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电力系统中长期多目标机组组合问题研究

电力系统中长期多目标机组组合问题研究

作者：陈卉灿华南理工大学

学位级别：硕士

现代大型电力系统中电源结构多元化，不同类型机组特性各不相同，因而对其运行的要求也发生了相应改变，需要对机组的启停和出力组合进行更合理的调度安排，最大限度地减少能源消耗，进一步提升机组的节能潜力。为了在更长的时间范围内... 详细信息

现代大型电力系统中电源结构多元化，不同类型机组特性各不相同，因而对其运行的要求也发生了相应改变，需要对机组的启停和出力组合进行更合理的调度安排，最大限度地减少能源消耗，进一步提升机组的节能潜力。为了在更长的时间范围内，统筹考虑电力系统运行效益，合理安排机组的启停和出力，对系统的经济性和安全性有更宏观的反映，本文对兼顾电力系统经济效益和环境效益的中长期机组组合问题的多目标建模和求解进行了研究。机组组合问题是一个大规模动态非凸混合整数规划问题，对其求解十分困难。本文建立了兼顾环境效益和经济效益的多目标中长期机组组合问题模型。为了获得多目标模型的具有均匀分布的Pareto最优解集，采用NNC法将多目标问题转化为单目标问题，运用GAMS／CPLEX进行求解。同时，随着机组组合模型逐渐贴近实际，约束会明显增多，求解难度会增大，用严格的数学理论优化方法求解会出现困难。因此，提出了求解机组组合问题的实用化算法，结合工程实际约束，实现了节能调度要求下的发电机组排序、开机组合确定、基于等备用原则的备用容量优化安排、机组出力优化的电力系统机组组合优化流程。采用某省级电网的实际数据，针对1周（168时段）和1个月（720时段）的机组组合问题，分别采用NNC＋GAMS／CPLEX和实用化算法求解，并进行了对比分析。此外，还采用实用化算法对该电网春节前后41天的机组组合问题进行仿真分析。

关键词：中长期机组组合多目标优化规格化法平面约束法实用化算法

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含复杂电源结构的电网调峰优化模型

电力系统自动化 2013年第20期37卷 119-126页

作者：卢恩王一陈雨果谢敏陈卉灿刘明波广东电网电力调度控制中心广东省广州市510600 华南理工大学电力学院广东省广州市510640

针对节能发电调度环境下含复杂电源结构的电网调峰优化问题,以发电耗煤量、购电费用和SO2排放量最小为目标,综合考虑机组出力上下限及调节速率、机组检修等各种工程实际约束条件,建立了电网日调峰优化模型。通过发电机组排序,保证了节... 详细信息

针对节能发电调度环境下含复杂电源结构的电网调峰优化问题,以发电耗煤量、购电费用和SO2排放量最小为目标,综合考虑机组出力上下限及调节速率、机组检修等各种工程实际约束条件,建立了电网日调峰优化模型。通过发电机组排序,保证了节能减排效果好的机组优先开机;通过当日机组组合的确定以及抽水蓄能机组工作曲线的计算,最大限度地减少了机组启停次数;通过备用容量优化安排及机组出力上、下限修正,满足了快速应对系统负荷变化的要求;通过机组出力优化安排,提高了经济效益和节能减排效益。采用广东电网2010年的实际数据验证了所建立的调峰优化模型的有效性。

关键词：调峰机组组合节能调度经济调度

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面向燃气机组的天然气供应链关键环节辨识

广东电力 2023年第7期36卷 124-132页

作者：杨韵曾凯乐苏炳洪陈卉灿王韵楚林振智广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510600 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

随着“双碳”目标的提出,天然气逐渐成为发电的重要能源之一,天然气供应链关键环节的辨识对能源的安全可靠供应、电力系统的安全稳定运行具有重要意义。在此背景下,提出考虑输气损失量和电厂重要度的天然气供应链关键环节辨识方法。首先... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,天然气逐渐成为发电的重要能源之一,天然气供应链关键环节的辨识对能源的安全可靠供应、电力系统的安全稳定运行具有重要意义。在此背景下,提出考虑输气损失量和电厂重要度的天然气供应链关键环节辨识方法。首先,构建考虑极端自然灾害的天然气管网输气损失量最大的优化模型;其次,建立基于分组差分粒子群算法的最大输气损失量优化模型求解方法;接着,提出天然气供应链关键环节的辨识方法。最后,以某城市实际的管网系统为例进行分析,以验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效辨识天然气供应链关键环节,为保证电力的安全可靠供应提供参考。

