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基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4759-4774,I0013页

作者：夏越张鸿飞陈颖杜松怀苏娟刘露沈沉中国农业大学信息与电气工程学院北京市海淀区100083 清华大学电机系北京市海淀区100084

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零... 详细信息

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

关键词：传递函数双馈风力发电系统(DFIG-based WECS) 小信号分析动力传动系统模型

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基于数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预测

中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5196-5207,I0015页

作者：郑珂王丽婕郝颖王勃北京信息科技大学自动化学院北京市海淀区100192 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

云是影响太阳直接辐射变化的主要因素,由于各类云的透光率不同,导致到达光伏电站的太阳辐射会随之产生波动。为解决各类云遮挡下的光伏发电功率波动大、预测模型个数多的问题,提出一种基于卫星云图和数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预... 详细信息

云是影响太阳直接辐射变化的主要因素,由于各类云的透光率不同,导致到达光伏电站的太阳辐射会随之产生波动。为解决各类云遮挡下的光伏发电功率波动大、预测模型个数多的问题,提出一种基于卫星云图和数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预测模型。首先,基于待测场站上方的历史云图,采用Farneback光流法预测出云图;然后,根据卫星云分类标签数据建立各类云的样本库,利用数据集蒸馏算法训练样本库得到云类判别图,将预测云图与云类判别图匹配计算,获得云类聚合匹配特征;最后,利用上述特征、云量特征以及数值天气预报数据建立长短期记忆网络模型,对光伏发电功率进行超短期预测。利用某光伏电站数据进行验证,结果显示,该文所提模型能准确描述云层的各项特征,有效提升光伏功率预测精度。

关键词：数据集蒸馏卫星云图云分类光流法超短期光伏功率预测

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稀土发光纳米材料在手印显现中的应用进展

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1501-1511页

作者：丁寒中国政法大学刑事司法学院北京102249

自2000年起,研究人员陆续将一系列新型纳米材料应用到手印显现中,由此衍生了手印纳米显现技术。显现材料的推陈出新和显现方法的借鉴创新共同促进了手印纳米显现技术的迅速发展。近十年来,将稀土发光纳米材料应用于手印纳米显现技术的... 详细信息

自2000年起,研究人员陆续将一系列新型纳米材料应用到手印显现中,由此衍生了手印纳米显现技术。显现材料的推陈出新和显现方法的借鉴创新共同促进了手印纳米显现技术的迅速发展。近十年来,将稀土发光纳米材料应用于手印纳米显现技术的研究报道日益增多,已经逐渐成为该领域的研究热点之一。基于稀土发光纳米材料的手印显现技术具有对比度强、灵敏度高、选择性佳、毒害性低等突出优势,因此具备重要的理论研究价值和广阔的实践应用前景。目前,该研究领域的文献报道形式主要为研究类文章,鲜有涉及综述类文章。该文从显现材料的推陈出新和显现方法的借鉴创新两个方面综述了稀土发光纳米材料在手印显现中的研究进展。在显现材料的推陈出新方面,总结了基于稀土下转换发光纳米材料、稀土上转换发光纳米材料、复合型稀土发光纳米材料的手印显现应用;在显现方法的借鉴创新方面,总结了基于静电吸附原理、疏水作用原理、化学键合原理、适配体识别原理的手印显现方法。基于稀土发光纳米材料的手印显现研究呈现出如下发展趋势:显现材料由下转换发光材料向上转换发光材料发展,由单一发光材料向多重发光材料发展,由光致发光材料向功能复合材料发展;显现方法由非特异显现向靶向性显现发展,由痕迹物证的定性显现向遗留物质的定量检测发展,由物理显现向化学显现发展;显现效果由痕迹特征的宏观无损向生物物证的微观无损发展;显现操作由潜在毒害向绿色环保发展;显现评估由主观、片面、定性描述向客观、全面、定量分析发展。该综述对基于稀土发光纳米材料的手印显现技术提出了如下展望:首先是纳米材料的物理性质对手印显现效果的影响研究,其次是纳米材料的诸多性质对生物物证检验的影响研究,最后是显现原理的广泛借鉴与显现方法的深度开发研究。

