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高管环保背景与绿色投资者进入

党的二十大报告指出,要加快发展方式绿色转型,着力推进高质量发展。绿色投资者有助于提升企业环境治理绩效,推动企业绿色可持续发展,有效引入绿色投资成为企业绿色高质量发展的关键。本文基于Python文本分析方法识别高管环保背景特征和绿色投资者信息,结合双向固定效应模型和工具变量回归方法探究环保背景高管对绿色投资者进入决策的影响。研究发现,企业聘任具有环保背景从业经历的高管有利于吸引绿色投资者进入,随着环保背景高管数量的增多、管理自主权的增大,其对绿色投资者的吸引力逐渐增强。并且在非国有企业、清洁型行业中,环保背景高管对绿色投资者的吸引作用更明显。根据信号理论,上市企业聘任环保背景高管能够驱动企业内部加大环保投资力度、获取外部政府环保补助,释放企业从事环保事业的有力信号,进而吸引绿色投资者进入。此外,绿色投资者对企业绿色创新数量、质量以及ESG绩效皆产生正向积极影响,同时也对企业经济绩效产生明显的提升效果,提高企业生产效率。本文研究结论不仅丰富了高层梯队理论的研究内容,同时为高质量发展背景下企业从绿色投资视角驱动绿色转型升级,提升环境治理绩效,推动绿色可持续发展提供了理论依据。
基于Hankel-SVD-CEEMDAN改进阈值的局部放电特征提取方法

针对现有算法无法准确提取淹没在周期性窄带干扰和白噪声干扰中局部放电信号的问题,文章提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和改进阈值的自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)结合的局部放电特征提取方法。首先,构建Hankel矩阵将原始局部放电(partial discharge,PD)信号升维至二维矩阵空间进行奇异值分解,根据奇异值斜率的变化规律获取周期性窄带干扰对应的奇异值,重构周期性窄带干扰并将其从染噪信号中除去;其次,通过CEEMDAN将信号分解,计算相关系数确定噪声分量和信号分量的分界,剔除其中的噪声分量;基于Sigmoid函数构造一种结合传统软阈值函数和硬阈值函数优点的改进阈值函数,通过计算样本熵拾取剩余分量中的高频分量,利用改进阈值函数去除高频分量中残余的白噪声,将经过改进阈值去噪的高频分量与低频分量重构得到最终提取的PD信号。最后,经过仿真的定量指标和实测局部放电高频脉冲电流信号验证,该方法对周期性窄带干扰和白噪声都有显著的抑制作用,波形畸变小、细节相似度高,便于后续局部放电定位、模式识别等工作的进行。
基于信息间隙决策理论的下垂控制直流配电网运行参考点优化方法

为有效考虑直流配电网中分布式电源(distributed generation,DG)出力和负荷随机性的影响,提出了基于信息间隙决策的直流配电网下垂控制运行参考点优化方法。首先,在DG出力和负荷为预测值的基准场景下,以节点电压偏离额定值方差最小为目标对下垂控制运行参考点进行优化;其次,对优化方案应对DG和负荷变化的能力进行评估,针对运行约束越限风险较大的时段,提出了基于信息间隙决策的运行参考功率下层调度模型,在保证节点电压相对于基准场景下优化结果的恶化值小于设定值的约束下,以最大化DG出力和负荷的波动区间为目标对运行参考点进行优化调整。仿真结果表明,所提出的优化模型能在降低传统鲁棒决策保守性的同时,有效提高直流配电网应对DG出力和负荷变化的能力。
上海城市配电网分层架构中应用“开关站链”模式的可靠性优化策略

上海配电网通过将网络分层并对不同层级适用差异化的规划策略,有效提高了供电可靠性。2020年,上海城市全口径供电可靠性已迈过99.99%的门槛。然而,现有的分层架构也在客观上造成了诸如变电站出线利用效率不高、变电站负载率轻重不均等问题。为此,通过引入“开关站链”的网络优化设计理念,解决分层架构在实际应用中遇到的问题,并实现更高的网络冗余度进而提升系统可靠性。在该理念的框架内,提出了基于故障后果分析以及图论方法的配电网可靠性评估解析模型。然后,进一步构建了可靠性与经济性协调优化的配电网规划模型。通过对新旧分层网络模型以及其他城市经典高可靠性网络模型的可靠性与经济性对比分析,结果验证了提出的策略能够更好地实现可靠性与经济性的统一,同时在高负荷密度水平下具有更好的适应能力。
并网变换器视角下电力系统持续性振荡机理与低频耦合特性

随着“双高”电力系统及新型电力系统的发展,弱电网中的电压扰动会引起LCL型并网变换器的并网电流出现频率耦合,甚至持续性振荡。虽已有大量文献对其进行了研究,但大多围绕耦合现象、耦合因素的完备性、控制系统参数的敏感度、模型的精确性等方面,对于并网系统耦合物理意义,“双输入双输出”特性的演变机理,电压扰动、电网阻抗、频率耦合三者的关系等尚未厘清。建立并网系统中扰动频率/耦合频率的统一复变量模型,分析了并网变换器的单入双出(single input double output,SIDO)特性向双入双出(double input double output,DIDO)特性的演变机理,厘清了电压扰动、电网阻抗、频率耦合三者的关系,进而提出一种基于改进锁相环(phase locked loop,PLL)结构的鲁棒电流控制策略,并详细设计了相关参数。相较传统方法,论证了由扰动频率激发出的镜像耦合频率分量是导致失稳或振荡的主要原因。电网阻抗的存在会加重并网扰动的低频耦合程度,同时,低频特性的改善有助于提升变换器对弱电网的适应性。最后,利用实验平台验证了理论分析的正确性。
基于虚拟电抗的主动支撑型新能源机组低电压穿越控制方法

故障期间,新能源机组中电力电子设备容易出现过电流导致机组脱网运行,严重影响系统的安全稳定。针对上述问题,提出了一种基于虚拟电抗的主动支撑型新能源机组低电压穿越控制方法。首先,在传统电压源型换流器(voltage source converter,VSC)控制策略的基础上引入了一阶暂态电压方程,构建了dq坐标系下的主动支撑型新能源机组控制策略,有效提升了机组的无功电压支撑能力;然后,建立了主动支撑控制策略下的虚拟电抗控制模型,完成了虚拟电抗触发开关系数和虚拟电抗-并网点电压拟合曲线的参数设计,并利用所求参数确定了虚拟电抗的投切大小与时间,限制了短路电流,实现了机组的低电压穿越;最后,在仿真软件中搭建了两机系统,对比了不同电压跌落程度下不同控制策略的无功支撑能力,验证了所提方法的有效性和优越性。
考虑行波波速衰减及波头时间误差的复杂输电网故障精准定位

现有行波故障定位方法精度受同步误差、采样精度及波速衰减影响。针对以上问题,基于行波传输规律,建立波速、时间与距离的等式约束;分析波头时间误差范围及波速衰减规律,引入平均波速变量,形成不等式约束;以波头时间与波头形态中心的偏离度最小为目标,建立行波故障定位模型。对于复杂电网中环网导致的行波传输路径不唯一问题,引入最短路径临界标志变量,构建故障点到量测点的最短距离函数,避免复杂的解网运算。在PSCAD/EMTDC中搭建IEEE30节点输电网模型进行故障仿真,计算结果表明该定位模型能够有效减小同步误差、采样精度及波速衰减的影响,能够对异常数据进行识别,实现复杂电网下故障的快速、准确、可靠定位。
适应于新能源接入的新型备自投方案

