摘 要:为高效俘获多向、非均匀能流密度的波浪能,设计一种全向俘获的振荡浮体式波浪能发电装置。首先介绍波浪能发电装置的整体设计及工作原理。其次,基于中国南海波浪资源情况,根据水池条件确定物理模型的缩尺比为1:5,并选取试验工况:波高60~140 mm,周期0.9~3.6 s,开展三维水池水动力试验。试验结果表明:俘获宽度比计算方法、负载质量、入射波波高和周期对物理模型的俘获特性均有影响。具体而言:每种工况下,模型在最佳负载时获得最大俘获宽度比;采用阻尼力法计算俘获宽度比的损耗小,计算结果高于重力势能法;俘能特性受波高影响较小,受波浪周期影响显著;共振周期在1.8 s附近;入射波波高80 mm、周期1.8 s时,最大俘获宽度比可达67.3%。
摘 要:针对传统方法在特征提取阶段易受异常数据干扰,且单一的数据驱动模型难以兼顾预测精度与在线适应能力等问题,提出一种融合极光优化算法的卷积神经网络、双向长短时记忆网络(CNN-BiLSTM)模型,用于实现锂电池健康状态(SOH)的高精度在线估计。首先从充电、放电及容量增量曲线3个维度提取6个健康特征,并通过自适应哈姆佩尔(Hampel)滤波-双相关性分析法筛选出3个关键特征;随后构建融合极光优化算法、卷积神经网络、双向长短时记忆网络(PLO-CNN-BiLSTM)在线估计模型,其中卷积神经网络(CNN)用于挖掘健康特征的局部时序模式,双向长短时记忆网络(BiLSTM)则建模其长期依赖性与退化趋势,同时引入极光优化算法对网络超参数进行全局寻优,通过随机失活(Dropout)技术提升模型泛化能力,并使用Adam优化器高效更新权重参数。最后,基于NASA锂电池数据集和CALCE锂电池数据集进行仿真验证,并通过均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数( R2 )4项指标进行性能评估。结果表明,所提估计方法在锂电池健康状态估计精度和稳健性方面显著优于单一数据驱动方法,具备良好的在线预测能力,能够在电池运行过程中实时更新健康状态估计,提升系统的动态响应性与实用性。
摘 要:提出一种约束储能单元可用功率的安全系数研究方法。首先,从设备层级出发,构建涵盖电池单元、变压器、变流器和空调系统4类关键设备的安全风险评估指标体系;其次,使用模糊层次分析法(FAHP)与客观权重赋权法(CRITIC)计算多源异构安全指标的主客观权重,并引入博弈论进行融合;最后,结合逼近理想解的排序法(TOPSIS)与多准则优化和折中排序法(VIKOR)实现储能单元安全等级排序,获得储能单元安全系数。
摘 要:提出一种计及荷电状态(SOC)的多参数自适应控制策略,以解决定值虚拟同步发电机(VSG)控制参数的局限性。首先,利用多种方法分析惯量J、阻尼系数D与有功下垂系数m摄动对有功环路(APL)动态特性的影响,并对系统频率支撑特性进行初步分析。然后,在计及SOC的工况下对APL关键参数进行优化设计,在优化APL动态特性的同时更好地保持储能容量。最后,搭建Simulink光储VSG仿真系统与基于RT-LAB的HIL实验平台,在电网侧频率扰动工况、有功出力参考值扰动工况与连续负载扰动工况下进行仿真,验证该文理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。
摘 要:为同时获得高能量密度和高功率密度,采用基于变密度法的拓扑优化方法,对三套管式相变储热单元翅片结构进行优化,并对储热过程传热特性进行数值模拟与实验验证。研究表明:增大拓扑翅片体积分数( φ )可明显缩短相变材料(PCM)的熔化时间,当 φ 由5%增至15%时,PCM的完全熔化时间减少51.4%,功率密度提升107%;当 φ=7.5% 时,相变储热单元能够兼具高能量密度和高功率密度。减小过滤半径(R)也可明显缩短PCM的熔化时间,当R由2.5 mm降至0.5 mm时,PCM的完全熔化时间减少56.6%,功率密度提升131.7%。
