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Journal of Thermal Science 2024年第3期33卷 1216-1230页

作者： YU Haoyang GAO Mingming ZHANG Hongfu CHEN Jiyu liu jizhen YUE Guangxi The State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources School of Control and Computer EngineeringNorth China Electric Power UniversityBeijing102206China CHN Energy New Energy Technology Research Institute Co. Ltd.Beijing102209China Department of Energy and Power Engineering Tsinghua UniversityBeijing100084China

To address the pressing need for intelligent and efficient control of circulating fluidized bed(CFB)units,it is crucial to develop a dynamic model for the key operating parameters of supercritical circulating fluidized bed(SCFB)***,data-knowledge-driven dynamic model of bed temperature,load,and main steam pressure of the SCFB unit has been ***,a knowledge-driven method is employed to develop a dynamic model for key operating parameters of SCFB *** model parameters are determined based on the operating data of the unit and continuously optimized in real ***,Bidirectional Long Short-Term Memory combined with Convolutional Neural Network and Attention Mechanism is utilized to build the dynamic model of bed temperature,load,and main steam ***,a collaboration and integration method based on the critic weight method and the variation coefficient method is proposed to establish data-knowledge-driven model of key operating parameters for SCFB *** model displays great accuracy and fitting ability compared with other methods and effectively captures the dynamic characteristics,which can provide a research basis for the design of intelligent flexible control mode of SCFB unit.

关键词： circulating fluidized bed dynamic model data-knowledge-driven method deep learning power plant

Assessment and Enhancement of FRC of Power Systems Considering Thermal Power Dynamic Conditions

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第4期10卷 1371-1383页

作者： Feng Hong Yalei Pang Weiming Ji Lu Liang Fang Fang Junhong Hao jizhen liu State Key Laboratory of Alternate Electric Power System with Renewable Energy Sources and School of Control and Computer Engineering North China Electric Power UniversityBeijing 102206China State Key Laboratory of Alternate Electric Power System with Renewable Energy Sources School of Energy Power and Mechanical EngineeringNorth China Electric Power UniversityBeijing 102206China

Frequency stability and security have been a vital challenge as large-scale renewable energy is integrated into power *** contrast,the proportion of traditional thermal power units decreases during the decarbonization transformation process,resulting in poor frequency *** paper aims to explore the potential of frequency regulation support,dynamic assessment,and capacity promotion of thermal power plants in the transition *** the dynamic characteristics of the main steam working fluid under different working conditions,a nonlinear observer is constructed by extracting the main steam pressure and valve opening degree *** real-time frequency modulation capacity of thermal power units can provide a dynamic state for the power grid.A dynamic adaptive modification for primary frequency control(PFC)of power systems,including wind power and thermal power,is proposed and *** power dynamic allocation factor is adaptively optimized by predicting the speed droop ratio,and the frequency modulation capability of the system is improved by more than 11%under extreme ***,through the Monte Carlo simulation of unit states of the system under various working conditions,the promotion of the frequency regulation capacity with high wind power penetration(WPP)is verified.

关键词： Dynamic evaluation frequency regulation power system predictive modeling wind penetration

计及尾流的风电场智能等效建模及偏航优化控制

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动力工程学报 2024年第7期44卷 1051-1059页

作者：蔡玮胡阳刘吉臻华北电力大学新能源电力系统全国重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

大型风电场中存在的尾流干扰会降低风电场整体输出功率,因此需要对风电场建立等效模型,并通过优化尾流分布来提升风电场整体功率输出能力。在所提出的新型风电场偏航优化框架中,提出了一种利用参数监督学习和正则化技术改进的径向基函... 详细信息

大型风电场中存在的尾流干扰会降低风电场整体输出功率,因此需要对风电场建立等效模型,并通过优化尾流分布来提升风电场整体功率输出能力。在所提出的新型风电场偏航优化框架中,提出了一种利用参数监督学习和正则化技术改进的径向基函数神经网络算法,并建立了面向多自由度偏航控制的风电场功率转换智能等效模型。在该模型的基础上,定义了以风电机组偏航角为决策变量的场级最大输出功率优化问题,提出了一种改进的精英多种群遗传算法并进行优化求解,得到各机组偏航角优化值以减少机组间尾流干扰。利用实际风电场布局和风况数据进行了仿真测试。结果表明:所建立的风电场功率转换智能等效模型与其实际特性吻合良好,在特定风况下,偏航优化控制使得风电场总功率提升718.79 kW;连续风况下,所提优化控制方法在不同风况下均有明显的优化效果,风电场总功率平均提升1208 kW,验证了所提出的新型风电场偏航优化框架在提升风电场整体输出功率上的优越性。

