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考虑风电与光热电站参与能量-调频辅助服务市场的联合投标策略

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太阳能学报 2025年第1期46卷 402-411页

作者：陈伟刘文翰李万伟冯智慧兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 国网甘肃省电力公司发展事业部(经济技术研究院) 兰州730030

针对高比例新能源接入电网导致电网调频需求增大的困局,提出风电和光热电站联合参与能量-调频市场的系统架构。为保证日前投标计划的精准执行,引入偏差惩罚机制,并考虑风电、光照幅度及市场价格的不确定性因素,以联合系统总收益最大为目... 详细信息

针对高比例新能源接入电网导致电网调频需求增大的困局,提出风电和光热电站联合参与能量-调频市场的系统架构。为保证日前投标计划的精准执行,引入偏差惩罚机制,并考虑风电、光照幅度及市场价格的不确定性因素,以联合系统总收益最大为目标,提出基于鲁棒优化的日前-实时两阶段最优投标策略,通过仿真验证,证明了相比于风电、光热电站单独投标,联合投标可通过光热电站灵活的调节特性平抑风电波动造成的投标偏差惩罚,提升联合系统的整体收益。最后,分析不同能量和调频市场价格对联合系统投标收益的影响。

关键词：电力市场光热电站风电鲁棒优化调频辅助服务投标策略

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有限元方法在爆炸动力学中的应用

爆炸与冲击 1997年第4期17卷 340-346页

作者：谭多望陈森华刘文翰中物院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室

从动量和能量守恒方程出发，结合爆炸动力学的特点，建立适于模拟爆炸动力学过程的有限元方法，并对两个问题进行了模拟计算。计算结果与实验结果符合表明，通过选择合适的物质模型，有限元方法对爆炸动力学问题的模拟是可行的。

关键词：有限元爆炸动力学数值模拟基本方程

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糖尿病病人围手术期的处理

中国实用妇科与产科杂志 1999年第11期15卷 718-720页

作者：刘文翰赵红沈阳市妇婴医院 110014

光热电站参与深度调峰与辅助调频的优化调度策略

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光热电站参与深度调峰与辅助调频的优化调度策略

作者：刘文翰兰州理工大学

学位级别：硕士

在国家“双碳”战略目标驱动下,以风电、光伏为代表的可再生能源并网规模逐年增大,其随机性、波动性以及较大的预测误差对以新能源为主体的新型电力系统调节能力提出了更高要求。光热发电作为新兴的太阳能发电技术具有出力稳定、调节范... 详细信息

在国家“双碳”战略目标驱动下,以风电、光伏为代表的可再生能源并网规模逐年增大,其随机性、波动性以及较大的预测误差对以新能源为主体的新型电力系统调节能力提出了更高要求。光热发电作为新兴的太阳能发电技术具有出力稳定、调节范围广、调节速度快的优势。为了缓解电力系统调节资源不足的问题,研究利用光热电站灵活的运行特性参与电力系统深度调峰与辅助调频具有重要意义。基于以上研究背景,本文的主要工作如下:(1)研究光热电站的运行原理及数学模型。首先从光热电站的基本结构出发,介绍了光热电站各子模块的功能,然后分析了光热电站五种典型运行方式以及不同运行方式下的能量流动过程,最后针对各个模块建立了光热电站的数学模型,为后文利用光热电站灵活的运行特性参与深度调峰和辅助调频奠定了基础。(2)针对大规模新能源并网造成的以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统调峰能力不足的问题,从源、荷两侧挖掘系统调峰潜力,提出了一种计及需求响应的光热电站参与深度调峰的分层优化调度策略。上层从负荷侧出发,提出一种基于负荷分类的价格需求响应模型,缓解系统调峰压力;中层从电源侧出发,在上层模型对净负荷曲线优化的基础上利用光热电站灵活的调节能力协调火电机组参与深度调峰,构建以运行总成本最小为目标函数的日前调度模型;下层提出一种基于模型预测控制的日内动态调整模型,更大限度地消除电力系统中不确定性因素对优化调度方案的影响,保证电力系统安全可靠运行,最后通过算例分析验证了该模型的有效性,并分析了自弹性系数、储热容量参数对调度效果的影响。(3)针对风电出力不确定性导致其参与电力市场会产生一定的投标偏差惩罚的问题,提出了一种风电与光热电站联合参与能量-调频市场投标策略。首先参考美国PJM市场机制,提出了风电和光热电站联合参与能量-调频市场的系统架构。其次为了激励发电商提高日前投标准确度,保证实时投标计划的精准执行,引入偏差惩罚机制,并考虑风电、光照幅度及市场价格的不确定性因素,提出了基于鲁棒优化的日前-实时两阶段最优投标策略,最后通过算例分析验证了所提投标策略的经济性和有效性,并分析了不同能量和调频市场价格对联合系统投标收益的影响。