摘 要:针对配有大型电池储能的综合能源系统,提出一种考虑系统调峰运行动态边界限制的一次调频控制方法。首先通过分析下垂控制和惯性控制下电池储能一次调频功频特性,提出两种改进的变K下垂+变K惯性控制组合策略,改善电池储能的功率自适应响应方法。通过调整电池储能调频死区,减小小负荷扰动下常规机组的调频压力和机组磨损。同时,提出电池储能荷电状态(SOC)恢复策略,保证电池储能的持续调频能力。仿真结果表明,改进的两种组合控制策略能有效提升储能的调频性能,阶跃扰动结果中系统最大频率偏差最大降低60.12%,频率恶化时间缩短56.65%,体现出更优的动态响应特性。同时专属调频死区和SOC恢复策略的有效性也得到验证。连续扰动仿真中将调峰结果以动态边界条件的形式引入调频系统,结果表明所提方法能够科学协调各机组出力,实现调峰与调频的联合优化,频率偏差均方根指标最大降低48.90%。
摘 要:为提高压缩空气储能储气库的有效工作气量,在储气库中配置相变储热材料,通过调控温度波动来优化储气性能。采用数值模拟方法系统研究相变材料(PCM)的空气间综合换热系数H及PCM弥散区域体积占比对储气库内温度场分布和有效工作气量的影响。结果表明,填充PCM可显著降低储气库内空气温度波动、提升空气密度;相较于无PCM工况,有效工作气量最大增幅可达33%。当综合换热系数H从320 W/(m3·K)提高至320000 W/(m3·K)时,有效工作气量显著增加;但当H高于32000 W/(m3·K)后,性能增长趋于饱和,继续强化换热对储气量提升作用有限。PCM弥散区域体积占比越大,温度场均匀性与相变潜热利用效率越高,对储气性能改善作用越显著。
摘 要:提出新型并联冗余电池的可重构电池组均衡方法。该方法在基础工作电池组外配置了并联冗余电池,通过拓扑重构控制各单体电池的充放电时长以实现均衡,且无需加入稳压模块即可保持输出电压的基本稳定。为验证所提均衡方法的有效性,在详细分析均衡电路的拓扑结构、均衡原理和参数计算过程的基础上,建立相应的控制策略,搭建仿真系统,并与旁路型重构均衡方法进行对比。仿真结果表明,在不额外加入稳压模块的情况下,新型均衡方法产生的输出电压波动一般不超过旁路型均衡方法的12%。
摘 要:在高比例新能源接入配电网的背景下,为实现分布式储能的合理配置,针对现有储能优化配置研究中储能寿命因素考虑不足的问题,提出一种考虑储能循环寿命的配电网分布式储能双层优化配置方法。首先以临界电压跌落率作为衡量指标,筛选薄弱节点进行预选址;然后构建考虑寿命损耗成本的储能寿命模型,并将规划寿命作为约束条件,建立双层模型,上层以综合成本最小化确定储能额定功率与容量,下层以运行成本、电压及功率稳定性为优化目标,求解储能安装位置与运行策略。采用改进的多目标粒子群优化算法求解,并在含风光的IEEE-33节点系统中仿真验证,结果表明在兼顾投资经济性与运行可靠性的同时考虑储能寿命影响,该优化充放电策略可实现储能配置效益最大化、系统稳定性提升及储能设备长周期运行。
摘 要:系统探究含脉冲负载的储能系统中锂离子电池在高倍率脉冲放电工况下的电-热耦合特性及其性能演变规律。通过构建包含20组差异化参数的实验矩阵,建立基于放电容量、放电能量、输出功率及温升特性的多维度性能评估体系。运用灰色关联度分析法,揭示脉冲参数如放电电流幅值(20C~30C)、占空比(14%~55%)等与电池性能指标间的关联度层级。实验数据表明,在高倍率脉冲工况下,电池容量衰减率、温升梯度以及能量均与脉冲参数呈现显著的非线性关系。基于此,提出基于灰色关联和MYCIN不确定因子的放电策略分析方法,对比分析不同脉冲参数下电池性能,为脉冲负载场景下的电池系统优化提供兼具理论深度与工程实用性的解决方案。
摘 要:针对动态工况下功率需求波动导致的质子交换膜燃料电池(PEMFC)老化指标提取和剩余使用寿命预测难题,该文提出一种基于动态工况老化指标的混合预测方法。首先,建立适用于动态工况的PEMFC老化动力学模型,并根据辨识的模型参数提取老化指标;然后,提出卷积神经网络(CNN)与双向长短期记忆(BiLSTM)神经网络相结合的预测模型,利用冠豪猪优化算法(CPO)进行预测模型超参数寻优;最后,将老化指标作为预测模型的输入实现PEMFC老化预测。采用动态负载循环工况实验数据集验证结果表明,相比于BiLSTM、CNN-BiLSTM及已有文献中的方法,所提混合方法的老化预测精度具有较大提升,当预测时长为190 h时,剩余使用寿命估计精度为93.69%。
