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融合多注意力深度神经网络的可解释光伏功率区间预测

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电网技术 2024年第7期48卷 2928-2939,I0080-I0086页

作者：武宇翔韩肖清牛哲文闫博阳赵津蔓杨晶电力系统运行与控制山西省重点实验室(太原理工大学) 山西省太原市030024

现有光伏出力预测研究对复杂时空相关性的影响考虑不足,且深度学习自身的黑箱性质使其预测结果的可解释性差。为提高多时空尺度下光伏功率预测精度并增强模型可解释能力,提出融合时空注意力深度神经网络的光伏出力预测模型及其可解释性... 详细信息

现有光伏出力预测研究对复杂时空相关性的影响考虑不足,且深度学习自身的黑箱性质使其预测结果的可解释性差。为提高多时空尺度下光伏功率预测精度并增强模型可解释能力,提出融合时空注意力深度神经网络的光伏出力预测模型及其可解释性分析方法。首先,建立了时间-空间-特征的多维注意力机制,结合深度神经网络和分位数回归模型构建光伏区间预测模型,并以注意因子为导向指导模型优化。然后,提出了面向深度学习模型预测过程和预测结果的可解释性体系,基于神经元电导梯度法从模型结构上解释其预测机制,进一步结合注意力权重挖掘影响模型功率预测的核心时空特征。为验证解释结果的可靠性,通过沙普利加性原理量化考虑时间差异性的特征全局边际贡献,并结合实例样本溯因模型的预测依据。最后,在中国某省分布式光伏电站数据中进行验证,结果表明,所提模型相比传统预测模型具有更高的预测精度,可以挖掘光伏出力的时空规律性并合理解释模型预测机制。

关键词：光伏功率区间预测多时空维度注意力深度神经网络可解释性

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无机纳米颗粒及界面层协同改善倍增型近红外有机光电探测器性能

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发光学报 2024年第6期45卷 986-995页

作者：常铭茹石林林滑羽璐冀婷李国辉许并社董海亮崔艳霞太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理学院山西太原030024

近红外有机光电探测器具有低成本、可溶液旋涂、生物兼容性好和柔性可穿戴等优势,在生物传感、医学成像、柔性可穿戴电子器件等领域有广泛的应用前景。倍增型有机光电探测器相比于二极管型有机光电探测器,因其具有更高的外量子效率(EQE>... 详细信息

近红外有机光电探测器具有低成本、可溶液旋涂、生物兼容性好和柔性可穿戴等优势,在生物传感、医学成像、柔性可穿戴电子器件等领域有广泛的应用前景。倍增型有机光电探测器相比于二极管型有机光电探测器,因其具有更高的外量子效率(EQE>100%)和灵敏度而备受关注。该类器件利用电极附近被载流子陷阱捕获的一种载流子能辅助另一种极性相反的载流子从外电路隧穿注入到活性层中,实现光电倍增,但陷阱的数量在一定程度上会影响器件性能的进一步提升。本文通过在活性层中掺入无机ZnO纳米颗粒来增加电子陷阱数量,使得器件在反向偏压保持暗电流密度的前提下,亮电流密度得到提高。通过优化,发现当ZnO纳米颗粒掺杂比例为5%时性能最优,在850 nm LED照射、-15 V偏压下,与未掺杂ZnO纳米颗粒器件相比,亮电流密度提升了7.4倍。在此基础上,本文协同Al_(2)O_(3)界面修饰层,进一步改善器件性能。结果表明,Al_(2)O_(3)界面修饰层的插入可改善器件的阳极界面接触特性,使得器件在正向和反向偏压下都能够实现光响应。Al_(2)O_(3)修饰后的器件在15 V偏压、全光谱范围内,EQE最高可达10^(5)%,R最高达10^(4) A/W。本工作为高灵敏度有机光电探测器的发展提供了新的思路和方法。

关键词：近红外光电倍增有机光电探测器无机纳米颗粒界面修饰

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多阶时域差分重构相关法拉曼分布式光纤传感

光学学报 2024年第1期44卷 398-408页

作者：李健范卜文程姿嘉薛晓辉张明江太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

提出了一种基于多阶时域差分重构相关法的拉曼分布式光纤传感技术。该方案利用混沌信号、放大自发辐射(ASE)信号和噪声信号代替传统脉冲激光作为传感信号,基于多阶时域差分重构方法重构拉曼反斯托克斯散射信号,以此剥离出各个传感光纤... 详细信息