关键词：手印显现潜在手印纳米材料稀土发光

不平衡数据集下基于多粒度近邻图的智能电表故障分类方法

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电网技术 2024年第3期48卷 1291-1300页

作者：黄子健高欣李保丰翟峰秦煜叶平北京邮电大学人工智能学院北京市海淀区100876 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

智能电表故障的准确预测对实现计量设备精准主动运维、保障电网稳定运行具有重要意义。电表各故障类型样本的出现频次不同,且不同故障类型样本在高维特征空间中的分布存在重叠,这极大增加了故障预测的难度。现有不平衡分类方法通过构建... 详细信息

智能电表故障的准确预测对实现计量设备精准主动运维、保障电网稳定运行具有重要意义。电表各故障类型样本的出现频次不同,且不同故障类型样本在高维特征空间中的分布存在重叠,这极大增加了故障预测的难度。现有不平衡分类方法通过构建单一样本信息与其对应类别标签的映射关系来划分样本类型,导致对具有相似表征信息的重叠区样本难以准确判别,降低了整体分类精度。该文提出一种基于多粒度近邻图的智能电表故障分类方法。首先,选择原始数据集中样本作为目标样本,以目标样本及其近邻样本作为节点、目标样本与其近邻样本连线作为边构建近邻图。根据选择的近邻样本数量不同构建多粒度近邻图,实现目标样本的信息扩充和训练样本的数量扩增,更有利于模型稳定训练。构建编码器挖掘近邻图节点特征,利用图注意力机制,根据近邻图节点编码特征和节点邻接关系将近邻样本信息自适应地聚合到目标样本,实现对相似样本差异的有效挖掘。对于给定测试样本,通过集成测试样本多粒度近邻图的分类结果,得到更精准、更鲁棒的智能电表故障预测结果。在20个KEEL(knowledge extraction based on evolutionary learning)和UCI(UC Irvine machine learning repository)不平衡分类公开数据集和智能电表实际故障数据集上的大量实验结果表明,与17种典型方法相比,该文所提算法在处理智能电表故障分类问题上具有显著优势。

关键词：智能电表故障分类不平衡数据多粒度近邻图图神经网络样本信息聚合

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太阳能光热发电并网的综合效益量化评估方法

中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5135-5146,I0010页

作者：方宇晨杜尔顺余扬昊姜海洋戴璟张宁清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 低碳能源实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

构建新型电力系统,是实现“双碳”目标的关键抓手。强随机性与低惯量特性将成为新型电力系统的重要特征。相比风电、光伏发电技术,太阳能光热发电技术集成太阳能利用、旋转同步发电机与高性价比的大容量储热为一体,是具有灵活调节能力... 详细信息

构建新型电力系统,是实现“双碳”目标的关键抓手。强随机性与低惯量特性将成为新型电力系统的重要特征。相比风电、光伏发电技术,太阳能光热发电技术集成太阳能利用、旋转同步发电机与高性价比的大容量储热为一体,是具有灵活调节能力与旋转惯量支撑的清洁发电技术,可在电力系统中承担与火电相似的“压舱石”角色。当前,光热发电的技术成本相对较高,灵活效益与惯量效益等亟待全面综合评估。该文从能量效益、灵活性效益、惯量效益以及碳减排效益4个方面分析了光热发电在高比例可再生能源电力系统中的综合效益,并提出了解析化的综合效益定量评估模型与方法。算例结果表明,相比于仅考虑能量效益,综合效益提高了41.27%。

关键词：碳达峰碳中和新型电力系统光热发电综合效益评估

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城轨交通牵引供电系统电流与功率追踪研究

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2270-2278,I0015页

作者：米佳雨杨中平钟志宏林飞孙凯琦毛润前北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

对于包含多个变电站的城轨牵引供电系统,在多车协同运行场景下,变电站、牵引列车、制动列车之间存在着复杂的能量交互。现有的潮流计算方法只关注于得到某时刻下各支路电流的大小,并未深入分析系统中各源(变电站和制动列车)与负荷(牵引... 详细信息