关键词：极端天气天然气供应链关键环节辨识分组差分粒子群算法

基于熵权属性识别模型的电网调峰方案评估方法

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电力系统保护与控制 2013年第14期41卷 97-101页

作者：卢恩王一陈雨果谢敏陈卉灿刘明波广东电网电力调度控制中心广东广州510640 华南理工大学电力学院广东广州510640

现有电网调峰方案的形成很大程度上仍依据运行调度人员的人工经验,主观性强,尚缺乏精细化的方案评估体系。采用系统总发电耗煤量、总购电费用、总SO2排放量作为电力系统调峰方案的三大评估指标,将解决有序分割问题的属性识别模型和信息... 详细信息

现有电网调峰方案的形成很大程度上仍依据运行调度人员的人工经验,主观性强,尚缺乏精细化的方案评估体系。采用系统总发电耗煤量、总购电费用、总SO2排放量作为电力系统调峰方案的三大评估指标,将解决有序分割问题的属性识别模型和信息论中的信息熵理论结合起来,提出基于熵权属性识别模型的电力系统调峰方案评估方法体系。首先建立调峰方案的属性空间并进行有序分割,采用熵理论确定各指标的权值,采用加权和的方式计算调峰方案的属性测度;最后,按照置信度准则,确定该调峰方案的优劣。在算例中,以广东电网为实际应用背景,选取2010年广东电网六大典型日的调峰方案为评估对象,对所提出的调峰方案评估体系进行了验证。

关键词：属性识别模型熵权电网调峰方案评估

基于载波相移的MMC电磁暂态仿真模型封装控制器设计

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现代电力 2020年第1期37卷 104-110页

作者：陈卉灿刘昊宇包博喻建瑜徐春华刘崇茹广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东省广州市510000 华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行电磁暂态仿真时,面临着控制元件数量庞大、数据信号维数转换复杂等建模方面的问题。针对上述问题,提出了采用载波相移脉宽调制的MMC控制系统的高效建模方法。通过调用子程序... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行电磁暂态仿真时,面临着控制元件数量庞大、数据信号维数转换复杂等建模方面的问题。针对上述问题,提出了采用载波相移脉宽调制的MMC控制系统的高效建模方法。通过调用子程序实现经典控制器封装,解决了高维信号交互以及控制元件数量庞大的问题。通过控制模块自身重复调用等效子程序代替了建模过程中需要不断复制控制元件的过程,大大减少了仿真占用的计算资源。通过数组的形式进行多维数据交互,进一步简化了MMC建模过程。经PSCAD/EMTDC的仿真测试,提出的封装控制模型在降低建模规模的同时,具备与控制元件搭成的控制模型相同的精度。

关键词：模块化多电平换流器离散算法封装控制器仿真建模载波相移调制

考虑多因素的电网关键线路主客观综合辨识模型

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广东电力 2016年第11期29卷 100-104,119页

作者：陈卉灿栗然吕子遇翟晨曦李永彬广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510600 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

提出考虑多因素的电网关键线路主客观综合辨识方法——从电网拓扑结构以及运行状态角度出发,建立子指标体系,针对以往研究没有深入考虑各个子指标在关键线路辨识过程中地位和作用的问题,利用层次分析法确定各子指标主观权重,利用熵权法... 详细信息

提出考虑多因素的电网关键线路主客观综合辨识方法——从电网拓扑结构以及运行状态角度出发,建立子指标体系,针对以往研究没有深入考虑各个子指标在关键线路辨识过程中地位和作用的问题,利用层次分析法确定各子指标主观权重,利用熵权法确定客观权重,在综合考察主客观权重的基础上,构建关键线路的综合辨识指标。最后利用IEEE39节点系统为例进行分析,与研究成果进行比较,说明该方法的合理性和可靠性。

关键词：复杂网络理论电网运行状态层次分析法熵权法关键线路辨识

数字经济与农业高质量发展的耦合协调、时空演变及影响因素研究

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数字经济与农业高质量发展的耦合协调、时空演变及影响因素研究

