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面向多元灵活资源聚合的区域综合能源系统主动调节能力评估与优化:关键问题与研究架构

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2097-2118,I0002页

作者：司方远张宁韩英华窦真兰董启环康重庆电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 东北大学秦皇岛分校河北省秦皇岛市066004 国网上海市电力公司上海市浦东新区200023

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)通过对多元灵活资源的整合与协调,在本地多能源供需平衡的基础上优化可调节能力,进而通过共享可调节量实现跨区域能量互济,有望提升能源利用效率,在深入挖掘海量用户可调节潜... 详细信息

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)通过对多元灵活资源的整合与协调,在本地多能源供需平衡的基础上优化可调节能力,进而通过共享可调节量实现跨区域能量互济,有望提升能源利用效率,在深入挖掘海量用户可调节潜力,充分发挥系统灵活性价值方面发挥着重要作用。该文首先系统分析多元灵活资源聚合下构建RIES的驱动力和瓶颈,对现有研究概况进行综述。基于当前研究路径,从RIES主动调节能力时空动态演变规律深度挖掘、复杂非线性动态RIES主动调节能力优化、多RIES集群分布式最优协调3个方面,分析RIES研究过程中的关键问题。在此基础上,从RIES“主动调节能力评估、自治协调优化、集群协同控制”3个共同影响系统经济稳定运行的重点问题提出多元灵活资源聚合下RIES的研究架构,并对关键研究内容进行分析和阐述。

关键词：区域综合能源系统灵活性主动调节能力能量共享不确定性分布式优化

基于全阶模型的直驱风电机组多时间尺度等效惯量机理建模

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 79-90页

作者：姜继恒鲁宗相乔颖李佳明程艳关逸飞汪挺电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市100084 国网山东省电力公司电力科学研究院山东省济南市250003 国网山东省电力公司山东省济南市250000

构建风电机组的等效惯量模型是开展风电场暂态支撑定量分析与优化控制工作的关键基础,在转动惯量降低、频率特性劣化的高比例可再生能源电网场景下尤其关键。然而,现有模型研究往往结合分析目标侧重若干环节而未能建立全环节的完整模型... 详细信息

构建风电机组的等效惯量模型是开展风电场暂态支撑定量分析与优化控制工作的关键基础,在转动惯量降低、频率特性劣化的高比例可再生能源电网场景下尤其关键。然而,现有模型研究往往结合分析目标侧重若干环节而未能建立全环节的完整模型,也未能揭示不同时间尺度降阶模型与计算精度的关系。首先,以直驱风电机组为对象,在对比风电等效惯量与同步机惯量在机理和实现方式等方面差异的基础上,分析了机械、控制、电气等环节对风电等效惯量的动态影响,建立了风电机组的频率响应全阶模型。然后,基于奇异摄动理论推导了考虑不同时间尺度动态的等效惯量降阶模型,应用瓦西里耶娃理论推导了误差与模型时间尺度之间的关系。最后,采用电磁暂态仿真算例验证了全阶机理模型的有效性及不同降阶模型的精度水平。

关键词：风电机组等效惯量多时间尺度奇异摄动降阶模型瓦西里耶娃理论

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基于双层索引结构的隧洞海量点云管理方法

水力发电学报 2024年

作者：张宏阳张礼兵刘全马刚胡诗言武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

针对隧洞表观性态监测，三维激光扫描获取的点云具有数据量巨大、非结构化以及狭长线状非均匀分布等特点，给隧洞点云数据处理极大的压力，也制约了隧洞工程点云监测应用的发展。为此，本文结合隧洞工程空间分布特点，提出一种基于双层... 详细信息