摘 要:为解决光伏电站消纳问题,提出一种面向消纳的光伏电站设计方法,以实现低成本的电站消纳效果。首先对负荷曲线进行分析,提取负荷特征。基于负荷特征,进行光伏电站的最优化设计,在设计过程中借助线性递减权重粒子群算法(LDW-PSO)对电站优化方法进行优化加速,得到满足负荷需求的最优消纳的电站设计方案。并对优化布置的电站设计方案进行仿真验证,与传统布置方案的电站进行消纳比的对比分析。结果表明:优化布置后的电站相较传统布置设计的电站而言,平均消纳比提升13.4%,即对用电负荷具有更好的消纳能力。对优化布置后的电站进行经济性分析,经优化后的电站日花费降低约60%,结果表明优化布置后的电站具有更好的经济效益。
摘 要:针对光伏发电功率的高波动性和非线性导致其预测性能不佳的问题,该文提出一种基于差异化创意搜索算法-改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(DCS-ICEEMDAN)和双变量核密度估计的光伏发电功率预测模型。该模型首先使用DCS-ICEEMDAN对原始数据进行一次分解;然后使用基于多输入多输出策略(MIMO)和多头注意力机制(MHSA)的门控循环单元(GRU)捕捉分量之间的关联,得到初步预测结果;之后利用变分模态分解-长短期神经网络(VMD-LSTM)进行误差修正,得到最终的点预测结果;最后使用双变量核密度估计(BKDE)考虑光伏数据的异方差性和非正态性,得到区间预测结果。该文利用宁夏某发电站1月份和7月份的实测数据进行验证,所提模型的点预测指标 R2 均超过0.99,区间预测指标 EPICP 超过0.94,显著优于经典的点预测方法和区间估计算法。
摘 要:针对光伏发电功率预测中高维数据冗余与复杂时序依赖导致预测精度提升受限的问题,提出一种基于特征优选的xLSTM-Informer短期光伏预测模型。首先,利用Boruta算法和皮尔逊相关系数(PCC)进行特征优选,构建最优特征子集;其次,将扩展长短期记忆网络(xLSTM)和Informer相结合,构建混合预测模型。利用xLSTM的指数门控机制与并行化矩阵记忆结构捕捉光伏功率的短期波动规律;引入Informer模块的稀疏自注意力机制与生成式解码器捕获时序的长期依赖。最后,基于2018年光伏电站人工智能运维大数据处理分析大赛的数据进行多模型对比分析。实验结果表明,特征优选的xLSTM-Informer模型均方根误差(RMSE)为0.483,相较于LSTM、xLSTM、Informer和LSTM-Informer模型,xLSTM-Informer模型具有更高的预测精度。
摘 要:使用NSGA-Ⅱ算法,以光热电站镜场参数和循环参数为决定变量,以综合效率、资本投资和回收期为目标对二次反射塔式(B-D)光热电站进行多目标优化,使用LINMAP、TOPSIS、Bellman-Zadeh 3种决定策略得到兼具经济性和能量转化效率的参数组合。并以此为基础对光伏-光热联合电站以各子系统容量为决定变量,使用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,得到兼具经济性和可靠性的最佳容量配置。结果表明:光热电站的最优解对应的决定变量是:最大压力为20.64 MPa,压比为3.42,透平入口温度为777.08℃,压缩机入口温度为30.61℃,设计DNI为517.92 W/m2,太阳倍数为1.02。且解趋向回收期和资本投资的帕累托前沿时,综合效率趋向最高。联合电站的最优解为太阳倍数为2.36,动力模块容量为76.26 MW,光伏系统容量为170.47 MW,储热时长为18.38 h。帕累托前沿可被分为3个阶段。
摘 要:钙钛矿光伏电池内部光场分布机制与其光电转换过程存在失配,需平衡光子吸收与电荷抽取之间的矛盾,以继续提升钙钛矿光伏电池的性能。通过光场分布研究发现,双面透明电极钙钛矿光伏电池会损失40%的二次反射光子,导致器件的性能剧烈降低。通过优化背面透明电极调控活性层内光场分布状态,提升载流子传输性能,该研究使双面半透明钙钛矿光伏电池性能从14%提升至16%。