备自投(busbar automatic transfer switch,BATS)是保证电力系统供电可靠性的重要措施之一,然而在“双高”系统下,新能源的“低穿”特征导致母线存在残压,传统备自投难以满足母线无压动作条件。因此,现有方案通常采取先切除新能源电源,再启动备自投方式。为实现不切除新能源进行备自投,以进线备自投为例,在主供线路断路器分闸后,详细分析了新能源并网点电压及频率变化规律及其影响因素,在此基础上,针对“源大于荷”场景,提出了基于耗能电阻的新型备自投方案。通过在并网点根据功率不平衡度投入耗能电阻,实现了在不切除新能源的情况下的备自投。最后通过大量算例仿真验证了新型备自投方案的有效性和可行性。
特高压GIL电接触结构选型及磨损特性研究

在特高压气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated line,GIL)综合管廊工程中,GIL敷设距离长,加之环境温度变化和电力系统调峰容易引发载流导体的热胀冷缩,通常采用电连接结构来实现位移补偿和电力连接。为探究特高压GIL电连接结构的选型优劣性,围绕特高压GIL电连接结构的2种方案,搭建了滑动触头劣化摩擦特性试验平台,获得磨损特性与接触特性。研究发现,弹簧触指和表带触指2种方案的接触电阻随摩擦次数的增加呈现先下降后上升的趋势,弹簧触指从1mΩ上升至4mΩ,而表带触指主要在1~1.5mΩ波动,磨损碎屑的等效直径主要分布在100~800nm之间,碎屑量的增加是接触电阻升高的重要原因。对比2种方案,弹簧触指分层磨损严重,而表带触指接触电阻较低,磨损量少,接触性能优于弹簧触指,更适用于GIL插接结构的配置。同时,研究发现含氟润滑脂的引入会引起CuF等金属氟化物的形成,对电连接结构造成不利影响,应考虑选用不含氟润滑脂来减少机械磨损。研究结论可为GIL插接结构的触指选型、劣化分析机理、润滑脂选型提供理论指导依据。
基于断面信息的多区域互联系统频率响应模型参数估计方法

针对计及新能源惯量和频率支撑的多区域互联系统等效频率响应模型的参数估计问题,该文提出了一种基于联络线断面信息的简单方法,用以估计各区域等值机组与新能源场站的频率响应特性。首先基于区域内新能源场站至并网点联络线的断面有功功率与频率信息,估计区域内新能源场站虚拟惯量与有功-频率下垂系数。在此基础上,基于区域间联络线断面在惯量响应和一次调频时间尺度上的频率与传输有功功率数据,估计区域等值机组惯量与一次调频参数。然后结合各区域参数估计结果,构建完整系统频率响应模型。最后通过在PSCAD/EMTDC中搭建标准IEEE 5区68节点算例验证了所提频率响应模型及其参数估计方法的有效性。此外,在含50kW的柴油发电机和50kW基于虚拟同步控制技术的储能变流器的实际微电网系统中,进一步验证了所提估计方法的有效性。
基于知识引导深度神经网络的电-热综合能源系统状态估计

电-热综合能源系统(integrated electric-heat system, IEHS)可以实现能量梯级利用,提高能源的利用效率,因此受到了广泛关注。为获取IEHS高精度数据,需要构建对IEHS的状态估计。面向具有海量历史数据的IEHS,提出了一种基于知识引导的深度神经网络(deep neural network, DNN)状态估计方法。采用反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)算法进行热负荷预测,以解决热力系统难以获取实时、准确热负荷的问题,为热力系统状态估计提供热负荷参数;面对IEHS已有的海量历史数据,应用知识方法对数据驱动进行引导,筛选相关历史数据对DNN模型进行训练,以进行各节点的实时状态估计。通过在由IEEE33节点标准系统和巴厘岛32节点热力系统组成的IEHS进行算例分析,验证了所提状态估计算法的准确性和计算效率。
含电池储能的直流配电网振荡抑制有源阻尼控制及参数计算方法

运行于Buck模式的双向DC-DC变换器是引起直流配电网发生振荡失稳的主要因素之一。首先,该文通过简单的直流配电网案例,建立了三相VSC考虑交流系统动态过程的阻抗模型和双向DC-DC变换器的阻抗模型,分析了主电路参数、控制系统参数以及稳态运行点对两者阻抗模型的影响程度与规律,并揭示了直流网络等效电感和双向DC-DC变换器相互作用诱发直流配电网振荡失稳的机理。其次,从直流配电网振荡抑制所需的阻抗特性角度考虑,提出了一种双向DC-DC变换器反馈直流电流的有源阻尼控制策略,并研究了阻尼控制器参数对其阻抗特性的影响规律。再次,以电池储能装置并联谐振抑制和直流网络串联谐振抑制为约束条件,解析了阻尼控制器的参数选择范围表达式。最后,采用电磁暂态仿真验证所给计算公式的正确性。
计及电-气-热综合能源系统的输配协同优化调度

具有强不确定性特征的风电渗透于各级电网,而传统的电、气、热能源系统相互分离、输配电网分级调度的运行模式难以挖掘全网资源实现全局最优的调度策略,从而影响风电的消纳能力。为此,提出了计及电-气-热综合能源系统的输配协同机组组合模型。首先,根据电-气-热IES多能耦合特性和输-配物理互联特征构建协同优化框架,确定全网统一分析和分布式优化的基本思路。在此基础上,对电-气-热三网耦合系统的输配协同优化调度进行逐层建模。然后,基于此模型,以联络线交换功率作为耦合变量,将其等效为虚拟能源站,并采用目标级联分析法实现对考虑电-气-热IES的主动配电网与输电网的解耦和分布并行优化求解。此外,针对天然气管道气流Weymouth方程的非凸性,采用增量分段方法将本文模型转换为混合整数线性规划问题。最后,以T6D2系统和T118D10系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。
考虑风光荷不确定性的配电网故障恢复策略

风光等可再生分布式电源在配电网中渗透率不断提升,其出力受自然因素的约束具有很强的随机性,给主动配电网的故障恢复带来更大挑战。为此,综合考虑风光荷的不确定性,提出了一种孤岛划分与恢复重构相结合的综合故障恢复策略。首先,构建风光和储能系统联合出力模型以及负荷特性模型,采用广度优先遍历和深度优先遍历相结合的方法进行孤岛划分,对配电网中重要负荷优先恢复;然后,以配电网中开关操作次数最少和网损最小为目标,建立主网与剩余失电区域的恢复重构模型,采用改进灰狼算法进行求解,对配电网中剩余失电负荷进行恢复;最后,以IEEE33节点配电网模型为例进行仿真分析,实验结果表明,该文提出的方法可准确、快速地获得不同故障时刻配电网故障恢复最优策略,验证了方法的有效性和优越性。
计及碳减排收益的光储联合电站参与电力市场投标策略研究

双碳目标给光伏发电企业带来了巨大的发展机遇。针对光储联合电站参与日前电力市场展开研究。先基于β分布对光伏出力的不确定性进行建模,在考虑碳减排收益的基础上,建立了以光储联合电站在能量市场、辅助服务市场以及碳交易市场的收益总和最大为目标函数的数学模型。使用改进的动态规划算法进行求解,得到联合电站参与日前电力市场的最优功率申报结果。算例结果表明,采用光储联合投标方式并同时参与电力市场和碳交易市场,可以促进光伏电量的消纳,提升电站的收益水平。
基于生成对抗模仿学习的电力系统动态经济调度

