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2024年第45卷第6期
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    可控核聚变及其发电技术

  • 磁约束可控核聚变装置的磁体系统综述 AI导读

    张家龙, 宋彭, 瞿体明
    2024, 45(6): 995-1015. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24119
    摘要:目的磁约束可控核聚变方案被视为未来解决全球能源问题的重要途径,作为磁约束聚变装置的核心元件,磁体在产生和维持等离子体稳定状态中起着关键作用。为此,对国内外典型磁约束可控聚变装置的磁体结构和规格进行了综述。方法回顾了聚变磁体从铜基到低温超导乃至高温超导的技术演变,系统归纳了各类典型聚变装置的磁体系统结构及其性能参数。同时,探讨了当前磁体研发过程中面临的技术挑战,并对未来发展进行了展望。结论磁体技术的进步对于提升聚变装置性能和加速实现聚变能源的商业化至关重要。随着高温超导材料的应用和新型磁体设计的不断优化,聚变能源的实用化正逐步向现实迈进。  
    关键词:可控核聚变;高温超导材料;新能源;聚变能源;磁约束聚变;托卡马克;聚变磁体;超导体  
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    更新时间:2025-06-15
  • 氘氘聚变中子源大口径强磁场磁压缩磁体的设计与优化 AI导读

    周渝深, 潘垣, 李传, 饶波, 杨勇
    2024, 45(6): 1016-1022. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24173
    摘要:目的为了真实反映聚变中子辐照特性损伤,有必要开展高通量聚变中子源的研究。磁约束氘氘聚变中子源预研装置是国际首台可实现场反等离子体大压缩比级联磁压缩的实验装置,作为该装置核心部件之一的磁压缩磁体,设计要求中心磁场的磁感应强度在500 μs内从0 T上升至7 T,为此,提出了针对磁压缩磁体导体部分的设计思路。方法围绕磁体的导体设计,从导体材料选取、导体匝间距离与导体径向厚度3方面入手,通过有限元仿真软件分析导体应力情况,得到了导体材料电导率、导体匝间距离以及导体径向厚度对导体应力的影响。结果确定了下一步磁体的设计思路,即在欧姆损耗允许的范围内适当选择电导率偏低的导体材料,在轴向空间允许的范围内通过增加绝缘层厚度的方式适当增加导体匝间距,在材料许用应力的范围内适当减小导体径向厚度以降低建设成本。结论随着中子源预研装置项目的进一步推进,所提出的设计思路可为磁压缩磁体装置的设计提供优化方向。  
    关键词:可控核聚变;磁压缩磁体;聚变中子源;大口径脉冲强磁体;有限元分析;氘氘聚变;磁场  
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    更新时间:2025-06-15
  • 核聚变高功率直流测试平台实时控制系统设计 AI导读

    何诗英, 黄连生, 陈晓娇, 张秀青, 王泽京, 左英, 张稀楠
    2024, 45(6): 1023-1029. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24169
    摘要:目的为支持国际热核实验堆交流/直流变流器系统的测试需求,并适用于未来聚变磁体电源的高精度控制标准,研发了一套适用于高功率直流测试平台的实时控制系统。方法选择QNX实时操作系统作为核心平台,并结合美国GE公司提供的反射内存技术,构建了一个实时高速数据交换的网络架构。该系统设计了多种运行模式以应对不同的测试场景,同时实施了不同等级的安全连锁机制来保障设备的安全性。此系统具备变流器运行参数的设定、故障识别、设备状态监测及毫秒级别的实时控制与安全保护功能。结果经由实验验证,该系统展示了其在高功率环境下的稳定性和可靠性,实现了对120 kA稳态电流和500 kA脉冲电流的精确控制。此外,该系统不仅满足了实时控制的基本要求,而且在多模式操作中确保了设备的安全联锁和持续稳定运行。结论所设计的高功率直流测试平台实时控制系统实现了高效的多模块同步控制,完全符合严苛的毫秒级控制周期要求。  
    关键词:国际热核实验堆;核聚变;聚变磁体电源;实时控制;反射内存;变流器;联锁保护  
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    更新时间:2025-06-15
  • 聚变装置高温超导磁体系统电磁仿真方法研究 AI导读