摘 要:该文提出一种基于信息时移与结合冠豪猪优化算法(CPO)的融合模型进行分布式光伏短期功率预测。首先,通过皮尔逊相关性分析筛选优化气象特征集,增强模型输入的有效性;其次,利用互相关函数与动态时间规整技术自适应校准时序窗口,减少数据漂移干扰;进一步提出融合模型,通过双向时间卷积网络(BiTCN)提取局部特征,采用双向门控循环单元(BiGRU)对长程依赖进行建模,实现多尺度时空特征协同挖掘。仿真实验表明,该方法在多种气象场景下均表现出更高的预测精度与鲁棒性,为高比例新能源电力系统的优化调度与市场交易提供了可靠的技术支撑。
摘 要:针对传统深度学习算法在复杂场景下对大型建筑屋顶面积识别精度低,以及对研究地区辐射资源、发电条件分析不足难以准确反映城市屋顶光伏潜力的问题,该文提出一种基于改进的深度学习算法进行建筑屋顶识别,并融合太阳能资源禀赋、光伏组件安装条件等多源信息分析计算建筑屋顶光伏潜力。通过改进Mask R-CNN深度学习算法,优化该算法中掩膜尺寸与候选框尺度的大小,可有效解决现有方法识别边界模糊、小目标漏检的问题,提高建筑屋顶面积识别算法精度和速度;再结合国家一级辐射观测站近30 a辐射数据和历史同期光伏电站资料,通过选取典型气象年明确区域太阳能资源禀赋和斜面辐射模型,分析最佳倾角和光伏电站实际运行条件下的效率及性能,从而解决城市屋顶光伏发电潜力估算误差大的问题。最后以上海金山区为例进行方法的应用,评估结果表明金山区屋顶光伏装机容量约为12.92 GW,年均发电量约为15.05 TW·h,具有较大开发潜力。
摘 要:提出一种基于非线性气象特征筛选与Transformer-分段迭代双向门控循环单元(SWBiGRU)的光伏多步预测方法。首先,采用结合Chatterjee相关系数(CCC)和时间窗口策略(TWSE)的特征筛选算法对气象序列进行分析,挖掘潜在强相关特征。其次,将BiGRU中的逐点迭代替换为分段迭代,有效减少递归次数。接着,通过引入通道位置编码,弥补分段迭代带来的顺序丢失问题,实现样本并行计算。同时,将Transformer与BiGRU相结合,有效捕获序列中的前后依赖关系,提升输入向量的表达能力。最后,基于江苏响水光伏电站数据集验证所提方法的有效性。算例分析结果表明,与传统BiGRU模型相比,所提模型在均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标上分别下降43.1%与48.6%,显著提高了光伏功率预测的可靠性与准确性。
摘 要:以所提双极光伏直流汇集系统为研究对象,围绕正、负极出力不均引发的母线过电压问题与单极接地故障隔离需求,提出一套兼顾控制简洁性与系统运行安全性的解决方案。通过采用电压-功率下垂控制策略,实现极端工况下的过电压抑制;结合光伏发电单元间的并联特性,系统可耐受较大的正、负极功率失衡。针对单极接地故障引发的极对地过电压问题,在光伏组件绝缘耐受能力允许范围内,提出基于二分法的故障定位与隔离策略,实现快速故障隔离与系统重启。最后搭建了由16个光伏发电单元并联构成的±1.5 kV、9600 kW双极光伏直流汇集系统进行仿真验证,结果表明所提方法可有效提升系统电压对称性与故障处理效率,为大规模光伏直流汇集系统在“沙戈荒”地区的应用提供技术支撑。
摘 要:以浮箱式海上光伏阵列为研究对象,在规则波与不规则波工况下,采用1:14比尺的水槽物理模型,在波浪水槽中开展了系统模型试验。通过设置不同阵列规模和波浪周期,获取结构在多种海况下的系泊力响应数据,并结合频谱分析,研究阵列规模与波浪周期对结构系泊力的联合影响。结果表明:迎浪侧系泊力随阵列长度呈线性增长,且波长越短,增长幅度越大;部分工况下阵列发生横荡运动,导致系泊力突增,表现出明显非线性响应;阵列规模增大显著增强频域中的低频与和频成分。
摘 要:搭建一种背管为分流式栅型水冷PV/T模块的试验平台,分别对开式、闭式集热系统进行室外实际运行试验,测试并分析两种不同集热系统在晴朗天气下以不同进水流量运行时的应用特性。结果表明:开式系统下,增大该PV/T模块进水流量可有效提高系统的热效率、电效率;水流量从0.05 m3/h增至0.20 m3/h,系统热效率提升17.73%,电效率提升0.37%;0.20 m3/h进水流量下,PV/T模块综合热效率可达87.52%。闭式系统下,增大进水流量对系统集热效果改善并不明显,水流量从0.05 m3/h每升高0.05 m3/h,平均热效率提升1.11%~5.02%。进一步,通过对0.20 m3/h进水流量在不同系统下的PV/T模块板面温度热均匀性分析研究得出,开式系统PV/T模块热均匀性略差,模块损坏风险更高。