新能源自身所固有的波动性、间歇性与随机性使电网的调度运行面临更加严峻的挑战。如何安排适应新能源出力不确定性的调度方案是调度部门亟待解决的问题。该文提出基于生成对抗模仿学习的动态经济调度模型。首先构建生成器网络,使其通过观测系统状态生成调度策略。受强化学习近端策略优化算法目标函数的启发,创新地构造出生成器网络的损失函数,反向传递更新网络参数以优化调度策略。其次,该文借鉴美国电力市场的完美调度思想,可离线计算理想调度方案,并将其作为专家策略指导生成器网络的学习。进一步,该文构建判别器网络,令其识别生成策略与完美调度策略,输出辨别结果,辅助生成器网络更新。在离线训练中,生成器与判别器在博弈对抗中达到纳什均衡状态;投入在线应用时,可根据新能源与负荷预测数据,安排兼顾经济性并考虑不确定性的火电机组出力计划。最后,利用算例分析验证该模型的有效性。该文建立的模型无需对新能源出力不确定性建模,在完美调度策略的指导下,即可实现端到端的策略学习。该文算法离线训练时收敛迅速,在线应用时决策效率高,可为调度部门提供客观、有效的调度决策依据。
高比例新能源接入下电力系统降损研究综述

在“双碳”目标及构建新型电力系统的大背景下,降损节能技术成为现代电力系统建设重点,尤其在保障跨省/区资源配置的同时,大规模新能源接入、市场机制等因素使电网网损机理研究及降损工作的开展愈发复杂。该文基于电网线损现状及技术降损现状,充分总结了国内外对电力系统降损节能相关问题的研究动态和成果,聚焦集中式新能源接入主网对网损影响,重点研究新能源送出通道损耗、等效负荷和电源出力平衡调节形态对电网损耗,无功电压耦合复杂化对网络损耗的影响;同时,对高比例分布式电源接入中低压配网对线损影响机理和降损措施进行了归纳和梳理,深入总结分析了高比例新能源接入对理论线损计算的影响,为开展新型电力系统降损节能研究奠定坚实基础。
面向新型电力系统的电力市场主体统一身份模型设计及应用

构建电力市场主体统一身份模型,促进电力市场主体身份标准化,对于推进全国统一电力市场体系建设具有积极作用。此外,电力市场主体统一身份模型也有利于提升电力市场运营效率,促进完善适应新型电力系统的电力市场机制。首先,分析了电力市场主体统一身份模型的意义及设计要点。其次,提出了一种面向未来多市场、多角色的电力市场主体统一身份层次模型,描述了模型各层级的数据组成,分析了模型之间的数据关联特性。再次,阐述了基于统一身份模型的市场主体身份全生命周期管理理念,并结合工程实践,进一步总结了统一身份模型在实际应用中的特点。最后,介绍了基于统一身份模型构建的云南电力市场统一身份服务平台以及平台应用效果,进一步验证了统一身份模型的有效性。
面向新型电力系统的灵活能量块交易出清模型

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风电、太阳能发电等新能源大规模接入电力系统,虚拟电厂、电动汽车、储能等新型主体作为负荷聚合商,整合分散的需求侧资源参与电力系统运行。未来电力市场将形成“多类型电源同台竞价、需求侧资源聚合参与、源网荷储互动、批发零售协调”的格局,但是电力现货市场难以适应多元市场主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,难以完全支撑新型电力系统的建设和发展。分析了新型电力系统的特征和多元主体的多样化交易需求,设计了分时块、持续块、曲线块和可变块4类灵活能量块交易品种,提出了多元市场主体的交易报价方式,构建了灵活能量块交易出清模型。基于改进的IEEE14节点系统的案例分析表明,灵活能量块交易出清模型能够适应和满足多元主体的差异化物理经济特性和多样化交易需求,提高新型电力系统的运行效率和经济性。
考虑储能系统调度与风电消纳的峰谷分时电价优化模型研究

针对风力发电不稳定导致的“弃风”以及风电大量接入导致的电力系统不稳定性问题,构建了考虑发电侧储能系统(energy storage system,ESS)调度和风电消纳的峰谷分时电价模型。在电网向发电企业收取过网费机制下,根据电力需求价格弹性矩阵计算实施峰谷分时电价后的电力负荷,构建了考虑用户满意度、ESS寿命以及火电机组收益的约束条件;以火电机组调峰成本、弃风成本和ESS运维成本最低为目标函数,通过输配电价连接上网电价和用电电价以及输电损耗电量连接发电量与用电量,达到发电侧与需求侧电价与电量的联动。算例分析表明,所建立的模型能更好地消纳风电并节省综合运行成本。
塔中地区良里塔格组海平面变化对高频层序和沉积演化的控制

【研究目的】碳酸盐岩地层易受海平面变化影响而发育高频层序,但是反映海平面变化的地化指标的精度不足,导致高频层序对海平面振荡的响应认识不够深入,高频海平面变化对台地边缘礁滩沉积的高频层序和沉积演化的控制尚不明确。【研究方法】论文研究选取塔里木盆地塔中地区某钻井的上奥陶统良里塔格组连续取心资料,通过密集取样开展微相分析和碳、氧同位素测试分析。【研究结果】该井良里塔格组中上部发育7种微相类型,沉积演化分析表明良里塔格组沉积中—晚期,沉积环境由潮坪向生物礁-颗粒滩再到较深水的开阔台地演化。碳、氧同位素测试显示δ~(13)C为0.5993‰~1.6228‰(均值1.139‰),δ~(18)O值为-8.3608‰~-5.1452‰(均值为-6.790‰);δ~(13)C和δ~(18)O的振荡变化与微相变化和沉积旋回对应良好。古海洋条件分析表明,良里塔格组沉积时期气候温热,礁、滩体发育层段样品的古温度值最高,代表着高的碳酸盐产率;Z值所反映的古盐度在底部潮坪沉积段最高,在高频旋回的顶部古盐度均明显减小,指示可能存在大气淡水的影响。与塔北地区南缘和巴楚地区的δ~(13)C和δ~(18)O存在一定差异,主要受控于沉积环境和古水深。【结论】良里塔格组中—上部存在至少3个完整的海平面升降变化周期,内部又包括至少2个次级周期;不同级别的海平面振荡主要受古气候变化驱动,并控制了高频层序的发育。海平面先缓慢上升再持续稳定或小规模振荡,是连续厚层的生物碎屑和砂屑颗粒滩沉积发育的有利条件;良里塔格组沉积晚期海平面快速上升,沉积环境向滩间洼地和较深水的开阔台地转变。在高频层序顶部海平面的小规模下降导致的早期岩溶作用是礁滩体储层质量改善的重要因素。
一款360°连续扫描圆形阵列天线设计

针对室内通信系统,设计了一款具有360°方位角连续扫描特性的圆形阵列天线.圆形阵列天线由8个端射单极子八木天线阵元按旋转对称方式构成,每个天线阵元包含一个激励单极子、一个反射器和4个引向器.采用同幅同相激励时,阵列天线可以工作于全向辐射模式;采用扩展最大功率传输效率法计算最佳激励分布时,阵列天线工作于定向辐射模式.仿真和实验结果表明,阵列天线工作于全向辐射模式的平均增益为3.78 dBi,增益波动小于2.0 dBi;阵列天线工作于定向辐射模式时的波束指向可以实现360°方位角连续扫描,并保证了定向波束增益最大化和水平方位指向,定向波束最大增益达到11.1 dBi,方位角扫描增益波动小于0.4 dBi,前后比大于12.5 dB.设计的圆形阵列天线具有定向波束增益高、在方位角可连续扫描等技术优势,可用于未来室内小基站系统.
尺寸依赖的CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的分子动力学模拟

