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基于改进相似日优化HBA-BiLSTM-KELM的光伏发电功率预测

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太阳能学报 2024年第5期45卷 508-516页

作者：李超然潘鹏程杨伟荣徐恒山魏业文新能源微电网湖北省协同创新中心宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 云南电网有限责任公司曲靖供电局曲靖655099

为提高光伏发电系统输出功率的预测精度,提出基于改进相似日和蜜獾算法(HBA)优化改进双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)与核极限学习机(KELM)的光伏发电预测方法。首先,使用CRITIC权重法动态计算各气象因素对光伏发电功率的影响权重,通过... 详细信息

为提高光伏发电系统输出功率的预测精度,提出基于改进相似日和蜜獾算法(HBA)优化改进双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)与核极限学习机(KELM)的光伏发电预测方法。首先,使用CRITIC权重法动态计算各气象因素对光伏发电功率的影响权重,通过逐时刻计算历史日和待预测日的加权欧氏距离确定相似日。其次,使用HBA优化BiLSTM和KELM模型参数,然后使用HBA参数优化后的BiLSTM进行功率预测,优化后的KELM进行误差优化预测。最后将初步预测功率和误差预测功率相加得到最终预测功率。仿真结果表明:该模型平均绝对百分比误差为0.91%,具有较高的光伏系统输出功率预测精度。

关键词：光伏发电功率预测神经网络核极限学习机蜜獾算法

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园区综合能源系统低碳经济优化调度模型研究

太阳能学报 2024年第3期45卷 347-356页

作者：袁世琦潘鹏程魏业文徐恒山霍明雷三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 国网河南省电力公司开封供电公司开封475000

现有的园区综合能源系统调度方案,存在成本高、污染环境且能源利用率低等问题。因此,提出一种计及电转气和碳交易机制的园区综合能源系统低碳经济优化调度模型。首先,重点分析电转气过程甲烷化环节强放热特性,研究其对系统优化调度的影... 详细信息

现有的园区综合能源系统调度方案,存在成本高、污染环境且能源利用率低等问题。因此,提出一种计及电转气和碳交易机制的园区综合能源系统低碳经济优化调度模型。首先,重点分析电转气过程甲烷化环节强放热特性,研究其对系统优化调度的影响;其次,构建含补偿系数的综合园区能源系统阶梯式碳交易机制,以约束园区碳排放;最后,建立以运行成本、弃能功率、碳排放量最小为目标的园区综合能源系统优化调度模型,并进行多目标优化计算。结果表明:所提优化模型的总成本、弃能功率和碳排放量分别下降了15.4%、98.3%和19.7%。因此,该文所提园区综合能源系统优化调度模型提高了对能源的利用效率和经济性,并有效降低了园区的碳排放。

关键词：可再生能源优化调度综合能源系统电转气阶梯式碳交易机制低碳经济

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基于SEPIC的新型高增益DC-DC变换器及衍生拓扑分析

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电力系统及其自动化学报 2024年第4期36卷 19-29页

作者：魏业文李明李俊波宁鑫淼白文静三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 三峡大学智慧能源技术湖北省工程研究中心宜昌443002

针对光伏并网系统中单开关升压变换器(如SEPIC、Boost、准Z源、二次型)电压增益低和半导体器件电压应力大的问题,提出1种基于SEPIC的外部升压型高增益DC-DC变换器。首先对所提变换器在电感电流连续导通模式和断续导通模式下的工作原理... 详细信息

针对光伏并网系统中单开关升压变换器(如SEPIC、Boost、准Z源、二次型)电压增益低和半导体器件电压应力大的问题,提出1种基于SEPIC的外部升压型高增益DC-DC变换器。首先对所提变换器在电感电流连续导通模式和断续导通模式下的工作原理和稳态特性进行详细分析,并与其他新型拓扑进行性能对比。在此基础上,给出了基于外部升压网络的衍生拓扑。最后,通过搭建1台400 V/200 W的实验样机证明了理论分析的准确性。所提变换器利用阻抗网络和开关电容单元构成的外部升压网络提升了SEPIC变换器的电压增益,并改善了半导体器件电压应力大的缺点。

