电磁波在真空中的散射及对星际消光的影响

现代宇宙学在研究星际消光、宇宙微波背景辐射(CMB)和宇宙红移时,没有考虑到真空的作用。但是,真空中时刻充满了大量的量子涨落或虚粒子对的产生和湮灭事件。因此,电磁波在真空中传播时,也可能会与真空发生相互作用,从而对星际消光、CMB和宇宙红移产生影响。本文认为,电磁波在真空中传播时,会受到真空虚粒子的散射,从而对星际消光产生影响;同时,电磁波在散射过程中损失的能量会以产生新光子的形式放出,并对CMB产生贡献。基于上述理论,本文对天体的红移-视星等关系的曲线进行了修正,修正后的曲线能够较好地拟合已有Ia型超新星的红移-视星等实验观察结果;同时,也对散射损失的能量所释放出的光子对CMB的贡献等进行了初步的分析和估算。     

关于电磁波与真空的相互作用及当前几个宇宙学问题的探讨

当前,国内外同行普遍接受的ΛCDM宇宙学模型(也即宇宙学常数或暗能量-冷暗物质模型)可以很好地解释涡旋星系自转速度曲线和宇宙学红移-距离关系的超新星观测结果。然而,目前不仅还没有直接探测到暗能量和暗物质粒子,而且在理论上对暗能量和暗物质的本质是什么也还存在较大的争议,其他修正引力理论也尚未取得共识。本文作者在前期的论文中,通过假设真空虚粒子对可以对电磁波(或光子)造成散射并结合Einstein-de Sitter模型,也可对宇宙学红移-距离关系的超新星观测结果进行很好的拟合,但进一步的分析表明,基于上述假设和其他宇宙学模型,也可对超新星观测结果进行适当的拟合。因此,有必要对宇宙学红移-距离关系的物理机制进行进一步的研究,其中,建立合理的引力理论仍然是研究的重点之一。本文试图提出一个修正引力势方程并得到相应的修正引力方程,并以此为基础对暗物质、暗能量等问题进行初步的探讨。     

基于电流矩方法的配电网动态重构研究

针对辐射网络电能量的计算与分析问题,依据积分中值定理提出了电流矩中值的概念,形成了电流矩中值潮流模型,证明了电流矩中值形式的电能量损失定理.该定理将电能量的时间过程积分问题转化为电流矩中值问题,为简化网络能量损失的计算与优化问题奠定了基础.作为应用,进一步提出了辐射型配电网动态重构的电流矩中值方法.方法将面向时间过程的动态重构问题转化为面向电流矩中值的静态重构问题,大幅度简化了计算过程,数值仿真的结果验证了方法的有效性.     

基于电流矩方法的配电网动态重构研究

针对辐射网络电能量的计算与分析问题,依据积分中值定理提出了电流矩中值的概念,形成了电流矩中值潮流模型,证明了电流矩中值形式的电能量损失定理。该定理将电能量的时间过程积分问题转化为电流矩中值问题,为简化网络能量损失的计算与优化问题奠定了基础。作为应用,进一步提出了辐射型配电网动态重构的电流矩中值方法。方法将面向时间过程的动态重构问题转化为面向电流矩中值的静态重构问题,大幅度简化了计算过程,数值仿真的结果验证了方法的有效性。     

广东受端电网动态电压支撑优化建模

西电东送战略的实施在广东形成一个多条高压直流（HVDC）馈入的大型受端电网,迫切需要进行动态电压支撑的优化规划,利用有限的投资最大限度地满足广东受端电网电压稳定性的需要。首先基于风险评估思想,结合系统故障后的状态转移过程来计算电压崩溃损失,从而实现了动态电压支撑安全效益的经济性量化。在此基础上建立了受端电网动态电压支撑优化模型,以补偿的年均效益最大化为目标函数,满足多种状态下的约束条件。最后基于静态的负荷裕度分析和动态的仿真分析,在广东电网上的仿真计算验证了所提出的模型的合理性和有效性。     

