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新型电力系统中的大模型驱动技术:现状、机遇与挑战

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高电压技术 2024年第7期50卷 2864-2878页

作者：李刚方鸿刘云鹏杨强赵晓林汪佐宪华北电力大学计算机系保定071003 复杂能源系统智能计算教育部工程研究中心保定071003 华北电力大学电力工程系保定071003 浙江大学电气工程学院杭州310027 中国电力科学研究院有限公司北京100192

建设新型电力系统是实现社会、经济高质量发展的重要基石,以新一代通用人工智能为主导的信息化技术与能源电力科学深度耦合,为新型电力系统的数字化转型工作提供了重要保障。为了探究电力系统在大模型时代潮流下的发展方向,该文首先系... 详细信息

建设新型电力系统是实现社会、经济高质量发展的重要基石,以新一代通用人工智能为主导的信息化技术与能源电力科学深度耦合,为新型电力系统的数字化转型工作提供了重要保障。为了探究电力系统在大模型时代潮流下的发展方向,该文首先系统梳理了当前电力系统的数智化发展现状以及在新的场景需求下遇到的难点问题。然后重点探讨了以多模态大模型为代表的具备深度场景解析和语言描述能力的大模型技术在电力系统中的应用前景,并分析了其在几个典型场景下的相关应用成果,证明大模型技术可行性的同时,进一步总结了大模型技术在相关电力场景所面临的机遇与挑战性问题。最后对未来大模型技术如何与电力系统实现紧密融合做了展望与建议。该研究成果有望为新型电力系统数字化转型过程中的数智化发展提供参考,助力能源电力领域提质增效。

关键词：新型电力系统人工智能多模态大模型平行智能可解释性电力安全

现浇及装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及其影响试验

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中国公路学报 2024年第9期37卷 68-82页

作者：王瑾许维炳杜修力白少聪周大兴侯立群李进孙玉龙华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 北京工业大学建筑工程学院北京100124 中铁建设集团有限公司北京100040

现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性,二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰。鉴于此,设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥,通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、... 详细信息

现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性,二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰。鉴于此,设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥,通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、近断层脉冲型地震动作用下CSHP-B和PSHP-B主桥与引桥碰撞响应及其影响。结果表明:考虑碰撞后,CSHP-B及PSHP-B主梁(墩顶)峰值位移有所减小,而边联主梁(墩顶)峰值位移有所增加;PSHP-B的主梁(墩顶)峰值位移比CSHP-B大,且PSHP-B主梁峰值位移减小率(-8.6%~-19.8%)以及边联峰值位移增长率(+6.9%~+17.5%)均更大。CSHP-B、PSHP-B主桥与边联峰值碰撞力和碰撞次数随激励强度的增加而增加,且近断层脉冲型地震动激励下碰撞次数相对较少;与CSHP-B相比,PSHP-B的峰值碰撞力更大且碰撞次数更少。碰撞会增加高阶振型对2类主桥主梁位移响应的影响,减小二者的墩底纵筋峰值应变和峰值弯矩(曲率),且对PSHP-B的损伤发展影响更大。

关键词：桥梁工程超高墩连续刚构桥振动台试验相邻联碰撞高阶振型

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水平轴风电机组叶片摆振与挥舞机理建模

机械工程学报 2024年第3期60卷 131-142页

作者：王思清滕伟王罗刘宇彭迪康马志勇柳亦兵华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司北京100038 中国绿发投资集团有限公司北京100020

水平轴风电机组叶片振动机理建模是研究叶片振动规律及进行故障诊断的基础。基于多坐标变换,考虑塔影效应、几何非线性和桨距角变化等因素的影响,建立结构动力学与空气动力学耦合的水平轴风电机组叶片摆振、挥舞振动机理模型。以某2 MW... 详细信息

