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电-气综合能源系统配电网优化重构与时段划分问题研究

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电-气综合能源系统配电网优化重构与时段划分问题研究

作者：姚先禹四川大学

学位级别：硕士

随着冷热气电能源耦合技术的快速发展和终端能效目标及分布式能源消纳需求的提升,传统的单一配电网逐渐向多能源耦合、协调高效运行的综合能源系统转型。由于电能与天然气存在相依互补的物理特性等优势,电-气双向耦合的综合能源系统(Int... 详细信息

随着冷热气电能源耦合技术的快速发展和终端能效目标及分布式能源消纳需求的提升,传统的单一配电网逐渐向多能源耦合、协调高效运行的综合能源系统转型。由于电能与天然气存在相依互补的物理特性等优势,电-气双向耦合的综合能源系统(Integrated energy system,IES)得到了广泛关注。电-气双向耦合IES的发展为主动配电网的各个方面带来了机遇和挑战。本文重点研究电-气双向耦合的IES配电网优化重构和动态重构时段划分问题,主要工作内容如下:(1)首先总体介绍了综合能源的研究背景,并对电-气双向耦合的IES的研究意义做出说明;然后分别从政策法规、国家标准、学术研究和企业研发等多方面系统地介绍了国内综合能源的发展现状;接着针对配电网重构技术和动态重构时段划分技术的发展现状和不足作出详细的综述。(2)针对电-气双向耦合综合能源系统进行了概述和数学建模,为后续配电网优化重构和动态重构时段划分研究奠定了理论基础。介绍了电-气双向耦合IES的基本结构和组成,并对其相对于传统单一配电网所具备的灵活可靠、相依互补的优势进行了分析。从数学建模的角度分别对电-气双向耦合IES中的配电子系统、天然气子系统和双向耦合装置进行数学建模。(3)针对电-气双向耦合IES中配电网重构问题,考虑到配电网重构技术中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量和辐射状约束,在此基础上上建立了计及综合能源系统的配电网重构模型。使用潮流方程中的节点注入模型对配电网进行建模,利用二阶锥松弛、乘积变量线性化对配电子系统模型进行简化处理;利用分段线性化方法将非凸的天然气子系统模型线性化,最终将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。(4)最后针对电-气双向耦合的IES中配电网动态重构时段划分问题展开研究,考虑到实时重构中电负荷的不确定性导致重构时段划分难以处理,本文介绍了时间序列相似性度量理论,并利用改进的动态时间规整距离作为分段指标来度量时段划分后各时段负荷时间序列之间的相似性方法来实现配电网动态重构中时段准确合理的划分。考虑到可再生能源的随机性对时段划分的影响,本文构建了风力发电和光伏发电出力模型。以配电网运行网损和电压偏移最小为目标,建立了综合能源背景下配电网动态重构数学模型。算例仿真中,在前文仿真模型的基础上构建一组负荷数据和DG出力并进行时段划分和重构求解,算例结果验证了所提的时段划分方法的有效性。

关键词：综合能源系统电-气双向耦合配电网重构混合整数二阶锥规划时段划分动态时间规整

一种基于深度自适应网络迁移的暂稳评估模型更新框架

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电力系统保护与控制 2024年第14期52卷 25-35页

作者：李楠张帅胡禹先隋想现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 国家电网吉林省电力有限公司白城供电公司吉林白城137000 南京南瑞继保电气有限公司江苏南京210000

为解决电力系统的运行方式或拓扑结构变化后暂稳评估模型的适应性问题,常规的特征迁移学习方法主要侧重于拉近源域与目标域数据集间的条件分布或边缘分布的距离,却不能定量的评价这两种分布对于不同域之间的贡献,导致模型迁移性能不理... 详细信息

为解决电力系统的运行方式或拓扑结构变化后暂稳评估模型的适应性问题,常规的特征迁移学习方法主要侧重于拉近源域与目标域数据集间的条件分布或边缘分布的距离,却不能定量的评价这两种分布对于不同域之间的贡献,导致模型迁移性能不理想。针对该问题,引入SENet注意力机制和动态分布自适应算法,构建了基于SEDDAN迁移的深度自适应网络暂稳评估模型更新框架,从特征提取和不同域间分布权重的动态调整两个层面进行改进,进一步提升了评估模型的迁移性能和自适应性。在IEEE 39和IEEE 140节点系统上进行测试,仿真结果表明所提模型在更新后的评估准确性、适应性和迁移性能方面有一定的优势。

关键词：电力系统评估迁移学习注意力机制动态自适应分布

一种时频尺度下的多元短期电力负荷组合预测方法

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电力系统保护与控制 2024年第13期52卷 47-58页

作者：李楠姜涛隋想胡禹先现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 南京南瑞继保电气有限公司江苏南京210000 国家电网吉林省电力有限公司白城供电公司吉林白城137000