L型及T型气体绝缘开关模型中电磁波传播特性的仿真研究

采用有限时域差分方法对L型及T型气体绝缘开关(gas-insulated switchgear,GIS)模型中电磁波的传播特性进行仿真计算,分析L型及T型结构GIS中电磁波的分布及其对自身传播特性的影响。研究表明,受速率色散特性的影响,在GIS腔体的直线部分,随着接收点远离激励源,接收电磁波信号的峰-峰值呈衰减分布,但总体能量变化不大。对于L型及T型结构的GIS,在经过L型及T型结构后,信号能量衰减很大。信号频域分析表明,在0°方向存在横电磁波和横电波的11型模波TE11、21型模波TE21和31型模波TE31等高次模波,而在90°方向只存在横电磁波和T21型模波,且信号频率分量的不同导致在不同接收方向上信号能量的分布也会有差异。     

一种适用于配电开关辐射场仿真分析方法

在一、二次融合配电开关设备中,操作过程中暂态电磁辐射会对安装在开关内部的二次元件产生影响。目前对配电开关设备的电磁兼容问题研究集中在试验检测,而缺乏对电磁辐射场的仿真工作。文中研究目标是建立一种适合于配电开关电磁辐射场仿真方法,并通过实验验证仿真方法的适用性。通过分析配电开关设备近场辐射的特点,认为时域有限积分法是计算该电磁模型的适用方法,接下来使用CST微波工作室时域有限积分软件对一台10 kV的真空断路器进行了建模,仿真分析了合闸涌流操作引起的电磁辐射场,并进行了相同条件的辐射磁场测量实验。仿真得到的辐射磁场波形与实验采集结果对比显示,二者波形变化趋势一致,数值误差小于15%,证明了该仿真方法对计算配电开关设备的电磁辐射场的适用性。     

光伏电池运行失配模式及特性分析

为避免功率失配损失,太阳能模组一般都配置二级管提供一个能量散逸的途径.文中采用牛顿-拉夫逊非线性迭代算法分别通过配置旁路和阻断二极管对比分析了不同辐射下太阳能模组的串、并联模型.研究表明:旁路二极管的配置可以补偿正向导通电流;而阻断二极管的配置可以在模型并联时给受阴影影响的模块提供电压补偿.两种失配模式下的改进措施不仅提高了电路的运行特性,还降低了失配带来的功率损失.     

喷流床气化技术选择对IGCC系统能量利用效率的影响

气化炉是整体煤气化联合循环(integrated gasificationcombined cycle,IGCC)中的核心设备之一,气化技术的选择会对系统发电效率产生重要影响。文中采用GT Pro软件,分别对以壳牌(Shell)炉、德士古(GE/Texaco)炉(分激冷流程和废锅流程)和三菱(MHI)空气气化炉为合成气气源的4种IGCC系统进行流程模拟,并在此基础上探讨气化技术对IGCC系统能量利用效率的影响和内在机制。计算结果表明,整体系统的能量转化和分配受气化岛的进料形式、氧化剂选择和合成气显热回收方式等因素的影响。在采用Shell气化炉的IGCC系统中,煤炭能量更多地转化为合成气的化学能,易获得较高的系统效率;而采用GE废锅流程和空气气化炉,煤炭能量中转化为合成气物理显热的比例增加,并以蒸汽形式回收利用。     

防灾应急电源优化调度的机会约束规划方法

在电力系统防灾应急体系中,需要合理调度防灾应急电源,以最大限度地降低停电损失。在实际停电事故发生时,调度环境非常复杂且具有很多不确定性因素,而现有防灾应急电源优化调度方面的研究大多未计及多重不确定性因素的影响。在此背景下,假定应急电源的行驶时间近似服从正态分布,失电用户的缺电功率近似服从区间均匀分布,在此基础上建立基于机会约束规划的防灾应急电源优化调度模型。该模型以重要失电用户的总停电损失最小为优化目标,采用置信水平处理模型中的不确定参数,并在量子进化算法中嵌入蒙特卡洛仿真来求解。算例分析结果表明所提方法可以处理电力应急过程中的多重不确定性因素,合理分配防灾应急电源,进而降低停电损失。     

