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城市污水处理厂的“水-能-碳”协调调度模型

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电网技术 2024年第5期48卷 1918-1928,I0028,I0029-I0031页

作者：赵霞石诗义毛杨武桢寓输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

城市污水处理厂面临能量密集、碳排量大、运行成本高的突出问题。污水厂优化调度是实现“节能降碳增效”的重要途径,但现有调度方法还存在对处理设备控制特性利用不足、对处理过程的温室气体排放缺乏全面管控等局限。为此,该文提出一种... 详细信息

城市污水处理厂面临能量密集、碳排量大、运行成本高的突出问题。污水厂优化调度是实现“节能降碳增效”的重要途径,但现有调度方法还存在对处理设备控制特性利用不足、对处理过程的温室气体排放缺乏全面管控等局限。为此,该文提出一种面向污水厂“水-能-碳”协调调度的新模型。所提模型利用鼓风机启停/沼气池温度控制来挖掘节能空间、计入碳排放成本来提升低碳水平、引入污水分级处理与回用来促进资源回收利用,在满足污水处理工艺流程和各种设备运行约束及水质处理要求的条件下,实现污水厂的低碳经济运行。以某中小型城市污水厂为算例,验证了所提调度模型的有效性以及各调度要素对污水厂“节能降碳增效”的积极作用。

关键词：污水处理厂污水回用分级处理碳排放协调调度

ABO_(3)载氧体A/B位金属对乙烷化学链氧化制乙烯性能影响实验研究

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6086-6094,I0021页

作者：杨仲卿牛浩男唐波李秀权冉景煜低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 重庆大学能源与动力工程学院重庆市沙坪坝区400044

钙钛矿载氧体因其低廉的成本、A/B位掺杂金属的灵活多变、优良的氧储存释放性能而受到关注,被广泛应用于化学链式氧化反应中制备乙烯。该文采用柠檬酸络合法制备不同A/B位金属的ABO_(3)钙钛矿型载氧体,通过研究A/B位金属变化对乙烷催化... 详细信息

钙钛矿载氧体因其低廉的成本、A/B位掺杂金属的灵活多变、优良的氧储存释放性能而受到关注,被广泛应用于化学链式氧化反应中制备乙烯。该文采用柠檬酸络合法制备不同A/B位金属的ABO_(3)钙钛矿型载氧体,通过研究A/B位金属变化对乙烷催化反应性能的影响,得到具有最佳反应活性的载氧体。运用XPS、O_(2)-TPD等方法对催化剂的结构进行表征,为探究其本征反应特性规律,通过动力学研究发现,在形成钙钛矿载氧体的不同A/B位金属中,BaCoO_(3)具有最佳的反应性能,其中乙烷转化率最高达到60%,乙烯选择性达到75%,乙烯收率最高为46%。BaCoO_(3)经过12次循环反应后,乙烯选择性基本保持不变,乙烷转化率降低约4%。通过表征分析发现,比表面积和孔径略微减小,表明载氧体具有优良的稳定性。

关键词：乙烯化学链式氧化钙钛矿载氧体半径及价态氧化脱氢

信号与能量极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输系统

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中国电机工程学报 2024年第19期44卷 7762-7771,I0023页

作者：苏玉刚邓晨琳胡宏晟邓仁为李雨蒙重庆大学自动化学院重庆市沙坪坝区400030

为了提升共享部分能量通道式的电能与信号并行传输系统在传输极板面积受限的应用场合中的能量传输性能,并实现信号双向高速传输,提出一种信号传输极板与能量传输极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireles... 详细信息

为了提升共享部分能量通道式的电能与信号并行传输系统在传输极板面积受限的应用场合中的能量传输性能,并实现信号双向高速传输,提出一种信号传输极板与能量传输极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统,给出系统拓扑及串扰抑制方法。基于交流阻抗分析法及香农第二定理,建立电能串扰增益、信号传输增益、信号最大传输速率及电能传输增益的数学模型,分析交叉耦合电容对电能串扰增益及信号传输的影响;以降低交叉耦合电容对信号传输增益及信号最大传输速率的影响为目标,给出层叠方式下EC-WPT系统信号传输极板面积及信号支路参数的设计方法。仿真与实验验证了所提出的系统及给出的方法能在较大传输功率下实现系统的信号双向高速传输。所搭建的实验装置实现了在系统输出功率达到520.2 W时,信号正向传输速度为18.64 Mbit/s和信号反向传输速度为19.36 Mbit/s。