随机因素的增加导致电力负荷数据成分日渐复杂,使短期负荷预测的难度逐渐增大。针对该问题,提出一种时频尺度下的时间卷积网络与多元线性回归相融合的组合预测模型。利用自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mo... 详细信息

随机因素的增加导致电力负荷数据成分日渐复杂,使短期负荷预测的难度逐渐增大。针对该问题,提出一种时频尺度下的时间卷积网络与多元线性回归相融合的组合预测模型。利用自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)在时频域上将负荷数据分解为若干个频率特征不同的本征模态分量,在模糊熵准则下聚类为随机项和趋势项。采用皮尔逊系数从诸多影响因素中筛选出与电力负荷高度相关的特征,鉴于小时间尺度分析更易于挖掘局部细节特征,分别构建了随机项与趋势项的细颗粒度特征集。利用具有强非线性处理能力的时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)去预测随机项,利用结构简单及线性拟合效果好的多元线性回归(multiplelinearregression,MLR)去预测趋势项,将二者的预测结果进行叠加重构后获得最终预测值。在新加坡和比利时两组数据集上的实验结果证明:所提模型具有较高的预测精度、较好的泛化性能及鲁棒性。

关键词：短期电力负荷预测时频尺度分解算法模糊熵模型融合

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激光粉末床熔融的熔道宽度与熔池温度的预测:一种新型数值模拟模型的提出与验证

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 997-1009页

作者：陈汉聪汪润泽司婧雯房淑晗姚锡禹严明南方科技大学材料科学与工程系深圳518055 南方科技大学电子与电气工程系深圳518055

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、Al... 详细信息

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、AlSi10Mg合金、316L合金和In 718合金,本模型对熔道宽度、熔池峰值温度的预测值的平均相对误差值±标准差值分别为4.8%±3.1%和7.9%±3.6%,说明模型预测值与实验值较为吻合。本研究提出的模型在保证较高模拟精度的情况下,可以大大降低激光粉末床熔融数值模拟的计算成本,具有很强的实用价值。

关键词：激光粉末床熔融合金数值模拟计算成本

基于马氏DTW时段划分和FCPSOGSA算法的配电网动态重构

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智慧电力 2021年第11期49卷 66-72,80页

作者：周步祥姚先禹臧天磊陈鑫严雨豪四川大学电气工程学院四川成都610065 国网宜宾供电公司四川成都644002

针对配电网重构过程中由于用户侧负荷时变性导致难以划分重构时段的问题,选取马氏DTW距离作为度量指标,构建了减小线路总体损耗、减小电压偏移的多目标优化数学模型。从提高算法收敛效率的角度,对传统粒子群算法进行了改进,运用分数阶... 详细信息

针对配电网重构过程中由于用户侧负荷时变性导致难以划分重构时段的问题,选取马氏DTW距离作为度量指标,构建了减小线路总体损耗、减小电压偏移的多目标优化数学模型。从提高算法收敛效率的角度,对传统粒子群算法进行了改进,运用分数阶微积分的数学方法,提出了一种更快速求解配电网重构的改进粒子群算法(Fractional Calculus PSOGSA),旨在提升算法的收敛特性和所有过去事件的记忆效应。在IEEE33节点系统的基础上构建了1天的负荷数据并进行重构求解,验证了所提方法的有效性。

关键词：配电网动态重构时段划分时间序列相似性度量马氏DTW FCPSOGSA算法

石油降解酶的筛选、固定化及添加表面活性剂强化其对石油的降解

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微生物学报 2024年第6期64卷 1936-1947页

作者：杨静黄青松姚从禹时梦顾磊许科伟吴敬颜正飞江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122 江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

在石油开采和加工过程中产生的含油污泥是石油化工行业中主要的污染源,会对周边生态环境造成持续性的危害。生物法降解被认为是一种有效且可持续的技术而备受关注。目前的研究多聚焦在微生物法降解石油,而酶法降解鲜有报道。【目的】本... 详细信息

在石油开采和加工过程中产生的含油污泥是石油化工行业中主要的污染源,会对周边生态环境造成持续性的危害。生物法降解被认为是一种有效且可持续的技术而备受关注。目前的研究多聚焦在微生物法降解石油,而酶法降解鲜有报道。【目的】本研究旨在优选石油高效降解酶,并深入分析其降解特性,以期构建一套酶法降解石油的体系。【方法】基于分子对接模拟技术,分析酶与石油类常见底物的结合可能性及结合模式,通过石油降解实验优选降解酶;通过添加表面活性剂及酶固定化进一步提高酶对石油的降解效果。【结果】利用分子对接模拟及实验验证获得5种具有石油降解能力的生物酶,其中枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来源的漆酶BsLac对石油的降解率最高,72 h可降解34.1%的石油;进一步研究发现,表面活性剂的添加均可促进BsLac对石油的降解,其中槐糖脂的促进作用尤为显著。当槐糖脂终浓度为1000 mg/L时,石油的降解率最高,为46.3%;然而,2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐的添加对BsLac降解石油的促进作用并不明显;固定化结果表明,以花生壳为吸附载体固定化的BsLac对石油的降解率最高,为56.3%。【结论】本研究基于分子对接模拟和实验筛选获得了石油降解酶BsLac,固定化的BsLac可实现石油的高效降解,为生物酶法降解石油的进一步探索奠定了实验和理论基础。

