新能源-质子交换膜电解槽电制氢容量双层规划模型研究

新能源电制氢是实现“2060碳中和”的关键技术之一。然而,新能源出力具有随机性,且制氢关键设备——质子交换膜（PEM）电解槽投资成本与运行成本高,因此如何为出力功率随机的新能源电站配置兼顾新能源弃电率与制氢系统经济性的PEM制氢系统具有重要意义。以风电制氢为例,首先提出随机波动输入下PEM电制氢系统全寿命周期的成本与收入模型,并以总收入、投资回收期与内部收益率为评估指标支撑系统的经济分析;基于此,针对“风电+PEM电制氢”系统,提出3种双层规划模型,上层模型分别以PEM电制氢系统全寿命周期总成本最小、总收入最大与内部收益率最大作为上层优化模型的目标函数,下层的优化目标为风电场的弃电率最小,并采用MATLAB遗传算法工具箱求解优化模型;最后,以某实际风力发电场为例,验证所提双层规划模型与风电制氢的有效性与经济可行性。     

风电机组齿轮箱高速轴断齿原因分析

针对某风电机组齿轮箱高速轴出现的断齿现象,对样品进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸和冲击试验、基体硬度试验、渗碳硬化层深度测试、金相分析、断口形貌分析及能谱分析。试验分析结果表明:高速轴样品的齿面存在载荷不均现象,淬硬层深度不符合相关技术要求的规定,基体的室温冲击吸收能量处于较低水平;样品存在齿面剥落和端齿折断2类损伤现象,其失效模式为疲劳开裂,产生原因与其运行中齿面载荷不均及齿面淬硬层深度不够有关。     

低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧实验及数值模拟研究

在内热式低温煤干馏中,引入富氧燃烧,同时提高煤气当量比,是在维持炉内温度分布基本不变的前提下提高煤气质量的有效途径。通过不同富氧比及不同尺寸烧嘴下的大当量比煤气/富氧燃烧实验结合数值模拟分析,探究了富氧低温干馏中的内热火焰温度分布特性及其受工艺条件和烧嘴尺寸的影响。结果表明:增大富氧比的同时增大燃料当量比可以维持平均火焰温度与空气助燃工况基本一致,但火焰锋面温度受局部当量比及流动条件影响;减小燃料及氧化剂射流的初始速度差,可以减缓组分混合、延长火焰并降低火焰锋面温度;煤气中三种气体按参与反应的速率快慢排序依次为氢气、一氧化碳、甲烷,随着燃烧反应进入湍流混合速率控制模式,组分间的选择性燃烧特征相对减弱。     

不同溶剂提取宝清褐煤腐植酸的工艺优化及其特性研究

以褐煤的高效利用为出发点,以提高宝清褐煤腐植酸提取率为目标,探索了三种不同溶剂(KOH,NaOH,Na4P2O7)提取褐煤腐植酸的最优工艺条件。实验采用响应曲面法考察了反应温度、反应时间、溶剂浓度及其交互作用对腐植酸提取率的影响。结果表明:反应温度对目标值影响最大,且不同影响因素之间的交互作用对目标值有一定的影响,KOH提取时反应温度与反应时间的交互作用影响最大,NaOH和Na4P2O7提取时反应温度与溶剂浓度的交互作用影响最大。得到了不同溶剂下提取宝清褐煤腐植酸的最优工艺参数为:KOH为溶剂时,反应温度86℃,KOH浓度0.04 mol/L,反应时间2.0 h,此时腐植酸提取率为82.99%;NaOH为溶剂时,反应温度94℃,NaOH浓度0.047 mol/L,反应时间1.7 h,此时腐植酸提取率为87.96%;Na4P2O7为溶剂时,反应温度72℃,Na4P2O7浓度0.027 mol/L,反应时间2.0 h,此时腐植酸提取率为86.13%。通过分析三种溶剂提取的腐植酸特性可知,不同溶剂提取的腐植酸的提取率、总酸性基含量及分布不同,使用KOH溶液提取时腐植酸提取率最低,腐植酸相对分子质量最小;使用NaOH溶液提取时腐植酸提取率最高,腐植酸芳香缩合性较高;使用Na4P2O7溶液提取时腐植酸酸性官能团含量最高。     