晶体/非晶双相高熵合金是近年来研究人员提出的获得高强高韧高熵合金的有效策略,其塑性变形机制和组成相的尺寸密切相关.本文采用分子动力学模拟方法研究了组成相尺寸对CoCrFeNiMn晶体/非晶双相高熵合金塑性变形机制的影响.研究表明,非晶相尺寸对双相高熵合金的力学行为和塑性变形机制有显著影响.对于非晶相厚度较小的样品,塑性变形是位错滑移和面心立方向六方密排结构的相变主导的,尤其是在非晶厚度为1 nm的样品中观察到了孪晶和位错锁;非晶相厚度适中时,双相高熵合金主要通过晶体相中位错滑移、面心立方向六方密排结构的相变和非晶相的剪切带增殖来实现塑性变形;非晶相厚度较大时,双相高熵合金的塑性变形则由非晶相中均匀剪切带的形成主导.此外,非晶相厚度的增加对位错的形核和发射有延迟作用,并且,晶体/非晶双相结构中的非晶相有稳定晶粒的作用.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的科学价值和指导意义.
山水林田湖草生命共同体的科学认知、路径及制度体系保障

山水林田湖草生命共同体是对人与自然和谐统一关系的新认知,是生态文明理论的重要组成部分。以建立一个山水林田湖草生命共同体的研究范式为目的,系统剖析了山水林田湖草生命共同体理论与应用在基础探索、快速发展和多元繁荣三个阶段的研究重点与特征;再次审视了山水林田湖草生命共同体的内涵、阐明了概念新认知、基本特征、人与生命共同体关系;最后提出面向山水林田湖草生命共同体的“问题—目标—时空策略—目的”的实施路径,及构建以自然资源监测监管体系、自然资源资产产权体系、国土空间规划体系、国土空间用途管制体系、国土空间生态修复体系、法律法规体系等为主的制度体系,进而提升其科学性和实用性,为构建国土空间治理体系及治理能力现代化提供决策支撑。
基于超导量子系统的量子纠错研究进展

基于量子力学基本原理的信息处理技术,在计算、传感等领域具有远超经典技术的巨大潜力.随着实验技术的进步,量子调控技术得到突飞猛进的发展.在所有的量子信息处理平台中,基于固体材料的超导系统,具有精确的量子调控能力、优异的量子相干性以及适合大规模集成化等优点.因此,超导量子系统成为当前最有潜力的量子信息处理平台之一.目前的超导芯片能集成约一百个量子比特,已经可以展示量子系统的优势,但进一步的发展受到系统噪声的制约.为了突破这一瓶颈,借鉴经典信息中的纠错技术发展而来的量子纠错技术受到广泛的关注.本文介绍了超导量子系统中量子纠错的研究进展,主要包括超导量子系统的基本原理、常用的量子纠错编码方案、纠错相关的控制技术以及近期超导量子纠错的应用.最后,总结了超导量子纠错领域面临的七个关键问题.
黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略

研究面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略,对推进黄河流域生态文明建设和促进全国区域平衡发展具有重要现实意义。以高质量发展为导向,基于“压力—状态—响应”关系,提出黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略研究框架;分析黄河流域城镇化发展压力带来的土地开垦、生态退耕和建设占用等生态建设与土地开发行为,及其对国土空间格局和生态系统的影响;并从国土空间开发利用限制和资源环境承载能力的视角揭示了黄河流域生态保护、农业生产与国土空间开发的限制性差异;根据目前黄河流域存在的突出问题和独特的“自然—人文”特征,提出面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略;实施黄河流域“水资源保护—绿色发展—文化传承”建设协同发展战略,开展黄河流域国家自然保护区保护、生态基础设施网络建设、绿色产业发展与特色文化传承战略部署,并制订相关引导政策与保障措施,为黄河流域高质量发展提供支撑保障。
县级国土空间规划分区方法探索——以湖北省黄梅县为例

国土空间规划分区是在统一联动的国土空间分区管控体系中为弥补中微观尺度结构性管控作用缺失而提出的新的分区层级,其技术方法研究具有重大的理论和实践意义。在分析空间治理“精明化”“精准化”“精细化”要求、对比不同分区逻辑的空间分区方法的基础上,利用空间分析、多元统计、加权Voronoi图等技术方法,从主体功能“点轴”发展规律出发,研究构建了定性与定量相结合的分区方法,并以黄梅县为案例进行了实证研究。研究表明:本文方法能够有效划定符合《市级国土空间总体规划编制指南(试行)》中一级规划分区内涵的分区单元,弥补了规划分区方法的缺失;依托功能发展结构的“自上而下”分区逻辑有效将空间结构管控内涵融入规划分区,实现了对空间结构的引导和管控;通过加权Voronoi图模型,识别空间的最优功能导向,提高了规划分区的科学性、技术性。
基于生态安全格局的国土空间保护修复优化——以内蒙古呼包鄂地区为例

构建生态安全格局可为国土空间保护修复提供对策,以补充现有研究对国土空间优化实践指导的不足。以内蒙古呼包鄂地区为案例,识别城镇、生态源地,构建源地扩展阻力评价体系,通过最小累积阻力模型划分安全格局小区;基于电路理论识别国土空间保护修复重点区域(生态廊道、生态“夹点”、生态障碍点),优化生态安全格局,提出国土空间保护修复建议,得到的主要结论有:研究区城镇源地适宜扩展区远小于生态源地,国土空间保护修复有较大潜力;安全格局小区中生态保育区生态空间面积最大,其次是优化缓冲区生态空间,生态防护区生活空间最小;识别135条生态廊道,12个生态“夹点”,6个生态障碍点,164个生态战略点,架构生态安全网络,形成“多核四区三带一屏一流域”的国土空间保护修复格局,以达到提升生态景观完整度与连通性、维护区域生态安全的目标。
一种基于2D-CNN深度学习的钻井事故等级预测新方法

鉴于钻井安全事故分级风险评价过程中,存在安全事故风险指标较少且多为2分类预测的实际问题。为此,在利用模糊C均值算法确定钻井事故等级的分类的基础上,根据信息增益值对多维事故风险指标进行一次降维;进而将降维后的风险指标作为模型输入,由卷积层提取事故特征,池化层进行二次降维,构建双层2D-CNN的事故等级预测模型,最后通过激活函数(Softmax)判断钻井事故等级,提出一种基于二维卷积神经网络(2D-CNN)的钻井事故等级预测的新方法。研究结果表明:①较之于其他方法,新方法经过两次降维将多维钻井事故指标由73维降低至4维,降低模型计算复杂度;②不同于钻井事故发生与否的二分类问题,根据事故的严重程度划分成四种事故等级,以实现多分类预测;③现场应用效果表明,新方法的准确率为91.7%,损失值为0.409,预测效果优于BP神经网络模型和1D-CNN模型。结论认为,新方法能较好地将现场作业数据用于钻井事故等级的预测,对于钻井事故风险分级评价具有广泛应用和推广价值。
四川盆地深井超深井钻井关键技术与展望

四川盆地深层超深层海相碳酸盐岩油气资源丰富,是未来油气勘探开发的重要领域。为此,基于盆地深层、超深层海相碳酸盐岩油气埋藏深、压力系统复杂、地层温度高、岩石坚硬等特点,分析钻井面临的主要技术难点,总结了近年来经过持续攻关、不断完善形成的深井超深井钻井关键技术,并提出今后的重要攻关方向。研究结果表明:①持续开展了深井超深井钻井关键技术持续攻关、优化集成与实践,形成了以非常规井身结构优化拓展、安全高效优快钻井、气体钻井、抗高温钻井液、精细控压钻井固井、数字化钻井等为核心的钻井关键技术,成功实施了完钻深度达9 010 m的SY001-H6井等一批标志性超深井的钻探作业;②随着四川盆地海相碳酸盐岩油气勘探开发不断向深部推进,深井超深井钻井面临的工程地质风险、新的挑战仍然不断出现,还需进一步开展孔隙压力精确预测、高温超深井眼轨迹控制、抗高温工作液体系、高效破岩与提速工具、地质工程一体化、轻质高强度合金钻杆等攻关研究,以实现深井超深井钻井关键技术与装备的不断迭代升级,才能更好地支撑深层超深层碳酸盐岩油气高效勘探开发。结论认为,盆地深井超深井钻井关键技术的形成,加快了资源的快速转换,支撑了油气的增储上产,助推了安岳、龙岗、双鱼石等大型气田的发现,为四川省打造千亿立方米天然气产能基地奠定了技术基础。
四川盆地蓬莱地区震旦系灯影组气藏压力演化与成藏过程