针对隧洞表观性态监测，三维激光扫描获取的点云具有数据量巨大、非结构化以及狭长线状非均匀分布等特点，给隧洞点云数据处理极大的压力，也制约了隧洞工程点云监测应用的发展。为此，本文结合隧洞工程空间分布特点，提出一种基于双层索引结构的隧洞海量点云管理方法。该方法设计了一种基于Hough变换的隧洞水平中线粗提取方法，指导隧洞点云数据沿水平中线进行点云自动分段；而后利用“自下而上”的归并构建策略建立分段点云八叉树索引。在此基础上，利用非冗余LOD（Level of Detail）建模方法和内外存动态调度技术实现海量点云数据快速可视化。实验结果显示，本文方法有效提高了隧洞点云水平轴线提取效率，基于双层索引结构的隧洞点云管理在点云检索、海量点云数据可视化等方面表现出优异性能。

关键词：点云数据隧洞工程大数据处理双层空间索引内外存动态调度

基于MTSVR-ISAO的混凝土重力坝参数反演方法

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水力发电学报 2024年

作者：曹文翰马琳苏怀智河海大学水利水电学院河海大学水灾害防御全国重点实验室南京水利科学研究院

混凝土坝参数识别是评价其运行状态的关键。为进一步提高参数识别的效率和精度，提出一种基于多输出孪生支持向量机（multioutput twin support vector regression， MTSVR）和改进雪消融优化器（improved snow ablation optimization，... 详细信息

混凝土坝参数识别是评价其运行状态的关键。为进一步提高参数识别的效率和精度，提出一种基于多输出孪生支持向量机（multioutput twin support vector regression， MTSVR）和改进雪消融优化器（improved snow ablation optimization， ISAO）的混凝土坝参数反演方法。通过训练MTSVR模型模拟待反演参数与位移静水压分量之间的非线性关系以代替复杂的有限元计算。采用ISAO对目标参数进行寻优反演。工程实例分析表明代理模型计算结果与有限元计算结果基本一致。ISAO与传统元启发优化相比，寻优收敛速度更快，准确度更高，单次参数反演用时更少。结果说明构建的反演方法可在保持计算精度前提下有效提高计算效率，方法具有有效性和实用性，为工程真实参数辨识提供参考。

关键词：混凝土坝力学参数反演多输出孪生支持向量机改进雪消融优化代理模型

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接枝聚丙烯电容薄膜的高温储能特性

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3371-3377,I0002页

作者：罗兵李君洛王少杰胡世勋徐永生肖微徐刚毅何金良李琦特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心广东省广州市510080 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-... 详细信息

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-St)双向拉伸电介质薄膜,在120℃下,PP-g-St可以将能量密度从0.23 J/cm^(3)提高到1.67 J/cm^(3)(储能效率在90%以上),同时接枝后击穿场强大幅提升,高温泄漏电流得到有效抑制,这源自于接枝后引入的深陷阱限制了载流子的输运。接枝样品中的自聚相经拉伸后与基体具有良好的相容性。该文研究为适用于高温高场条件的聚丙烯基电容器薄膜材料的大规模制备提供可能。

关键词：接枝聚丙烯双向拉伸薄膜薄膜电容器高温介电储能

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面向工业少样本故障诊断的图辅助联邦学习方法

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控制工程 2024年

作者：王国清王小荣车斌韩峰姚邹静赵春晖浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂浙江大学控制科学与工程学院工业控制技术全国重点实验室

随着工业应用中对数据隐私和安全关注度的不断增加，联邦学习方法已被应用于工业故障诊断。然而，工业现场中不同设备工况设定各异，例如，各燃机机组间旋转机械转动速率等不一，由此产生数据异构问题。已有联邦学习方法往往通过建模客... 详细信息

随着工业应用中对数据隐私和安全关注度的不断增加，联邦学习方法已被应用于工业故障诊断。然而，工业现场中不同设备工况设定各异，例如，各燃机机组间旋转机械转动速率等不一，由此产生数据异构问题。已有联邦学习方法往往通过建模客户关系来学习每个客户的个性化诊断模型，但数据量有限时则难以准确建模。为了解决这些问题，提出了一种新的基于图的少样本联邦学习方法，通过协作图和客户端模型的交替更新实现图与个性化模型的相互促进，同时设计少样本节点机制，在训练过程中隔离少量样本节点，降低少样本客户端对于个性化模型建模的影响。在轴承数据集上的实验验证了所提方法面对存在少样本问题及统计异质性问题时建模的优越性。

