网络热力学的建模方法

为进行热经济学的能量系统兼顾生态环境的第三层次优化,引入了网络热力学建模,进而形成了一种热经济学的新模式——网络模式。简要回顾网络热力学的起源和发展,提出了网络热力学的建模理论和方法。进行了某生态系统的网络热力学方法分析,表明网络热力学可把许多复杂问题转化为非电问题的电气网络,实现了复杂问题的描述离散化,最终演化成矩阵分析的简洁处理。因而,网络模式热经济学不但扩大了网络热力学的运用范围和规模,而且顺应了计算机发展的新形势,网络热力学必将成为分析各种复杂的包括生态系统在内的物理与工程系统的强有力的通用工具。     

基于用电量视角的产业链因果网络

以温州市2019年以来全行业日用电量的时间序列为基础,利用条件差分去除气温的偏相关影响后,基于几何相似特征的灰色关联度矩阵,以及多维标度法降维,构造出可视化的相关网络。该网络可以显示出用电产业链的关联关系,并可观察中心节点的变化趋势。基于相关矩阵的相似距离,借助层次聚类方法对全行业得出谱系聚类图,把不同的行业分解成不同的行业集群,对集群内部形成拓扑子网络,再利用Granger因果检验方法,建立行业用电之间的因果逻辑关联。以检验的F值大小作为权重,形成含权的因果网络有向图。该图谱不仅可以得到不同行业间的用电量波动的传播方向,还可以通过度量网络节点因果关系强弱来刻画行业用电之间的相互影响,并运用复杂网络分析方法从不同角度对因果网络进行了特征分析。     

基于相似定律外推压气机通用特性曲线的方法

相似定律只适用于不可压缩流体,不能直接使用相似定律来外推压气机的通用特性曲线.对相似定律作了改进,通过改变转速比的指数来反映流体的可压缩性对相似定律的影响,使相似定律可以应用于可压缩流体.改进的相似定律中转速比的指数依据燃气轮机组的性能计算加以确定.基于改进的相似定律外推得到了压气机的通用特性曲线,并与基元叶栅法得到的性能曲线进行比较,证明了该方法的正确性.     

基于多网络协同推理的故障诊断策略

首先分析了ＢＰ网络用于故障诊断的优势和局限性，提出了解决这局限性的对策，选择了一种自组织社会网络模型与多个单一故障诊断的ＢＰ网络一定完成故障诊断推理，     

基于TCN-LSTM和气象相似日集的电网短期负荷预测方法

为充分挖掘不同气象因素的相似日信息和输入特征蕴含的信息以提升负荷预测精度,提出一种基于时间卷积网络和长短期记忆网络组合（TCN-LSTM）和气象相似日集的电网短期负荷预测方法。首先通过Pearson系数和最大信息系数,选出与负荷强相关的气象因素;然后根据该气象因素,选取最佳相似日组成气象相似日集,以气象相似日集负荷、历史负荷、气象因素和时间因素作为预测模型的输入特征;最后,搭建TCN-LSTM预测模型,用TCN进行特征提取后,再用LSTM网络完成短期负荷预测。以中国某地区的实际历史数据进行仿真验证,结果表明所提预测方法可有效提升负荷预测精度。     

用电阻网络模拟建筑结构温度场

从场的相似理论出发，介绍了求解温度场混合边值问题的电阻网络电流场构造模拟原理及优越性。给出了一个建筑外围护多层多孔介质温度场分布及保温性能的电阻网络模拟实例。     

基于BP网络的凝汽器故障隶属函数及模糊诊断方法

针对ＢＰ网络学习收敛速度慢和易陷入局部最小点的不足，提出了自适应学习率的ＢＰ网络算法，该算法从根本上解决了ＢＰ网络学习率的取值问题和收敛速度慢的问题，并有效地克服了ＢＰ网络易陷入局部最小点的问题，并将这种改进的ＢＰ网络算法应用于确定凝汽器故障的隶属函数及模糊诊断中。     