近期,四川盆地川中古隆起北斜坡蓬莱地区震旦系灯影组天然气勘探取得重大发现,明确该地区油气成藏过程与流体压力演化对于正确认识该区气藏的形成和分布规律具有重要意义。为此,通过灯影组二段(以下简称灯二段)岩心与薄片观察、流体包裹体测温、激光拉曼光谱分析、PVT模拟等测试手段,明确了该地区灯影组成岩演化序列,重建了气藏压力演化历史与成藏演化过程。研究结果表明:①蓬莱地区灯二段经历了泥晶白云石→早期隐晶质石英→纤状白云石→纹层白云石→细晶白云石→早期沥青→中粗晶白云石→鞍状白云石→原油裂解+硫酸盐热化学还原作用+沥青→铅锌矿化作用→晚期石英→萤石→构造裂缝共13个成岩-成藏演化序列;②蓬莱地区灯二段经历了多期成藏演化过程,其中志留纪末期形成的第一期古油藏在海西早期发生破坏,三叠纪中-晚期是第二次原油规模成藏期,侏罗纪-早白垩世古油藏裂解形成古气藏,晚白垩世-现今是古气藏调整改造与保存期;③震旦系气藏经历了常压→弱超压→强超压→极强超压→强超压→弱超压→常压的演化过程,震旦系古超压是深埋高温与热液作用并叠加硫酸盐热化学还原作用使得古油藏完全裂解生气所造成。结论认为,蓬莱地区气藏保存至今主要与晚侏罗世至晚白垩世经历了持续超压有关,喜马拉雅期的构造抬升促使天然气扩散运移和调整,原始超压气藏逐步演化为现今的常压气藏。
相变材料耦合冷板电池热管理系统的优化设计

以相变材料耦合冷板电池热管理系统为研究对象,采用数值方法研究了系统的冷却性能.结果表明,通过增加耦合系统的冷却水流量可以降低电池组温度和温差,但是显著增加了冷板功耗,系统能效较低.为了提高耦合热管理系统的冷却效率,在固定系统体积的情况下,采用优化策略对系统中相变材料的厚度分布进行调整.典型算例结果表明,优化策略仅需5步调整就能得到最佳相变材料厚度分布.相比于优化前系统,优化后的系统使电池组最高温度降低了1.1 K,温差减小了29%.在同等电池组温差下,优化系统的功耗相比优化前系统下降了64%.
1979-2018年青藏高原不同地区积雪季极端降水水汽来源分析

水汽是青藏高原水文循环的重要组成部分,对青藏高原地区的降水、水资源等有着重要的影响。本文利用FLEXPART方法,研究了1979-2018年青藏高原4个区域(青藏高原北部NEQXP、西北地区NWQXP、东南地区SEQXP和西南地区SWQXP)积雪季极端降水的水汽来源及相对贡献。研究表明: (1)NEQXP、NWQXP和SWQXP的年极端降水量和年极端降水日数显著增加,而SEQXP则不显著。 (2)青藏高原4个区域极端降水的水汽贡献存在明显差异,SEQXP和SWQXP极端降水主要由阿拉伯海和孟加拉湾的水汽控制,而对NEQXP极端降水贡献最多的是本地蒸发,中亚地区的水汽对NWQXP极端降水的贡献占据主导地位。(3)阿拉伯海孟加拉湾地区、地中海地区、北非阿拉伯半岛地区、SWQXP、中亚地区和NWQXP逐年持续的水汽供应,引起NWQXP逐年极端降水的增加;而NEQXP极端降水增加更多是因为NWQXP逐年水汽增加;SWQXP极端降水增加是因为中亚地区和SWQXP逐年持续水汽的供给导致。这些结果有助于加深对青藏高原内部水汽循环差异和极端降水事件的认识,并从水汽来源的角度解释当前极端降水逐年增加的机制。
中国冬季大范围持续性低温事件低频特征及其与大气低频振荡的联系

利用1980-2017年国家气象信息中心提供的2481站逐日气温和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对比研究了大气低频振荡对中国冬季三类(即:全国类、东北类和东部类)大范围持续性低温事件(以下简称事件)的影响差异。结果表明:20世纪80-90年代初和21世纪00年代后期以来事件偏多,冬季温度均具10~30天显著周期。通过对对流层大气环流场分析发现,在低层三类事件主要受低频西伯利亚高压(Siberian high,SH)影响,SH在全国类最强,东北类最弱;SH范围在全国类最大,南边界可达长江以南,在东北类和东部类中偏东。此外偏西的低频阿留申低压也是影响东北类事件的主要低频系统之一。在中层,全国类和东部类事件均有低频横槽转竖并和东亚大槽合并的过程,横槽在全国类中纬向尺度更大,东北类主要受东北冷涡度的影响。在高层,在全国类事件中温带急流整体持续偏弱,副热带急流整体持续偏强;东北类温带急流西强东弱,副热带急流西弱东强;东部类中温带急流整体持续偏弱,且偏弱程度大于全国类,副热带急流西强东弱。要分别关注低频500 hPa高度场上-12天(全国类)、-9天(东北类)和-10天(东部类)的西部预测信号,以及-12天(全国类)的东部信号。
面向柔顺装配装夹的机器人手腕变刚度机理研究

在柔顺装配装夹过程中,不同工序对机器人手腕刚度要求不同。在刚性定位工序中,大的手腕刚度可保证机器人搬运工件定位到作业位置的精度。在装配装夹工序中,小的手腕刚度可柔顺补偿机器人装配装夹工件的位姿误差。提出了一种大范围变刚度的五自由度手腕,可实现工件的翻转、俯仰、偏转和平移。研究通过调节弹性张力改变手腕刚度的机理,实现手腕关节刚度随弹性张力的增加而线性增加。分析手腕弹性张力和几何参数对手腕变刚度特性和刚度分布的影响,通过设计手腕关节的几何参数实现手腕刚度分布保持不变。研究变刚度手腕刚性定位与柔顺装配装夹的机理,建立手腕装配装夹过程中的形变位姿模型和补偿工件位姿误差的空间模型,得到手腕刚度随手腕位姿的变化模型,实现手腕克服阻力完成装配装夹作业。实验结果表明机器人手腕可大范围变刚度,满足刚性定位与柔顺装配装夹要求。
面向工业5.0的人本智造

工业4.0是技术驱动型的工业模式,注重生产流程的优化、效率和生产力的提高,而忽视了“人”这一最重要的主体。因此,作为一种价值驱动型的新工业模式——工业5.0的概念逐渐引起人们的重视,将工业重心由技术转向对人身心健康的关怀、自然的可持续发展及工业的弹性等方面,而人机智能协作是走向未来以人为本的智能制造的关键。这种价值观的转变预示着人本智能制造会越来越受到重视,因而很有必要对如此新兴的智能制造模式开展详细研究,旨在为工业5.0理念下的人本智造发展提供有益的借鉴参考。为此,首先分析工业革命及制造范式的演化并指出目前制造模式存在的典型问题;然后给出工业5.0的定义,并分析其主要特征以及“人-社会-自然-技术”视角下与工业4.0的区别和联系;接着对工业5.0背景下人机交互方式及人机共生关系进行详细论述;最后探讨元宇宙背景下的人本智造演化及其面临的问题进行展望。
肥胖对COVID-19的影响及其饮食防控措施

