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基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1404-1418页

作者：江岳文罗泽宇程诺智能配电网装备福建省高校工程研究中心(福州大学) 福州350116 福州大学电气工程与自动化学院福州350116 国网福建省电力有限公司经济技术研究院福州350012

随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用。为适应交直流混合配电系统中不同交直流(AC/DC)类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架交直流配置的所... 详细信息

随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用。为适应交直流混合配电系统中不同交直流(AC/DC)类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架交直流配置的所有可能性。首先以二进制网络矩阵描述配电系统的网架结构;其次建立网架单层规划模型,将规划变量和运行变量同时进行优化以提升全局寻优能力;最后将单层规划模型进行线性化处理,转换为混合整数线性规划问题以提升求解效率。仿真结果表明,所提方法能够为配电系统中不同交直流类型的负荷和电源的接入提供最佳的网架配置方案,相比于传统的纯交流规划方案具有更好的经济性和供电能力,在算法上与经典遗传算法求解的双层规划方法相比,具有更好的全局寻优能力和计算效率。

关键词：交直流混合配电系统网架规划单层规划线性化优化

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基于有机/无机双层忆阻器的人工光电神经元

光子学报 2024年第4期53卷 257-266页

作者：赖秉琳李志达李博文王弘禹张国成福建理工大学微电子技术研究中心福州350108

提出了一种基于Ag/IDTBT/ZnO/Si忆阻器的人工神经元器件,该器件开关比约为102~103且有较低的工作电压。该器件能够模拟泄漏集成点火的神经元模型。此外,研究了IDTBT浓度对人工神经元器件性能的影响。结果表明:IDTBT浓度的增加会导致薄... 详细信息

提出了一种基于Ag/IDTBT/ZnO/Si忆阻器的人工神经元器件,该器件开关比约为102~103且有较低的工作电压。该器件能够模拟泄漏集成点火的神经元模型。此外,研究了IDTBT浓度对人工神经元器件性能的影响。结果表明:IDTBT浓度的增加会导致薄膜厚度的增加,进而会使得神经元器件的阈值电压升高以及积分点火所需要的幅值电压变大。当有光照射之后,器件的阈值电压会明显降低。在器件储存了30天后重新测试,器件性能没有明显的变化,说明该器件具有良好的稳定性。本工作为促进神经形态系统的发展提供了有效的策略。

关键词：人工神经元忆阻器 ZnO IDTBT 光照

理论指导构建Cu-O-Ti-O_(v)活性位点及其高效电催化还原硝酸根研究

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 293-302页

作者：聂翼飞颜红萍鹿苏微张宏伟齐婷婷梁诗景江莉龙福州大学化肥催化剂国家工程研究中心福建福州350002 清源创新实验室福建泉州362801

面向国家绿色低碳战略目标,变革化石资源合成氨技术路线变得尤为迫切,开发可再生能源制“绿氨”将成为合成氨领域未来的重要发展方向.将工业废水中的硝酸根(NO_(3)-)电催化还原为氨(NO_(3)RR),既可有效回收氨,又能消除硝酸根污染影响.然... 详细信息