基于复杂网络的风速预测新方法

为了更准确地预测风速，首先利用可见图将风速时间序列映射到有向加权网络中，通过计算邻居时间节点的相似度并结合最短路径的方法确定网络中节点的相似度矩阵。然后在有向加权网络节点相似度分析的基础上结合相邻预测法及线性逼近法进行预测。在预测实验中，通过和其他模型的误差比较证明其适用性和可预测性，说明该方法能更准确地预测风速，可为电力系统的运行提供借鉴作用。     

BP网络的改进算法及其在旋转机械故障诊断中的应用

针对ＢＰ网络用于高速旋转机械的故障诊断时学习收敛速度慢和易出现局部最小点的不足，采用自适应学习率和绝对误差等距离逼近方法，对其参数进行了研究。结果表明，这两种方法有效地提高了ＢＰ网络的收敛速度，并给出了自适应学习率、慢性因子、隐层单元数的合取值范围和推荐值。     

基于相似日和SAE-DBiLSTM模型的短期电力负荷预测

提高短期电力负荷预测精度有助于电力公司高效地管理能源和更加经济可靠地运行。随着信息通信技术在电力系统的广泛应用,可获得的电力系统数据迅速增多,为数据驱动的电力负荷预测提供了数据基础,但这些数据通常结构性较差且特征不明确。由此,提出了基于相似日和SAE-DBiLSTM模型的短期电力负荷预测方法。首先,对获得的电力负荷数据进行预处理,并利用栈式自编码网络无监督提取由相似日、基准日负荷数据和天气信息构成的数据隐含用电特征;再将所得的隐含用电特征输入深度双向长短期记忆网络(Deep bi-directional long short-term memory,DBi LSTM)进行训练学习;最后用2016年全国大学生电工数学建模竞赛数据集,将所提模型与其他模型进行对比测试(包括DBiLSTM、SAE-ELM、SAE-DGRU、SAE-DLSTM和SAE-DBiLSTM)。试验结果表明,SAE-DBiLSTM组合模型在不同地区均具有更高的预测精度,该方法简单可靠且能更好地预测短期区域电力负荷。     

泰州市古马干河河流健康状况评估

平原河网区的河流由于水动力较弱,河流系统的水环境和水生态方面往往存在较多问题,河流健康评价对河流的保护和管理有重要意义。从河流的属性和功能出发,以河流健康为总目标,以自然属性健康和社会服务状况为控制对象,建立了由12个指标和24个变量构成的平原河网区河流健康评价体系,并应用此评价方案从自然水文、水质、生态及社会服务等方面评估了泰州市古马干河的健康状况。结果表明,古马干河的健康等级处于亚健康状态。研究成果可为河流健康管理提供参考。     

天然河道与矩形水槽交汇口水面形态特性差异分析

鉴于天然河道与矩形水槽交汇口水面形态变化规律一致,定量分析上存在差异的问题,基于MIKE21FM建立天然河道阜新细河与支流汤头河交汇口的水动力数学模型,模型应用有限体积法求解浅水方程,通过对比模拟水面线与实测洪痕推算水面线,表明该模型能较好地模拟交汇口水流运动过程。利用该模型模拟不同分流比条件下天然河道交汇口水流运动,分析交汇口处的水面横比降、纵比降、分离区特征值与已有矩形水槽研究结果的差异。结果表明,天然河道断面形态由单一的横比降向凸脊形过渡发生在汇流比为0.5时,大于矩形水槽汇流比0.4;随着汇流比的增大,天然河道上游干流纵比降减小速率与矩形水槽基本一致,支流上游纵比降增大速率小于矩形水槽,干流下游纵比降增大速率大于矩形水槽;天然河道分离区的形状指标与收缩系数均大于矩形水槽,并给出了形状指标、收缩系数与汇流比的一般关系式。研究结果可用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

MIKE11模型在河道生态修复方案优选中的应用

以横泾街道南片河网为例,基于MIKE11模型建立了水生态数学模型,首先利用水质实测资料进行了参数率定及模型检验,并研究了不同的生态修复措施组合方案下河网水质的改善效果,再结合横泾南片河网现状,选定生态湿地与木桩+自然护岸的联合方案作为优选方案。结果表明,该水生态数学模型能够为农村河道生态修复措施组合方案的优选提供定量化基础。     

