小样本学习技术在新型电力系统中的应用与挑战

数据驱动已成为新型电力系统建设及其数字化转型的核心范式,相关算法在负荷预测、状态检修、多主体调控等多项业务中展现出优越的工程效果与应用潜力。然而,实际工程数据往往面临着样本不足、样本不平衡等问题,制约了数据驱动算法的最终效果。因此,需要借助小样本学习来应对这一挑战。文中从数据、特征、模型3个层面探究了小样本学习技术,综述并分析了相关技术在场景生成、故障诊断、电力系统暂态稳定评估等业务的应用现状,并进一步指出小样本学习技术在新型电力系统中所面临的不足与挑战。

基于组合赋权法和模糊综合评价的电力设备状态数据质量评估

随着电力网络的扩大以及工业信息化的迅速发展,在电力领域中采集和待处理的数据量呈现爆发式增长,数据的丢失、冗余、异常、冲突等问题也日益突出,影响数据的质量。数据质量评估作为保证数据质量的关键一环,发挥着重要作用。针对电力设备的状态数据提出一种数据质量评估方法,选择完整性、准确性、唯一性、一致性、及时性5个评估指标构建数据质量评估体系,设置了定量计算的评估规则;组合运用模糊层次分析法和熵权法来确定各评估维度的权重,以提高数据质量评估的科学性;再运用模糊综合评价法,依据隶属函数来确定数据质量的所属等级。最后运用上述方法,对某地的油色谱数据质量进行评估,该方法计算得到数据质量的评分为77.15,处于“中等”等级。评估结果与实际应用场景相符,表明该文提出的方法适用于电力设备状态数据质量评估。

新型配电系统分布式资源调度研究现状与展望

为推动新型配电系统成为分布式能源管理、新能源消纳和区域综合能源协同优化等功能于一身的能源互动平台,该文从调度问题出发,首先针对大量分布式资源集群调度问题,论述新型配电系统调度架构,并根据分层分区调度原则从如何分层分区和分层分区后如何协同两个方面,分别论述分布式资源(distributed energy resource,DER)聚合方法和不同层级、不同区域、不同能源间的协同调度方法;针对优化调度问题,基于系统态势感知和外界风险感知把握全局内外因素进而优化调度;针对调度求解问题,梳理分布式优化求解方法;最后基于数字孪生展望未来调度智能化发展方向,为调度智能化升级提供参考。

能源区块链离散状态事件驱动仿真方法

区块链技术在能源领域具有广阔的应用前景,能源区块链的工程应用正逐步推进。现有能源区块链仿真方法仅能仿真小规模系统,且难以灵活测试能源区块链参数对运行效率的影响,无法分析含大规模节点的能源区块链性能。该文首次引入离散状态事件驱动仿真思想,提出灵活高效的大规模能源区块链仿真方法。首先,构建面向离散状态事件驱动的能源区块链仿真模型,仿真能源区块链节点和网络的核心功能。随后,设计了能源区块链的离散状态事件集和事件调度时序规则,驱动仿真模型动态运行。最后,开发了能源区块链仿真器,选取大规模分布式能源点对点交易场景验证了所提方法的有效性及仿真效率。结果表明,所提方法能够灵活高效地仿真大规模能源区块链,既可以验证智能合约的有效性,同时为能源区块链的参数配置提供仿真数据支撑。

面向电化学储能的多孔炭材料

多孔炭材料具有质量轻、比表面积大、导电性好和稳定性高的优点,在电化学储能领域得到了广泛的应用。近几十年来,多孔炭材料的结构构筑和功能化设计取得了较大的进步。本文以多孔炭在不同储能器件中的应用发展为导向,结合多孔炭结构设计和功能化发展,综述了其在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、锂负极保护、钠离子电池、钾离子电池等电化学储能器件中的研究成果和进展,最后总结了多孔炭的结构控制和功能化的策略,并展望了多孔炭材料未来研究的方向和挑战。

