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基于五桥臂MMC-UPQC的复合模型预测控制研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 179-187页

作者：李金洪周建萍夏文豪龚益琳上海电力大学自动化工程学院上海200090

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联... 详细信息

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联侧的数学模型进行分析,提出了一种复合模型预测控制(hybrid model predictive control,H-MPC),所提控制方法结合了有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS-MPC)以及快速模型预测控制(fast model predictive control, F-MPC)。然后,通过构建两侧独立的价值函数减少了控制方法的计算量,同时也实现了五桥臂解耦控制。最后,相比传统线性(例如PI)和非线性(例如无源控制passivity-based control,PBC)的控制策略,所提复合模型预测控制在电压补偿、负序电压抑制以及谐波电流补偿等方面具有一定优势,并在一定程度上避免了复杂的参数整定及坐标变化环节。仿真实验结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。

关键词：桥臂故障电能质量模块化多电平统一电能质量调节器五桥臂拓扑复合模型预测控制

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不平衡电网电压下MMC-UPQC的无源超螺旋二阶滑模控制策略

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控制与决策 2024年第5期39卷 1487-1497页

作者：黄祖繁周建萍茅大钧齐国庆从帆平上海电力大学自动化工程学院上海200090

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)在电网电压不平衡时,采用传统控制方法存在补偿效率和精确性较低的问题.针对这一情况,提出一种无源超螺旋... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)在电网电压不平衡时,采用传统控制方法存在补偿效率和精确性较低的问题.针对这一情况,提出一种无源超螺旋二阶滑模控制策略.首先,基于MMC-UPQC的数学模型和无源控制理论,设计不平衡电网电压下基于欧拉-拉格朗日模型的正负序无源控制器;然后,加入超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进行改善,抑制常规滑模存在的抖振,并解决无源控制对系统精度要求高的问题,提高系统的响应速度、补偿精度和抗干扰能力,提升系统的整体性能;最后,在Matlab/Simulink平台上进行仿真,并与PI控制和单独的无源控制对比,仿真结果验证了所提无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性.

关键词：模块化多电平换流器统一电能质量调节器电网电压不平衡无源超螺旋二阶滑模控制欧拉-拉格朗日模型

基于注意力机制与XBOA-Bi-LSTM的离心式压缩机故障预警方法

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机电工程 2024年第3期41卷 400-408页

作者：袁镇华茅大钧李玉珍上海电力大学自动化工程学院上海200090 上海长庚信息技术股份有限公司上海201209

由于离心式压缩机存在着运行工况复杂、维修成本昂贵和长输管道工作环境恶劣的问题,为此,提出了一种基于注意力机制(AM)和蝴蝶算法优化双向长短期记忆神经网络(XBOA-Bi-LSTM)的离心式压缩机故障预警方法。首先,针对传统蝴蝶算法的收敛... 详细信息

由于离心式压缩机存在着运行工况复杂、维修成本昂贵和长输管道工作环境恶劣的问题,为此,提出了一种基于注意力机制(AM)和蝴蝶算法优化双向长短期记忆神经网络(XBOA-Bi-LSTM)的离心式压缩机故障预警方法。首先,针对传统蝴蝶算法的收敛速度慢、转换概率单一和容易陷入局部最优等问题,通过引入无限折叠迭代混叠映射以丰富蝴蝶算法的初始种群;同时,提出了一种基于种群离散度与迭代次数的自适应惯性转换概率,以提高蝴蝶算法的寻优能力;然后,采用了灰色关联度分析法对测点数据进行了特征提取,结合注意力机制对输入序列进行了灰色关联度系数赋权;最后,建立了双向长短期记忆神经网络故障预警模型,采用仿真实验完成了对离心式压缩机的故障预警;以某天然气长输管道机组的离心式压缩机作为仿真对象,对该离心式压缩机故障预警方法的可行性进行了验证。研究结果表明:采用基于注意力机制与XBOA-Bi-LSTM的离心式压缩机故障预警方法时,在离心式压缩机故障发生前2 h~3 h内就发出预警信号,实现了对于离心式压缩机进气过滤器压差异常与支撑轴承工作异常的故障预警目的。