摘 要:基于大气边界层理论和计算流体动力学方法,以定日镜镜面仰角、立柱比和纵横比为变量,对80组不同气动外形定日镜的镜面风压分布特性进行对比分析,结合绕流流场结构与气动力系数特征,为定日镜抗风结构设计提供理论依据。研究结果表明:仰角、立柱比和纵横比对镜面风压分布影响显著;立柱比增大引发局部涡流重构与回流区扩张,致使最大风压区下移至镜面下部,最大时均净风压系数提升约30%;镜面纵横比增加会加剧时均净风压系数极值提升20%,风压峰值位置波动幅度小于5%,其对风压分布的影响主要体现在风荷载强度而非作用位置上;部分典型工况组合下,定日镜阻力、升力风荷载系数较原型结构分别提高41%和48%。
摘 要:提出一种基于无功调度安全域(RPDSR)的主配一体化多时间尺度调度方法,融合日前和实时两阶段协同优化。构建主配网的无功调度安全域模型,动态生成安全域断面,优化分布式电源的无功出力。在日前阶段,以最小化主配网综合运行成本为目标;在实时阶段,以动态调整成本为目标,实时优化无功调度策略以应对不确定性,提升系统运行的安全性与经济性。仿真结果表明,该方法可为主配一体化多时间尺度调度提供运行边界可视化并降低经济成本,可为电网运行提供可靠的决策支持。
摘 要:针对车网互动技术现有研究缺乏真实数据支撑,用户行为分析不够全面,多方主体利益难以均衡等问题,提出基于聚合商定价机制的用户充电行为引导策略。首先,以真实用户充电数据为基础,采用高斯混合分布(GMM)模型与最大期望(EM)算法构建用户充电行为模型,并设计改进蒙特卡洛抽样方法提高用户样本推演效率。其次,通过电价补贴实证分析用户充电行为对电价变化的弹性系数,弥补现有研究采用固定弹性系数的不足,同时结合充电距离衰减系数设计合乎实际的用户充电行为时空转移机制。最后,建立多目标双层优化模型,设计双层粒子群优化算法求解均衡电网、聚合商与用户三方利益的最优定价机制,实现经济性与安全性的动态平衡。仿真结果表明,该策略能有效降低系统峰谷差、提升电网运行稳定性,最终形成多方共赢格局,可为源荷双侧波动场景下的电力系统运行优化提供新思路。
摘 要:针对沙戈荒大规模新能源经高压直流输电送端系统控制参数引起的暂态过电压机理尚未明确,建立考虑天气因素影响下的风光火储外送系统暂态电压模型,从有功-无功功率特性角度推导送端整流侧母线和新能源并网点电压解析式,采用潮流法识别出暂态过电压的主要影响因素,得到风光渗透率、电气距离、天气因素、锁相环阻尼比、带宽与送端整流侧母线间的解析式,量化分析影响因素对送端整流侧母线暂态过电压的影响,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证理论分析的正确性。研究表明,风光渗透率、电气距离、天气因素、整流侧定电流控制参数、低压限流环节参数、风光内外环控制参数和锁相环参数改变会导致整流侧母线电压波动。
摘 要:为充分体现绿色电力的环境价值,从日前碳配额分配及日内源-荷双侧波动的角度出发,充分挖掘发、用电各环节的“碳减排”潜力以促进区域新能源的消纳,构建多时间尺度电-碳耦合市场交易框架,明确日前-日内两阶段电-碳交易形式及碳配额分配方式。日前交易中电市场以社会福利最大化集中出清,以衔接当前电力市场;碳市场由发电侧与负荷侧共同分摊碳责任,利用Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制设计碳配额拍卖,以实现碳排放-碳价格-用电行为的多级联动。日内交易考虑发用电双侧不确定性,进行电能量集中出清;提出碳配额补偿机制,在电-碳耦合市场中进行结算。构建算例验证所提机制有效性,算例结果表明:所提模型在VCG机制下社会福利提升30.4%,负荷侧效益增长44.1%,新能源消纳比例提高8%,碳排放总量显著降低。通过两阶段电-碳市场协同,不仅可缓解火电运营商因系统平衡任务产生的碳压力,还可实现低碳经济与新能源高效消纳的双重目标。