三有源桥变换器开关开路故障诊断与容错运行策略

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。

基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法

推进用户侧分布式光储一体化发展是提高新型电力系统新能源消纳能力的重要举措。然而,储能高昂的投资成本阻碍了用户侧光储系统的推广进程,亟需合理的储能容量优化配置方案为用户提供更加理性的决策依据,以提升系统经济性和环境友好性。现有容量规划方法往往基于典型场景进行储能运行模拟,未考虑全年每个典型场景之间的功率波动特征以及某些极端场景对于容量配置结果的影响,难以保证规划结果的准确性。为此,文中提出了一种基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法。首先,以聚类结果中的典型场景为基,通过最小二乘法近似地线性表示全年中的极端场景;其次,将场景线性化结果嵌入储能全年运行约束中,并通过重新构造决策变量来减小优化问题的规模;最后,通过实际算例分析了用户侧配置储能的经济效益,并将所提出的规划方法与已有方法进行仿真结果对比。结果表明,所提出的规划方法能够减小精确模型运行所需的决策变量规模,在提升计算效率的同时取得比已有近似方法更准确的规划结果。

计及二次侧开关开路故障的半有源桥变换器多模式容错运行策略

半有源桥(S-DAB)变换器广泛适用于电动汽车充电、光伏发电等仅需单向功率流的多种场景。针对二次侧开关开路故障,为了提高S-DAB的可靠性,需要采取容错运行策略抑制故障电流保证高可靠性运行。该文分析S-DAB正常运行模式的工作原理。在此基础上,提出S-DAB变换器二次侧开关发生开路故障时故障诊断与容错单有源桥(SAB)运行方法。所提出的故障诊断策略只需要一个额外的电压传感器能够识别二次侧故障开关位置。在实现故障定位后,基于所提容错SAB方法,能够保证开路故障后,变换器仍具备一定的功率传输能力。所提方法能够以较低的成本提高变换器容错运行的可靠性。实验结果验证了所提出的故障诊断策略与容错SAB模式的有效性。

基于功率同步控制的逆变器并网相位误差机理

在并网逆变器中,以锁相环(phase-locked loop,PLL)为代表的电网同步技术得到了广泛应用。然而,由于PLL的引入降低了并网系统的稳定性,使得包括功率同步控制(power synchronization control,PSC)在内的无PLL逆变器控制技术逐渐受到重视。针对PSC的同步技术,现有研究缺乏小扰动下的相位误差模型和理论分析,其同步特性与PLL之间的异同也尚未涉及。为此,在小扰动下首先建立PSC的相位误差模型,并对影响PSC相位误差特性的控制参数进行理论分析。利用所建立模型的频率特性,在相等带宽条件下,对比PSC与传统PLL相位误差之间的差异。仿真和实验证明了PSC相位误差模型的准确性,并且在相等带宽下PSC的同步响应速度显著优于PLL。该文结果可为PSC的控制参数设计、同步理论分析提供一定参考。

产教融合背景下专业学位研究生人才培养路径探索

为深化产教融合,解决专业学位研究生教育在产教融合方面存在的不适应问题,本文从专业学位研究生人才培养着手,通过产教融合协同育人保障机制、人才培养激励机制、双导师育人机制、人才培养实施机制等方面探索专业学位研究生人才培养路径,旨在培养高质量应用型创新型专业人才深度推进产教融合,为专业学位研究生教育创新改革的研究提供借鉴。

考虑绿色属性的多微网间电能可信自治交易方法

绿色电力交易是厘清可再生能源绿色属性、激励能源低碳化转型的重要举措。当前,微网的分布式可再生能源消纳方式仍以“自发自用,余量上网”为主,未能合理量化分布式可再生能源的绿色属性,也未能充分利用需求侧消纳绿色电力的诉求和潜力。为此,提出了考虑绿色属性的多微网间电能可信自治交易方法。首先,建立了微网间绿色电力交易机制,以交易手段引导绿色电力资源的合理配置;然后,提出了基于纳什议价的微网间绿色电力交易滚动出清及结算方法,保证绿色电力交易的资源配置的最优性以及市场红利分配的公平性;最后,建立了基于联盟链的绿色电力交易实现方法,设计了绿色电力交易智能合约及基于简化代理拜占庭容错(SDBFT)的绿色电力交易共识过程,实现了可信自治的多微网间绿色电力交易。仿真算例验证了文中机制及模型的有效性。