关键词：离心式压缩机蝴蝶优化算法灰色关联度分析法注意力机制双向长短期记忆神经网络故障特征提取

动态能源与地理信息融合的光储充电站电动汽车充电路径引导

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 72-80页

作者：杨有为徐春梅彭道刚邢蕾上海电力大学自动化工程学院上海200090

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动... 详细信息

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动态融合模型;在此基础上,分别从用户、交通路网、电网3个角度构建包含行程时间、交通拥堵情况、电网稳定性的多目标优化函数。针对当前模型的高复杂度,运用分层规划和双向搜索思路对LPA*路径规划算法进行改进,从而实现动态环境下的充电路径引导。以某市一区域路网为例进行仿真,结果表明:与现有的策略相比,所提充电路径引导策略能很好地解决因EV充电带来的局部道路拥挤、区域光储能源消纳不均衡等问题。

关键词：电动汽车光储充电站地理信息系统能源网络充电路径引导分层规划

基于DE-INSGA-Ⅱ的联合循环系统性能及参数优化研究

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锅炉技术 2024年第1期55卷 15-22页

作者：陈永军黄伟上海电力大学自动化工程学院上海200090

为了研究联合循环系统长期运行后循环效率最优的热力参数匹配,提出了一种改进优化算法,该算法融合了非线性优化思想,并利用DE(differential evolution algorithm)算法思想改善种群初始分布,同时改进快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-d... 详细信息

为了研究联合循环系统长期运行后循环效率最优的热力参数匹配,提出了一种改进优化算法,该算法融合了非线性优化思想,并利用DE(differential evolution algorithm)算法思想改善种群初始分布,同时改进快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm)交叉算子。以底循环效率最大为目标函数结合约束条件,对系统的热力参数匹配进行多目标优化。仿真结果表明:所提的DE-INSGA-Ⅱ算法具有良好分布性和收敛性,搜索能力更强。在底循环效率优化问题上,较传统NSGA-Ⅱ算法提高0.44%,余热锅炉效率提高了0.86%,汽轮机效率提升了0.15%。该研究为联合循环机组运行的热力参数匹配提供了新的参考。

关键词：底循环效率多目标优化改进NSGA-Ⅱ 联合循环机组热力参数

PVDF/SiC疏/亲水Janus复合膜的制备及其膜蒸馏处理酸性废水性能

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膜科学与技术 2024年

作者：菅珂婕方民锋吴鑫李隽孙怡然饶品华李光辉上海工程技术大学化学化工学院环境与资源创新中心上海工程技术大学石油和化工行业碳化硅陶瓷膜重点实验室浙江膜通汇海科技发展有限公司

着眼于采用直接接触式膜蒸馏（DCMD）技术对酸性废水进行处理和资源再利用，针对传统蒸馏膜机械稳定性不高、通量低等问题，使用刮涂法和非溶剂致相分离（NIPS）法在亲水碳化硅（SiC）微滤膜表面构建疏水聚偏氟乙烯（PVDF）多孔薄层，... 详细信息

着眼于采用直接接触式膜蒸馏（DCMD）技术对酸性废水进行处理和资源再利用，针对传统蒸馏膜机械稳定性不高、通量低等问题，使用刮涂法和非溶剂致相分离（NIPS）法在亲水碳化硅（SiC）微滤膜表面构建疏水聚偏氟乙烯（PVDF）多孔薄层，制备得到具有不对称润湿性的PVDF/SiC疏/亲水双层Janus复合膜，用于DCMD性能研究。使用N， N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂，水-乙醇体系为非溶剂凝固浴，探究了制膜过程中PVDF铸膜液浓度、凝固浴成分、凝固浴温度等因素对PVDF层表面形貌和浸润性的影响，研究了复合膜在DCMD浓缩稀硫酸和处理模拟酸性矿山废水中的性能。结果表明，铸膜液中质量分数10% PVDF和纯乙醇凝固浴为最佳制膜条件，所得复合膜水接触角达140°，分离层孔隙率为45%，平均孔径为0.6 μm，并且PVDF层与SiC基体结合力强。复合膜在DCMD浓缩质量分数10%（107 g/L）稀硫酸溶液和处理模拟酸性矿山废水实验中水的膜通量均达10 L/(m2·h)以上，对非水组分截留率近100%，并具有长期运行稳定性，表现出DCMD处理酸性废水的应用潜力。