关键词：磁场耦合式无线电能传输信号双向传输电能串扰参数设计

膜内掺Pt含量对质子交换膜电解水性能与氢渗透的影响

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5588-5595,I0012页

作者：丁文杰张亮李俊杨扬黄健付乾朱恂廖强低品位能源利用技术与系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400030

针对质子交换膜电解水制氢中存在的氢渗透安全隐患,该文通过超声喷涂将纳米Pt颗粒负载到膜上,并经过热压制备掺Pt复合膜,以缓解运行中的氢渗透。在保持膜电极总Pt含量不变的条件下,研究膜内不同掺Pt含量对性能与氢渗透的影响。结果表明... 详细信息

针对质子交换膜电解水制氢中存在的氢渗透安全隐患,该文通过超声喷涂将纳米Pt颗粒负载到膜上,并经过热压制备掺Pt复合膜,以缓解运行中的氢渗透。在保持膜电极总Pt含量不变的条件下,研究膜内不同掺Pt含量对性能与氢渗透的影响。结果表明,通过超声喷涂和热压成功将纳米Pt颗粒负载到膜中,并有效缓解了氢渗透。随着膜内掺Pt含量的增加,氢渗透通量降低,同时由于阴极Pt含量降低、欧姆损失增大,电解性能呈现逐渐降低的趋势。综合考虑氢渗透和电解性能,最佳的掺Pt含量为0.01 mg/cm^(2),在0.1 A/cm^(2)时,氧中氢含量仅为0.82%,与无Pt复合膜相比,氢渗透降低了50.32%,而电解电压仅增加约20 mV。长时间运行电解电压和氧中氢浓度相对较稳定,氧中氢浓度低于氢气爆炸下限。

关键词：质子交换膜电解水复合膜膜内Pt含量氢渗透电解性能

考虑海上风电与MMC阻抗耦合的柔性直流送出系统等效阻抗建模方法

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2655-2669,I0012页

作者：罗永捷黄鹏段修超李奇芬王强钢周念成输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

海上风电经柔直并网系统的阻抗模型是其稳定分析的基础。然而,现有阻抗建模方法忽略海上风电与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)间的阻抗耦合,可能导致系统稳定性判定失准。为此,该文提出一种考虑海上风电与MMC阻... 详细信息

海上风电经柔直并网系统的阻抗模型是其稳定分析的基础。然而,现有阻抗建模方法忽略海上风电与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)间的阻抗耦合,可能导致系统稳定性判定失准。为此,该文提出一种考虑海上风电与MMC阻抗耦合的柔性直流送出系统等效阻抗精确计算方法。首先,采用谐波状态空间理论(harmonic state-space,HSS)建立MMC与风电机组的序阻抗模型;在此基础上,分析风电机组与MMC两者交流端口电压、电流与阻抗的相互耦合机理,以获得风电机组与MMC交流等效阻抗;最后,提出风电机组与MMC阻抗耦合度指标,以量化分析不同控制环节对风电机组与MMC的耦合程度的影响。在MATLAB/Simulink搭建海上风电经柔直送出系统仿真模型验证该文所建模型的精确性及阻抗耦合度的对系统稳定性的影响,并通过RT-Lab硬件在环实验证明该文所建模型在系统稳定性分析中有效性。

关键词：海上风电场柔性直流阻抗耦合耦合机理阻抗建模

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

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电网技术 2024年第4期48卷 1672-1680,I0081页

作者：董光德徐泽众孙鹏菊李强陈咏涛国网重庆市电力科学研究院重庆市渝北区401121 输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。... 详细信息

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

关键词： LCL型并网逆变器有源阻尼鲁棒性并网电流反馈

基于换档全过程振动强度的变压器CM型有载分接开关机械故障诊断方法

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4145-4156,I0034页

作者：梁玄鸿王有元古洪瑞输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆市沙坪坝区400044

变压器有载分接开关(on-load top changer,OLTC)的主要故障类型是机械故障,现有大多数研究仅诊断切换开关故障,难以辨识影响换档全过程的传动机构故障。为准确诊断切换开关与传动机构故障,该文提出一种基于换档全过程振动强度的OLTC机... 详细信息