对于包含多个变电站的城轨牵引供电系统,在多车协同运行场景下,变电站、牵引列车、制动列车之间存在着复杂的能量交互。现有的潮流计算方法只关注于得到某时刻下各支路电流的大小,并未深入分析系统中各源(变电站和制动列车)与负荷(牵引列车和线路电阻)之间定量的电流及功率分配关系。该文基于电路理论,对城轨牵引供电系统中的电流分配情况进行上游追踪与下游追踪,定量表征源电流与负荷电流之间的比例关系;基于电流追踪的结果,对城轨牵引供电系统的功率分配进行上游追踪与下游追踪,得到源功率与负荷功率之间的具体分配系数。最后,通过算例分析验证所提潮流追踪算法的有效性和正确性。潮流追踪直观定量地展示了系统的功率流动路径,为后续优化储能系统容量配置和多储能系统间的协调控制提供理论支撑。

关键词：城市轨道交通电流追踪功率追踪节点电压方程上游追踪下游追踪

1500 V锂离子电池簇电场分布仿真及绝缘风险分析

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 377-384,I0031页

作者：牛腾腾黄人杰渠展展惠东杨颖清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

锂离子电池储能在辅助可再生能源并网、电网调频和调峰等方面发挥重要作用。提高锂离子电池储能系统直流侧电压等级,有利于储能系统的降本增效,却对电池系统绝缘性能产生了更高的要求。该文对锂离子电池簇在直流1500 V下场强分布进行了... 详细信息

锂离子电池储能在辅助可再生能源并网、电网调频和调峰等方面发挥重要作用。提高锂离子电池储能系统直流侧电压等级,有利于储能系统的降本增效,却对电池系统绝缘性能产生了更高的要求。该文对锂离子电池簇在直流1500 V下场强分布进行了仿真计算,并考虑了绝缘结构胶中不同规格气泡缺陷的影响。由于存在共模干扰的影响,该文对直流电压、共模电压叠加下电池簇场强分布进行了仿真计算,结果表明:1500 V直流电压下场强最大值出现在外绝缘膜和绝缘罩交界处,贯穿型气泡缺陷使局部场强最大值增大130.6%,考虑共模电压影响后一个周期内场强最大值增幅约为86%,且场强最大值点由外绝缘膜转移至空气中。该文构建的跨越4个数量级的大跨度几何尺寸(10^(1)~10^(-3)m)电池系统电场仿真模型首次建立了储能电池簇中各电池单体金属壳体表面的电场分布,首次将共模干扰引入电池单体电场分析,提出了通过降低电池系统对地寄生电容从而抑制共模干扰、增加单体电池边角处绝缘强度从而减小最大电场强度的方法,解决了高压电池系统在共模干扰下电场分布畸变、绝缘风险增大的问题,为高压电池系统绝缘设计提供理论支撑。

关键词：锂离子电池储能系统气泡缺陷直流1500 V 共模电压

基于耦合约束解耦的虚拟电厂动态可行域求解方法

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3440-3451,I0008页

作者：许泽凯和敬涵刘曌陈韦韬王小君张沛北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建立计及分布式电源出力不确定性的虚拟电厂动态可行域求解模型,进而通过李雅普诺夫优化将求解模型内部耦合约束松弛解耦为虚拟队列稳定性问题,提出以顶点搜索与队列稳定为目标的数学模型,最终通过建立虚拟时间队列形成求解算法。所提算法通过耦合约束解耦以提高求解效率;通过满足调度能力约束以提升资源调度能力。算例结果表明,在日前与日内场景下,所提算法具备提升计算效率与约束满足能力等方面的优势。

关键词：虚拟电厂可行域柔性负荷时间耦合约束李雅普诺夫优化

绿氢内燃机及其在边无海岛地区的供电系统应用前瞻

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1894-1903,I0019页

作者：马宁孙柏刚罗庆贺北京理工大学机械与车辆学院北京市海淀区100081

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系... 详细信息

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系统通过氢内燃机替代柴油内燃机发电,制氢及储氢系统替代原有柴油和部分储能电池,达到充分利用边无海岛的可再生能源,实现海岛零碳可自身持续供能,摆脱外界输入能源依赖。该系统具备推广和应用前景,为未来边无海岛零碳自持供电系统建设提供参考。

关键词：氢内燃机可再生能源边无海岛零碳供电系统

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