摘 要:针对算力中心快速增长的计算需求和能源消耗问题,提出一种考虑多类型可转移负载和余热回收的算力中心综合能源系统容量优化配置方法。首先,基于算力任务运行特性与服务需求将算力中心可转移负载分为3类并建立精细化模型,同时引入余热回收回路构成混合冷却系统利用算力中心废热制冷;其次,针对新能源出力和负载的不确定性,构建以包含投资与运行成本的综合成本最低为目标的两阶段鲁棒优化配置模型,采用列与约束生成算法求解,实现对燃气轮机、储能电池和双效吸收式制冷机容量的合理配置。算例结果表明,联合负载调节与余热回收使得储能和燃气轮机配置容量分别降低2880.6和1281.2 kW,系统投资经济性显著提高;3类可转移负载在保证任务时序和计算一致性的同时可实现差异化调度,优先匹配光伏出力高峰与低价购电时段;余热完全回收制冷可承担53.1%的冷负荷,空调能耗减少76.5%,可有效优化系统冷源结构,提高能源利用效率。
摘 要:为兼顾故障期间的暂态稳定性与故障电流抑制能力,分析VSG在电网故障条件下功角失稳与故障过流的形成机理,提出一种保持功角稳定与短路电流抑制协同控制的VSG故障穿越策略。所提策略通过对有功功率指令的动态调节以平衡输入输出侧功率,维持暂态功角稳定;结合无功环电压调节与动态虚拟阻抗技术,实现短路电流抑制并满足无功支撑需求。最后,基于StarSim实验平台进行实验验证。结果表明,所提策略能够有效维持故障期间功角稳定,抑制短路电流,并满足无功支撑需求。
摘 要:针对配电网优化重构问题,构建以网损、电压偏移和负载均衡最小化为目标的多目标优化数学模型。为求解该模型,提出改进型多目标鹈鹕优化算法(MOIPOA)。该算法通过无重复环路编码压缩解空间,利用Sobol序列初始化种群,引入自适应权重因子和基于Pareto支配与拥挤度的筛选策略,提升寻优效率与收敛速度。在IEEE-33节点系统的仿真结果表明,该方法显著改善配电网运行性能,验证算法的有效性与可行性。
摘 要:基于含跟网型新能源接入的三机等值系统模型,首先分析低频振荡下振荡中心迁移规律与系统功率稳定条件,阐明功率失稳引发锁相环(PLL)饱和进而诱发多模态振荡的内在机制,然后深入分析多模态振荡下工频负序分量提取误差及其阻抗轨迹,并对距离保护及其振荡闭锁进行适应性分析,最后通过CloudPSS仿真平台进行验证。结果表明,多模态振荡中次/超同步分量会显著增加工频负序分量提取误差,引发负序启动元件误开放,其螺旋形阻抗轨迹覆盖范围远超低频振荡,增大误入保护动作区的风险,同时振荡频率升高可能使基于阻抗变化率的振荡闭锁失效,降低距离保护的选择性和可靠性。
摘 要:针对大型风电叶片制造过程中出现的腹板粘接间隙超差导致的叶片失效问题,提出基于腹板间隙预设定工艺控制优化方法,主要流程包括腹板预定位、腹板点粘、腹板与壳体合模粘接。通过使用间隙垫板调整合模间隙完成腹板预定位,基于腹板粘接面宽度在试合模过程中采用间隙垫板,调整腹板与壳体之间的合模间隙,完成腹板预定位;并采用腹板下压定位工装完成腹板的适配及调试定型。研究发现:相比于传统腹板粘接技术,采用预设定间隙控制工艺,合模前后腹板粘接间隙差别较小,且满足结构胶厚度工艺要求,能够有效降低腹板与壳体间的间隙波动以及粘接面结构胶失效风险,有助于提升腹板粘接质量与叶片结构稳定性。
摘 要:针对风电机组受到的风速扰动与极端阵风影响问题,提出一种基于激光测风雷达(LIDAR)前馈补偿与自抗扰控制(ADRC)的复合变桨控制策略。基于LIDAR的有效风速信息,构造前馈控制器,进而结合ADRC架构,构建基于风速预览特性的复合抗扰控制律,实现扰动超前预测与补偿。以美国国家可再生能源实验室(NREL)5MW海上漂浮式风电机组标准模型为研究对象,搭建OpenFAST-Simulink多体动力学联合仿真环境,在IEC标准湍流风场与极端运行阵风工况下验证控制器性能。结果表明,激光雷达辅助的前馈控制能够改善机组瞬态响应特性,提高系统抗扰稳定能力。与传统增益调度PI控制器相比,所提出的复合抗扰控制方案在转速调节精度方面更为优越,且转速波动幅度明显减小。