关键词：故障诊断联邦学习少样本协作图工业过程

基于多岛遗传算法的大流量离心泵水力性能优化研究

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大电机技术 2024年第4期 111-117页

作者：张广冯雪萍曾庚运吴喜东水力发电设备全国重点实验室哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040 国网甘肃刘家峡水电厂甘肃永靖731600 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司广州510635

离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数... 详细信息

离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数,采用多岛遗传算法对比转速为202m,m/s的大流量离心泵进行了多目标性能优化。结果表明:多岛遗传算法能够有效提升大流量离心泵水力性能,其主要表现为离心泵设计效率提高0.4%,小流量工况效率整体提高2%~3%,设计工况汽蚀余量降低3m。

关键词：多岛遗传算法 Isight平台离心泵优化设计数值仿真

不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究

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高压电器 2024年第2期60卷 127-132,162页

作者：赵江泽赵洪峰程宽王昊谢清云新疆大学电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室乌鲁木齐830046 西安西电避雷器有限公司西安710200

为了比较不同类型冲击电流对氧化锌(ZnO)压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波(峰值为2 kA)耐受试验和4/10μs冲击电流(峰值为100 kA)试验。实验结果表明,在1~3轮(3~9次)的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压... 详细信息

为了比较不同类型冲击电流对氧化锌(ZnO)压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波(峰值为2 kA)耐受试验和4/10μs冲击电流(峰值为100 kA)试验。实验结果表明,在1~3轮(3~9次)的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压敏电阻的老化特性能起到一定优化作用,而4/10μs大电流冲击则使得ZnO压敏电阻老化特性持续劣化。利用扫描电子显微镜(SEM)、光谱仪、数字源表研究其微观结构以及电气性能参数变化。结合实验结果分析原因,4/10μs冲击电流对ZnO压敏电阻的损伤程度大于2 ms方波冲击电流的损伤程度,更容易引起ZnO压敏电阻的老化,在1~3轮(3~9次)2 ms方波耐受下,可以改善压敏电阻老化特性,其原因在于冲击电流产生热效应使构成晶界势垒亚稳定成分填隙锌离子在晶界发生反应而降低其浓度,得到比冲击前更稳定的晶界结,从而提高了其老化特性。

关键词： ZnO压敏电阻冲击电流老化特性热处理晶界势垒

计及区间预测信息的含风电电力系统有功多时间尺度协调调度优化方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：路朋陈思捷张宁叶林王程杜尔顺汤涌电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院) 中国农业大学信息与电气工程学院新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

间歇性、集群式的风电并入大电网将会增加输电断面功率越限风险，将点预测信息纳入含风电的电力系统调度将不可避免出现“过调度”和“欠调度”。为此，本文提出计及区间预测信息的含风电电力系统有功多时间尺度协调调度优化方法。首先... 详细信息

间歇性、集群式的风电并入大电网将会增加输电断面功率越限风险，将点预测信息纳入含风电的电力系统调度将不可避免出现“过调度”和“欠调度”。为此，本文提出计及区间预测信息的含风电电力系统有功多时间尺度协调调度优化方法。首先，利用点模型及其预测误差分布构建风电功率区间预测模型，其次，建立具有区间预测信息的风电场有功功率动态分群策略，再次，构建了风电集群和(automatic generation control，AGC)机组与非AGC机组等多时间尺度协调的调度策略，通过滚动优化和反馈校正环节协调日前-日内以及实时调度，最后，采用实际风电集群有功功率数据和改进的IEEE-118节点标准测试系统验证所提方法的有效性，研究结果表明，所提方法不仅可以合理协调风电集群内各个风电场输出功率，还可以协调风电集群功率和AGC机组与非AGC之间的输出功率，有效解决了调度指令与实际输出功率不协调问题。

关键词：区间预测信息协调调度策略误差分布滚动优化