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黑曲霉菌对废旧电缆聚乙烯降解效果及反应机理研究

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电工技术学报 2024年第1期39卷 76-87,98页

作者：杨世芳杨晓磊谢军侯前朋刘云鹏华北电力大学电力工程系保定071003

近年来,随着电缆批量退役,有机固体废物大量堆积,严重威胁环境清洁和人类生命健康。微生物降解废旧电缆比传统的焚烧填埋更为清洁、经济,因此可以采用菌群降解手段实现废旧电缆环保处理。为了研究微生物降解废弃聚乙烯(PE)组分的过程,... 详细信息

近年来,随着电缆批量退役,有机固体废物大量堆积,严重威胁环境清洁和人类生命健康。微生物降解废旧电缆比传统的焚烧填埋更为清洁、经济,因此可以采用菌群降解手段实现废旧电缆环保处理。为了研究微生物降解废弃聚乙烯(PE)组分的过程,该文选取黑曲霉菌对聚乙烯粉末进行降解处理,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)进行官能团分析及样品表面碳、氧元素的含量分析,使用X射线衍射实验(XRD)进行样品的晶体结构分析,采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)联用热分析方法开展样品的变温热性能分析,同时基于扫描电子显微镜(SEM)进行10 000~50 000倍下样品的微观形貌观测。实验结果表明,在黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的过程中发生了氧化反应,产生了羟基、羰基等亲水基团,在菌群处理聚乙烯天数为14天时,氧元素含量从1.38%增加至13.60%,同时聚乙烯结晶度从53.4%下降到34.18%,起始热解温度降低200℃,最终热解温度降低10℃,熔融峰降低0.87 mW/mg,表面形貌出现明显的孔隙和沟壑。该文解析了黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的化学机制为醇化、羰基化以及酶促氧化反应。

关键词：废旧电缆微生物聚乙烯生物降解

结合太阳辐射量计算与CNN-LSTM组合的光伏功率预测方法研究

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太阳能学报 2024年第2期45卷 443-450页

作者：王东风刘婧黄宇史博韬靳明月华北电力大学自动化系保定071003

为了提高模型预测性能,提出一种综合太阳辐射模型及深度学习的光伏功率预测模型。首先,利用太阳辐射机理建立太阳辐射模型(SRM),估算出水平面上总辐射值,再由斜面辐照度转换方法计算出光伏组件所接收的斜面辐射值。其次,通过皮尔逊相关... 详细信息

为了提高模型预测性能,提出一种综合太阳辐射模型及深度学习的光伏功率预测模型。首先,利用太阳辐射机理建立太阳辐射模型(SRM),估算出水平面上总辐射值,再由斜面辐照度转换方法计算出光伏组件所接收的斜面辐射值。其次,通过皮尔逊相关分析法筛选出对光伏功率影响较大的主要因素,将斜面辐射计算值及主要影响因素作为输入,采用卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)建立光伏功率SRM-CNN-LSTM预测模型。分别利用春夏秋冬四季典型日的数据开展对比实验,结果表明:与几种其他方法相比,该文方法具有更好的预测效果。

关键词：光伏发电预测太阳辐射神经网络卷积神经网络长短期记忆网络

核反应堆液体区域控制系统全程隐蔽攻击方法研究

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 645-654页

作者：黄宇王嘉俊谷赫谢家乐华北电力大学自动化系保定071003

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首... 详细信息

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首先,在攻击筹备阶段,通过最大似然估计离线设计最大似然形式下的双模H2最优无偏FIR;之后,在状态估计阶段,利用该FIR对攻击开始时刻的系统状态进行估算;然后,在攻击实施阶段,结合预期攻击目的和系统当前状态设计攻击实施序列,并将其注入至系统信号传输通道中,实现隐蔽攻击;最后,在攻击退出阶段,根据系统状态偏移量构建约束优化问题以给出最优攻击退出序列从而实现攻击退出过程的静默化.此外,本文基于系统噪声强度和攻击模型精度,分情况对全程隐蔽攻击方法的可行性进行了仿真验证.实验结果表明,在上述影响因素单独或综合作用下,所提攻击方法都能够隐蔽地完成攻击目标并无痕退出.