    徐浩睿, 王苏鑫, 李留江, 严植泳, 谭运飞
    2024, 45(6): 1030-1038. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24128
    摘要:目的高温超导磁体系统的应用是未来托卡马克装置的重要技术路线,然而高温超导带材的磁场各向异性以及复杂的导体结构极大地增加了聚变装置高温超导磁体系统电磁设计阶段仿真模拟的复杂度,因此需要针对其电磁仿真以及简化方法开展相应研究。方法通过有限元仿真软件COMSOL建立高温超导磁体系统总体电磁仿真模型与各种简化模型,对其相关电磁性能进行了仿真分析与对比。结果等离子体区域中心磁场与最大波纹度的计算结果主要受纵场(toroidal field,TF)线圈产生的磁场控制,而TF线圈对中心螺线管(central solenoid,CS)线圈上的磁场分布影响很小。当结合导体的详细结构并考虑高温超导带材的磁场各向异性时,垂直磁场的计算结果与总体模型相比具有较大差异。结论在等离子体区域内的相关电磁参数的计算上可以仅考虑TF线圈,而在分析CS线圈上磁场时可忽略TF线圈。此外,通过结合导体结构的平均电流分布,可以有效降低高温超导带材垂直磁场的仿真计算误差。  
    关键词:核聚变;聚变发电;托卡马克磁体系统;高温超导磁体;电磁分析;模型对比  
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    更新时间:2025-06-15
  • 王婷, 王银顺, 郭丽宁, 卞雨妍, 连占英, 李乐依, 毛承鹏
    2024, 45(6): 1039-1047. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24126
    摘要:目的高场超导磁体在诸多领域都有着很大的应用价值,但第二代高温超导磁体由于焊接技术尚不成熟,无法实现持续电流模式运行。稀土钡铜氧化物(rare earth barium copper oxide,REBCO)闭环超导葫芦形环片堆叠磁体可实现无阻闭环运行,经验证有磁通密度放大和磁通累加的功能,具有高磁场输出的潜质。因此,研究该磁体在大电流、高磁场运行环境下能否维持稳定很有必要。方法通过建立REBCO闭环超导葫芦形环片堆叠磁体的三维有限元模型,分析其在场冷励磁方法下的电磁响应和应力应变分布情况。结果堆叠磁体的单位体积电磁力由圆环的内径向外径逐渐减小,两端层数最大单位体积电磁力较高,而中间层数较低,呈现出“U”型分布特征。此外,应力较大的区域出现在磁体的连接桥部位及圆环与桥的连接部分,此区域易发生形变,是潜在的失超风险区域。结论磁体的应力应变分布特征分析,对改进葫芦形双孔闭环超导片的几何形状和堆叠磁体的结构具有参考价值,对磁体的安全运行具有重要意义。  
    关键词:核聚变;高温超导磁体;超导储能;稀土钡铜氧化物(REBCO);堆叠磁体  
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    更新时间:2025-06-15
  • 磁约束氘氘聚变中子源预研装置控制系统设计 AI导读

    王俪晔, 郑玮, 饶波, 杨勇, 杨玉林, 叶伟杰, 谢筱涵, 张沛龙
    2024, 45(6): 1048-1059. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24153
    摘要:目的磁约束氘氘聚变中子源预研装置是基于场反位形级联磁压缩的新型中子源预研方案,旨在基于第一阶段建设经验,完善系统设计,显著提升等离子体参数,并进一步开展磁压缩聚变等研究,为在第三阶段实现具有大体积高通量聚变中子源打下基础。方法预研装置控制系统对控制框架进行优化重构,提供安全联锁、脉冲控制与综合数据服务,通过集成控制将各服务协调集成到自动化执行的放电流程中,并新增多项资源拓展应用和DevOps工具。结果通过重构设计,控制系统在安全、稳定与效率等方面的综合性能得到显著提升。安全联锁系统确保了实验过程中的人员和设备安全,脉冲控制系统实现了高精度的时序控制,综合数据服务提供了从数据采集到分析的全流程支持,资源拓展应用和DevOps工具进一步提高了系统的灵活性和运维效率。结论该设计通过优化控制框架和引入先进的运维工具,能够更好地满足装置结构复杂化和放电流程精密化的需求,为后续长周期合作建设的磁约束氘氘聚变中子源预研装置提供了高效的控制系统建设方案。  
    关键词:核聚变;聚变中子源;磁约束;等离子体;场反位形;控制系统;氘氘聚变  
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    更新时间:2025-06-15
  • 核聚变堆极向场线圈氦冷却管结构设计与优化 AI导读