关键词： DC-DC变换器单端初级电感变换器高增益低电压应力非隔离

基于主从博弈的含氢综合能源系统优化运行策略

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电子设计工程 2024年

作者：刘霁欧魏业文李艺博邱天一三峡大学电气与新能源学院三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心

为合理分配综合能源系统中各主体利益，实现系统的低碳经济运行，提出了一种考虑氢能多元利用的综合能源系统主从博弈优化运行策略。在日前调度阶段，引入了两阶段电转气、氢燃料电池以及阶梯型碳交易机制，并构建了系统运营商与负荷聚... 详细信息

为合理分配综合能源系统中各主体利益，实现系统的低碳经济运行，提出了一种考虑氢能多元利用的综合能源系统主从博弈优化运行策略。在日前调度阶段，引入了两阶段电转气、氢燃料电池以及阶梯型碳交易机制，并构建了系统运营商与负荷聚合商的主从博弈模型；通过采用自适应差分进化算法结合二次规划的方法求解验证，结果表明，所提策略在实现双方主体利益最大化的同时，系统碳排放量降低了10.15%，具有显著的低碳经济效益。

关键词：自适应差分进化算法综合能源系统低碳优化运行主从博弈

基于绝缘套管的10 kV架空裸线接地故障监测与防治技术研究

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电工材料 2024年第1期 41-46页

作者：单知非姚荣华钱家阳范春丰郑永镪王腾飞马周怡魏业文方豪国网浙江省电力有限公司桐庐县供电公司浙江杭州311500 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000

树障问题是造成10 kV配电线路接地故障的主要原因,严重制约着末端配电线路的供电效率。针对10 kV架空线路穿越林木区频繁面临的接地现象,提出采取敷设带电流监测绝缘套管的方案对树障区裸线进行保护,以防止接地故障发生,降低配网线损,... 详细信息

树障问题是造成10 kV配电线路接地故障的主要原因,严重制约着末端配电线路的供电效率。针对10 kV架空线路穿越林木区频繁面临的接地现象,提出采取敷设带电流监测绝缘套管的方案对树障区裸线进行保护,以防止接地故障发生,降低配网线损,提升供电效率。首先分析了树障接地问题产生的机理;然后详细阐述了基于绝缘套管的接地故障监测与防治方法;第三,研制了带电流监测功能的简易型绝缘套管;最后,该成果在国网浙江省电力公司某配电线路试用,对该研究成果的实效进行了检验,获得了用户的好评。

关键词：树障问题 10 kV架空线路绝缘套管接地故障监测

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高频链矩阵变换器直接功率反步控制策略

电机与控制学报 2023年

作者：魏业文白文静李明三峡大学智慧能源技术湖北省工程研究中心三峡大学电气与新能源学院

针对高频链矩阵变换器（high-frequency link matrix converter，HFLMC）电路前后级耦合，导致系统动态性能和鲁棒性降低的问题，提出一种基于直接功率的非线性反步控制策略（nonlinear backstepping control strategy based on direct ... 详细信息

针对高频链矩阵变换器（high-frequency link matrix converter，HFLMC）电路前后级耦合，导致系统动态性能和鲁棒性降低的问题，提出一种基于直接功率的非线性反步控制策略（nonlinear backstepping control strategy based on direct power，BS-DPC）。首先建立HFLMC非线性数学模型和有功、无功功率动态模型，分析双极性电流空间矢量调制策略；同时在考虑系统不确定性情况下引入两个解耦控制分量，设计直流输出电流和无功功率反步控制器，实现电池不同工况下输出电流参考值的快速跟踪控制。最后根据李雅普诺夫稳定性理论证明HFLMC闭环系统全局渐进稳定性，并对比传统PI直接功率控制和BS-DPC策略，仿真和实验结果表明，所提BS-DPC策略控制HFLMC提高了输出电流的动态性能和电网波动及直流滤波电感变化下的鲁棒性，响应时间减少了约78%，网侧THD降低了0.98%。