关键词：液体区域控制系统隐蔽攻击双模H2最优无偏FIR 攻击退出最大似然

基于改进边缘注意力生成对抗网络的电力设备热成像超分辨率重建

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 119-127页

作者：王艳连洪钵王寅初康磊赵洪山华北电力大学电力工程系河北保定071000

针对低分辨率电力设备热成像图像,提出一种基于改进边缘注意力生成对抗网络的超分辨率重建方法。首先,在边缘注意力的基础上,引入通道注意力和位置注意力的双注意力模块(dual attention, DA),捕获特征图不同位置间和不同通道间的依赖关... 详细信息

针对低分辨率电力设备热成像图像,提出一种基于改进边缘注意力生成对抗网络的超分辨率重建方法。首先,在边缘注意力的基础上,引入通道注意力和位置注意力的双注意力模块(dual attention, DA),捕获特征图不同位置间和不同通道间的依赖关系,并将两组依赖关系进行融合,以加大全局信息的提取程度。然后针对参数修正线性单元激活函数(parametric rectified linear unit, PReLU)对网络中神经元进行无差别激活,导致网络特征表达能力受限问题。采用改进β-ACONC自适应控制激活函数替代PRe LU函数,在辨识有效特征的基础上,对神经元进行选择性激活,以强化有效特征、弱化无效特征,提升网络的自适应激活能力和特征表达能力。最后对所提改进边缘注意力生成对抗网络模型(edge-attention generative adversarial network, EA-GAN)进行实验验证。结果表明,与Bi Cubic双三次插值模型和原EA-GAN模型边缘注意力生成对抗网络模型相比,所提改进模型网络性能最好,重建图像质量最高,客观评价指标峰值信噪比(peaksignal-to-noiseratio, PSNR)均值、结构相似性(structural similarity,SSIM)均值和均方误差损失(mean square error loss, MSE-loss)均值最优,在电力设备红外图像重建领域普适性较高,具有一定的工程应用价值。

关键词：热成像超分辨率重建注意力机制自适应激活函数

可再生能源投资的政企随机演化博弈研究——基于动态碳价视角

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中国环境科学 2024年第1期44卷 567-580页

作者：李艳梅杨冲任恒君牛丹丹华北电力大学经济管理系河北保定071003

针对传统确定性演化博弈模型的不足,引入几何布朗运动模型模拟动态的碳价参数,构建了具有随机支付矩阵的演化博弈模型,以全国碳市场背景下的发电企业为例,研究了政企双方的演化过程和策略选择,探究了不同因素对演化均衡和政企决策的影响... 详细信息

针对传统确定性演化博弈模型的不足,引入几何布朗运动模型模拟动态的碳价参数,构建了具有随机支付矩阵的演化博弈模型,以全国碳市场背景下的发电企业为例,研究了政企双方的演化过程和策略选择,探究了不同因素对演化均衡和政企决策的影响.结果显示:碳价是影响政企决策的重要因素,碳价较低时,政企的最优决策分别是选择作为策略即采取奖惩措施和不投资可再生能源,碳价较高时最优决策转变为不作为和投资.火力发电的成本、收益和碳排放系数以及可再生能源发电的成本、收益和建设成本是影响政府和发电企业策略选择的关键因素.发电企业投资意愿与政府的奖惩力度正相关,政府作为意愿与奖惩力度负相关,短期内提高政府的奖惩力度可激励发电企业的投资行为,但会缩短政府作为时长.

关键词：碳交易机制可再生能源投资几何布朗运动模型演化博弈随机支付

一种基于前向成像模型的光声层析图像重建方法

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中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 444-455页

作者：程丽君孙正孙美晨侯英飒华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003

在光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)时,不均匀光通量分布、组织复杂的光学和声学特性以及超声探测器的非理想特性等因素会导致重建图像质量下降。本文考虑不均匀光通量、非定常声速、超声探测器的空间脉冲响应和电脉冲响应... 详细信息

在光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)时,不均匀光通量分布、组织复杂的光学和声学特性以及超声探测器的非理想特性等因素会导致重建图像质量下降。本文考虑不均匀光通量、非定常声速、超声探测器的空间脉冲响应和电脉冲响应、有限角度扫描和稀疏采样等因素的影响,建立了前向成像模型。通过交替优化求解成像模型的逆问题,实现光吸收能量分布图和声速分布图的同时重建。仿真、仿体和在体实验结果表明,与反投影法、时间反演法和短滞后空间相干法相比,该方法重建图像的结构相似度和峰值信噪比可分别提高约83%、56%、22%和80%、68%、58%。由上述结果可知,对非理想成像场景采用该方法重建的图像质量有显著提高。