新型冠状病毒肺炎(新冠肺炎,COVID-19)疫情成为全球大流行以来,给人类健康、生活带来了新的极大挑战。本文通过回顾文献,综合分析肥胖与新冠肺炎疫情存在耦合作用,肥胖会引起人体的慢性炎症、呼吸系统障碍、维生素D和其他微量营养素缺乏以及菌群失调,从而影响COVID-19的易感性、疾病严重程度以及机体对新冠疫苗的反应。COVID-19疫情会引起心理压力、睡眠障碍、久坐行为增多、快餐和过度加工食品的摄入增加,从饮食行为和生活方式、社会经济地位和生理心理三个层面产生影响,增加肥胖的发生风险。目前全球超过50%的人口超重或肥胖,新冠肺炎确诊人数已经快速增加到4.7亿以上。根据公共卫生防控理论,本文提出以合理膳食行动为核心的综合方案是防控肥胖和新冠肺炎疫情的优化策略。
考虑相变的近场动力学热-力耦合模型及多孔介质冻结破坏模拟

多孔介质的传热传质现象广泛存在于自然界和工业领域中. 低温条件可能导致多孔介质中的组分发生相变,并由此诱发材料损伤,甚至导致结构失效破坏. 对这类破坏现象的预测需要精细化建模,以能够反映物质的相变过程和材料的破坏特征. 本文采用热焓法改写经典的热传导方程,在近场动力学框架下,建立了一种考虑物质相变的热-力耦合模型,发展了交错显式求解的数值计算方法,进行了方板角冻结、热致变形和多孔介质冻结破坏等问题的模拟,得到了方板的冻结特征、温度场和变形场的分布规律以及多孔介质的冻结破坏过程,与试验和其他数值方法的结果具有较好的一致性. 研究表明,本文所建立的考虑物质相变的近场动力学热-力耦合模型能够反映材料的非局部效应和物质相变潜热的影响,准确捕捉相变过程中液固界面的演化特征,再现多孔介质中材料相变、基质热致变形和冻结破坏过程,突破了传统连续性模型求解这类破坏问题时面临的瓶颈,为深入研究多孔介质冻融破坏过程和破坏机理提供了有效途径.
C_4F_7N混合气体在40.5kV断路器中的应用研究(二):灭弧性能实验与弧后分解特性

该文是系列论文二,主要对C_4F_7N/CO_2/O_2混合气体在40.5kV瓷柱式断路器中进行短路电流开断实验研究,获得不同开断工况下的电流零区特性,并对比分析混合气体的短路电流开断能力。同时,研究混合气体在短路电流开断后的分解特性,分析在不同开断次数、不同开断电流和不同O_2含量条件下分解产物组分的变化规律。研究表明:6%O_2含量的5%C_4F_7N/CO_2混合气体在40.5kV断路器中通过了25kA短路电流等级下单分、重合闸和合分完整循环实验,说明混合气体具备一定的大电流灭弧能力。同时,增加混合气体中的O_2含量可将混合气体的开断能力提高10%左右。最后,分析混合气体开断电流后的分解产物,发现提高O_2含量可以抑制C_4F_7N分解,并在一定程度上提高混合气体的灭弧性能。研究结果可为C_4F_7N混合气体在断路器中的工程应用提供重要参考。
基于负载磁场考虑涡流反作用的带护套高速永磁电机转子涡流损耗解析模型

该文基于精确子域法建立电枢磁场、永磁磁场、定子开槽共同作用下的带护套高速永磁同步电机转子涡流损耗解析模型,该模型同时计及高频谐波磁场所引起的转子涡流反作用的影响。该模型在槽子域和永磁体子域中同时考虑定子绕组电流和永磁体剩磁,故利用该解析模型可以同时计算电枢磁场、理想空载磁场和负载合成磁场作用下的转子涡流损耗;为提高解析模型计算精度,在转子导体区域内求解扩散方程以考虑涡流反作用的影响。该文通过该解析模型研究槽口宽度、护套材料和护套厚度对转子涡流损耗的影响。最后,对一台7.5kW、15000r/min的高速永磁电机进行损耗分离实验,将解析、有限元和实验得到的转子涡流损耗进行对比,验证该解析模型的有效性。
空间全向无线电能传输技术研究与应用综述

近几年,空间全向无线电能传输技术发展迅速,与现有技术相比,具有自由度高、不受方向和空间约束的优点。并且该技术可对多个动态设备同时进行供电,是未来无线电能传输领域的重要发展趋势。文中分析并总结全向无线电能传输关键技术的研究进展,对该技术的实际研究成果按照应用场景进行分类综述与成果归纳,指出该技术在特定场景下的优势与短板。最后指出其技术亟待解决的问题,并对该技术未来研究的发展提供一定参考。
柔性互联下的MMC-HVDC模块化建模和次同步振荡的信息时滞诱因探究

柔性互联模块化多电平高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)系统规模庞大且内部动态复杂,同时控制通信回路的信息时滞增大了系统发生次同步振荡的风险。因此,需要建立高效、简洁的模块化信息物理系统模型来分析混合系统稳定性与次同步振荡现象的影响。针对MMC-HVDC系统拓扑多变的特点,文中借助模块化建模思路构建柔性互联MMC-HVDC信息-物理模型。为了探究系统振荡的根本原因,建立两阶段振荡分析框架。利用Rekasius变换实现快速的稳定域与振荡频率求解。根据关键模态,进一步应用通用Pade逼近生成包含系统动态和时滞动态的升阶模型,并引入参与因子法分析了次同步振荡的内在原因,探究次同步振荡的影响因素和时滞诱发次同步振荡、高频振荡两类振荡的区别。整个模块化建模过程、两阶段振荡分析框架、振荡模态利用Simulink的仿真波形和快速傅里叶变换谐波分析进行全面验证。结果揭示了信息时滞既可以诱发次同步振荡也可以引起高频振荡,但二者原理不同。次同步振荡由桥臂电感电容的能量互动引起,环流占主导作用,调整电容或环流控制系数可以有效抑制振荡。
10kV配电线路感应雷过电压波形特征实测分析

为获取配电线路上感应雷过电压数据,研究其波形特征,以期指导架空配电线路雷电防护,该文利用线路过电压在线监测系统,对云南省丽江市华坪县某10kV配电线路上感应雷过电压进行了实测,并对其波形特征和影响因素进行了分析。2021年6至8月份,系统记录了该线路雷雨季节内42次雷电感应过电压数据。测得感应雷过电压波形大体表现出3个过程:包括在初始负峰值之前的缓慢升高,随后是快速极性反转以及后续的衰减振荡,其中最后一个过程值得注意。严格来说,所有记录的电压都是双极性的,但实际情况下普遍认为只有一个半周期具有重要影响。实测感应雷过电压波形参数受不同定义标准影响,可能与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)有很大不同。依据Piantini提出的感应电压分类标准,单极性波形占总数的19%,大部分数据呈正极性,波头时间平均值、中值分别为14.5μs、13.2μs。双极性波形占总数的81%,其中,63%第一个半周期是负极性的,在91%的情况下,电压峰值出现在第一个或第二个半周期。
基于预测信息二维坐标动态划分的风电集群功率超短期预测