关键词：高频链矩阵变换器双极性电流空间矢量直接功率反步控制动态响应鲁棒性

一种新型SEPIC可拓展高增益DC-DC变换器

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电机与控制学报 2023年第4期27卷 64-74页

作者：李俊波闫鹏魏业文李明吴先用三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 中国船舶集团有限公司第七一○研究所湖北宜昌443002 三峡大学智慧能源技术湖北省工程研究中心湖北宜昌443002

针对多串式并网光伏发电系统中的直流母线电压与太阳能光伏板的输出电压之间的电压水平不匹配问题,提出一种非隔离高增益DC-DC变换器。变换器在传统SEPIC变换器的基础上引入了开关电容网络,通过多个电容电压叠加实现了高增益,同时还降... 详细信息

针对多串式并网光伏发电系统中的直流母线电压与太阳能光伏板的输出电压之间的电压水平不匹配问题,提出一种非隔离高增益DC-DC变换器。变换器在传统SEPIC变换器的基础上引入了开关电容网络,通过多个电容电压叠加实现了高增益,同时还降低了输入电流纹波,获得了更低的半导体器件电压应力。详细分析了变换器在连续导通模式和断续导通模式下的工作原理、电压增益以及半导体器件电压电流应力。此外,还探究了在连续导通模式下未考虑寄生元件与考虑寄生元件两种情况对变换器电压增益的影响程度。将变换器与其他6种升压变换器进行对比突显其性能优势。最后,搭建了一台200 W的实验样机进行验证,实验结果表明了所提变换器的正确性和可行性。

关键词：光伏发电非隔离 SEPIC变换器高增益低电压应力

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

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电力系统保护与控制 2023年第23期51卷 92-101页

作者：魏业文宁鑫淼李明李俊波白文静三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 智慧能源技术湖北省工程研究中心湖北宜昌443002

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题,提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先,详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后,具... 详细信息

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题,提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先,详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后,具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上,将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后,搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络,具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势,有利于延长燃料电池使用寿命。同时,通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位,降低了功率元件的电压应力。因此,所提变换器适用于燃料电池并网系统。

关键词：燃料电池 DC-DC变换器高升压开关电容低电流纹波

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复杂背景中输电线路不均匀覆冰厚度测量方法

电力科学与技术学报 2023年第3期38卷 224-229页

作者：贺晓倩吴先用魏业文三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学湖北省输电线路工程技术研究中心湖北宜昌443002

为提高输电线路覆冰厚度测量精度,提出一种复杂背景图像中输电线路不均匀覆冰厚度测量的新方法。首先,采用图像灰度化、中值滤波去噪及最大类间方差图像分割法对输电线路覆冰图像进行预处理;然后,结合输电线路覆冰信息和背景噪声的连通... 详细信息

为提高输电线路覆冰厚度测量精度,提出一种复杂背景图像中输电线路不均匀覆冰厚度测量的新方法。首先,采用图像灰度化、中值滤波去噪及最大类间方差图像分割法对输电线路覆冰图像进行预处理;然后,结合输电线路覆冰信息和背景噪声的连通域特征,提取复杂背景下覆冰输电线路轮廓;最后,针对局部覆冰厚度不均匀的现象,采用一种垂线逼近的方法获取输电线路的覆冰厚度。实验结果表明,采用连通域参数特征的输电线路目标提取方法可在背景复杂、对比度低的图像中准确提取覆冰输电线路轮廓。对于局部覆冰不均匀的区域,垂线逼近方法明显优于传统的霍夫变换方法,可以显著提高输电线路覆冰厚度测量精度。

关键词：输电线路覆冰厚度连通域图像处理