关键词：光声层析成像图像重建前向成像模型探测器脉冲响应有限角度扫描稀疏采样

基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池系统性能分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1264-1274页

作者：姚文岐王江江邓宇崔志恒高月芬张旭涛华北电力大学动力工程系保定071000 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室保定071000

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的... 详细信息

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的热力学模型,并对系统进行了热力学、经济及环境分析。本文从三个运行模式对系统的性能进行了分析,考虑独立的固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC)系统,耦合回热的SOEC子系统以及太阳能耦合带回热的SOEC系统,在设计工况下三种模式的能效率和效率分别为63.1%和62.5%,67.3%和65.8%以及15.0%和15.6%。系统的总成本率及CO_(2)排放率分别为9.79USD/h和0.04kg/kWh,且比成本为0.086USD/kWh。另外,探讨了SOEC操作参数对系统性能的影响,当电流密度、操作温度、压力和水蒸气的摩尔分数分别为0.64A/cm^(2)、1323.15K、0.1MPa和20%时系统的能效和效达到最大值。

关键词：太阳能燃料光谱分频固体氧化物电解池系统模拟热力学分析

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一种组合电极电容层析成像重建图像融合方法

计量学报 2024年第1期45卷 38-43页

作者：张立峰赵建海华回春华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学数理系河北保定071003

提出一种基于电容层析成像(ECT)组合电极重建图像及层次聚类的ECT图像融合方法。首先,构建组合8电极及12电极ECT阵列传感器,研究2种组合传感器激励测量方案;其次,采用层次聚类法对两种组合电极ECT重建图像进行聚类,从而消除重建过程中... 详细信息

提出一种基于电容层析成像(ECT)组合电极重建图像及层次聚类的ECT图像融合方法。首先,构建组合8电极及12电极ECT阵列传感器,研究2种组合传感器激励测量方案;其次,采用层次聚类法对两种组合电极ECT重建图像进行聚类,从而消除重建过程中产生的伪影;最后,将聚类后的2种图像再进行小波融合重建。实验结果表明,相较于原始重建图像,所提方法重建图像平均相对误差最小,最大降幅达到23.4%,平均相关系数最大,最大增幅达到10.56%。

关键词：计量学电容层析成像组合电极图像重建图像融合油-气两相流

富氧燃烧发电机组辅助系统余热利用过程优化与影响因素分析

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 820-834页

作者：高大明陈鸿伟冉鹏许小刚李建强鲁许鳌河北省低碳高效发电技术重点实验室(华北电力大学) 保定071003 华北电力大学动力工程系保定071003

基于多系统集成和热量耦合思想,结合能级最优匹配原理,针对富氧燃烧发电机组设计了串、并联混合结构的流量可调辅助系统余热梯级利用方案.采用效能-传热单元数(e-NTU)的换热器分析计算方法,推导了级间冷却器出口排气和凝结水温度计算公... 详细信息

基于多系统集成和热量耦合思想,结合能级最优匹配原理,针对富氧燃烧发电机组设计了串、并联混合结构的流量可调辅助系统余热梯级利用方案.采用效能-传热单元数(e-NTU)的换热器分析计算方法,推导了级间冷却器出口排气和凝结水温度计算公式.基于汽轮机回热系统中各加热器内部换热过程的特征参数,建立了汽轮机回热系统的热量-功率转换系数矩阵方程,并在此基础上建立了辅助系统余热利用过程发电功率增量计算模型,可以定量计算余热利用过程对机组发电功率产生的影响.以某350 MW富氧燃烧模拟发电机组为例,综合考虑辅助系统余热利用过程对辅助系统运行能耗和机组发电功率产生的影响,以发电功率净增量最大值为优化目标,确定了余热利用过程凝结水流量的最优值.优化后富氧燃烧发电机组发电功率净增7.09 MW,供电标准煤耗下降11.68 g/(kW h),供电效率提高1.68%.同时进一步分析了机组负荷变化以及不同煤种对辅助系统余热利用过程产生的影响.

关键词：富氧燃烧辅助系统余热利用汽轮机回热系统过程优化