关键词：石油降解酶表面活性剂固定化漆酶

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平板式预膜喷嘴雾化特性

航空动力学报 2024年第7期39卷 161-168页

作者：刘凯李宗禹曾文王方沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

试验研究了韦伯数、气液动量比对预膜喷嘴雾化特性的影响.应用高速相机正面拍摄获得油膜表面波动形态,并用本征正交分解法分析了油膜波动频率,利用液相不连续思想获取油膜厚度;应用相位多普勒粒子分析仪获得了油滴索太尔直径.结果表明:... 详细信息

试验研究了韦伯数、气液动量比对预膜喷嘴雾化特性的影响.应用高速相机正面拍摄获得油膜表面波动形态,并用本征正交分解法分析了油膜波动频率,利用液相不连续思想获取油膜厚度;应用相位多普勒粒子分析仪获得了油滴索太尔直径.结果表明:气液动量比对油膜厚度影响较大,韦伯数对油膜波动频率影响较大.气液动量比由0.75增大到30.39,最小油膜厚度由0.38 mm减小到0.15 mm,而雾化粒度仅由38.8 μm减小到33.5μm;韦伯数由11.91增大到61.51,油膜波动频率由2.9 Hz增大到207.0Hz,初始雾化距离明显减小,雾化粒度由37.1 μm减小到24.9 μm.

关键词：预膜喷嘴韦伯数动量比油膜厚度波动频率雾化粒度

具有疏水性表面的智能调温纺织品的制备及其性能

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化工进展 2024年第6期43卷 3247-3255页

作者：田小蝶何兆禹张鹏上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具... 详细信息

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具备明显可见的核壳结构,潜热可达70.08J/g,且经过400次加热-冷却循环后潜热未出现明显变化,表现出了良好的稳定性。该智能纺织品具备疏水表面,由于SiO_(2)纳米颗粒在纤维表面形成纳米突起,与无纳米SiO_(2)颗粒的纤维织物相比,水在该纤维织物表面的接触角提升了16.1°。此外,在酸、碱、盐等条件下均能保持较大接触角,分别达到129.4°、133.3°和135.6°,具备较强的环境适应性。红外成像实验表明,与不含相变材料的织物相比,在降温过程中,该智能调温纺织品可将温度保持在10℃以上的时间延长83.3%,而在升温过程中可将温度维持在20℃以下的时间延长204.76%,表现出良好的温度调节能力。研究结果为石蜡相变调温织物的后续研究奠定了基础,并对类似的智能调温织物研究具有一定的参考价值。

关键词：静电纺丝纳米纤维织物纳米颗粒相变材料

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基于分布位错法对涂层裂纹力学行为的研究

表面技术 2024年第7期53卷 171-179页

作者：吴金波孙奇江晓禹西南交通大学力学与航空航天学院成都610031

目的在单轴拉伸载荷下,用理论方法求解弹性涂层中裂纹的力学性质和相互影响。方法根据叠加原理,将问题分为2个子问题,使用分布位错原理求解裂纹问题,将裂纹建模为沿裂纹线分布的位错阵列,叠加后使用数值求解方法进行求解。结果得到了不... 详细信息

目的在单轴拉伸载荷下,用理论方法求解弹性涂层中裂纹的力学性质和相互影响。方法根据叠加原理,将问题分为2个子问题,使用分布位错原理求解裂纹问题,将裂纹建模为沿裂纹线分布的位错阵列,叠加后使用数值求解方法进行求解。结果得到了不同涂层模量、不同裂纹长度下表面裂纹尖端的应力强度因子(SIF)和涂层界面应力。涂层与基底模量相差越大,表面裂纹越长,其界面应力越大。计算了不同方位下的微裂纹对表面裂纹的影响,给出了60°倾角微裂纹、2l/h=0.2和2l/h=0.04表面裂纹以及2a/h=0.01和2a/h=0.018表面裂纹的影响区域。分析了涂层内部倾斜裂纹对表面裂纹应力强度因子和扩展角的影响。内部倾斜裂纹尖端对表面裂纹尖端的等效应力强度因子(ESIF)有增强作用,两侧有减弱作用。结论较硬涂层对表面裂纹的扩展有增强作用,裂纹越长,受涂层模量对其应力强度因子的影响越大。微裂纹对表面裂纹的影响跟微裂纹位置、方向、长度和表面裂纹长度有关。表面裂纹附近的倾斜裂纹对表面裂纹的扩展具有吸引作用。

关键词：涂层裂纹分布位错应力强度因子界面应力扩展方向