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基于Tri-SE-CNN的风电机组叶片结冰检测研究

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太阳能学报 2024年

作者：孙坚杨宇兵新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 三峡大学电气与新能源学院

针对现有风力机叶片结冰检测方法未能充分利用无标签数据，且分类性能差的问题，提出一种基于改进的三重训练和卷积神经网络（Tri-SE-CNN）的结冰检测方法。首先建立基于最优加权策略的三重训练（Tri-training）模型，对无标签样本的状... 详细信息

针对现有风力机叶片结冰检测方法未能充分利用无标签数据，且分类性能差的问题，提出一种基于改进的三重训练和卷积神经网络（Tri-SE-CNN）的结冰检测方法。首先建立基于最优加权策略的三重训练（Tri-training）模型，对无标签样本的状态进行判别，用以扩充训练集；接着将压缩与激励（SE）模块嵌入到卷积神经网络（CNN）中，并用SE-CNN分类器学习扩充后的样本集。结合提取的叶片结冰主控特征，以2017年工业大数据创新竞赛平台中15号和21号风力机数据为例进行仿真，并用云南某风场历史数据进行验证。实验结果表明，所提方法的准确度优于CNN、支持向量机等方法，在15号风力机上达到99.96%，可为风力机叶片结冰预警提供有益参考。

关键词：风电机组叶片无标签数据卷积神经网络三重训练压缩和激励网络结冰检测

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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

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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考虑电氢耦合的虚拟电厂鲁棒可行域模型与求解

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电网技术 2024年

作者：王秋杰刘国安谭洪翁汉琍李振兴谭坤侨三峡大学电气与新能源学院新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 国网湖北省电力有限公司恩施市公司

不确定场景下鲁棒可行域能为虚拟电厂参与输电级调度提供定量出力估计。现有虚拟电厂鲁棒可行域研究未涉及电氢耦合系统，提出一种考虑电氢耦合的虚拟电厂鲁棒可行域模型与求解方法。首先，解析可逆固体氧化物电池双向电氢转换原理，构... 详细信息

不确定场景下鲁棒可行域能为虚拟电厂参与输电级调度提供定量出力估计。现有虚拟电厂鲁棒可行域研究未涉及电氢耦合系统，提出一种考虑电氢耦合的虚拟电厂鲁棒可行域模型与求解方法。首先，解析可逆固体氧化物电池双向电氢转换原理，构建电氢耦合虚拟电厂模型；其次，基于顶点投影凸包搜索法（Projection Convex hull Search Method，PC-SM），建立电氢耦合虚拟电厂鲁棒可行域模型；最后，针对电氢耦合虚拟电厂鲁棒可行域模型求解，利用列和约束生成算法C&CG（Column-and-Constraint Generation，C&CG）求解PC-SM所提供凸包搜索方向下的顶点投影集，提出一种新的C&CG- PCSM耦合算法。算例仿真表明，所提模型与求解方法能够为电氢耦合虚拟电厂参与输电级调度提供定量出力估计理论支持。

关键词：虚拟电厂鲁棒可行域电氢耦合可逆固体氧化物电池分布式可再生能源

基于特征提取和最优加权集成策略的风机叶片结冰故障检测

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科学技术与工程 2024年第11期24卷 4501-4509页

作者：孙坚杨宇兵三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 宜昌443002

针对风机叶片结冰检测中现有集成方法不能充分发挥不同个体分类器优势的问题,提出了一种基于特征提取和最优加权集成学习的叶片结冰检测模型。首先,用堆叠降噪自动编码器提取结冰关联特征后,考虑不同单一分类器在二分类应用中的表现及... 详细信息

针对风机叶片结冰检测中现有集成方法不能充分发挥不同个体分类器优势的问题,提出了一种基于特征提取和最优加权集成学习的叶片结冰检测模型。首先,用堆叠降噪自动编码器提取结冰关联特征后,考虑不同单一分类器在二分类应用中的表现及其差异,选择随机森林、极限梯度提升树、轻量梯度提升机、K-近邻算法作为个体学习器,并用贝叶斯算法对其进行超参数优化。然后提出基于序列二次规划的最优加权集成策略对叶片状态进行判别。最后利用金风科技提供的15号和21号风机的历史数据进行了仿真实验,结果表明:所提出的检测模型与个体学习器及其他集成模型相比多项指标均有所提升,准确度达到了99.2%,在结冰检测方面具有一定的有效性。

