛—济南、济南—西安、西安—兰州、兰州—乌鲁木齐4个区间,对比分析不同区间内的振动有效值。结合IEC 61373标准,对比分析实测振动有效值、冲击峰值与标准值的差异。通过振动频谱分析牵引变流器不同部件的振动特性,利用统计容差法编制不同部件的实测载荷谱,并利用有限元方法分析中频和高频振动对牵引变流器结构的影响。结果表明,济南—西安区间内的振动高于其他区间,西安—兰州区间内的冲击高于其他区间;柜体吊耳和控制箱的振动主要体现在垂向与纵向,而横向较小,且以中频段和低频段为主;冷却风机的振动集中在低频段,来自于风机转频;功率模块振动以横向和纵向为主,中频段和高频段的振动远大于低频段。