关键词：风电场尾流效应径向基函数神经网络偏航角优化多种群遗传算法

飞轮储能控制技术及其在新型电力系统中的应用

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中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1003-1020页

作者：李佳玉魏乐房方刘吉臻华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 新能源电力系统全国重点实验室北京102206

推动以飞轮储能为代表的新型储能技术快速发展,有助于提升电力系统的调节能力和灵活性,促进新能源消纳,保障电力可靠稳定供应.本文聚焦电力级飞轮储能系统的运行控制问题,归纳阐述了飞轮储能系统常见结构及工作原理;结合不同运行模式,... 详细信息

推动以飞轮储能为代表的新型储能技术快速发展,有助于提升电力系统的调节能力和灵活性,促进新能源消纳,保障电力可靠稳定供应.本文聚焦电力级飞轮储能系统的运行控制问题,归纳阐述了飞轮储能系统常见结构及工作原理;结合不同运行模式,分析了飞轮储能单体的多种充放电控制策略;分别针对飞轮储能阵列和含飞轮储能的混合储能系统,探讨了规模化集成控制问题,在此基础上,结合实例列举了飞轮储能在新型电力系统中的几个典型应用场景.

关键词：飞轮储能控制新型电力系统应用场景

基于LeNet5like的迁移学习风电机组叶片覆冰故障诊断研究

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 128-143页

作者：吕游封烁郑茜邓丹刘吉臻华北电力大学新能源电力系统全国重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对海上风电场和高海拔地区风机机组的叶片覆冰故障模型精度低、建模速度慢等问题,提出一种基于LeNet5like的迁移学习风电机组叶片覆冰故障诊断方法。首先,整合监控和数据采集系统的记录数据与风机覆冰情况进行预处理,建立训练数据集;... 详细信息

针对海上风电场和高海拔地区风机机组的叶片覆冰故障模型精度低、建模速度慢等问题,提出一种基于LeNet5like的迁移学习风电机组叶片覆冰故障诊断方法。首先,整合监控和数据采集系统的记录数据与风机覆冰情况进行预处理,建立训练数据集;其次,基于改进后的LeNet5like网络构建覆冰故障诊断模型,提取数据集中多变量间的相关性特征信息;然后,经网络参数微调迁移学习对模型进行训练,实现对其他风机覆冰故障诊断模型的快速建立;最后,经实验验证,该模型覆冰故障诊断准确率为98.90%,较无迁移模块网络训练时间缩短28 s,提升约15.91%,验证了基于LeNet5like的迁移学习风电机组叶片覆冰故障诊断方法的精确性和快速性。

关键词：故障诊断叶片覆冰迁移学习 LeNet5like网络 SCADA数据

基于改进EfficientNet的红外图像光伏组件故障识别研究

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 175-184页

作者：吕游郑茜齐欣宇房方刘吉臻华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

光伏组件的故障会影响光伏阵列的输出性能,从而降低电站的发电效率,严重时甚至会危害电站的安全运行。传统的方法无法满足目前光伏组件故障检测快速性和正确率需求。因此,本文提出了一种基于改进EfficientNet的光伏组件故障识别方法。首... 详细信息

光伏组件的故障会影响光伏阵列的输出性能,从而降低电站的发电效率,严重时甚至会危害电站的安全运行。传统的方法无法满足目前光伏组件故障检测快速性和正确率需求。因此,本文提出了一种基于改进EfficientNet的光伏组件故障识别方法。首先,利用采集到的光伏组件红外图像建立故障数据集,并利用图像分割和数据增强对数据集进行预处理;其次,基于EfficientNet网络构建故障识别模型,同时在模型中引入双通道注意力模块(CBAM),该模块能够抑制不必要特征的识别,增强模型对空间特征信息的提取能力,进而提高模型的识别准确率;最后,通过对比仿真实验证明模型的有效性和先进性。实验结果表明,该模型的故障识别准确率达到了90.83%,相较于原始的EfficientNet模型提高了2.83%,且模型大小仅为20.3 M,具有良好的实用性,能够满足光伏电站实际应用的需求。

关键词：光伏组件红外图像故障识别 CBAM注意力机制

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基于主动尾流控制的风电机群协同优化调度

动力工程学报 2024年第4期44卷 566-574页

作者：胡阳张冲房方刘吉臻华北电力大学新能源电力系统意为全国重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对机组间尾流效应严重影响风电机组发电效率的问题,提出了风电机组安全偏航约束计算方法、尾流特性混合半机理建模方法以及风电机群多目标协同优化调度方法。基于***平台完善了多自由度可控机组与尾流的动态交互集成仿真环境,对比分析... 详细信息