    邹春龙, 杜双松, 江峰, 陆坤, 卫靖, 沈光, Peter Readman
    2024, 45(6): 1060-1066. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24123
    摘要:目的氦冷却管是聚变超导磁体系统的核心部件,承担着超导磁体冷却通道与低温系统的连接,直接关系着超导磁体系统的运行稳定。由于氦冷却管需在装置现场进行焊接,因此氦管结构设计需从功能实现和现场工艺可操作性等多角度综合考虑,提出合理解决方案。方法通过综合分析聚变堆极向场结构,开展了低温氦冷却管结构优化及压损评估研究,并从结构力学角度对氦孔尺寸和焊缝倒角优化设计方面进行了全面的对比分析,提出聚变堆磁体氦冷却管设计准则一般要求。结合氦冷却管结构力学分析、压损分析,并综合考虑现场可操作性,提出氦冷却管设计方案,以满足聚变堆磁体氦冷却管要求。结果短跑道氦冷却管虽然会导致局部压损增大,局部压损相当于2.7 m长的导体,但与线圈总长相比,其所带来的压损基本可忽略。结论采用短跑道型氦管设计方案不仅可以满足功能需求,还可极大提高现场工艺可操作性,可满足聚变堆超导磁体氦冷却管要求。  
    关键词:热核聚变;聚变装置;极向场线圈;氦冷却管;结构设计;超导磁体;强磁场;等离子体  
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    更新时间:2025-06-15
  • 模具角度对核聚变用Bi-2212线材加工的影响 AI导读

    焦高峰, 郝清滨, 徐晓燕, 刘国庆, 刘学谦, 贾佳林, 张胜楠
    2024, 45(6): 1067-1073. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24088
    摘要:目的随着稳态强磁场的快速发展,对超导磁体的性能及均匀性要求越来越严苛,导致目前生产的Bi2Sr2CaCu2Ox (Bi-2212)高温超导线材的综合性能无法满足应用要求。为提升Bi-2212线材的性能及均匀性,实现综合性能更优异的超导线材制备,多芯线材的均匀加工技术至关重要。模具角度(简称“模角”)是线材的重要参数,为此,研究了不同模角对线材加工的影响。方法采用粉末装管法制备了多根Bi-2212线材,并使用半模角分别为3°、7°和14°的合金拉丝模具对这些线材进行加工。在实验过程中,对线材的微观结构、粉末硬度及超导物理性能进行了系统研究。结果采用较小模角加工的线材表现出更高的载流性能,特别是半模角为3°的样品,其载流性能是半模角为14°样品的1.56倍。大模角加工的线材出现芯丝断裂和银层破裂现象,导致性能下降,而小模角线材则能保持结构完整性。此外,模角的选择对线材的Ag/超导材料界面光滑度有显著影响,小模角线材的界面光滑度更优,进一步影响了超导芯丝的织构和线材的载流性能。结论较小的半模角有助于保持多芯Bi-2212线材芯丝的结构完整性,并通过改善织构来提高线材的载流性能。研究结果为制备高性能Bi-2212线材提供了工艺指导。  
    关键词:核聚变;稳态强磁场;高温超导材料;超导磁体;粉末装管法;Bi-2212线材;模角;载流性能  
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    更新时间:2025-06-15