关键词：结冰检测堆叠降噪自动编码器贝叶斯优化序列二次规划最优加权集成

一种多地DFIG联动控制的多馈入受端系统连续换相失败抑制策略

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3452-3462,I0009页

作者：江毅翁汉琍曹善康吴宇奇熊振钦梅瀚予林湘宁魏繁荣李正天李振兴新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002

我国沿海负荷中心呈现直流多馈入的结构特征,海上风电的大规模开发使得系统在非正常工况下容易诱发次同步振荡,电压的快速波动可能会造成连续换相。针对该现象进行机理分析,通过优化双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)... 详细信息

我国沿海负荷中心呈现直流多馈入的结构特征,海上风电的大规模开发使得系统在非正常工况下容易诱发次同步振荡,电压的快速波动可能会造成连续换相。针对该现象进行机理分析,通过优化双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的控制方法,有效抑制了次同步振荡。同时,针对不同区域风电场调节能力差异,通过关联各直流落点的多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF),充分调动不同区域风电场的补偿能力抬升系统电压。该方法有效地抑制直流多馈入系统的异地连续换相失败。最后,通过PSCAD仿真对比验证所提策略的有效性。

关键词：双馈风电场(DFIG) 次同步振荡直流多馈入连续换相失败

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海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度

电力系统自动化 2024年

作者：张磊王满康随权叶婧陶千惠三峡大学电气与新能源学院新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 郑州大学电气与信息工程学院

为实现海上风电的高效消纳和绿色氢能的制备，提出一种海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度方法。首先，通过评估海上风电场间的风能耦合效应，建立考虑风能异域强化利用的风电场群发电转移模型。其次，量化分析风电场的疲劳载荷与... 详细信息

为实现海上风电的高效消纳和绿色氢能的制备，提出一种海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度方法。首先，通过评估海上风电场间的风能耦合效应，建立考虑风能异域强化利用的风电场群发电转移模型。其次，量化分析风电场的疲劳载荷与疲劳成本之间的关系，构建考虑检修便利性的风电场群均衡载荷模型。基于此，提出风电场群综合效能调控模型，以协调发电与疲劳寿命之间的关系。然后，考虑海上风流因素对船舶航行时间的影响，建立电氢并举的能量流外送模型。最后，以系统运行成本最小为目标，提出考虑主动孤岛、制氢效率特性以及系统旋转备用的海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度模型。算例验证了所提方法的有效性和优越性,为海上风电制氢能量调度提供了一种新的思路。

关键词：海上风氢系统疲劳载荷电力平稳外送能量流主动孤岛

考虑时序特征缺失值动态插补的超短期风电功率预测

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中国电机工程学报 2024年

作者：李丹唐建缪书唯黄烽云罗娇娇三峡大学电气与新能源学院新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学)

风电功率预测使用的数据集可能存在不同程度的数据缺失现象，由于缺失值处理往往独立于预测模型训练之外，无法充分利用真实数据的时序相关特点提高预测效果，对此提出考虑时序特征缺失值动态插补的超短期风电功率预测方法。针对时序数... 详细信息

风电功率预测使用的数据集可能存在不同程度的数据缺失现象，由于缺失值处理往往独立于预测模型训练之外，无法充分利用真实数据的时序相关特点提高预测效果，对此提出考虑时序特征缺失值动态插补的超短期风电功率预测方法。针对时序数据存在缺失值的问题，设计嵌入时滞衰减插补策略的门控循环单元动态捕捉输入特征时间序列中缺失值前后观测值间的不规则时滞关系，并通过带掩码的自相关分析，确定输入特征的最佳时窗长度和时滞衰减率函数的初始参数；基于门控循环单元提取的时序信息，进一步构建序列到序列的预测结构协调历史和预测时刻输入特征维度不一致的问题，输出未来15分钟至4小时的风电功率预测序列。实验结果表明，所提方法在风电数据含缺失值的情景下，与传统的缺失值处理和预测方法相比，具有更高的预测精度和更稳定的预测性能。

关键词：超短期风电功率预测时序特征缺失值自相关分析时滞衰减率函数序列到序列模型

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4273-4285,I0008页

作者：康涛翁汉琍林湘宁吴宇奇李振兴郭祎达高靖怡李正天新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前... 详细信息

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

关键词：故障选相逆变电源控制策略分配系数