摘 要:以南黄海和东海的4个典型海上风电场为研究对象,基于现场实测数据对风电场内单桩基础的冲刷特性和防护效果进行系统分析。通过实测冲刷深度和扫测资料,研究防护措施实施后的冲刷变化特征。对抛石、砂被、固化土等常见防护措施进行分类,并结合施工设计与现场实际效果,探讨其在不同风电场中的防护效果差异与原因。最后,运用4种常用的冲刷预测公式对防护后的冲刷深度进行预测,揭示现有公式在实际应用中的局限性。
摘 要:基于 NREL-5 MW 风电叶片模型,分析铺层厚度、腹板结构对叶片刚度、模态特性的影响,并结合不同风速下的静力学分析,探究铺层前后叶片表面应变特性响应区域的分布差异。结果表明:叶片结构中不同区域的铺层厚度对其刚度和模态特性贡献不同,表现为前后缘翼面铺层厚度的增加会影响扭转刚度的分布,使第六阶频率升高;增加主梁铺层厚度能显著提高挥舞刚度和轴向刚度;腹板跨度的增加使叶根区域对应的刚度特性增强、各阶固有频率提升;关键受力部位铺层厚度的过度增加会使结构振动惯性增大,导致各阶固有频率出现负增长;各风速下未铺层碳纤维叶片应变特性响应区域集中在叶根以及叶展 0.24R、0.42R、0.55R、0.70R 位置处,而铺层后叶片表面应变特性响应区域的分布更为分散,其中最大应变值较铺层前降低 94%。
摘 要:构建一种考虑弹流效应的滑动轴承混合润滑计算模型,深入分析轴瓦弹性变形对润滑性能的影响。通过计算弹性变形下的轴承综合动态特性系数,揭示轴瓦弹性变形对轴承动态性能的影响机制。此外,利用神经网络建立轴心位置与动态特性系数之间的映射关系,探究时变动态特性系数对传动系统的影响。研究结果表明,滑动轴承在5.57 kN荷载、轴颈转速22 r/min的工况下,考虑弹性变形后,最大油膜压力降低23.12%,承载能力显著提升;然而,最小油膜厚度降低8.49%,纵向刚度降低8.44%,油膜稳定性有所降低。在齿轮啮合力作用下,考虑时变刚度后,轴承的波动明显减小,且能够有效过滤载荷中的低能量激励,增强了整个传动系统的稳定性。最终通过实验验证考虑滑动轴承时变效应的齿轮箱传动系统模型的准确性。
摘 要:提出一种基于送受端限流控制启动时间差的直流海缆纵联保护原理。首先,考虑海缆分布电容在直流线路故障中的作用;其次,计及不同限流控制之间的交互影响;然后,基于不同故障位置、过渡电阻情况下送受端限流控制启动时间差的特征,构造故障位置识别判据;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建海上风电柔直送出系统模型,对所提保护方案进行验证。
摘 要:为分析构网控制下电网频率扰动带来的轴系扭振新特征,首先建立构网型直驱风电机组的小信号模型,明确风电机组内部多环节之间的耦合机理;进而采用阻尼转矩法,将电气动态等效为轴系阻尼,揭示构网控制对轴系振荡模态阻尼的影响机制。在此基础上,进一步研究电网频率扰动下轴系扭振动态产生的新特征,并分析风电机组系统参数对轴系动态的影响规律。基于上述分析,提出作用于直流母线电压的扭振抑制策略。最后,通过仿真验证理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。
摘 要:基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5风场数据,对中国东南海域100 m高度处空气密度的特征进行分析,在此基础上,研究风功率密度、季节变异系数和发电量的时空分布特征,并量化空气密度对风能资源特征估计的影响。结果表明,空气密度具有显著的时空变化特征且普遍小于标准值,夏季误差高达9%。福建沿海至台湾海峡风能资源最为丰富,巴士海峡次之。忽略空气密度变化时,风功率密度和发电量的年平均普遍被高估3%以上,最高可达7%;夏季普遍超过4%,其中发电量达到9%;季节变异系数基本为负值,最低可达-6%,且风能稳定区域差异尤为显著。
摘 要:风力发电机组装配式混凝土塔架筒节间的脱开面积及接触应力目前尚无明确的工程算法。针对这一问题,该文根据《高耸结构设计标准》GB 50135—2019(以下简称《高耸标》)中的基底压力计算系数 ξ 、 τ 开展简化计算。由于混凝土塔筒的内外半径比 r2/r1 超出了《高耸标》附录H的查表范围,根据静力平衡条件建立筒节接触传力理论模型,通过程序迭代求解方程,对GB 50135—2019附录H中的系数 ξ 、 τ 进行拓展。最后建立混凝土塔筒有限元模型并开展数值模拟,验证理论计算的可靠性。该研究结论可适用于装配式混凝土塔架筒节的脱开范围及接触应力计算。