关键词： Janus复合膜碳化硅微滤膜聚偏氟乙烯非溶剂致相分离直接接触式膜蒸馏酸性废水

计及误差修正的CEEMDAN-Informer-VAR煤电负荷预测模型研究

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控制工程 2024年

作者：韩伟伦茅大钧陈思勤上海电力大学自动化工程学院华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂

为了帮助燃煤电厂进行实时煤电调峰、燃煤采购、混煤掺烧，辅助运行人员优化运行策略，控制入炉煤发热量适应发电量需求等，需要对燃煤机组未来一段时间的负荷进行预测。采用自适应噪声完备集合经验模态分解算法对煤电机组正常运行工况... 详细信息

为了帮助燃煤电厂进行实时煤电调峰、燃煤采购、混煤掺烧，辅助运行人员优化运行策略，控制入炉煤发热量适应发电量需求等，需要对燃煤机组未来一段时间的负荷进行预测。采用自适应噪声完备集合经验模态分解算法对煤电机组正常运行工况下的发电量时间序列进行模态分解，得到本征模态序列。将本征模态序列结合过热蒸汽时间序列、再热蒸汽时间序列构成输入特征，并采用计及误差修正的组合预测模型，进行数据驱动建模，对上海某台燃煤机组的发电负荷进行预测。结果表明：融合深度学习与统计学算法的组合模型比现有单一燃煤电厂负荷预测模型有更高的预测精度，对电厂机组运行调整有更强的指导意义。

关键词：燃煤电厂发电量模态分解误差修正组合模型

电动汽车和能量云在家庭微网中的协同调度研究

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电测与仪表 2024年第3期61卷 42-49页

作者：江晨杨俊杰邓正臣上海电力大学电子信息与工程学院上海200090

随着电动汽车(eletric vehicle,EV)的快速发展,EV分布式储能的特性广泛受到关注和重视。但EV的首要特征仍是移动工具,EV并不具备传统储能单元所固有的稳定性和持续性。为了减小EV入网后无序充放电的不利影响,高效合理地发挥EV的储能特... 详细信息

随着电动汽车(eletric vehicle,EV)的快速发展,EV分布式储能的特性广泛受到关注和重视。但EV的首要特征仍是移动工具,EV并不具备传统储能单元所固有的稳定性和持续性。为了减小EV入网后无序充放电的不利影响,高效合理地发挥EV的储能特性和优化微网系统的能源管理,文中以家庭微网为背景,提出了一种能量云运营商运营下EV和共享储能协同运作的电力调度体系结构。能量云运营商既是共享储能设备的提供商,也是EV聚合参与电能调度的代理商。此外,能量云体系下的能量交易服务还支持用户之间的能量交互。在考虑EV和储能折旧成本的情况下,以用户的用电成本最小为目标建立了优化模型。家庭微网的实例研究验证了文中策略的合理性和经济性,能量交易服务能使所有参与者获利,进一步降低用电成本。

关键词：家庭微电网电动汽车能量云协同调度

基于多元状态估计及模糊综合评价分析的汽轮机故障预警

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电力科学与工程 2024年第5期40卷 55-63页

作者：张开亮茅大钧蒋欢春上海电力大学自动化工程学院上海200090 上海明华电力科技有限公司上海200082

汽轮机的故障模式、故障特征具有多样性。当前的故障预警方法大多针对单一故障模式,无法用于全面评估汽轮机整体的健康状态。为此,将模糊综合评价与多元状态估计结合,构建了更加全面的汽轮机故障预警模型。首先,基于汽轮机的典型故障模... 详细信息

汽轮机的故障模式、故障特征具有多样性。当前的故障预警方法大多针对单一故障模式,无法用于全面评估汽轮机整体的健康状态。为此,将模糊综合评价与多元状态估计结合,构建了更加全面的汽轮机故障预警模型。首先,基于汽轮机的典型故障模式构建故障特征集;然后,通过多元状态估计算法获得估计向量,并用滑动窗口法对结果进行平滑处理,计算得到汽轮机各个故障模式的实时偏离度;最后,基于模糊综合评价综合分析多种故障的偏离程度以确定汽轮机整体的健康状态。使用某电厂汽轮机的故障数据进行模拟仿真验证,结果表明利用该方法能够提前捕捉到汽轮机的异常状态、实现故障的预警。

关键词：汽轮机故障模式多元状态估计滑动窗口法模糊综合评价故障预警