可再生能源配额制与碳排放权交易并行实施的政策效果

中国将同时实施可再生能源配额制与碳排放权交易,并以售电商为配额制的考核主体。本文建立两级供应链模型分析两者相互作用的政策效果。研究结果表明,引入碳排放权交易将导致火电价格上涨与可再生能源电力价格下降,有利于实现两者在同一价格水平竞争。然而,碳排放权交易亦将造成零售电价上涨,电力需求减少,且变化幅度与碳排放权价格和减排成本成正比。若配额比例与售电商差异性提高,在不影响环境成本内化于火电批发价格的同时,可降低售电商的转嫁成本。从而减小了可再生能源电力价格降幅与零售电价涨幅,并平抑碳排放权价格与减排成本上涨造成的电价与需求波动。

专业学位研究生校企合作建设课程思政教学探索与实践——以《智慧能源发展前沿》课程为例

如何在具有鲜明产教融合特征的专业学位研究生教育中加强思政育人,如何将企业侧优秀的思政教学资源引入课堂,是当前专业学位研究生课程思政教学改革亟须解决的问题。本文以《智慧能源发展前沿》课程思政建设为例,通过课程思政目标、师资队伍建设、思政元素设计阐述了“双一流”专业学位研究生校企合作建设课程在思政教学改革中做出的积极探索与取得的实践成效。主要介绍了三种思政元素设计方法,将思政教学与专业教学紧密结合、水乳交融,做到课程思政“盐溶于水”,在潜移默化中引领学生树立正确的价值观,培养学生的家国情怀,帮助学生成为具有责任担当且专业技术过硬的社会主义合格建设者和可靠接班人。

基于多目标遗传算法的行驶工况构建优化

在利用短行程法构建行驶工况的过程中,为综合考虑短行程的典型性和行驶工况的代表性,将二者量化并作为多目标优化过程中的两个目标函数,引入非支配排序遗传算法Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)对短行程的选择进行优化。将NSGA-Ⅱ优化方法与常用的短行程选择方法进行对比,在相同时间内,随机选择法、相关性法、距离法和NSGA-Ⅱ分别构建了7582、7209、9615和20个候选行驶工况。结果显示,4种方法中,在整体上,NSGA-Ⅱ产生的行驶工况集中在代表性较高的区域同时使得构成行驶工况的短行程整体上典型性较高;在最优工况的比较中,NSGA-Ⅱ的最优工况与原始数据的特征参数相对误差最小,包含的短行程到离簇中心的平均距离最短,表明采用NSGA-Ⅱ算法对短行程选择过程进行优化有助于从多个角度提升行驶工况的构建质量。

基于时间卷积网络的台区总表故障智能辨识技术

台区总表关联10 kV线路售电侧电量及台区供电侧电量,起到承上启下的作用。台区总表故障导致的电能量异常,会同时对10 kV及台区线损的计算产生影响,造成线损合理率下降,不利于供电可靠性。对台区总表故障进行有效辨识是解决以上问题的关键。对此提出基于时间卷积网络的台区总表故障辨识技术,通过提取台区量测值时间序列中的高维特征实现对故障的辨识。进一步地,在年度序列故障辨识中引入注意力机制,以甄别出关键的信息片段,提升辨识准确率。上海市10 kV变压器台区的算例结果表明,所提出的故障辨识算法可实现93.1%的日度故障辨识精度以及85.3%的年度故障辨识精度,且相比传统深度学习模型具有更高的计算效率。

基于数字孪生与元宇宙的能源互联网认知系统论(二):面向复杂系统涌现现象的虚拟仿真推演框架

复杂性是能源互联网的重要特征与演进趋势,复杂性及其所伴随的涌现现象往往使得基于机理模型(白箱子)的仿真、分析、推演方法不再适用于复杂系统。得益于数据科学、仿真技术、孪生技术的共同发展,虚拟孪生技术成为应对复杂系统的利器。面向复杂性,该文对虚拟孪生技术及其应用前景进行探究,并重点讨论虚拟孪生系统的基本特性、支撑理论、技术体系、建设流程及其案例分析等,进一步提出基于虚拟仿真推演技术的涌现现象认知框架。该工作一方面为在能源系统中开展虚拟孪生工作提供参考借鉴,另一方面也有益于虚拟孪生技术的推进。