作者：陈卉集美大学

学位级别：硕士

党的二十大报告指出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,农业作为国民经济的重要基础更应当向高质量发展的道路迈进。近年来,我国数字经济发展迅速,数字经济发展水平的高低与农业繁荣、农民富裕有着直接关系。因此推动... 详细信息

党的二十大报告指出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,农业作为国民经济的重要基础更应当向高质量发展的道路迈进。近年来,我国数字经济发展迅速,数字经济发展水平的高低与农业繁荣、农民富裕有着直接关系。因此推动数字经济与农业高质量协调发展,对全面实现小康社会,全面建成社会主义现代化国家具有重要意义。鉴于此,基于耦合协调理论,系统剖析我国数字经济与农业高质量发展的耦合作用机理,构建数字经济和农业高质量发展的指标评价体系,并运用熵权法测算我国各省市数字经济与农业高质量发展综合发展水平。在此基础上,依据耦合协调度模型测算二者的耦合协调水平;利用Dagum基尼系数、核密度估计、趋势面分析以及标准差椭圆等方法考察数字经济和农业高质量发展耦合协调的时空演变特征;最后运用地理探测器模型研究驱动数字经济和农业高质量发展协调度提升的影响因素。研究结果表明:(1)从全国层面来看,2013-2021年中国数字经济与农业高质量发展耦合协调度呈上升趋势,耦合阶段从磨合向高水平耦合演化,协调度由轻度失调向勉强协调演进。从区域层面来看,东部>中部>西部。从省域层面来看,衰退失调的省份明显减少,初级和中级协调的省份数量稳步提升。(2)数字经济与农业高质量发展耦合协调度的整体相对差异呈缩小趋势;从地区内相对差异来看,东部地区的相对差异高于中部和西部地区;从区域间相对差异来看,东-西部>东-中部>中-西部,区域间差异是耦合协调度总体差异的主要来源,贡献率在70%左右。(3)2013-2021年全国和东中西三大区域耦合协调度核密度曲线位置不断右移,说明耦合协调水平不断提高。全国、东部和西部地区核密度曲线均呈单峰分布,未出现两极化现象,中部地区核密度曲线呈由“单峰”到“双峰”的演变过程,耦合协调度两极化现象逐渐增强。(4)2013-2021年数字经济与农业高质量发展耦合协调度的趋势面分析结果显示,东西方向(X轴)上,耦合协调度呈现出“东强西弱”的空间格局,南北方向(Y轴)上,呈现“中间高两端低”的倒U型空间分布格局。(5)2013-2021年耦合协调度全国和中部地区空间上呈东北-西南分布,东部地区呈南北分布,西部地区呈西北-东南分布,全国整体、东部和西部地区空间上呈分散趋势,中部地区空间集聚效应增强。(6)通过地理探测器模型对耦合协调度的驱动因素探测分析,结果发现不同角度不同阶段的结果有所差异。从外源性单因子视角来看,2013年、2017年和2021年财政支持力度和科技创新水平是耦合协调度空间分异的主要驱动因素;从交互作用来看,2013年对外开放程度和财政支持力度的共同作用最为突出,2017年城镇化水平和能源结构的共同作用最为突出,2021年财政支持力度和科技创新水平的共同作用最为突出。

关键词：数字经济农业高质量发展耦合协调时空演变地理探测器

功能化真菌材料还原回收电子废弃物中黄金的方法研究

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功能化真菌材料还原回收电子废弃物中黄金的方法研究

作者：陈卉浙江大学

学位级别：硕士

电子废弃物中黄金等贵金属的浓度远高于矿石资源,使其成为极具经济吸引力的二次资源。生物吸附法具备绿色环保、流程简单、经济效益高等突出优点,成为回收电子废弃物中贵金属资源最有前景的方法之一。本研究首次对黑曲霉废生物质改性合... 详细信息