面向国家绿色低碳战略目标,变革化石资源合成氨技术路线变得尤为迫切,开发可再生能源制“绿氨”将成为合成氨领域未来的重要发展方向.将工业废水中的硝酸根(NO_(3)-)电催化还原为氨(NO_(3)RR),既可有效回收氨,又能消除硝酸根污染影响.然而,NO_(3)RR涉及缓慢的八电子转移过程,含有多种反应中间体,其反应机理复杂不明.此外,水系电解液中存在的析氢竞争反应也为高效NO_(3)RR催化剂的开发设计带来了巨大的挑战.为突破高效催化剂的发展瓶颈,本文通过理论模拟,在低成本的催化剂上设计了高效的NO_(3)RR催化活性位点,并利用简单的制备策略合成了目标催化剂.同时,结合原位表征技术,阐明了NO_(3)RR的反应路径及催化机理.本文通过密度泛函理论(DFT)计算发现,Cu/TiO_(2)催化剂上的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的NO_(3)-还原活性,该结构不仅能够促进反应中间体NOx-的吸附和活化,还能有效抑制竞争析氢反应,从而降低NO_(3)RR的反应能垒.在该结构上,NO_(3)RR的反应路径为:NO_(3)^(*)→NO_(2)^(*)→HONO^(*)→NO^(*)→*NOH→*N→^(*)NH→*NH2→*NH_(3)→NH_(3).基于理论计算结果,分别采用浸渍法和尿素水解法制备了系列富含Cu-O-Ti-O_(v)结构的Cu/TiO_(2)催化剂.氮气等温吸附-脱附曲线、拉曼光谱(Raman)、电子顺磁共振波谱、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱等结果发现,相比于采用浸渍法制备的系列Cu/TiO_(2)催化剂,采用尿素水解法制备的Cu/TiO_(2)(CT-U)催化剂具有更大的比表面积以及更多的Cu-O-Ti-O_(v)位点,说明尿素水解法可提高Cu颗粒在TiO_(2)载体表面的分散度,增强Cu颗粒与TiO_(2)载体之间的相互作用,提高Cu/TiO_(2)催化剂表面的Cu-O-Ti-O_(v)位点含量.将以上制备出的催化剂应用于催化NO_(3)RR中,结果表明,在-1.0 V ***还原电位下,CT-U催化剂上氨产率可达3046.5μg h^(-1) mgcat^(-1),高于大多数文献报道结果.循环稳定性测试结果表明,在Cu/TiO_(2)催化剂上构建Cu-O-Ti-O_(v)位点还能显著抑制电催化反应过程中Cu物种从Cu/TiO_(2)催化剂上溶出,从而显著增强催化剂的稳定性.此外,设计制备了不含氧空位的Cu/TiO_(2),TiO_(2)-x,Cu,Cu_(2)O以及CuO催化剂,并将其用于催化NO_(3)RR.结果发现,上述催化剂上的氨产率皆明显低于CT-U催化剂,说明Cu,Ti以及O_(v)构成的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的催化协同作用,从而显著提升了NO_(3)RR反应活性.最后,通过原位Raman及原位XPS表征检测反应中间体,验证了由DFT模拟出的NO_(3)RR反应路径.综上,通过在Cu/TiO_(2)催化剂上理论指导构建Cu-O-Ti-O_(v)活性位点,实现了NO_(3)RR性能的有效提升.Cu-O-Ti-O_(v)结构中的多位点协同作用不仅促进了NO_(x)-的吸附和活化,而且抑制了电催化过程中Cu物种从催化剂上的溶出,从而提高了催化剂的稳定性.本研究为设计高效稳定的NO_(3)RR催化剂提供了新思路.

关键词：电催化硝酸盐还原合成氨 Cu-O-Ti-O_(v)位点协同催化 Cu/TiO_(2)催化剂

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基于任务解耦的低照度图像增强方法

电子学报 2024年第1期52卷 34-45页

作者：牛玉贞陈铭铭李悦洲赵铁松福州大学计算机与大数据学院福建福州350108 福建省网络计算与智能信息处理重点实验室(福州大学) 福建福州350108 大数据智能教育部工程研究中心福建福州350108 福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

低照度条件下拍摄的照片往往存在亮度低、颜色失真、噪声高、细节退化等多重耦合问题,因此低照度图像增强是一个具有挑战性的任务.现有基于深度学习的低照度图像增强方法通常聚焦于对亮度和色彩的提升,导致增强图像中仍然存在噪声等缺陷... 详细信息

低照度条件下拍摄的照片往往存在亮度低、颜色失真、噪声高、细节退化等多重耦合问题,因此低照度图像增强是一个具有挑战性的任务.现有基于深度学习的低照度图像增强方法通常聚焦于对亮度和色彩的提升,导致增强图像中仍然存在噪声等缺陷.针对上述问题,本文提出了一种基于任务解耦的低照度图像增强方法,根据低照度图像增强任务对高层和低层特征的不同需求,将该任务解耦为亮度与色彩增强和细节重构两组任务,进而构建双分支低照度图像增强网络模型(Two-Branch Low-light Image Enhancement Network,TBLIEN).其中,亮度与色彩增强分支采用带全局特征的U-Net结构,提取深层语义信息改善亮度与色彩;细节重构分支采用保持原始分辨率的全卷积网络实现细节复原和噪声去除.此外,在细节重构分支中,本文提出一种半双重注意力残差模块,能在保留上下文特征的同时通过空间和通道注意力强化特征,从而实现更精细的细节重构.在合成和真实数据集上的广泛实验表明,本文模型的性能超越了当前先进的低照度图像增强方法,并具有更好的泛化能力,且可适用于水下图像增强等其他图像增强任务.

关键词：低照度图像增强任务解耦双分支网络模型对比学习残差网络

基于级联式多电平拓扑的高速SRM集中功率控制与性能优化

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中国电机工程学报 2024年

作者：汪凤翔陈彦涛何英杰柯栋梁福州大学先进制造学院慕尼黑工业大学电力电子与电气传动研究所电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心)

开关磁阻电机高速运行时，由于反电动势较大，励磁绕组电流上升和下降较为缓慢，导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题，提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法。该方法将三电平有源前端和... 详细信息

开关磁阻电机高速运行时，由于反电动势较大，励磁绕组电流上升和下降较为缓慢，导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题，提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法。该方法将三电平有源前端和五电平功率变换电路组成AC-DC-DC变换器，并通过速度闭环直接调节网侧馈入机侧的功率流，成功移除了直流电压控制回路，实现了系统的集中控制。同时，利用有源前端的Boost特性和五电平功率变换电路的多电平驱动能力，提高了电感增大区的利用率，实现了电机的快速励磁和退磁功能。实验结果验证了所提方法的有效性，以及在效率、输出能力和动态性能等方面的优势。