变压器有载分接开关(on-load top changer,OLTC)的主要故障类型是机械故障,现有大多数研究仅诊断切换开关故障,难以辨识影响换档全过程的传动机构故障。为准确诊断切换开关与传动机构故障,该文提出一种基于换档全过程振动强度的OLTC机械故障诊断方法。首先,将多通道切换开关振动爆发数据转换为时域波形图输入改进的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),以获取池化层特征。然后,提出换档全过程振动强度特征,将换档全过程振动信号划分为多个区间,统计各区间中幅值超过阈值的点数,以表征各时间段平均振动强度。最后,提出一种新的特征处理方法改变以上两种特征的相对大小,并融合两种特征训练分类器诊断机械故障类型。实例分析表明:相比于现有OLTC机械故障诊断方法,所提方法能有效辨识传动机构故障,进一步提升对切换开关故障的诊断精度,具有较强的鲁棒性与泛用性,可为OLTC机械故障诊断研究提供新的思路。

关键词：有载分接开关机械故障故障诊断卷积神经网络特征提取特征处理

计及交直流谐波传递的MMC-BTB系统阻抗特性分析及环流配合策略

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 5871-5885,I0003页

作者：罗永捷段修超黄鹏王强钢周念成输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

基于模块化多电平换流器的背靠背系统(back-to-back system based on modular multilevel converter,MMC-BTB)中换流器间控制交互密切,导致振荡事故频发。现有研究中忽略谐波传递的单端模型无法准确刻画MMC-BTB阻抗特性,也较少从振荡抑... 详细信息

基于模块化多电平换流器的背靠背系统(back-to-back system based on modular multilevel converter,MMC-BTB)中换流器间控制交互密切,导致振荡事故频发。现有研究中忽略谐波传递的单端模型无法准确刻画MMC-BTB阻抗特性,也较少从振荡抑制层面考虑两换流器间的协同配合。为此,该文考虑MMC-BTB中换流器间谐波传递与衰减机理,依据多种环流控制方式的阻抗等价性提出一种基于环流协调控制的振荡抑制策略。首先,基于等效电路定性分析谐波的流通路径,并定量推导MMC-BTB的双端模型;然后,沿谐波路径对两侧环流控制的交互机理开展分析,证明其对改善MMC-BTB阻抗特性的关键作用,并提出环流控制的协调配合与参数优化策略;最终,通过Matlab/Simulink仿真验证理论分析与所提策略的正确性。

关键词：背靠背系统谐波传递阻抗特性环流控制协调配合

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基于稳健非负矩阵分解的用电数据清洗和插补

电网技术 2024年第5期48卷 2103-2112,I0084页

作者：刘清蝉钟尧林聪李腾斌杨超付志红李昕泓重庆大学电气工程学院重庆市沙坪坝区400044 云南电网有限责任公司计量中心云南省昆明市650000

针对运行工况下用电数据在采集和传输过程中通常存在噪声、异常值和丢失的数据质量问题,利用单一用户用电数据时空分布的低本征维和异常值的稀疏特性,提出一种基于低秩矩阵完备的数据缺失填补、降噪和异常值剔除统一处理方法框架。首先... 详细信息

针对运行工况下用电数据在采集和传输过程中通常存在噪声、异常值和丢失的数据质量问题,利用单一用户用电数据时空分布的低本征维和异常值的稀疏特性,提出一种基于低秩矩阵完备的数据缺失填补、降噪和异常值剔除统一处理方法框架。首先,鉴于实际中多用户用电场景和用电特征差异巨大,仅根据单一用户用电行为的内在相似性构建具有低秩特征的数据矩阵;进而,考虑列异常和稀疏异常等加性背景噪声影响,构建低秩提升正则约束的非负矩阵完备最优化模型;最后,采用交替迭代最小二乘法方式进行最优化问题求解,实现缺失数据填补和多重背景噪声消除。通过仿真分析和实验结果验证了算法的有效性和准确性。

关键词：异常稀疏低秩非负矩阵清洗插补