基于DBSCAN-FPN的输电线路螺栓缺销检测方法

螺栓作为输电线路上数量最大的紧固件,其缺陷检测是输电线路巡检工作中的一项重要内容。针对螺栓缺销为小目标,其定位困难、特征难提取的问题,提出一种基于DBSCAN算法与FPN模型相结合的螺栓缺销检测方法。首先,利用FPN模型定位螺栓缺销目标区域,同时基于DBSCAN聚类算法对具有相同形态结构的区域进行聚类;然后,改进FPN模型：基于螺栓先验知识,利用卷积网络实现自底向上的特征提取,采用双线性插值方法将特征的高层语义信息自顶向下地传递到各个层级,通过卷积滤波方法横向加强高层语义特征与高分辨率特征的融合信息,获得更优化的螺栓缺销特征表达;利用改进FPN模型实现螺栓缺销的初步检测;最后,采用DBSCAN聚类算法对初步检测结果进行误检甄别,实现了螺栓缺销的精确检测。实验结果表明,DBSCAN-FPN在自建数据集上的检测精度达到76.23%,检测效果优于FPN、R-FCN和Faster R-CNN。所提方法可以有效提高螺栓缺销检测精度,对输电线路运维有实际意义。     

基于E-FCNN的电力巡检图像增强

为了解决无人机巡线、无人值守变电站机器人巡检中,由于距离过远或机器抖动造成的采集图像待检目标分辨率低、图像模糊等问题,提出一种边缘感知反馈卷积神经网络E-FCNN。该网络在传统超分辨率网络基础上增加了残差模块和反馈机制,实现细节特征的提取和强化,并通过边缘感知分支补充纹理信息,提升了图像的细节描述。通过测试集实验结果表明：提出的边缘感知反馈卷积神经网络无论在主观视觉质量,或是峰值信噪比等客观评价指标上,都明显优于其他相关算法。且在基于无人机巡检的绝缘子检测应用中能够有效提高绝缘子检测率。     

镇安抽水蓄能电站弃渣坝材料大型三轴试验研究

根据镇安抽水蓄能电站弃渣坝地质条件和现场实际工况,通过对不同干密度土料开展土工试验,分析了坝体材料各力学参数特性。试验结果表明：随着围压增大,该坝弃渣料的峰值应力相应增大;在低应力情况下,弃渣料的体积缩小,在围压较高时,体积变化增大;弃渣料先出现剪缩,随后变为剪胀,剪胀随着侧压力的增大出现缩小现象,应力-应变关系曲线呈软化型,最终转变为剪缩型;保持围压条件不变,材料的峰值应力在干密度逐渐增大的情况下出现略微增大,但最大体变随着干密度增大出现较明显的减小情况;保持相同围压状态,邓肯-张模型参数对干密度的敏感性大小依次为Kb、k、m、c、Δφ、Rf、φ0、n。相关研究可为以后抽水蓄能电站的弃渣坝设计和后期防护奠定理论基础。     

镇安抽水蓄能电站弃渣坝分区优化研究

镇安抽水蓄能电站弃渣坝体型复杂、弃渣量大且坝坡上建有永久上坝道路,为了保证弃渣坝的安全稳定以及上坝道路的交通安全,该文结合弃渣坝体型结构、施工计划与弃渣种类,采用有限元分析法进行弃渣坝的分区设计。通过对弃渣坝进行合理分区,将坝体分为上游上坝坡、上游下坝坡、路基、下游坝坡4个区域,经过变形与稳定性分析得出：采用覆盖层渣料填筑于上游上坝坡,以及使用模量较高的风化层渣料填筑其余区域的分区方案,则弃渣坝稳定性较高、永久道路的变形量较小,从而使弃渣坝整体安全性与可靠性较高,说明该方案具有较大合理性。     

并网变换器电流重构模型预测容错控制

当传统并网变换器发生桥臂故障时,通过连接故障相到直流侧电容中点,重构为三相四开关容错运行结构。针对三相四开关容错变换器的交流电流传感器故障问题,提出了一种基于电流重构的模型预测功率控制方法。首先,利用采样的直流电流和正常交流传感器信息,并根据变换器电压矢量与电流关系重新构造出三相电流。其次,建立容错变换器功率预测模型,利用重构电流参与容错变换器的模型预测控制,应用使代价函数取得最小值的开关矢量。最后,搭建仿真和实验平台进行验证,结果表明所提控制策略有效,输出功率稳定,实现了并网变换器在桥臂和传感器双重故障下的容错运行,提高了系统的可靠性。     

基于信息间隙决策理论的储能电站鲁棒优化配置

储能电站在转移电力需求、平抑可再生能源和负荷波动等方面发挥着重要的作用,储能电站容量优化配置是其在规划建设过程中所需要解决的关键问题。文中提出一种基于信息间隙决策理论（IGDT）的双层鲁棒优化配置模型,为解决系统在运行过程中的不确定参数带来的负面影响,模型下层搭建以经济性为目标的储能电站日前鲁棒优化运行模型;模型上层引入IGDT将经济性和鲁棒性相结合,在一定的预期目标下最大化系统能够承受的波动性,使用Benders分解法求解模型,并以IEEE 33节点配电网系统验证方案有效性,结果表明所提方案可以兼顾经济性与鲁棒性,为储能规划提供参考依据。