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数字孪生技术在新型电力系统中的发展综述

电网技术 2024年

作者：王榕泰吴细秀冷宇宽侯慧吴士普邱进武汉理工大学自动化学院国网孝感供电公司中国电力科学研究院有限公司

随着新能源入网比例的增加，电力系统正经历向新型电力系统转型的深刻改变，面临很多新问题，尤其是新能源并网带来的不确定性，给电力系统建模带来了巨大挑战。基于新一代信息技术发展起来的数字孪生技术在应对转变上具有独到优势，是... 详细信息

随着新能源入网比例的增加，电力系统正经历向新型电力系统转型的深刻改变，面临很多新问题，尤其是新能源并网带来的不确定性，给电力系统建模带来了巨大挑战。基于新一代信息技术发展起来的数字孪生技术在应对转变上具有独到优势，是解决和发展新型电力系统的重要手段。为此，该文梳理近年来数字孪生在电力系统最新的应用情况，首先通过文献计量分析了解数字孪生发展趋势和研究热点，在此基础上明确数字孪生在电力领域的定义，辨析其与传统仿真的区别。根据不同学者的研究成果对比总结数字孪生的共性特征、实现框架、实现方法及关键使能技术。然后，总结现有数字孪生在电力系统中的应用现状，通过Pareto曲线和时间趋势分析对数字孪生的具体应用展开讨论，分析数字孪生应用的评价标准，并通过数字孪生建模案例初步探讨了数字孪生在电力系统中的实际应用和评价体系。最后，理清数字孪生目前待解决的关键问题，展望数字孪生在电力系统应用的未来发展趋势。

关键词：新型电力系统数字孪生文献计量分析数据驱动评价体系

涂层316L不锈钢焊丝的制备及焊接工艺性研究

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涂层316L不锈钢焊丝的制备及焊接工艺性研究

作者：冷宇轩石家庄铁道大学

学位级别：硕士

不锈钢以其优良的耐蚀性在工程领域得到广泛应用。熔化极气体保护焊作为奥氏体不锈钢的主要焊接方法之一,具有生产效率高、焊接成本低、工件变形小、焊接接头质量好等优势,但是熔化极气体保护焊用不锈钢实心焊丝存在焊接飞溅大、工艺参... 详细信息

不锈钢以其优良的耐蚀性在工程领域得到广泛应用。熔化极气体保护焊作为奥氏体不锈钢的主要焊接方法之一,具有生产效率高、焊接成本低、工件变形小、焊接接头质量好等优势,但是熔化极气体保护焊用不锈钢实心焊丝存在焊接飞溅大、工艺参数范围窄、对焊接电源设备的性能要求高等问题,其质量难以满足日益增长的市场需求。本文借助表面涂层技术对316L不锈钢焊丝进行表面改性,开发涂层316L不锈钢焊丝,以提高316L不锈钢焊丝的焊接工艺性。根据焊丝表面涂层的特点,制定了拉拔涂敷的焊丝表面涂层工艺。为了提高涂层的结合强度及均匀性,设计制造了用于焊丝表面粗化的压痕装置,该装置通过水平和竖直方向的两对压轮对316L不锈钢线材进行压痕预处理,在线材表面形成均匀分布的凹痕,并结合拉拔涂敷工艺制备涂层316L不锈钢焊丝。基于流体动力学与电磁学建立GMAW熔滴过渡模型,利用VOF模型实现熔滴的表面追踪,通过加载各种作用力来模拟熔滴过渡过程。模拟结果表明,短路过渡时,发生接触短路的时间很短,短路周期的大部分时间是熔滴长大的过程;自由过渡时,随着焊接电流的增大,熔滴的尺寸不断减小,过渡频率逐渐增加,与实际焊接过程基本相符。熔滴过渡的本质是基于流体动力学的熔滴受到作用力的综合体现,对熔滴受力进行调控是改善焊接稳定性的重要途径。从熔滴受力的角度对的GMAW焊接过程的稳定性进行分析,从而指导不锈钢焊丝的涂层成分设计。根据涂层成分的不同作用,设计了3种成分配方,利用压痕装置对316L不锈钢线材分别进行两面压痕与四面压痕,通过拉拔涂敷制备了6种涂层316L不锈钢焊丝。通过焊接电信号采集系统以及高速摄影对涂层316L不锈钢焊丝的焊接工艺性进行研究,结果表明,涂层成分是涂层316L不锈钢焊丝焊接工艺性的主要影响因素,不合理的涂层成分会恶化涂层焊丝的焊接工艺性;在加入适当涂层成分的同时也需要控制成分的加入量;涂层均匀性也会影响焊接过程的稳定,四面压痕制备的涂层焊丝与两面压痕涂层焊丝相比,涂层的均匀性更好。采用四面压痕的拉拔涂敷工艺制备了焊接工艺性较好的涂层316L不锈钢焊丝,涂层成分为Ca CO、Na F、Ti O、Si O、Ni-Fe、Mn-Fe、Mo S,使用该焊丝对316不锈钢板进行对接,焊接接头的综合力学性能良好。