水平轴风电机组叶片振动机理建模是研究叶片振动规律及进行故障诊断的基础。基于多坐标变换,考虑塔影效应、几何非线性和桨距角变化等因素的影响,建立结构动力学与空气动力学耦合的水平轴风电机组叶片摆振、挥舞振动机理模型。以某2 MW风电机组柔性叶片以及某场站3 MW风电机组叶片为对象,构建了多体动力学模型,分别与GH Bladed软件计算结果和机组实测数据相比,具有较高的吻合度。基于此模型,研究了稳态工况下,塔影效应、几何非线性以及桨距角变化对叶片运行参数和振动的影响。结果表明,叶片轴向推力和转矩在塔影区有明显下降,同时挥舞方向振动在塔影区存在显著波动。叶片的侧向弯曲刚度随着方位角的变化呈谐波式变化,转速影响叶片侧向弯曲刚度大小。当风速过大时,叶片通过桨距角变化可以有效抑制振动。

关键词：空气动力学结构动力学塔影效应几何非线性摆振与挥舞

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基于动态格栅的湍流风实验模拟方法研究

太阳能学报 2024年第8期45卷 587-594页

作者：金瑞麒武广兴魏永刚张海瑞李新凯刘永前华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 华北电力大学新能源学院北京102206 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司北京100031

开发一种基于动态格栅的湍流风实验模拟方法和装置,并通过调节格栅运动参数和来流风速,实现对湍流风特征参数的定量调控。实验分别研究罗斯贝数Ro、格栅雷诺数Re_(M)、格栅运动角加速度α、格栅运动周期长度T对湍流参数的影响规律。结... 详细信息

开发一种基于动态格栅的湍流风实验模拟方法和装置,并通过调节格栅运动参数和来流风速,实现对湍流风特征参数的定量调控。实验分别研究罗斯贝数Ro、格栅雷诺数Re_(M)、格栅运动角加速度α、格栅运动周期长度T对湍流参数的影响规律。结果表明,湍流参数仅对罗斯贝数敏感,平均风速与湍流度均随罗斯贝数增加而增大,而湍流积分尺度则呈现先减小后增大的趋势。综合实验工况参数,得到湍流强度可调节范围为0.05~0.39,湍流积分尺度可调节范围为0.15~1.56 m,适用于缩尺比1∶20~1∶1200范围的风电机组模型实验。

关键词：风电风洞湍流动态格栅湍流积分尺度

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间接空冷翅片管束临界防冻特性及防冻裕量研究

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热力发电 2024年第4期53卷 92-101页

作者：张明玉王晓静关欣郭文军周维博孙凯谢欣雯张昊天赵一鸣张冬月王伟佳中国神华胜利发电厂内蒙古锡林浩特026000 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100120 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此,首先凝练了管束防冻模型,包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件;其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束,分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量;最后探究了中间型... 详细信息

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此,首先凝练了管束防冻模型,包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件;其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束,分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量;最后探究了中间型、左侧型、侧面型进水方式管束的临界值特点。结果表明:环境温度和入口水温降低、风速增加,管束防冻流量增加,且入口水温越低,风速影响更突出;逆流式管束防冻性能劣于顺流式管束,随风速增加或入口水温降低,二者差异扩大;入口水温抬升对防冻裕量影响分为3个梯次,为显著增加区间(0℃, 10℃]、变化缓慢区间(10℃, 20℃]、基本不变区间(20℃, 40℃],不可一直增加入口水温来防冻;中间型管束防冻性能优于左侧型和侧面型,空冷燃煤火电或核电机组应优先选用。研究结果可为我国空冷机组冬季防冻运行提供指导。

关键词：空冷翅片管束管束防冻模型临界防冻流量防冻裕量管束进水方式

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碱性水电解槽关键材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1841-1860页

作者：刁书楷赵雄郁章涛陈明轩刘影李森林杨天让刘建国华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101100 三峡科技有限责任公司北京101100

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发... 详细信息

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发展面临着关键材料性能提升、电解槽优化设计和运行调控等方面的技术挑战。本文在介绍碱性水电解基本原理的基础上,梳理了限制碱性电解槽电流密度和负载运行范围的关键材料的研究进展。针对电解槽运行控制,阐述了反向电流对电极材料的影响与缓解策略,最后展望了碱性水电解制氢技术发展前景与挑战。