提出了一种基于多阶时域差分重构相关法的拉曼分布式光纤传感技术。该方案利用混沌信号、放大自发辐射(ASE)信号和噪声信号代替传统脉冲激光作为传感信号,基于多阶时域差分重构方法重构拉曼反斯托克斯散射信号,以此剥离出各个传感光纤位置点携带探测信号时序随机起伏特征的光强信息。最后基于相关压缩解调方法,揭示了拉曼散射温度调制光场空间位置与探测信号的相关特性。从理论上将时域差分重构方法推广至任意阶数,分析了差分阶数对传感系统信噪比的影响,并分析了面向混沌拉曼分布式光纤传感技术的最优差分阶数。研究了混沌信号、噪声信号、ASE信号这三种信号作为探测信号时拉曼传感系统的数值模拟情况,结果证明了拉曼光纤传感领域混沌信号在动态范围与信噪比方面具有显著优势,为长传感距离、高空间分辨率和高信噪比拉曼分布式光纤传感技术提供了新的研究思路。

关键词：光纤光学分布式光纤传感拉曼散射空间分辨率温度解调

带有非线性边界和扰动输入的波动方程的输出反馈控制

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1459-1468页

作者：张亚超刘军军太原理工大学数学学院太原山西030024

无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右... 详细信息

无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右端带有总扰动输入的一维波动方程的输出反馈镇定问题.首先,利用算子半群理论证明了开环系统的适定性;其次,由于内部非线性项和外部扰动的存在,通过构造无穷维扰动估计器,证明了该估计器能够实时在线估计总扰动;紧接着,借助于原系统的量测输出信号设计状态观测器,构造输出反馈控制器并得到了闭环系统;最后,证明了该闭环系统的适定性和渐近稳定性.

关键词：波动方程非线性边界条件干扰估计器输出反馈稳定

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Cu-ZSM-5催化分解NO的机理

燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 831-838页

作者：张欢刘梁史一林乔晓磊金燕太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理,基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附,并提出副产物N_(2)O、NO_(2)辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明,双核铜氧物种是Cu... 详细信息

Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理,基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附,并提出副产物N_(2)O、NO_(2)辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明,双核铜氧物种是Cu基催化剂的重要活性中心。催化分解NO过程中,副产物NO_(2)在双核铜氧物种上的分解需要的活化能最高(为171.39 kJ/mol),N_(2)O分解需要86.92 kJ/mol的活化能垒,表明NO_(2)在活性位的分解难于N_(2)O的分解。N_(2)、O_(2)的解析分别吸收28.43、100.78 kJ/mol的热量,限速步骤为O_(2)的脱附。NO既作为反应物,同时又是催化过程中CuZSM-5催化剂活性中心实现氧化还原循环的关键还原剂。

关键词： Cu-ZSM-5 催化分解双核铜氧物种氧化还原循环

基于阳极键合玻璃与铜的钎焊连接机理研究及其力学性能分析

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机械工程学报 2024年第2期60卷 140-149页

作者：贾旭胡利方李子昊郑植刘伟张鹏太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

以铝箔作为中间层,采用Sn-9Zn-3Bi钎料通过阳极键合及钎焊工艺成功地实现了玻璃与铜片的连接。利用扫描电镜观察了玻璃-铝-钎料-铜接头的微观组织,分别讨论了钎焊温度和钎焊时间对连接过程的影响以及钎料和铝、铜的界面反应演化机制。... 详细信息

以铝箔作为中间层,采用Sn-9Zn-3Bi钎料通过阳极键合及钎焊工艺成功地实现了玻璃与铜片的连接。利用扫描电镜观察了玻璃-铝-钎料-铜接头的微观组织,分别讨论了钎焊温度和钎焊时间对连接过程的影响以及钎料和铝、铜的界面反应演化机制。研究发现玻璃-铝-钎料-铜的连接界面良好,玻璃表面阳极键合的铝箔随钎焊时间的增加逐渐被消耗,当钎焊温度为240℃,钎焊时间为15 min时铝箔消耗完毕。钎料与铜在240℃钎焊温度下随钎焊时间的延长依次出现Cu_(5)Zn_(8)和CuZn_(5)金属间化合物层,且随钎焊时间的延长Cu_(5)Zn_(8)金属间化合物层厚度逐渐增加,CuZn_(5)金属间化合物层由锯齿状逐渐变平缓。研究发现随钎焊温度升高,铝箔同样被逐渐消耗,界面处生成的金属间化合物层厚度也逐渐增加,且CuZn_(5)金属间化合物层锯齿状更加明显。通过剪切试验发现玻璃-铜接头的剪切强度随钎焊时间的延长呈先增加后降低的趋势,在钎焊时间为10min时剪切强度具有最大值20.29 MPa,断裂发生在玻璃基体内部,说明玻璃与铜实现了可靠连接。