基于Helmholtz模型的流注放电过程光电离快速计算

流注放电过程通常用流体模型来描述,它由粒子连续性方程耦合泊松方程组成,光电离作为源项加在电子和正离子连续性方程上。目前光电离一般用精度较低的空间均匀背景预电离代替或者用计算效率低的Zheleznyak积分模型进行求解。针对上述两种方法的不足,有学者用多组Helmholtz方程代替积分方程计算光电离,但并没有揭示此方法的物理意义和得到有效的边界条件。结合Penney和Hummert用离子室测量光电离的实验,若把吸收函数表示成指数和形式,即可得到Helmholtz模型的控制方程;根据辐射物理特性,给出了Helmholtz方程Sommerfeld远场辐射边界条件。将该方法应用于高斯辐射源和大气压下双向流注传播过程计算,并与采用其它边界条件的Helmholtz方法和Zheleznyak积分方法进行对比实验。仿真结果表明:采用Sommerfeld远场辐射边界的Helmholtz模型和采用Zheleznyak积分方法计算结果接近,但计算效率更高。     

基于微波辐射理论的绝缘子污秽等值盐密/灰密检测模型

用微波辐射计测量绝缘子污秽表面亮度温度,从而可获得污秽的辐射能量特性。提出用亮度温度计算绝缘子污秽等值附盐密度(equivalent salt deposit density,ESDD)、等值附灰密度(non-soluble deposit density,NSDD)的检测模型以及盐密和灰密乘积形式的检测模型。在不同测量角度下,研究干燥(相对湿度20%)和湿润(表面形成水膜)条件下,ESDD和NSDD与天线温度的关系,同时研究天线温度与环境温度及湿度的关系,并分析湿度对模型参数的影响。结果表明:ESDD和NSDD对天线温度的影响是独立的,通过测量天线温度可以同时测定ESDD和NSDD。     

海上风电机雷达回波及其微多普勒特征

精确模拟海上风电机雷达回波并提取其微多普勒特征,是解决海上风电场对邻近雷达台站无源干扰的关键问题。由于现有算法将风电机所处的海面背景直接以平面良导体等效而过于简单,且传统的等间距散射点模型无法表征风电机叶片的三维异形曲面特征。为此,在回波求解时引入粗糙海面前向复反射系数,同时结合风电机的三维散射点等效模型,提出了基于时域回波电场的海上风电机雷达回波数值模拟算法。根据矩量法中RWG函数离散电场方程的思想,建立风电机三维散射点等效模型。考虑到电磁波作用在海面时的畸变效应,利用粗糙海面前向复反射系数推导出了时域回波电场求解公式,并获取了海上风电机雷达回波的模拟结果。最后,将风电机海面背景下的回波微多普勒特征与自由空间下的进行对比,证明海面背景不可忽略。进一步采用控制单一变量的方法分析了微多普勒频移的海况响应特性,即浪高的均方根与多普勒频移呈负相关。这也为后续海上风电机回波的识别与滤除提供理论参考。     

平面电动机气隙电感计算模型

介绍了一类应用于平面电动机的、具有多相绕组配置的、有铁心式电枢(简称平面电枢)的结构特点,建立了此类平面电枢的磁动势基波函数。利用磁场基本定律和磁场能量计算方法,推导了气隙磁场能量表达式。根据电感的基本定义,在气隙磁场能量表达式中,引入电感(包括自感和互感)系数。基于微积分即级数理论,对电感系数表达式进行简化,获得形式简单的电感计算模型。针对对称运行模式,获得了主电感和谐波漏磁电感的计算公式。此工作不仅解决了平面电动机主电感计算问题,而且,将传统电机学理论中的一维分布绕组电感计算方法拓展到二维平面分布绕组的主电感计算场合。     

火电机组热经济性分析的统一物理模型和数学模型

为实现火电机组节能降耗的目的,以质量平衡方程和能量平衡方程为基础,首次建立了火电机组热经济性分析的统一物理模型,并在此基础上,建立了火电机组热经济性分析的基础数学模型,即比内功方程、循环吸热量方程和汽水分布方程。统一物理模型的形式规范简明,数学模型形式简单统一、物理意义明确, 能够适用于各种形式的火电机组。通过实例计算,验证了所建模型的正确性。为通用的热经济性在线或离线分析系统的开发奠定了基础,也为一般的热经济性分析、机组的变工况分析和制定热经济分析与能耗计算的统一标准提供了新的理论工具。     