    发电及环境保护

  • 煤电机组运行灵活性提升技术研究与应用 AI导读

    严新荣, 胡志勇, 张鹏威, 郑成航, 向军, 唐郭安, 刘金亮, 郭剑雄, 黄一博, 于鹏峰, 高翔
    2024, 45(6): 1074-1086. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24170
    摘要:目的在“双碳”战略目标背景下,新能源发电大比例接入电网后电力系统对灵活性调节资源的需求大幅增加,现阶段煤电是具备规模化提升调峰能力的电源侧的主要灵活性资源。自2016年以来,国内主要发电企业已实施一定规模的煤电机组灵活性改造,因此,有必要对灵活性改造后机组实际运行和检修中存在的问题进行总结分析。方法对某公司多台煤电机组实施灵活性改造的技术路线、投资费用、实际运行情况等进行统计分析。结果现役煤电机组灵活性提升改造后,先进机组最小发电出力可降至18%Pe (Pe为额定负荷)水平;在20%Pe~30%Pe时,变负荷速率可达1.8%Pe/min;平均单位容量投资101元/kW。此外,在灵活运行工况下,改造后的煤电机组发电煤耗大幅升高。结论针对煤电机组灵活工况下的运行、检修以及未来进一步工作提出了建议,研究结果为现役煤电机组灵活性提升改造提供参考和借鉴。  
    关键词:双碳;煤电机组;低负荷;深度调峰;灵活性改造;技术路线;投资;检修建议  
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    更新时间:2025-06-15
  • 减缓脱硫塔除雾器堵塞的流场优化方法 AI导读

    刘卓, 陈冬林, 汪淑奇, 杨仪江, 闫优洋, 杨展
    2024, 45(6): 1087-1094. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23176
    摘要:目的脱硫塔除雾器因其结构简单、除雾效果好而广泛应用于燃煤火电厂。然而,除雾器因自身气水分离原理的局限性,容易在板面上结垢堵塞,严重时影响机组的输出功率。因此,需要解决湿法脱硫塔除雾器频繁结垢堵塞及由此造成的阻力损失过大问题。方法提出了采用导流板优化脱硫塔及其进口烟道流场的方法,并对优化前后的Z形脱硫塔及其L形进口烟道烟气流场进行了仿真计算和工程应用验证。结果仿真计算结果显示,在额定锅炉负荷工况下,优化后L形进口烟道出口截面的速度相对标准差从27.57%降至19.99%;Z形脱硫塔内除雾器入口截面的速度相对标准差从45.66%降至40.24%。同时,除雾器入口截面的浆液液滴质量流量从441.136 kg/s降至368.498 kg/s,这表明优化方案有效降低了除雾器的工作负荷。实验结果表明,改造前脱硫塔除雾器入口截面存在速度为0 m/s的区域,改造后该区域速度提升至1~5 m/s,与仿真计算结果趋势一致。改造后180天的运行数据显示,除雾器前后压差不再超过200 Pa。停机检修中实测结果显示,除雾器板面上的结垢厚度从改造前的1 cm以上减小至0.1 cm左右,严重结垢堵塞现象已消除。结论所提流场优化方法显著改善了脱硫塔内烟气流场的均匀性,降低了除雾器的工作负荷,有效减缓了除雾器结垢堵塞问题,具有较大的工程应用价值。  
    关键词:燃煤机组;脱硫塔;锅炉;除雾器;堵塞;流场均匀性;烟气脱硫;数值模拟  
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    更新时间:2025-06-15
  • 基于循环水泵变频的1 000 MW超超临界机组冷端综合优化 AI导读

    张东青, 金铁铮, 张磊
    2024, 45(6): 1095-1104. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23024
    摘要:目的在碳达峰、碳中和背景下,火电机组节能提效是电力行业低碳转型的关键,通过冷端优化提高机组的运行经济性是行之有效的方法之一,因此,对冷端系统进行宽负荷优化非常必要。方法以宁海电厂1 000 MW机组的冷端系统为研究对象,建立了湿式自然通风冷却塔的计算模型,开发了对应的软件模块,可根据环境温度、湿度和大气压力数据,实现冷却塔-循环泵组-凝汽器-汽轮机组的耦合计算。以实际环境参数和运行负荷为变量,开展了冷却塔运行曲线、循环水泵泵组工频与变频运行对比、机组冷端综合优化等研究。结果循环水泵变频的最大节能率接近50%;当环境温度约低于31 ℃时,可以通过调整循环水流量降低煤耗率;环境温度越低,煤耗率收益越大,平均煤耗率可降低2.0 g/(kW⋅h)以上,但不同工况的煤耗收益差异非常大。结论研究结果可为机组冷端优化节能提供参考。  
    关键词:碳达峰;碳中和;超超临界;循环水泵;变频;冷端优化;冷却塔;凝汽器  
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    更新时间:2025-06-15
  • 考虑天气影响的火电机组空冷系统性能预测方法 AI导读