基于双层区块链的电动汽车充电隐私数据可信聚合方法

在海量电动汽车接入的配网未来场景下,聚合配网各区域的电动汽车充电负荷数据是制定电动汽车需求响应策略,引导有序充电的重要基础。传统数据聚合手段在未来场景下将面临电网企业负担增大、数据可信赖性不足、车主隐私信息泄露等问题。为此,提出基于双层区块链的电动汽车充电隐私数据可信聚合方法。首先,建立了电动汽车充电数据多层级聚合架构,以区块链为手段实现自治化的充电数据聚合,减轻电网企业收集海量电动汽车充电数据的负担;随后,提出了隐私保护的电动汽车充电数据可信聚合算法,保护电动汽车隐私信息并保障聚合结果的可信赖性;最后,通过理论推导和算例分析,论证了所提方法的防篡改性能和隐私保护性能。

新时代高校“青马工程”培养内涵与机制构建

习近平总书记关于马克思主义青年观和党的青年工作理念的重要论述为新时代青年思想政治教育工作指明了前进方向,提供了根本遵循。高校是青年政治骨干培养的主阵地,面对新形势新要求,为深入实施“青马工程”,本课题以文献分析法、抽样调查法、观察法和比较研究法为研究方法,以高校全员育人环境为背景,从新时代高校“青马工程”实施现状及育人职责出发,厘清实施现状,分析共性问题,剖析产生原因,结合国内一流高校实施策略,着力解决人才培养质量不达标,培养机制存在漏洞等问题,探索培养内涵,探析构建新时代高校“青马工程”人才培养机制的可行性方案。将有助于“青马工程”的持续深化改革、提质增效与扎实推进。

燃机压气机启动工况影响因素数值模拟研究

针对燃气轮机启动阶段压气机旋转失速及喘振问题突出的现象,对某燃气轮机压气机部件的启动过程进行了数值模拟,并比较了不同升转速率及进口可调导叶角度的升转过程中,速度云图、沿叶高总压分布等相关参数。模拟结果显示:不同的升转速率对于叶高较低位置流场的影响不大,但是在0.9叶高处会存在明显差异,2 r/s~2升转速率下,动叶尾缘流动分离较弱,4 r/s~2升转速率下,低速区基本占据流道空间;动叶叶片尖端的流动分离现象在进口可调导叶逆时针旋转5°时,较其他工况得到明显抑制;进口可调导叶角度的变化带来流场改变的同时,在叶顶间隙会出现一个沿着压力侧的高速区。

基于生命周期的轻型商用货车轻量化碳排放研究

以某轻型商用货车为研究对象,根据生命周期理论构建以汽车生产过程中的原材料获取、生产运输、零部件制造和车辆装配阶段为边界的碳排放量计算模型,探讨了轻量化措施中所涉及材料的生命周期碳排放差异,对比分析了该车轻量化前后的碳排放量。结果表明,替代材料铝合金、镁合金、碳纤维增强塑料的生命周期碳(CO_(2))排放量显著高于被替代材料钢和铸造铁,分别为6.23 kg/kg(锻造铝合金)、6.92 kg/kg(铸造铝合金)、14.76 kg/kg(车用镁合金)、20.2 kg/kg(车用碳纤维增强塑料)、2.85 kg/kg(普通钢)、0.67 kg/kg(不锈钢)和0.81 kg/kg(铸造铁);轻量化后的动力总成系统、传动系统、底盘和车身部分的碳(CO_(2))排放量分别增加了0.57%、525.51%、11.57%和33.29%,车辆生命周期碳(CO_(2))排放量增加了36.22%;钢和铝生命周期碳(CO_(2))排放量的降低对于轻量化前后车体部分的减碳效果均较明显。