计及负荷和调配时间不确定性的防灾应急电源优化配置

为最大限度地降低自然灾害可能导致的停电损失,合理配置防灾应急电源至关重要。现有的关于防灾应急电源的研究大多侧重于优化调度城市区域中已有的防灾应急电源,而应该如何对防灾应急电源进行合理配置则研究较少,且没有系统考虑用户负荷及因交通拥堵、道路破坏等引起的应急电源调配时间不确定性的影响。在此背景下,建立了计及负荷和调配时间不确定性的防灾应急电源优化配置模型,并以最大化城市区域的社会效益为优化目标。采用径向区间数的形式(即区间数的两端设定相应的波动半径)来更合理地描述调配时间的不确定性,并将其转化为悲观子模型和乐观子模型,之后分别采用鲁棒优化方法求解。最后,用算例说明了所述模型和方法的基本特征。     

配电系统开关优化配置的混合整数线性规划模型

配电系统中的开关设备可以有效提高系统的运行可靠性,而开关的种类以及安装的位置对配电系统运行可靠性的影响有所不同。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中开关优化配置策略。首先介绍了在不同预想故障条件下用户停电时间的计算方法。之后构建了以开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用之和最小,以可靠性指标在给定阈值内为约束条件的开关优化配置模型。通过对用户停电损失函数线性化处理,将所提出的模型转换为混合整数线性模型,并通过高效商业求解器进行求解。最后,对IEEE RBTS-Bus 4系统和某实际中压配电系统进行测试分析,算例结果说明了所提出的模型与求解方法的基本特征。     

考虑微电网接入下的配电网优化规划

在能源紧缺、污染严重的时代背景下,分布式电源迅速普及。含分布式电源的配电网规划研究日益增多,而将分布式电源以微电网的形式考虑到配电网规划之中还鲜有研究。将不同类型的分布式电源、储能装置以微电网的形式接入配电网,充分考虑微电网加入对变电站规划和网架规划产生的影响。基于微电网系统模型,分别建立配电网规划中变电站选址定容模型及网架规划模型,利用改进粒子群算法求解上述两个多目标非线性化模型,并计算由微电网带来的变电站容量削减量及配电网故障时的可避免停电损失费用。以IEEE50节点为算例验证此模型,算例验证了所提模型有利于提高系统的可靠性和经济性,优化了网架结构,具有实际工程参考意义。     

面向直流受端新型电力系统暂态电压稳定的紧急控制策略

在直流受端新型电力系统中,新能源电源及直流的接入导致同步机开机减少,动态无功功率相对紧张,暂态电压失稳风险显著增大。为高效快速获取紧急控制策略,即直流电流控制方案,并使其适应不同的电网运行方式和故障场景,尤其是电网拓扑结构的变化,基于图卷积神经网络（GCN）对常规深度强化学习模型深度确定性决策梯度（DDPG）的网络结构进行改造,构建了GCN-DDPG融合模型。在此基础上,引入双评价网络机制和评价网络与动作网络非同步更新策略以提升算法效果。进一步地,在应用方面,基于GCN-DDPG融合模型构建紧急控制模型并将其下达至安控主站,安控主站将依据电网实际运行方式和故障等信息,对紧急控制策略进行在线量化计算,并发送至直流控保系统执行。最后,通过改造的IEEE 14节点系统验证所提方法的有效性和优越性。     

基于教与学模式改进一致性算法的电—气能量流协同优化

在综合能源网背景下,需考虑将多能量流进行分布式协同优化。针对电力、天然气多主体分布式自治决策的特点,考虑电—气耦合关系,建立了含新能源的多能流局域网优化模型,并通过能源路由器建立了一种合理的规划机制,从而保证各个能源局域网之间能量的有序流动。基于教与学模式优化算法对常规一致性算法进行了改进,并对该优化问题进行了求解,实现了电—气耦合系统的分布式协同优化。能源路由器既是能量装置,又是信息节点,能够将不同能量形式有机整合、协调优化。而基于教与学模式的改进一致性算法有更好的搜索能力和寻优能力,可获得更好的优化结果和计算效率。利用IEEE 118-GAS90电—气互联网络系统算例进行测试,结果验证了所述方法的有效性和可行性。