关键词：光热电站灵活性深度调峰辅助调频需求响应

函数型数据分析研究及其在齿轮箱的故障诊断和发动机的寿命预测

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函数型数据分析研究及其在齿轮箱的故障诊断和发动机的寿命预测

作者：刘文翰内蒙古科技大学

学位级别：硕士

对设备进行分析最重要的是对设备故障的分析和对性能退化建模两个部分,本文应用函数型数据分析作为研究方法,对设备进行以上的研究。函数型数据分析是把原始数据视为一个整体,然后从整体的角度对数据进行分析。其具有的外在条件依赖性... 详细信息

对设备进行分析最重要的是对设备故障的分析和对性能退化建模两个部分,本文应用函数型数据分析作为研究方法,对设备进行以上的研究。函数型数据分析是把原始数据视为一个整体,然后从整体的角度对数据进行分析。其具有的外在条件依赖性、可对不同维度数据分析以及可对数据从不同角度进行深层次分析等特点,弥补了传统数据分析中的不足,这体现出其具有很好的研究价值。设备的状态监测首先是对原始信号进行分析,但目前的信号分析只是在原始信号的基础上对其进行分析,原始信号离散等特点给数据分析造成了一定的困难。因此,本文结合函数型数据分析的思想,对设备的状态监测提出一些新的方法,具体如下:(1)提出了一种基于函数型主成分分析及核极限学习机的故障诊断方法。针对目前数据诊断中准确率及鲁棒性较低的问题,利用函数型数据分析具有较高鲁棒性的特点,本文首先用函数型主成分分析提取数据中的主成分,再利用核极限学习机作为分类器,对数据进行分类,判别出故障类别。通过实验表明,该方法优于传统判别方法。(2)提出一种基函数型数据分析的退化建模方法。在对设备性能衰退的分析后,利用函数型数据分析整体化的特点,对所有数据进行函数拟合,并应用函数型主成分分析分别提取其退化特征,利用所提取的特征建立模型,得到函数型退化模型,最后根据实验得出,所建立模型有助于最终准确率的提高。(3)提出一种新的相似性寿命预测方法。针对传统相似性寿命方法中异源信息融合的误差问题,本文先对所有退化指标进行寿命预测,得到各个退化指标的剩余寿命,然后在通过Pearson相关系数对各个指标计算相关性,最后依据相关性对所有退化指标的剩余寿命进行加权融合,最终得出设备的剩余使用寿命。实验表明,所提方法具有较高准确性。

关键词：函数型数据分析核极限学习机剩余寿命预测相似性

基于改进YOLO算法的智能视频巡检辅助系统设计与开发

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基于改进YOLO算法的智能视频巡检辅助系统设计与开发

作者：刘文翰青岛科技大学

学位级别：硕士

我国是一个工业生产大国,在化工企业中,对设备状态及厂区人员行为的定期巡检是企业运营过程中不可或缺的环节。如今化工行业的巡检大多仍然依赖人工,巡检效率低下。并且在巡检过程中容易出现“偷工减料”——巡检不到位、不够时的现象,... 详细信息