关键词：碱性水电解制氢电极复合隔膜

不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5051-5062,I0003页

作者：刘晓颖郭春义迟永宁新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空... 详细信息

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空间模型,然后提出综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统功率传输能力计算方法及流程,掌握不同功率水平下系统稳定运行区域及边界的变化特征,最终得到不同水电出力下的直流外送系统功率传输范围、特定传输功率下所允许的水电出力最小值、风光配比与小信号稳定性的定量关系。通过该方法定量评估风光水配比不同时直流外送系统的功率传输能力,从而优化选取风光水配比。结果表明,水电出力较小时,系统传输功率上限受小信号稳定性制约,下限受电压偏移约束制约;水电出力较大时,系统传输功率上限受LCC-HVDC安全运行约束制约,下限受逆变侧电压偏移、系统潮流约束制约;在功率运行点不变时,风光配比平衡工况系统更加稳定。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证上述功率传输能力理论计算的正确性。

关键词：风光水打捆直流外送系统功率传输能力稳态运行约束条件小信号稳定性约束条件风光水配比

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潜热通量缺失数据插补方法比较研究

浙江农林大学学报 2024年第4期41卷 810-819页

作者：杨强李鑫豪杜韬中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100032 北京林业大学水土保持学院北京100083

【目的】分析比较不同插补方法对生态系统潜热通量(F_(LE))缺失值的插补精度。【方法】利用涡度相关法于2019年对北京市松山国家级自然保护区典型天然落叶阔叶林生态系统F_(LE)与环境要素进行原位连续监测,通过3种插补方法(边缘分布抽... 详细信息

【目的】分析比较不同插补方法对生态系统潜热通量(F_(LE))缺失值的插补精度。【方法】利用涡度相关法于2019年对北京市松山国家级自然保护区典型天然落叶阔叶林生态系统F_(LE)与环境要素进行原位连续监测,通过3种插补方法(边缘分布抽样法、线性回归法、人工神经网络法)对F_(LE)缺失数据(0.5 h数据中随机剔除)进行插补,分析实测F_(LE)、插补F_(LE)与环境因子间的关系。【结果】3种插补结果均低估了实测F_(LE),其中人工神经网络插补值最接近实测值(决定系数R^(2=0.40)。实测F_(LE)与空气温度(T_(a))、饱和水汽压差(D_(VP)))间均呈指数关系。边缘分布抽样法插补F_(LE)与T_(a)、D_(VP)间的关系最接近实测F_(LE),然而3种插补方法都不同程度改变了F_(LE)对T_(a)和D_(VP)的敏感性。【结论】人工神经网络法的插补结果与实测值最接近,边缘分布抽样法的结果与环境因子间的关系最接近实测值与环境因子间的关系,因此未来研究应依据研究目的选取合适的插补方法。

关键词：涡度相关潜热通量数据插补落叶阔叶林

荷随源动的电网友好型风光氢储大基地容量优化配置研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：吴瑊何冰琛张勋奎丁浩植米增强王劲松李君卫新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 风帆有限责任公司中国大唐集团有限公司中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院

在“双碳”目标的驱动下，大型风电光伏基地建设正加快推进，新能源接入比例迅速上升，我国新能源装机占比已达30%，实际可靠容量占比仅为5%，以新能源为主体的新型电力系统如何实现经济可行前提下的安全稳定运行成为重点研究方向。以... 详细信息

在“双碳”目标的驱动下，大型风电光伏基地建设正加快推进，新能源接入比例迅速上升，我国新能源装机占比已达30%，实际可靠容量占比仅为5%，以新能源为主体的新型电力系统如何实现经济可行前提下的安全稳定运行成为重点研究方向。以火电为基荷的电力系统安全稳定运行多年，对构建新型电力系统具有重要的参考价值。本文提出在计及电源侧投资经济性前提下，以风光氢储大基地对标火电机组出力稳定性、频率调节能力量化实际可靠容量，实现电-氢双能源送出、荷随源动的能源大基地容量优化配置，并分析能源供应商参与源-荷双侧投资对促进电力系统向安全高效、绿色低碳目标快速转型的意义。

关键词：新能源氢能储能灵活性调节功率-能量平衡