地区性河湖水系连通脆弱性评价方法及应用

在对河湖水系连通脆弱性分类基础上,指出河湖水系连通脆弱性扰动可分为本质脆弱性扰动、特殊脆弱性扰动,进而探讨了河湖水系连通脆弱性、敏感性和适应性三者之间的关系,构建了河湖水系连通脆弱性的敏感性指标体系,分析了河湖水系连通的适应性,提出了河湖水系连通脆弱性评价方法,并据此评价了辽宁省中部六城市地区的河湖水系连通脆弱性,指出该六城市群已处于河湖水系连通极脆弱区,亟需实施大伙房水库输水工程调水。     

Research on the dynamic characteristics of natural gas pipeline network with hydrogen injection considering line-pack influence

Hydrogen energy has the advantages of renewable, clean and high energy density, which is considered as the most potential secondary energy in the 21st century. But transportation is a major constraint on development of hydrogen. A possible solution is to inject hydrogen into natural gas network for transport. Due to the obvious differences in the properties of natural gas and hydrogen, it is necessary to establish natural gas pipeline model with hydrogen injection to explore the influence of hydrogen on pipeline. The line-pack of natural gas network can improve the flexibility of the system to deal with uncertainties, and the line-pack has a significant impact on the dynamic characteristics of the natural gas network under the change of external conditions. When hydrogen is injected into the natural gas network, the line-pack is affected by both pressure and hydrogen mixture ratio, and the line-pack influence on the dynamic characteristics of the network is more complicated. In this paper, a natural pipe network with hydrogen injection is established based on the finite difference method, and simulation is carried out under different situations to explore the influence of different line-pack on the dynamic characteristics of the natural gas network. The results show that the response speed of hydrogen mixture ratio is faster under the condition of low line-pack, which is conducive to reducing the risk of hydrogen embrittlement when the hydrogen mixture ratio surges for a short time. However, the pressure loss caused by the increase of flow can be reduced in the high line-pack state.     

基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。     

平原河网城市雨水系统排水能力及内涝风险评估浅析

以苏州市相城区某圩区为例,采用Mike系列模型建立排水防涝系统耦合模型,同时考虑平原河网地区城市排水防涝特征,将恒定均匀流推理公式法、水量平衡法等传统推理公式法与数学模型法相结合,评估多种情景下的雨水系统排水能力、内涝风险。结果表明,研究区域现阶段排水防涝系统主要问题在于管网排水能力不足导致涝水无法排入河道引起地面积水,排水防涝措施应首先提升管网排水能力,同时也要注意适当提升河网蓄泄能力,使市政排水和水利排涝标准相匹配,最大程度地发挥平原河网区二级排水系统的综合效益。     

基于ELMAN网络的河流健康复杂系统综合评价

结合河流健康系统的特点及Elman网络的优点,建立了河流健康复杂系统综合评价的Elman网络模型,有效地处理了评价过程中各单项指标的不相容性、非线性、不精确性和不确定性问题。将Elman网络模型应用于澜沧江流域结果表明,与RBF网络模型相比,Elman网络模型的评价结果精度更高、收敛速度更快、过程更为稳定,从而为河流健康复杂系统评价提供了一种新的有效的方法。     

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。     

基于流域健康评价视角的新疆奎屯河流域分区

为反映干旱内陆河流域如新疆奎屯河流域自然系统和社会经济系统的相似性和差异性,揭示自然系统与社会经济系统对流域健康造成的威胁,以水文气象、植被、土壤、水资源、经济与人口统计资料为基础,从自然环境和社会经济两个方面选取10项指标统计各行政单元的特征值,采用Ward系统聚类分析法并结合GIS空间叠加分析将流域内31个行政单元划分为6类子区,并对每类子区进行特征分析,分区结果可为奎屯河流域健康评价提供空间尺度划分理论依据,以便于后期流域管理与恢复。