针对机组间尾流效应严重影响风电机组发电效率的问题,提出了风电机组安全偏航约束计算方法、尾流特性混合半机理建模方法以及风电机群多目标协同优化调度方法。基于***平台完善了多自由度可控机组与尾流的动态交互集成仿真环境,对比分析了2台机组串列式排布以及华东地区某海上风电场7台机组实际排布下的协同运行优化性能。结果表明:所建立的集成仿真模型能够合理表征风电机群与空气流场的多领域动态交互特性,所提方法能够有效提升风电机群发电效能,促进经济效益、资源利用和成本控制的均衡优化。

关键词：风力发电多领域集成仿真主动偏航控制混合半机理建模多目标优化调度

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基于尾流判定的风电场偏航角分群优化控制

动力工程学报 2024年第8期44卷 1234-1243页

作者：蔡玮胡阳刘吉臻华北电力大学新能源电力系统全国重点实验室北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

为了优化风电场整体的功率输出和疲劳载荷,提出分群优化方法。建立风机尾流干扰的神经网络判定模型,以风机的相对坐标和来流风速作为特征值来判断风机之间是否存在尾流干扰;引入连通分量分解算法,将风电场划分为多个互相无尾流干扰的气... 详细信息

为了优化风电场整体的功率输出和疲劳载荷,提出分群优化方法。建立风机尾流干扰的神经网络判定模型,以风机的相对坐标和来流风速作为特征值来判断风机之间是否存在尾流干扰;引入连通分量分解算法,将风电场划分为多个互相无尾流干扰的气动解耦机群;采用改进的自适应评估粒子群算法,以提升功率和抑制载荷为目标对所有机群进行并行优化。结果表明:与贪婪算法和整体优化方法相比,所提分群优化方法在功率提升和载荷抑制方面的效果均较好,且其稳定性更好。

关键词：海上风电场疲劳载荷有功功率偏航角优化多目标优化自适应评估粒子群算法

计及低碳经济运行的含风电微网群源储协同日前优化调度

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动力工程学报 2024年第3期44卷 462-474页

作者：姚路锦王玮林宏宇刘吉臻华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 华北电力大学经济与管理学院北京102206

海陆风电的大规模开发并网给电网的稳定带来挑战,微电网是解决分布式发电系统优化运行问题的有效途径。综合考虑微电网群的系统运行经济性和碳排放环境效益,提出了基于分布式共享储能的交互型微网群低碳日前调度模型。首先考虑风电的不... 详细信息

海陆风电的大规模开发并网给电网的稳定带来挑战,微电网是解决分布式发电系统优化运行问题的有效途径。综合考虑微电网群的系统运行经济性和碳排放环境效益,提出了基于分布式共享储能的交互型微网群低碳日前调度模型。首先考虑风电的不确定性,基于传统实时电价提出跟随微网净负荷的定价策略;随后根据微网群用户的负荷特点定义了价格型和激励型需求响应用户满意度;然后通过生命周期评价方法划分系统运行环节的碳排放链,引入阶梯碳交易机制构建碳排放成本模型;最后基于微网群的交互运行,利用分布式储能资源进行日前优化调度。仿真算例表明:对比独立型微网群,所提出的交互型调度模型消除了原有的弃风情况,碳排放量减少32.14 t、系统运行总成本缩减15.05%。

关键词：微网群分布式共享储能价格机制日前调度需求响应用户满意度阶梯碳价

面向风电场频率支撑的混合储能层次化容量优化配置

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5596-5606,I0013页

作者：洪烽贾欣怡梁璐郝俊红房方刘吉臻新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为应对风电大规模并网给新型电力系统运行的安全稳定带来新的重大挑战,通过混合储能技术参与风电场并网平滑输出功率和辅助一次调频可以有效减缓风电场输出功率波动,主动支撑电网频率安全。兼顾不同储能系统的优势,该文提出一种基于飞... 详细信息

为应对风电大规模并网给新型电力系统运行的安全稳定带来新的重大挑战,通过混合储能技术参与风电场并网平滑输出功率和辅助一次调频可以有效减缓风电场输出功率波动,主动支撑电网频率安全。兼顾不同储能系统的优势,该文提出一种基于飞轮和锂电池的混合储能平抑-调频方案,并考虑混合储能系统的全生命周期成本,结合多时间尺度的需求,构建容量优化配置的层次化模型。平抑层计及售电收益和碳交易收益,调频层考虑一次调频收益。充分考虑层次化模型间的耦合特性,以年化收益最大为目标,并通过实际数据进行计算分析。结果表明,相比混合储能仅参与平抑波动,计及风电消纳和一次调频需求的层次化容量配置模型可以有效发挥各自在功率平抑和调频支撑上的优势,整体经济性更好,可有效提升风-储联合系统的全生命周期净收益。

关键词：风电功率平抑一次调频混合储能容量优化层次化配置