风电集群的大规模并入电网对功率预测的准确度提出了更高的要求。为能充分利用预测功率信息和数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)信息,该文提出一种基于功率变化趋势和风速变化波动的二维坐标的风电场动态分群方法。将4h时间尺度的预测过程分成4个等长时间尺度的循环过程,在每次1h的循环过程中应用平衡迭代规约和聚类(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies, BIRCH)对各场站的二维坐标聚类,完成对集群的划分,根据划分结果构建训练集,通过门控循环单元(gate recurrent unit, GRU)模型完成各子集群的功率预测,重复这一过程直至完成4h的超短期功率预测。算例结果表明,所提方法的预测精度相比静态划分提升1.8%,相比统计升尺度提升4.31%,可有效提高风电集群的功率超短期预测准确度。
具有低开关频率特性的指定谐波抑制预测控制方法研究

为了避免器输出波形中低次谐波对孤岛型微电网的电压质量产生严重影响,需尽可能减少其谐波失真含量。同时,为提高逆变效率,还需降低开关损耗,令逆变器保持在低开关频率的工况下。模型预测控制相较于脉宽调制策略的灵活性更高,动态性能更好,常与其他优化算法结合,以获得所需控制效果。因此,该文提出一种具有低开关频率特性的预测控制指定谐波抑制开关策略,采用该策略可以减少输出电压信号低次谐波含量,有效抑制谐波畸变,同时可以有效降低系统的开关频率。针对未来时刻电压状态谐波提取相互独立的特点,将并行计算方法的思想引入预测控制中,提高系统的在线实时性。在两电平逆变器实验平台上进行测试,验证了该方法的正确性以及控制策略的有效性。相比指定谐波消除脉宽调制策略,所提方法能在线实时生成稳定的逆变器开关序列,证明了该控制策略不仅能在低开关频率工况下有效抑制低次谐波,而且具有良好的动态性能。
基于优选矢量合成的Vienna整流器滑模预测控制

面向并网变换器的传统模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,DPMPC)常利用增加电压矢量数量或矢量区间的精确划分以实现定频控制。针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题,提出一种基于优选开关矢量合成的Vienna整流器模型预测直接功率控制(direct power mode predictive control with constant frequency, DPMPC-CF)与滑模(sliding-mode control,SMC)外环控制的的双闭环复合控制方法。通过对Vienna整流器建模得到输入功率的预测值,利用SMC外环计算有功功率的给定值。在每个扇区内,通过优选代价函数最小所对应的3个电压矢量,采用代价函数计算相应电压矢量的占空比,进而实现类空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)。最后,从静态、暂态、调制信号等多个维度与传统的DPMPC进行对比验证,结果表明,所提出的DPMPC-CF具有良好的稳态和动态性能。
基于模糊自适应转速调节器的绕组切换型电机控制

针对车辆电传动系统高效区难以提升问题,研究一种低速绕组串联、高速并联的宽高效区、宽速域双绕组切换型永磁同步电机方案。为了适应该方案绕组串、并联工况电机参数不同和换挡过程中的转速波动问题,提出一种基于模糊自适应转速调节器的新型控制策略。首先,构建双绕组切换型永磁同步电机系统的拓扑结构;然后,根据模糊控制理论,提出绕组串联、并联及切换等典型工况下的转速调节器自适应模糊规则;基于逆变器开关管全关断,设计切换电路的开关切换规则;最后,搭建15kW双绕组切换型电机的实验平台,实验结果验证了该文提出的模糊自适应转速调节器能够实现绕组的平滑切换和系统的高动态性能运行。
计及电-气-热IES动态特性的输配协同机组组合

为充分发挥主动配电网提高电力系统灵活性和消纳可再生能源的潜力,该文提出一种计及综合能源系统(integrated energy system,IES)动态特性的主动配电网与输电网协同机组组合模型。一方面引入电-气-热综合能源系统实现多能耦合,使主动配电网对多能互补的支持融入到输电网的调度优化中;另一方面,为提高调度决策的灵活性,将天然气网与热网的动态特性纳入到输配协同机组组合模型中。基于此模型,根据电-气-热IES多能耦合特性和输-配物理互联特征构建协同优化框架。以联络线交换功率作为耦合变量,将其等效为虚拟能源站,采用目标级联分析法对所提模型进行解耦,从而得到一个独立的输电网优化问题和多个主动配电网局部优化问题。为提高计算效率,采用增量分段方法处理天然气Weymouth方程的非凸性,将该文模型转换为混合整数线性规划问题,保证迭代过程的收敛性,进一步降低计算负担。以T6D2系统和T118D10系统为例,验证所提模型和方法的有效性。
考虑广义电热需求响应的含碳捕集电厂综合能源系统低碳经济调度

构建综合能源系统(integrated energy system,IES),并对燃煤机组进行低碳化改造,同时辅以广义需求响应资源,是实现碳达峰、碳中和的重要途径。该文提出了考虑广义电热需求响应的源-荷协调IES低碳经济调度模型,结合有机朗肯循环余热发电和电热综合需求响应能增加源荷两侧灵活性的特点,改善了火电机组低碳化改造过程中存在的峰荷时段碳捕集水平不足问题。首先,在IES中引入余热回收装置,解耦热电联产(combined heat and power,CHP)机组"以热定电"约束,灵活CHP机组电出力。其次,考虑基于分时电价和供热舒适度模糊性的电热综合需求响应,与余热回收的热电负荷调节效应相协同,构建广义电热需求响应模型,并挖掘其源-荷协调低碳调度机理。最后,以系统运行总成本最优为目标制定机组出力方案,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。仿真算例表明:该方法有效提高了碳捕集电厂捕碳水平,兼顾了系统的经济性与低碳性,可为含碳捕集电厂的IES低碳经济调度提供参考。
风电次/超同步振荡的安全域分析

风电大规模接入电网引发了多起次/超同步振荡事件。为了分析风电并网系统在不同工况下的振荡稳定性以及安全裕度,亟需建立风电次/超同步振荡安全域。为此,该文首先基于阻抗网络模型,在功率注入空间给出风电次/超同步振荡安全域的定义;然后,提出基于聚合阻抗频率特性的次/超同步振荡模式获取方法,并通过预测-校正技术高效搜索安全域边界;最后,根据所提方法,构建了某实际风电并网系统的次/超同步振荡安全域,并通过时域仿真验证所提方法的有效性。
燃煤电厂脱硝催化剂宽负荷运行的现状与发展

随着"碳达峰、碳中和"3060目标的推进,燃煤电厂深度调峰辅助新能源消纳利用成为目前电力行业发展的趋势。机组低负荷运行对脱硝系统带来了巨大挑战,常规选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂由于活性较低,且其易在低温运行过程中受硫酸氢铵(ammonium bisulfate,ABS)的沉积而快速失效,无法满足低负荷下安全投运。宽温脱硝催化剂可实现脱硝系统在240~420℃宽温区间经济、安全投运,是一种新型的低成本全负荷脱硝技术,对提高机组灵活性具有重要意义。该文梳理了电力行业脱硝催化剂的宽负荷运行问题,总结了国内外宽温脱硝催化剂研发、改进及产业化应用情况,针对其应用遇到的瓶颈及适配的工程技术进行了分析。结合宽温脱硝催化剂的应用现状并预测未来的发展趋势,可为该技术在电力行业的大规模推广应用提供一定的参考。
基于差分积聚量的柔性直流线路单端高速保护