我国是一个工业生产大国,在化工企业中,对设备状态及厂区人员行为的定期巡检是企业运营过程中不可或缺的环节。如今化工行业的巡检大多仍然依赖人工,巡检效率低下。并且在巡检过程中容易出现“偷工减料”——巡检不到位、不够时的现象,长此以往极其容易发生事故。因此亟需智能巡检系统辅助或替代人工巡检。近些年人工智能技术发展迅速,智慧工厂的概念应运而生,学者对工业智能巡检的研究也逐步深入。在化工企业日常巡检的背景下,本文将目标检测技术与之融合。通过不断改进、优化YOLO算法,提高了准确率。最终将改进算法嵌入到智能视频巡检辅助系统,满足了辅助人工巡检的要求。本文主要研究工作如下:（1）分析智能监控以及不安全行为检测的国内外研究现状,结合在化工企业的实习经验找出日常巡检中的痛点,并对此构思解决方案,初步设计系统功能。（2）掌握时下流行的目标检测算法的工作原理,复现、分析各个算法。通过对比各算法的优劣性并结合巡检过程识别实时性以及准确率的要求,最终选择YOLO作为原型网络进行改进和优化。（3）对算法进行了五处改进,最终得到DDCN-YOLO模型。首先,从训练数据集入手,使用数据增强及Mosaic方法来丰富数据集背景,以加强网络在复杂环境下的目标分辨能力;其次,采用了DBSCAN-K-Means++聚类算法对模型中的Anchor Box重新聚类,用以提高对图像中小目标的识别率;再次,为了防止图像特征随网络深度增加逐渐被削弱,本文在网络中使用DenseNet替代ResNet;另外,本文又将可变卷积DCN与原有网络结合,以增加感受野;最后,加重了损失函数中坐标损失的权重。通过实验,准确率较YOLOv4提高了2.33%,并降低了小目标的漏检率。同时经过纵向和横向的对比,均验证了模型性能。（4）系统使用Python语言进行开发,在TensorFlow 2.0深度学习开发框架下进行模型训练,其中训练图片来自网络爬取以及人工拍摄。经过训练,实现了人员闯入、火焰、吸烟及未佩戴安全帽四种不安全行为的识别。系统人机交互界面的制作选用PyQt5开发框架,系统后台使用MySQL关系型数据库管理信息,系统开发IDE选用PyCharm,将训练好的改进模型嵌入到系统中,最终完成开发。

关键词：智慧工厂视频巡检 YOLO DenseNet 可变卷积 TensorFlow 2.0

基于机器学习的电力负荷预测方法与智慧校园应用研究

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基于机器学习的电力负荷预测方法与智慧校园应用研究

作者：刘文翰湘潭大学

学位级别：硕士

在构建坚强智能电网的背景下,国内高校加速推进了智能校园能耗管理系统建设与完善,低压侧能耗管理的作用日益凸显,特别是其中的电力负荷预测任务,它为高校整体配电及节能规划提供强有力的数据支撑。本文针对校园电力数据海量化、多维化... 详细信息