电子废弃物中黄金等贵金属的浓度远高于矿石资源,使其成为极具经济吸引力的二次资源。生物吸附法具备绿色环保、流程简单、经济效益高等突出优点,成为回收电子废弃物中贵金属资源最有前景的方法之一。本研究首次对黑曲霉废生物质改性合成了功能化真菌材料SA-PEI-AN(Sodium alginate-Polyethylenimine-Aspergillus niger,海藻酸钠-聚乙烯亚胺-黑曲霉)。系统研究了功能化真菌材料对金离子的吸附行为及吸附机理,并将其应用于实际电子废弃物的回收处理中,得到了如下研究成果:(1)利用黑曲霉无细胞滤液生物合成纳米金,验证黑曲霉具有还原Au(Ⅲ)的功能活性。探究得到初始Au(Ⅲ)浓度、生物质用量、pH和温度对黑曲霉合成纳米金的影响;推断出胺基和羧基是负责生物还原和稳定的主要活性官能团。以黑曲霉废生物质为原料,用聚乙烯亚胺和海藻酸钠对其进行生物改性,合成新型功能化真菌材料SA-PEI-AN。(2)SA-PEI-AN的吸附容量随真菌材料用量增加而下降,优选0.15 g/L为真菌材料用量;SA-PEI-AN在酸性溶液中始终保持>97%的高Au(Ⅲ)吸附率,具有良好的耐酸性。吸附动力学以及等温线的拟合结果表明,可以用伪二级动力模型、颗粒内扩散模型、Langmuir模型来描述SA-PEI-AN吸附Au(Ⅲ)的行为,显示了该生物吸附是化学吸附主导的两阶段过程。计算获得SA-PEI-AN理论最大吸附容量为1501.38 mg/g(干重),高于已报道的大部分生物吸附材料。(3)优选酸性硫脲溶液作为载金SA-PEI-AN的洗脱液。经过4次吸附-解吸循环,SA-PEI-AN对Au(Ⅲ)的吸附率仍能达90%,说明SA-PEI-AN具备优良的再生性。简单焚烧载金SA-PEI-AN即可得到纯度为22.3 K的高品位金。结合SEM-EDS、FTIR以及XPS表征结果,推断SA-PEI-AN选择性吸附Au(Ⅲ)的过程耦合了静电吸引、螯合作用以及氧化还原等多个作用机制。(4)即使在Au(Ⅲ)浓度低于其他金属离子的多组分溶液中,SA-PEI-AN也能够优先吸附Au(Ⅲ),具有极强的吸附选择性。当浸出液稀释比为20、功能化真菌材料用量为0.34 g/L时,SA-PEI-AN能够有效回收真实电子废弃物中90%的金,验证了其良好的工业应用潜力。最后,提出了浸出-吸附两步回收电子废弃物中黄金的集成工艺,为电子废弃物的绿色管理提供新的思路。

关键词：电子废弃物黑曲霉生物吸附黄金回收选择性

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数字孪生驱动的结构智能安全评估方法

土木工程学报 2024年

作者：姜绍飞宋华霖黄晓栏陈卉王威福州大学土木工程学院福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建省石门澳港口建设发展有限公司

结构安全评估是保障土木工程结构安全运维的重要手段，传统预防性维护存在信息化程度较低、决策依赖经验的问题。为此，本文提出一种数字孪生驱动的结构智能安全评估方法，用于提高土木工程结构在运维阶段的智能化水平。首先，从结构服... 详细信息

结构安全评估是保障土木工程结构安全运维的重要手段，传统预防性维护存在信息化程度较低、决策依赖经验的问题。为此，本文提出一种数字孪生驱动的结构智能安全评估方法，用于提高土木工程结构在运维阶段的智能化水平。首先，从结构服役场景出发，建立具有5个层级的结构安全评估数字孪生框架，详细阐述各层级功能；其次，提炼出所提框架中虚拟孪生体模型与多态孪生数据的构建、数据交互网络、结构安全评估方法3个关键技术，并给出解决方法；最后，以桁架结构为例，建立了数字孪生驱动的结构安全评估平台，验证了数字孪生框架可行性与有效性。研究发现，借助拉丁超立方抽样、参数化建模技术实现了多态孪生数据的构建；串口协议联合TCP协议实现了数据实时交互；代理模型实现对结构响应的预测；基于贝叶斯网络的安全评估方法准确推理出结构的失效概率。数字孪生驱动的结构安全评估方法实现了结构状态准确地预测和决策，同时结果可以反馈、控制物理实体的运维。

关键词：土木工程结构数字孪生结构运维方法应用