关键词：熔化极气体保护焊涂层316L不锈钢焊丝数值模拟熔滴过渡焊接工艺性

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冲击式水轮机水斗设计方法及性能优化

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 852-859页

作者：孙启轩谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线... 详细信息

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线3类,给定若干特征参数,提出了一种可控参数的冲击式水轮机水斗三维设计方法。选择水斗深度、宽度增量、出水边角度、分水刃角度和缺口圆直径等参数对冲击式水轮机水斗开展正交优化。由极差分析可知,宽度增量对转轮效率的影响最大,对出水边角度、缺口圆直径和水斗深度的影响较小,对分水刃角度的影响最小。优化后,冲击式水轮机的水力效率增加了6.71%。相比于原型水斗,优化水斗的总扭矩更大,在扭矩减少至0的过程中平缓过渡,有利于提高机组的水力效率和运行稳定性。

关键词：冲击式水轮机水斗设计方法正交优化数值模拟

贵州荞麦重要种质的遗传多样性分析及分子身份证构建

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华中农业大学学报 2024年第3期43卷 148-157页

作者：冷宇鑫闵义付阳云周奎何颖文晓鹏贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵阳550025

为精准鉴定贵州荞麦种质资源,采用SSR分子标记对60份荞麦种质进行遗传多样性分析,构建DNA分子身份证数据库。结果显示,从100对SSR引物中筛选出16对稳定性好、多态性丰富的引物,在60份供试种质中共扩增出174个多态性条带;Shannon’s信息... 详细信息

为精准鉴定贵州荞麦种质资源,采用SSR分子标记对60份荞麦种质进行遗传多样性分析,构建DNA分子身份证数据库。结果显示,从100对SSR引物中筛选出16对稳定性好、多态性丰富的引物,在60份供试种质中共扩增出174个多态性条带;Shannon’s信息指数、Nei’s多样性指数、多态信息指数均值分别为0.337、0.206、0.693,引物的多态性较好,能有效揭示60份荞麦种质的遗传多样性;在Dice遗传相似系数为0.374时,所有供试材料可聚为A、B、C三组;当Dice遗传相似系数为0.484时,将苦荞组(A组)更细分为A1、A2两个小组。采用毛细管电泳及8%的聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳对SSR标记扩增产物进行双验证,2种方法的聚类结果一致。结果表明,本研究开发的高效性SSR分子标记能够有效地鉴定贵州荞麦重要种质的遗传多样性且用于构建分子身份证。

关键词：荞麦 SSR标记毛细管电泳遗传多样性 DNA分子身份证

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考虑用户比价行为的综合需求响应低碳优化策略

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电网技术 2024年第3期48卷 1043-1052页

作者：许刚郭子轩华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

在我国“双碳”背景下,建立综合能源系统(integrated energy system,IES)已经成为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,加快能源结构转型的重要举措,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)是综合能源系统减少碳排放、缓解供需双... 详细信息

在我国“双碳”背景下,建立综合能源系统(integrated energy system,IES)已经成为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,加快能源结构转型的重要举措,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)是综合能源系统减少碳排放、缓解供需双侧不平衡的有效途径。然而,现有关于IDR的研究大多仅考虑其经济效益,未考虑其环境效益,忽略了需求侧用户对不同时段激励价格的比价行为以及不同用户的差异化响应特性。该文提出了基于碳排放因子的IDR碳排放折算模型,并将碳排放成本加入综合能源系统服务商(integrated energy system provider,IESP)的目标函数中;通过建立激励交叉弹性耦合矩阵对用户的比价行为进行了有效建模以提升模型的精确性;同时计及用户的差异化响应特性,通过制定差异化的激励策略以充分挖掘用户的响应潜力。所提模型被建立为一个IESP-用户双层优化模型,并将该模型转化为了一个单层的凸优化模型以实现高效地求解。最后通过仿真算例验证了模型的有效性,不仅减少了碳排放量,同时降低了IESP的响应成本并提升了用户的舒适度,实现了多方共赢。

关键词：碳排放综合能源系统综合需求响应交叉弹性耦合特性

考虑“响应-碳排放”责任耦合交易的IDR策略研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1322-1338,I0007页