在构建坚强智能电网的背景下,国内高校加速推进了智能校园能耗管理系统建设与完善,低压侧能耗管理的作用日益凸显,特别是其中的电力负荷预测任务,它为高校整体配电及节能规划提供强有力的数据支撑。本文针对校园电力数据海量化、多维化的趋势,解决传统机器学习预测算法将会遭遇累积误差大的预测性能瓶颈,首先提出了基于快照反馈机制的短期电力负荷组合预测方法;接着,由于峰值负荷预测对电网的优化运行与安全稳定起着重要的作用,因此本文提出了基于多时序协同模型的电力峰值负荷预测方法;最后,设计并实现智慧校园电力负荷预测系统。本文所做的主要工作如下:（1）提出基于快照反馈的短期电力负荷组合预测方法。首先针对VMD算法需要预先确定模态数K,模态数K的值将影响预测模型在训练集上的表现程度及LSTM模型进行多时刻负荷值预测时累积误差很大等问题,提出了带有快照反馈机制和带有循环滑窗策略的短期负荷预测模型（VMDSF-CSLSTM）。然后使用澳大利亚电力能源市场的塔斯马尼亚州（TAS）,昆士兰州（QLD）,新南威尔士州（NSW）,南澳大利亚州（SA）电力负荷公开数据集,将该模型与其他短期负荷预测模型进行结果对比,各数据集上综合平均百分比误差为1.25%,验证本节所提组合模型的有效性。最后将VMDSF-CSLSTM组合模型应用于湘潭大学四组变压器的短期负荷预测,综合平均百分比误差为7.70%。（2）提出基于多时序协同模型的电力峰值负荷预测方法。首先提出基于加法自回归积分滑动平均模型结合带有循环滑窗策略的长短期记忆网络的多时序协同峰值负荷预测模型（ARIMA-CSLSTM）,所提模型提供一种将内部时序与外部时序相结合的峰值负荷预测方法。然后使用四个电力负荷公开数据集,将所提模型与其他峰值负荷预测模型进行结果对比,各数据集上综合平均百分比误差为1.15%,验证所提模型应用于峰值负荷预测具有良好表现。最后将ARIMA-CSLSTM应用于湘潭大学四组变压器的峰值负荷预测,综合平均百分比误差为3.33%。（3）设计并实现智慧校园电力负荷预测系统。首先对该系统需求分析、系统设计进行分析与阐述,并详细说明系统主要功能模块设计及应用界面。该系统可进行负荷特性分析、短期负荷预测及峰值负荷预测,根据建设坚强智能电网的要求,采用分布式客户端、前后端分离的系统总体思路,实现该系统的智能化、可视化。

关键词：短期电力负荷预测电力峰值负荷预测智慧校园长短时记忆模型循环滑窗策略机器学习

氨丙基聚硅氧烷羧酸盐离子凝胶的制备和性质研究

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氨丙基聚硅氧烷羧酸盐离子凝胶的制备和性质研究

作者：刘文翰北京化工大学

学位级别：硕士

离子凝胶是兼具离子液体的高导电性以及凝胶的柔韧性、可拉伸性、安全性的杂化材料。近年来在柔性电子器件、传感器、功能膜材料等领域得到广泛关注。目前常见的离子凝胶基本是碳基的,在非常规环境中性能不尽如人意,具有进行提升的需要... 详细信息

离子凝胶是兼具离子液体的高导电性以及凝胶的柔韧性、可拉伸性、安全性的杂化材料。近年来在柔性电子器件、传感器、功能膜材料等领域得到广泛关注。目前常见的离子凝胶基本是碳基的,在非常规环境中性能不尽如人意,具有进行提升的需要。氨丙基聚硅氧烷拥有优异的热稳定性和很低的玻璃化转变温度,同时还具有良好的生物相容性和介电性能,通过改性改善它力学性能低下的缺点后将会是一类理想的硅基离子凝胶基体。在先前的工作中,通过羧酸对氨丙基聚硅氧烷进行改性,所制备的氨丙基聚硅氧烷羧酸盐,因为静电相互作用的存在,模量和粘度得到大幅度提升。因此,本论文通过不同聚合活性的羧酸与氨丙基聚硅氧烷反应,生成不同种类的氨丙基聚硅氧烷羧酸盐,并与离子液体复合构建了不同交联类型的离子凝胶,并对他们的形态、力学性能和电学性能进行了系统研究。研究发现,在聚硅氧烷不可聚合羧酸盐离子凝胶体系中,丁二酸和己二酸混合羧酸盐形成的静电凝胶性能较好,特别是当氨基羧基摩尔比1/1,丁二酸和己二酸摩尔比为7/3,离子液体含量为60 wt%时,可以得到离子液体无渗漏的成型离子凝胶,但是仍然存在机械性能较差的问题。当采用的可聚合羧酸为顺丁烯二酸时,无论是使用单种氨丙基聚硅氧烷,还是使用具有不同分子量的混合氨丙基聚硅氧烷体系的时候,所得到的样品虽然有弹性,但是仍然不能实现有效包覆离子液体从而制备得到合格的离子凝胶。而采用的可聚合羧酸为丙烯酸的时候,在经过光引发链式聚合后,成功制备出有良好机械性能且离子液体无渗漏的新型静电-化学双交联的硅基离子凝胶。当交联剂为0.6 mol%的聚乙二醇(200)二丙烯酸酯,离子液体选用1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐时,所制备的硅基离子凝胶断裂伸长率为300%,常温下电导率为1.4 m S/cm,失重5%的温度为230℃,在-60℃-100℃范围内没有相转变。与具有类似结构组成的三种碳基体系相比,硅基离子凝胶虽然光学透过能力稍差,疏水性能也并没有大幅度领先,但是在离子凝胶最为重要的机械和电学性质方面更为优秀,具有更好的凝胶形成能力,更好的结构稳定性和回弹能力,更高的温度稳定性,更高的导电能力。传感性质结果表明,所制备的新型静电-化学双交联网络聚硅氧烷丙烯酸盐基的离子凝胶具有较好的人体传感能力,其灵敏度,响应速度与类似体系的碳基离子凝胶基本相同,显示出较好的应用前景。