    董建宁, 安吉振, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢, 王修彦
    2024, 45(6): 1105-1113. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22151
    摘要:目的直接空冷机组是一部分缺水地区常用的火力发电形式,由于其采用空气作为冷却介质,因此运行受到诸多限制。为解决直接空冷机组受环境影响大和耗煤量高的问题,对空冷岛换热性能进行预测研究。方法基于河北省某超临界2×600 MW机组的历史运行数据,利用MATLAB软件计算历史空冷岛性能,将历史数据作为训练集和测试集,通过长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络机器学习算法,实现对未来一段时间内的空冷岛性能预测。在不改变模型参数的条件下,通过去除各项特征的方式确定特征重要性排名,基于此确定最佳特征选择策略,进一步优化模型。考虑到空冷岛性能受天气影响大,为提升模型在特殊天气下的预测能力,将原数据集结合历史天气预报数据,编写考虑天气因素的预测程序,以预测空冷岛未来一段时间性能,并对预测结果进行可视化分析。结果所采用的预测模型预测准确度明显高于传统自回归移动平均模型(autoregressive integrated moving average model,ARIMA),对未来1 h以内的直接空冷机组换热性能预测拟合优度均在0.90以上。结论模型所采用的数据特征及算法可以为直接空冷机组的稳定运行提供数据支撑,为智慧电厂的建设提供技术基础。  
    关键词:火力发电;火电机组;空冷系统;直接空冷机组;长短期记忆(LSTM)神经网络;性能预测;特征重要性;天气因素  
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    更新时间:2025-06-15

    碳中和

  • 新疆能耗双控向碳排放双控转变分析和预测 AI导读

    李昌陵, 常喜强, 卢浩
    2024, 45(6): 1114-1120. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23171
    摘要:目的新疆作为国家的能源基地,其能源政策的转变对实现国家能源战略目标具有重大意义。为此,研究了新疆从控制能源消费总量和强度向控制碳排放总量和强度的转变。方法提出碳排放的经济弹性和能源消费弹性2个脱钩弹性指数,并对新疆能源消费与碳排放的脱钩关系进行了预测。结果新疆已初步实现能源消费与碳排放的相对脱钩,预计将于2032年实现能源消费与碳排放的绝对脱钩;双控指标的转变有助于提升新疆终端能源消费电气化水平,但电力保供的压力增大。结论研究成果对新疆乃至全国的能源政策制定具有指导意义,为实现碳中和目标提供了实证依据,也为其他能源基地的转型路径提供了参考。  
    关键词:碳达峰;碳中和;能源消费;碳排放;能耗双控;碳排放双控;新疆能源政策  
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    更新时间:2025-06-15
  • 发电上市公司低碳信息披露与低碳转型效率研究 AI导读

    赵长红, 张李琳, 邵云姝, 袁家海, 邓祎璐
    2024, 45(6): 1121-1134. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23077
    摘要:目的“双碳”目标提出后,电力行业加快推进低碳转型,发电企业纷纷将低碳转型纳入企业发展规划与战略当中。为探讨低碳转型目标承诺与执行成效的一致性,挖掘低碳转型效率的重要影响因素,研究了文本信息与低碳转型效率之间的内在联系。方法以2016—2022年31家发电上市公司作为研究对象,采用文本分析技术构建了低碳转型文本信息披露水平的衡量指标,利用双向固定效应的面板回归模型对低碳转型文本信息披露与低碳转型效率的关系进行了实证检验。结果发电上市公司低碳转型文本信息披露水平越高,碳排放强度越低,环境绩效表现越良好,即转型效率越高,公司的“言”“行”更加一致。此外,在会计信息披露质量较高、火电装机占比较低的公司中,低碳转型文本信息披露水平对低碳转型效率的影响效果与作用更加显著。结论发电上市公司应当提高低碳转型文本信息披露质量,发挥年报文本信息的监督管理作用,以推动低碳转型的发展,落实文本信息披露与转型效率的“言”“行”一致。  
    关键词:双碳;电力行业;低碳转型;效率;信息披露;火电;发电上市公司;文本分析  
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    更新时间:2025-06-15