作者：许刚郭子轩华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

综合需求响应(integrated demand response,IDR)作为区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)维持供需平衡、实现分布式能源就地消纳的重要途径,已成为当下的研究热点。但现有IDR研究存在3个方面不足:综合能源服务商(... 详细信息

综合需求响应(integrated demand response,IDR)作为区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)维持供需平衡、实现分布式能源就地消纳的重要途径,已成为当下的研究热点。但现有IDR研究存在3个方面不足:综合能源服务商(integrated energy service provider,IESP)制定激励策略时,未考虑区域内用户的响应疲劳特性;在实施IDR的复杂场景下,未考虑区域IESP间的响应责任交易;忽略响应责任与碳排放责任的耦合关系。为此,首先分析用户响应意愿随响应次数的演化特性,通过引入响应疲劳函数实现对用户响应疲劳特性的有效建模;在此基础上,根据IESP的响应任务类型,设置多个IESP参与IDR的复杂场景。进一步,为实现各IESP参与IDR的经济性与低碳性,在考虑复杂场景下IESP间响应责任交易时的能源转移与碳排放责任转移基础上,建立响应责任-碳排放责任耦合交易机制。最终,采用基于自适应迭代步长的议价方法以确定最优交易价格。通过仿真算例验证所提模型的有效性:考虑用户响应疲劳特性的改进模型使用户的总收益提升27%;所提交易机制不仅使各场景下IESP的总成本分别降低15.8%、9.8%、94.1%,还使典型场景下IESP的碳排放量降低17.8%,提高IESP参与IDR的经济性与低碳性,实现IESP与用户的共赢。

关键词：综合需求响应响应责任碳排放责任交易机制复杂场景

城市更新与社会空间重构——基于天津的量化实证(2000-2020年)

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城市规划 2024年第5期48卷 57-70页

作者：李晋轩天津大学建筑学院

城市更新的社会价值及社会空间效应常在实践中被忽视。近年来,“城市更新引发多元社群空间再分布”已逐渐成为国内学界的普遍共识,但其中的具体影响机制尚不清晰、相对缺乏定量化的实证解析。以天津市内六区61个街道单元为研究对象,基... 详细信息

城市更新的社会价值及社会空间效应常在实践中被忽视。近年来,“城市更新引发多元社群空间再分布”已逐渐成为国内学界的普遍共识,但其中的具体影响机制尚不清晰、相对缺乏定量化的实证解析。以天津市内六区61个街道单元为研究对象,基于“城市更新时空演变图斑”和“街道尺度人口普查资料”两大类基础数据,借助多元线性回归、地理加权回归、空间回归系列模型,分别从特异性关联、空间非均影响、空间溢出效应3方面考察城市更新行动引发社会空间分异重构的基本逻辑和深层规律。结合天津实证并对比国际经验,总结提炼城市更新的社会空间影响路径及其本土特征,以期为存量转型期中国城市的高质量发展提供有益理论支撑。

关键词：城市更新社会空间量化实证研究天津

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国际科技评价改革十年评述

中国科学院院刊 2024年第1期39卷 121-130页

作者：徐芳李晓轩中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 中国科学院大学公共政策与管理学院北京100049 中国科学学与科技政策研究会科技管理与评价专委会北京100080

2013年5月,以《科研评价的旧金山宣言》(DORA)发布为标志,拉开了国际科技评价改革的序幕。10年来,国际科技评价改革经过大量理论准备和倡议,正在走向实践,40多个国家的350多家机构签署《改革科研评价的协定》并进行改革试点,效果初显。... 详细信息

2013年5月,以《科研评价的旧金山宣言》(DORA)发布为标志,拉开了国际科技评价改革的序幕。10年来,国际科技评价改革经过大量理论准备和倡议,正在走向实践,40多个国家的350多家机构签署《改革科研评价的协定》并进行改革试点,效果初显。文章从改革目标、举措及案例3个方面,对国际科技评价10年改革进行了系统总结和分析,并从与我国科技评价改革比较的角度,得出研究结论和启示。

关键词：国际科技评价改革旧金山宣言

基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 716-728页

作者：路辉张帆张宇轩北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究... 详细信息

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究频偏、噪声等因素与ACARS报文接收性能之间的关系;在充分考虑噪声与多普勒频移等因素的基础上,提出基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法,并从理论和仿真分析2方面探讨不同方法的抗频偏抗噪声能力;设计并搭建基于软件无线电平台的ACARS信号接收系统。通过对ACARS报文接收性能的仿真分析和真实报文接收性能的对比分析,表明所提方法在提升抗噪声和频偏能力、降低误码率等方面均具有优势。

关键词：飞机通信寻址与报告系统噪声频偏软件无线电过零点斜率加窗解调