关键词：阳极键合钎焊玻璃铝铜

碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板制备工艺及其弯曲性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 1047-1057页

作者：马威管海陆张晓琼王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进成形与智能装备研究院太原030024

不锈钢极薄带这一新型精密带材具有质量轻(厚度仅为0.01~0.1 mm)、强度高、易成型、耐腐蚀等诸多优点,是一种极具应用前景的轻质高强材料。为了探讨不锈钢极薄带作为纤维金属层板组分材料的可行性及评估其力学性能优劣,通过对比6种不同... 详细信息

不锈钢极薄带这一新型精密带材具有质量轻(厚度仅为0.01~0.1 mm)、强度高、易成型、耐腐蚀等诸多优点,是一种极具应用前景的轻质高强材料。为了探讨不锈钢极薄带作为纤维金属层板组分材料的可行性及评估其力学性能优劣,通过对比6种不同的不锈钢极薄带表面处理工艺,探明了6种工艺中机械打磨+丙酮清洗+10wt%氢氧化钠溶液腐蚀+1wt%偶联剂是不锈钢极薄带与碳纤维预浸料复合的最优表面处理工艺,其单搭接拉伸剪切强度值为21.3 MPa。基于该工艺,采用T700碳纤维单向预浸料、T300编织布预浸料及0.1 mm厚软态、半硬态与硬态不锈钢极薄带分别制备出含不同层数与不同类型不锈钢极薄带的纤维金属层板。并通过三点弯曲实验对所制层板的弯曲性能与变形失效机制进行了系统研究。结果表明:碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板弯曲失效模式主要受钢带强韧性变化影响,弯曲变形主要受钢带含量影响。

关键词：纤维金属层板不锈钢极薄带表面处理抗弯性能弯曲失效

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基于模体结构和度信息的关键节点组识别

通信学报 2024年第3期45卷 258-269页

作者：杨云云张辽于海龙王力太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

为了探究具有更小规模的高阶结构对关键节点组的影响,以优化网络传播为目标,提出了一种基于模体结构和度信息的关键节点组识别算法。基于模体结构对节点影响力进行评估,挖掘模体结构的核心节点,使用多准则妥协解排序(VIKOR)法将其与度... 详细信息

为了探究具有更小规模的高阶结构对关键节点组的影响,以优化网络传播为目标,提出了一种基于模体结构和度信息的关键节点组识别算法。基于模体结构对节点影响力进行评估,挖掘模体结构的核心节点,使用多准则妥协解排序(VIKOR)法将其与度信息进行融合,并利用种子排除算法对种子节点的邻居进行排除,有效减小影响力重叠问题。在SIR传播模型的基础上,选取6个不同的无向网络与4种基准算法进行比较,实验结果表明,所提算法在准确性和稳定性方面表现出更好的性能。

关键词：模体关键节点组影响力最大化

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基于功角稳定性的区域电网储能选址定容方法

电力自动化设备 2024年第7期44卷 21-29页

作者：程浩秦文萍韩肖清景祥朱志龙逯瑞鹏太原理工大学电力系统运行与控制山西省重点实验室山西太原030024

为了缓解跨传输断面的调峰压力,同时提升电网的功角稳定性,建立了兼顾经济性与功角稳定性的储能选址定容双层优化模型,并给出了模型的求解方法。上层模型考虑区域电网的运行经济性,以储能电站收益最大为优化目标,确定储能配置总容量。... 详细信息

为了缓解跨传输断面的调峰压力,同时提升电网的功角稳定性,建立了兼顾经济性与功角稳定性的储能选址定容双层优化模型,并给出了模型的求解方法。上层模型考虑区域电网的运行经济性,以储能电站收益最大为优化目标,确定储能配置总容量。下层模型考虑区域电网的功角稳定性,以储能调度期间总网损最小和储能调节区域电网功角稳定性能力最大为优化目标,进行储能选址与总容量的分配。双层模型的上层采用遗传算法进行求解,下层采用改进多目标人工蜂群算法进行求解。以某实际电网为算例进行仿真验证,结果表明,根据所提双层优化模型进行储能配置可以在保证经济性的同时,提升区域电网的功角稳定性。

关键词：储能双层规划选址定容功角稳定性改进多目标人工蜂群算法