    新能源

  • 任蓓蕾, 郭昆丽, 蔡维正, 李博浩, 朱婷华, 李玲陶
    2024, 45(6): 1135-1145. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23076
    摘要:目的针对弱电网背景下直驱风机网侧电流内环PI控制器带宽影响并网系统稳定性,诱发次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)现象,提出改进线性状态误差反馈(linear state error feedback,LSEF)控制律的线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC)替换电流内环的PI控制器去抑制SSO。方法首先,对LADRC控制器的LSEF进行改进,并对其跟踪误差、抗扰性能进行分析。然后,推导出计及频率耦合影响的系统阻抗模型,并且利用Nyquist判据分析线路阻抗值对于网侧变流器并网系统稳定性的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件进行分析验证。结果相较于传统LADRC,改进LADRC使直流侧电压波动范围减少了85%,有功功率波动范围减少了89%。结论与传统LADRC控制器相比,改进LADRC控制器可以更好地缩小功率波动范围及直流侧电压波动范围,减小跟踪误差。  
    关键词:风电;次同步振荡(SSO);线性自抗扰控制器(LADRC);阻抗模型;直驱式风机;弱电网;并网  
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    更新时间:2025-06-15
  • 基于图正则化堆叠自编码器的风机轴承故障诊断方法 AI导读

    刘展, 刘健洵, 包琰洋, 李大字
    2024, 45(6): 1146-1152. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23175
    摘要:目的为解决风电机组轴承故障诊断中的故障特征提取效率低、特征表示不够精准以及现有方法难以适应复杂信号需求的问题,提出一种基于图正则化的故障诊断方法,提升了对振动信号的分析能力,从而实现对不同故障类型的准确分类和可靠诊断。方法采用基于图正则化自编码器的技术,结合图嵌入思想,指导堆叠监督自编码器进行特征提取。在故障特征提取阶段,首先对诊断信号进行图表示,然后在堆叠自编码器中添加图正则化项,以确保嵌入后的低维特征保持流形结构,从而提取数据深层的复杂几何特征。结果所提取的特征能够实现对不同故障类型的准确分类,展现出在故障特征捕捉方面的显著优势。实验结果表明,该方法在实际风场数据的应用中,具有更高的诊断精度和可靠性,有效提高了故障特征的提取效率和分类准确性。结论所提方法在风电轴承故障诊断领域表现出显著的有效性和优越性,为实际应用提供了可靠的技术支持。  
    关键词:风电机组;轴承;故障诊断;图正则化;自编码器;图嵌入;特征提取;振动信号  
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    更新时间:2025-06-15
  • 风力机偏航对尾迹演化影响的实验研究 AI导读

    张立栋, 铁浩, 刘惠文, 李钦伟, 田文鑫, 赵秀勇, 常子涵
    2024, 45(6): 1153-1162. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23062
    摘要:目的风力机尾流影响风电场的整体功率输出,对尾流特性进行分析是研究偏航控制对尾流影响的关键。为此,研究了上游风力机不同偏航角对尾流特征(如湍流积分尺度、功率谱密度等)以及尾流中涡流运动等方面的影响,以深入了解偏航状态下风力机尾流特性。方法采用风洞对0°、15°、30°偏航角的风力机下游尾迹演化规律进行研究。使用湍流积分尺度及功率谱密度等描述尾流特征,并以此分析不同特征点之间的相关性。结果偏航角对水平方向的尾流影响较小,湍流积分尺度变化不大;垂直方向上的湍流积分尺度在不同偏航角下具有较大的波动。通过对功率谱密度的分析,进一步量化了涡流运动对尾流湍动能的贡献。0°偏航时的来流受风力机旋转的扰动程度比15°偏航时小;但偏航角的增大并不总是导致风轮对来流的破坏程度增加,30°偏航时对来流涡结构的解耦作用比15°偏航时小。结论偏航角对风力机尾流在水平和垂直方向上的影响具有明显差异;功率谱密度分析为理解涡流运动对尾流湍动能的贡献提供了量化依据,有助于深入研究尾流中的能量传递和流动机制;偏航角与风轮对来流的扰动和解耦作用之间并非简单的正相关关系,这为风力机的优化运行和风电场的布局提供了参考依据。  
    关键词:可再生能源;风电;风力机;尾流;湍流;演化;偏航控制;风洞实验  
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    更新时间:2025-06-15
  • 管超骏, 雷正玲, 霍海波, 王芳, 姚国全, 刘涛
    2024, 45(6): 1163-1172. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24017
    摘要:目的为提升固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)系统性能及寿命,以100 kW SOFC系统为研究对象,探究在保证输出电压跟踪性能的同时,通过强化学习不断调整控制器系数以实现最佳的综合性能。方法建立基于机理的SOFC输出电压系统模型,采用改进型的非线性自抗扰控制器(nonlinear active disturbance rejection control,NLADRC),通过控制输入燃气流量,使输出电压很好地跟踪参考值。考虑到传统的单通道控制器无法同时满足多个目标,但若采用双通道控制器则会导致系统复杂性、成本和故障风险增加,提出一种基于双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的改进型非线性自抗扰控制器,对非线性误差反馈控制律系数进行实时调节和优化。结果所设计控制器可在不违反燃料利用约束的情况下提高SOFC输出电压跟踪性能。结论所设计控制器具备适应性强、稳定性高和能克服不确定性等优点,为实际SOFC系统的输出电压控制器设计提供理论参考。  
    关键词:固体氧化物燃料电池(SOFC);双延迟深度确定性策略梯度(TD3);非线性自抗扰控制器(NLADRC);燃料利用率;非线性误差反馈控制律;输出电压跟踪;不确定性  
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    更新时间:2025-06-15