关键词：氨丙基聚硅氧烷羧酸盐静电相互作用离子液体硅基离子凝胶碳基离子凝胶

稠油加工过程恶臭污染分析及液体吸收法处理技术研究

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稠油加工过程恶臭污染分析及液体吸收法处理技术研究

作者：刘文翰中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

稠油高密度、高粘度、杂原子含量高的特点,导致炼制产生的恶臭污染更加严重,本论文对典型的稠油加工炼厂全面调研分析,通过动态嗅觉仪、仪器分析等方法分析恶臭浓度,总结出加工过程中产生的恶臭污染的特点,确定出主要恶臭污染源及主要... 详细信息

稠油高密度、高粘度、杂原子含量高的特点,导致炼制产生的恶臭污染更加严重,本论文对典型的稠油加工炼厂全面调研分析,通过动态嗅觉仪、仪器分析等方法分析恶臭浓度,总结出加工过程中产生的恶臭污染的特点,确定出主要恶臭污染源及主要恶臭贡献物。采用液体吸收法作为生物装置的预处理单元,通过实验筛选出高效、经济、环境友好型的吸收剂来进行复配实验,考察吸收性能,提高处理效率。针对筛选出的复配吸收剂,通过改变表活剂配比、吸收液浓度、助剂浓度等影响因素来考察对吸收效率的影响,确定出最佳操作条件。通过对厂区恶臭污染源的排查发现,污水处理系统是炼油厂最重要的恶臭污染源,其中以浮选池、隔油池最为严重,恶臭浓度和VOC浓度相对于其他装置的排放都是最高的,排放的恶臭气体组分复杂,主要为苯系物（甲苯和苯）,C5以下的烷烃和少量的烯烃,苯系物（甲苯和苯）嗅阈值较低,应作为恶臭的首要控制对象。通过自行设计的吸收实验装置,对比研究了七种吸收剂的吸收效果,有机硅表面活性剂和SDBS吸收液的初始去除率最高,可以达到80%以上,保持在50%以上去除率的时间可以控制在80min左右,对甲苯气体的饱和吸收量可以达到700mg/L以上,吸收效果最好。筛选出的两种表面活性剂进行复配实验可以得出,在同样的设定条件下,当有机硅表面活性剂与SDBS的质量比为3:2时,吸收效果最佳,加入氯化钠助剂对甲苯废气的吸收效果提升明显,当助剂浓度为1%时,整个吸收过程的吸收率比较平稳,性价比最高。通过考察不同影响因素下（喷淋量、液气比、填料高度）对混合体系的吸收效果影响,当液体喷淋量为40L/h、液气比为7.5、填料高度为600mm时,吸收率曲线波动平稳,吸收效果最好,成本最低。最高去除率可以达到90%以上,吸收率保持在50%以上吸收率的时间可以维持在150min左右,吸收曲线下降平稳,达到饱和吸收的时间为220min。

关键词：稠油恶臭吸收法污水处理系统