关键词：开关磁阻电机五电平功率变换电路集中功率控制 AC-DC-DC变换器

基于特征集重构与多标签分类模型的谐波源定位方法

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 147-154页

作者：邵振国林潇张嫣陈飞雄林洪洲福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福建省电器智能化工程技术研究中心福建福州350108

传统基于谐波状态估计的谐波源定位方法需要专门的同步相量量测装置,工程应用受到限制。为此,基于电能质量监测装置所采集的非同步量测数据,提出了基于特征集重构与多标签分类模型的谐波源定位方法。利用监测数据的充分统计量来挖掘量... 详细信息

传统基于谐波状态估计的谐波源定位方法需要专门的同步相量量测装置,工程应用受到限制。为此,基于电能质量监测装置所采集的非同步量测数据,提出了基于特征集重构与多标签分类模型的谐波源定位方法。利用监测数据的充分统计量来挖掘量测时段的谐波信息,同时利用标签特定特征学习算法重构特征集,从而消除冗余特征以及无关特征对于谐波源定位精度的影响;提出基于邻接矩阵以及灵敏度分析的测点配置方法,结合电路网络拓扑信息实现测点的优化配置;提出基于改进极限学习机的谐波源定位方法,该方法以重构特征集为输入,建立多标签分类模型,实现谐波源定位。通过仿真与算例分析,验证了所提方法的可行性及有效性。

关键词：电能质量谐波源定位非同步谐波监测数据极限学习机标签特定特征学习算法

基于深度强化学习的含智能软开关配电网电压控制方法

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高电压技术 2024年第3期50卷 1214-1224,I0023页

作者：朱振山张新炳陈豪福州大学电气工程与自动化学院福州350108 智能配电网装备福建省高校工程研究中心福州350108

大量分布式新能源接入给配电网运行带来了电压越限和网损增加等一系列问题。提出了一种基于多智能体强化学习的无模型电压控制策略,通过协调光伏逆变器、分布式储能和智能软开关以降低网损、消除电压越限。针对传统电压控制策略对配电... 详细信息

大量分布式新能源接入给配电网运行带来了电压越限和网损增加等一系列问题。提出了一种基于多智能体强化学习的无模型电压控制策略,通过协调光伏逆变器、分布式储能和智能软开关以降低网损、消除电压越限。针对传统电压控制策略对配电网精确的模型参数依赖性强的问题,提出了基于高斯过程回归的潮流替代模型,通过多智能体与潮流替代模型交互实现无模型的离线训练和在线应用。同时提出了一种基于随机加权三重Q学习的多智能体深度强化学习算法,能够进一步降低柔性演员-评论家算法的高低估误差,提升算法探索能力和收敛结果。最后在IEEE33节点系统上的仿真结果,验证了所提方法在解决配电网分布式电压优化控制问题上的有效性。

关键词：深度强化学习电压控制智能软开关多智能体配电网高斯过程回归

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

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电力自动化设备 2024年第6期44卷 50-58,76页

作者：邵振国林勇棋陈飞雄郑翔昊郭奕鑫颜熙颖福州大学电气工程与自动化学院福建省电器智能化工程技术研究中心福建福州350108

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特... 详细信息

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

关键词：电-气-热综合能源系统碳-绿证耦合动态特性鲁棒优化低碳经济调度交替方向乘子法

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电-气互联系统预测-校正型仿射能流算法

电力自动化设备 2024年第5期44卷 19-27,35页

作者：陈飞雄颜熙颖邵振国李壹民郑翔昊福州大学电气工程与自动化学院福建省电器智能化工程技术研究中心福建福州350108

综合能源系统能流耦合渐趋紧密,与此同时可再生能源和负荷需求的强不确定性对系统能流分析提出了挑战。因此,提出一种电-气互联系统(IEGS)仿射型区间能流算法,在仿射能流计算结果中保留噪声元特征,通过噪声元系数分析各独立不确定因素... 详细信息

综合能源系统能流耦合渐趋紧密,与此同时可再生能源和负荷需求的强不确定性对系统能流分析提出了挑战。因此,提出一种电-气互联系统(IEGS)仿射型区间能流算法,在仿射能流计算结果中保留噪声元特征,通过噪声元系数分析各独立不确定因素对系统状态变量的影响程度。建立电、气子系统仿射模型及能流方程。提出基于域收缩思想的IEGS预测-校正型仿射能流算法,根据灵敏度对状态量的解域进行保守的预测,并构建优化模型对解域进行压缩校正。同时,采用多能流分布式迭代方法进行求解,其无须考虑复杂耦合网络中的多能流计算顺序。最后通过仿真验证了所提方法在保守性、计算效率方面的优势,并量化分析了不确定因素对系统状态量的影响。

关键词：电-气互联系统多能流算法不确定性分析仿射型区间能流