摘 要:为研究福建省海上风特性,精准评估风能可开发潜力,该文基于福建近海气象站、海上浮标站实测资料、ERA5再分析资料以及目前在福建省海域安装的主流海上风电机组参数,运用风功率密度、风能储量等评价指标,开展福建省近海和深远海不同时间尺度的风能资源和可开发潜力评估。结果表明:福建省海上风资源呈现中部高、向南北两侧递减的分布特征,最丰富区域位于福建省深远海的台湾海峡中部。多年平均风功率密度与平均风速具有较好的一致性。福建省海域100 m风能资源总储量6.41亿kW,可开发量3.84亿kW,年风能资源有效储量为 4.03×104 亿kW·h,可利用风能年发电量为 2.01×104 亿kW·h,可开发的海上风能主要集中在福建省深远海域的南部和中部。
摘 要:针对海上风力机单桩基础的冲刷防护需求,提出一种底层抛石上覆固化土的新型复合式防护措施。通过室内水槽试验对比分析新型固化土-抛石复合防护方式与单独抛石和单独固化土防护方式的防护效果,验证该新型防护方式的有效性。进一步基于数值模拟,研究复合防护的防护机理与防护范围和厚度等因素对防护效果的影响规律。试验表明,复合防护不仅能有效防止桩周局部冲刷,且在防护层稳定性和减轻边缘冲刷方面均优于单一固化土和单一抛石防护。复合防护层可隔绝上部水流对底部泥沙的淘刷,但流场在防护层边缘会产生涡结构引起边缘冲刷,且边缘冲刷深度随防护层厚度的增大而增加。因此在实际设计中,应在确保防护层强度和稳定性的前提下,尽量减小复合防护的防护层厚度。
摘 要:通过开展多元荷载作用下的桩基室内模型试验,分析竖向荷载、斜坡角度对单桩水平变形、桩身弯矩等的作用规律,明晰竖向与水平向多元荷载耦合作用下斜坡单桩的水平循环力学响应,并分析桩基的累积变形。结果表明,竖向预压荷载能够抑制水平加载引发的桩基侧向变形,但其对桩身弯矩的影响并不显著;斜坡角度的增大会放大斜坡附加效应,诱发桩基累积侧向变形增大,模型试验结果显示,20°斜坡场地单桩累积位移较平坦场地增大114.8%。
摘 要:基于大平原低空急流(GP_LLJ)谱模型构建不同高度与强度的低空急流风场,结合考虑几何非线性的叶片动态响应分析方法,研究10 MW与22 MW风电机组在低空急流条件下的动态响应特性。结果表明:当急流高度位于风轮轮毂下端时,机组输出功率较大,功率增幅分别为8.7%和12.4%;当射流高度与轮毂高度重合时,功率降幅分别为15.3%和19.6%,且影响程度随机组容量增大而增强;风轮推力与叶尖摆振位移的时程相位随急流与轮毂相对距离增大而超前,最大相位差达 π/3 rad,22 MW机组相位响应更显著;风轮转频受急流强度的影响随机组尺度增大而加剧,10 MW机组转频波动较小,而22 MW机组转频变化幅度达26.9%。大型机组对低空急流的高度与强度变化更为敏感,其输出特性与载荷响应受气动非均匀性影响显著。
摘 要:以硫酸盐木质素(KL)和酶解木质素(EL)为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、固体碳核磁共振( 13C-NMR)、热重分析(TGA)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)等技术对两种木质素的结构进行分析,在管式炉中进行热解实验对木质素的热解产物进行系统研究并采用Coats-Redfern积分法进行动力学研究,探究结构对热解行为的影响。结果表明,KL中缩合型芳香结构比例相对较高,芳香碳含量较大,分子结构更为致密和稳定;相比之下,EL中非缩合型芳香结构所占比例较高,含有更多羧基、醇羟基等含氧官能团,结构较为松散,表现出较高的反应活性。KL具有更高的活化能和指前因子,揭示其反应机制更加复杂,而EL热解活性更高。随着温度的升高,焦油产率先升高后降低,生物炭产率下降,气体产率升高。KL热稳定性更强,其热解生物炭产率较高,而EL在较低温度下热解更彻底,焦油和气体产率较高。热解油品中,KL热解主要生成愈创木酚类,而EL热解油富含苯酚类化合物。气体产物以CO 2、CO和CH 4为主,EL热解气体中CH 4和CO产量更高,而KL热解主要释放CO 2。