    智能电网

  • 王宇绅, 陈皓勇, 黄宇翔, 吴晓彬, 朱彦瑾, 张健彬
    2024, 45(6): 1173-1185. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23073
    摘要:目的为应对虚拟电厂(virtual power plant,VPP)在参与电能量和需求响应市场时所面临的新能源出力和负荷不确定性问题,提出一种考虑多重不确定性的鲁棒优化调度策略,旨在降低鲁棒优化的保守性并提高VPP的经济效益。方法构建基于条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)的多面体不确定性集,在此基础上,考虑风电、光伏出力和负荷的不确定性,建立VPP参与电能量和需求响应市场策略的日前两阶段鲁棒优化模型。基于行列生成(column-and-constraint generation,C&CG)算法和拉格朗日对偶理论,将所建模型分为可利用求解器求解的主问题和子问题。最后,利用蒙特卡罗方法生成大量风电、光伏和负荷数据,对所提策略进行仿真分析,并与其他方案的优化结果进行对比。结果所提策略采用基于CVaR的多面体不确定性集,能够充分利用历史数据,相比于采用传统不确定性集的方案,VPP的总成本降低了约2%。结论所提策略可以显著降低鲁棒优化结果的保守性,并在多重不确定性条件下提升VPP参与市场的经济性。  
    关键词:虚拟电厂(VPP);风电;光伏;电能量;需求响应市场;条件风险价值(CVaR);鲁棒优化;调度策略  
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  • 李文, 卜凡鹏, 张潇桐, 杨创东, 张静
    2024, 45(6): 1186-1200. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23173
    摘要:目的针对微电网的低碳转型,提出一种电-氢混合储能微电网的优化调度方法,以解决不同商业模式下的调度难题。方法首先,建立了包含电-氢混合储能的微电网数学模型,并基于多方合作供能和多方独立供能2种典型商业模式,构建了相应的多目标优化调度模型及其约束条件。然后,引入增强的非支配排序遗传算法II (non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II),将其与方差拥挤度计算方法和正态分布交叉算子相结合,以提高优化效率和求解精度。最后,结合东南沿海某地运行的电-氢混合储能微电网系统进行仿真实验,以验证所提方法的有效性。结果与优化前相比,多方合作供能商业模式的经济性提升约4.1%,弃风弃光率降低约19%,年度碳排放量减少约47.42 t。结论多方合作供能商业模式更符合当前我国电力市场的基本情况,且优化后的系统性能显著提高。所提优化调度方法能够有效支持电-氢混合储能微电网在不同商业模式下实现低碳转型。  
    关键词:微电网;电力系统;可再生能源;储能系统;电氢可逆转换;典型商业模式;非支配排序遗传算法II (NSGA-II);多目标优化算法  
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