柔性直流输电系统的快速推广迫切需求提出高性能的柔直线路保护原理。该文推导了柔性直流线路在不同性质故障下电气量的暂态特征,根据直流线路边界特征限制电气量突变陡度的特点,提出利用采样值差分积聚量提取线路故障波动特征;从防止正向超越、提升高阻故障识别和故障选极能力及防止雷击干扰造成保护误动等方面入手,构造高灵敏性、高可靠性的柔性直流线路电压电流复合量单端高速保护原理。大量仿真分析表明,该文方法运算量小,可灵敏、快速识别区内故障,在各种区外故障及扰动下可靠不误动,动作性能优异。
半桥-全桥子模块混合型桥臂复用MMC的拓扑及故障穿越策略研究

为了实现模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的轻型化并使其具备直流短路电流阻断能力,文中针对桥臂复用型MMC(arm multiplexing MMC, AM-MMC)独特的桥臂结构,提出两种由半桥子模块(half bridge submodule, HBSM)和全桥子模块(full bridge submodule, FBSM)构成的混合型AM-MMC(hybrid AM-MMC,HAM-MMC):FHF型和HFH型HAM-MMC。以直流双极短路故障为例,文中对两种HAM-MMC的故障特性进行研究,推导故障电流表达式,分析FBSM装配比例,并提出相应的故障穿越策略。与HBSM和FBSM按1:1比例构成的常规混合型MMC相比,所提两种HAM-MMC均具备器件成本优势,且HFH型HAM-MMC可将FBSM的装配量降低50%。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明, FHF型和HFH型HAM-MMC均可顺利完成交直电压变换与能量传输,且在直流短路故障发生后能够快速清除故障电流并阻断交流侧馈流。在推进换流站轻型化的同时,所提HAM-MMC可有效降低为实现直流故障穿越而带来的附加投资。
多类型电解协同的风光互补制氢系统与容量优化

耦合电解水制氢是实现风光等可再生能源稳定和多元化利用的重要技术手段,然而风光资源的随机性与波动性将对电解制氢的动态运行产生不利影响。对此,提出基于多类型电解制氢协同运行的风光互补制氢系统,有机结合碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AEL)和质子交换膜电解槽(proton exchange membrane electrolyzer,PEMEL)的动态运行响应特征,以实现对波动风光发电出力的灵活消纳,并结合非劣分层遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ)优化电解制氢设备容量配置。结果表明:PEMEL具有较好的冷态启动和瞬态响应特性,增加其容量占比,将有效提高多类型电解制氢协同运行的灵活调控能力,提高制氢收益。结合案例分析,优化得到AEL与PEMEL的容量比例分别为72.5%和27.5%,对比单一AEL制氢方案,系统能量效率与内部收益率分别提升了40%和38.7%,显著改善了系统的能量转化特性和经济性。研究成果将为实现可再生能源制氢系统的高效和灵活运行提供有益参考。
考虑多端协同的柔性直流电网直流故障保护和恢复策略

现有关于柔性直流电网直流故障的研究,多集中于故障的隔离或清除过程,之后的恢复方面仅聚焦于单台设备,而直流故障的保护和恢复涉及众多设备,故障严重情况下还会影响多端换流站,因此需要研究包含多端、多设备协同的柔性直流电网直流故障保护和恢复策略。该文在进行直流电网一级保护和二级保护分类的基础上,完成5种故障保护和恢复情况的划分,并提出5种直流线路典型故障点与两种直流母线典型故障点。通过在多电压等级复杂拓扑直流电网中对典型故障点展开相关研究,提出适用于整个直流电网且包含多端、多设备协同的故障保护和恢复策略。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提策略能使直流电网安全快速地恢复运行。最后总结考虑多端、多设备协同的直流故障保护和恢复原则,该文所提策略可以为直流电网的实际运行提供参考。
柔性直流输电的阻抗重塑及中高频振荡抑制方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)型柔性直流输电系统由于链路延时导致其在特定高频段内表现为"负电阻-感性"特征,与交流系统对应频段内的电容特性之间交互作用容易引发高频振荡。已有振荡抑制措施在实现高频振荡抑制的同时,可能在中频段激发振荡。为了在中高频段均可以有效抑制振荡现象,该文从MMC阻抗特征出发,通过在MMC交流母线处并联无源阻抗重塑器的方法来修正特定频段MMC的阻抗特征,从而达到抑制中高频振荡的目的。基于MMC降阶阻抗模型及相频特性约束关系,将单个频段阻抗重塑扩展到中高频段,提出多频点相位钳制的阻抗重塑器参数设计方法。然后在有功损耗的约束条件下对参数进一步优化,最后在PSCAD/EMTDC中建立含有无源阻抗重塑器的MMC系统,研究无源阻抗重塑器对系统运行特性的影响及对中高频振荡的抑制效果。结果表明,提出的无源阻抗重塑器及参数设计方法,在对系统运行特性几乎无影响的前提下,不仅在抑制高频振荡的同时不会激发中频振荡现象,而且在中高频段范围内均可以有效抑制振荡现象。
共享理念下的区域能源互联网生态系统价值共创模式与机制

随着互联网信息技术的快速发展和推广应用,社会资源配置模式发生了剧烈的变化。能源呈现出集约化、扁平化、网络化、去中心化的发展态势,传统经济背景下的价值共创机制在共享经济背景下进一步发生改变。基于"30·60"目标的紧迫性,能源互联网成为推进"两个替代"(能源生产清洁替代和能源消费电能替代)和"双脱钩"(能源电力发展与碳脱钩和经济社会发展与碳排放脱钩)的有力保障和重要支撑。以共享理念为核心,对区域能源互联网生态系统进行系统化研究,分析开放式、数字赋能、共生耦合、多层联动的系统特征,提出区域能源互联网价值共创的4种不同模式,并对系统价值共创模式与价值共享机制展开了分析,以期为区域能源互联网的理论发展与实践应用提供有价值的参考。
考虑压气站运行特性的电-气最优能流两阶段方法

现有电-气综合能源系统最优能流及调度研究中的压气站模型大多仅考虑压缩比约束和耗量特性,难以刻画压气站的调速控制及安全运行区域。为此,将离心式压缩机转速作为控制变量引入电-气最优能流模型,并考虑压缩机的性能曲线、效率特性、喘振极限等多个运行约束,实现对压气站的精细化建模。此外,为高效求解该非线性非凸最优能流问题,提出一种基于不同特殊顺序集与凸松弛的两阶段求解方法,将原问题转化为混合整数二阶锥规划问题。用压气站及两个电-气综合能源系统算例验证了所提模型及方法的有效性。算例结果表明:所提模型能够有效刻画压气站运行特性;所提两阶段方法能够保证最优能流的计算精度与求解速度、对负荷变化具有良好适应性。
变应力条件下低压断路器剩余电寿命预测

低压断路器开断过程中电弧对触头的侵蚀是引起触头系统失效的主要原因,实际服役过程中低压断路器承受的电流应力是不断变化的,电流应力不同电弧侵蚀程度也不同。该文研究触头质量损失和燃弧特征量(电弧电量、焦耳积分和燃弧能量)的关系,根据不同的电弧侵蚀机理划分电流范围,利用分段函数描述电弧侵蚀因子与电流应力的关系,建立不同电流范围内电弧侵蚀因子数学模型;利用分段函数描述平均触头质量损失率与电流应力的关系,建立不同电流范围内平均触头质量损失率数学模型;根据不同的现场信息,提出3种变应力条件下低压断路器的剩余电寿命预测方法;通过不同电流应力下电寿命试验来模拟低压断路器触头系统的性能变化,由先验信息确定预测模型参数,并对同批次低压断路器进行变应力条件下电寿命验证试验,证明剩余电寿命预测模型的准确性,为低压断路器可靠性评估提供理论基础。