综合智慧能源

燃烧后CO₂捕集系统的复合无模型自适应控制

贾冰珂, 李紫豪, 吴振龙, 刘艳红

2024, 46(9): 1-8. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.001

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燃烧后CO₂捕集（PCC）系统作为一种有效的碳减排技术，其优化控制对提高CO₂捕集效率和降低能耗具有重要意义。针对PCC系统的控制问题，提出一种复合无模型自适应控制（MFAC）方法，旨在解决传统控制方法依赖精确模型、难以适应系统参数变化和不确定性的问题。该方法将扩张状态观测器引入MFAC中，利用扩张状态观测器估计系统总扰动，提高系统的跟踪和抗干扰能力。进行不同控制方案下的PCC系统对比仿真，其中，在跟踪CO₂捕集率设定值的仿真中，复合MFAC展现出了良好的跟踪性能，上升时间95.69 s，比传统的MFAC快4.65 s，较比例-积分-微分（PID）控制快78.02 s。在抗扰性能的对比仿真中，复合MFAC在受到扰动时所产生的偏差最小，绝对误差积分和平方误差积分的数值均小于MFAC和PID控制器，具有良好的抗干扰能力。仿真验证了所提出控制方案的有效性和适用性。

考虑碳交易体系的微电网多阶段鲁棒优化运行

彭乐瑶, 马刚, 陈永华, 颜云松, 赖业宁, 李祝昆, 刘东洋, 唐靖

2024, 46(9): 9-19. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.002

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随着碳交易市场的成熟，碳配额和国家核证自愿减排量成为微电网优化运行必须考虑的因素。针对优化运行中源荷不确定性所带来的挑战，提出了一种考虑碳交易体系的多阶段鲁棒优化模型。首先，对微电网的源荷不确定集和微电网碳交易体系进行描述，并据此建立了一系列确保微电网鲁棒性和非预期性的可行性约束。针对关于时间耦合的燃气机组和储能装置的约束条件，采用隐式决策规则，引入辅助变量和新的非预期约束，并对模型进行再表述，求解出燃气机组的启停策略及其与储能系统荷电状态的安全输出区间；进而建立日内实时滚动模型，确定了微电网各组成部分的实时功率输出，实现微电网的实时优化调度；最后，导入江苏省某地区实际数据进行算例分析，验证了所提模型的有效性，但在可再生能源已充分优化的前提下，单纯地改变碳配额交易价格对微电网运行影响较小。

碳捕集燃煤机组耦合储能技术的研究进展

景玉博, 邹璐垚, 蒋佳月, 沙文慧, 陈江涛

2024, 46(9): 20-27. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.003

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燃煤机组的低碳化改造是中短期降低碳排放需求的有效手段之一，尤其是储能技术辅助调节将进一步提升碳捕集系统的应用潜力。为系统归纳碳捕集机组与储能技术的应用现状，结合碳捕集技术特征，重点评述各储能的应用特点。研究认为，储热、蓄电以及飞轮储能等储能技术与碳捕集燃煤机组耦合应用具有一定的适用性，主要表现在性能提升、经济运行以及污染物控制等方面。同时，进一步对储能技术在碳捕集燃煤机组的运用前景进行了展望。研究认为参数间的匹配性是碳捕集燃煤机组耦合储能技术的关键因素，在深入挖掘系统调控潜力的基础上有必要进行储能充放策略协同优化，该技术的发展将重点聚焦于耦合多种储能系统以及满足碳捕集燃煤机组调峰调频需求，期望对现有燃煤机组低碳化改造提供参考。

基于改进粒子群优化算法的源网荷储系统容量配置研究

王晓燕, 吴书泉

2024, 46(9): 28-36. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.004

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随着可再生能源技术的发展，源网荷储系统成为保证电力系统可靠性和稳定性的重要解决方案。合理的容量配置可优化投资成本、保证系统的供电可靠性并减少可再生能源的浪费，对提升系统性能和经济效益至关重要。提出了一种改进的粒子群优化（PSO）算法，结合可变惯性权重，增强算法的搜索能力和收敛速度，采用多目标优化，在保证供电可靠性、尽可能减少弃风弃光量的前提下，寻找投资成本最低的源荷储容量及功率配置方案。将所提算法应用于小岛源网荷储测试系统，并与典型优化算法进行比较。仿真结果表明，基于改进PSO算法的多目标优化方法不仅能够有效实现源网荷储系统的容量配置，而且收敛速度和解的质量都有显著提升，为电力系统规划和运行提供了一种新的优化工具。

光伏-PEM制氢系统建模及不同耦合方式性能对比分析

胡开永, 赵培羽, 王志明

2024, 46(9): 37-44. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.005

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光伏耦合电解槽制氢是生产氢气的主要方式，但是光伏电池输出功率会因为太阳辐照度的波动而变化，并存在间歇性发电的问题。为提高太阳能的利用率及光伏制氢系统的稳定性，建立了由光伏电池和质子交换膜（PEM）电解槽组成的间接耦合制氢系统。系统由光伏电池、PEM电解槽、最大功率点跟踪（MPPT）控制器、直流-直流（DC-DC）转换器和蓄电池组成。该系统通过蓄电池对光伏电池产生的电能进行调控，在太阳辐照度较高时储存多余电量，在光伏电池发电量不足的情况下为电解槽供电。通过仿真验证了该系统的有效性，并对比了使用不同耦合方式的光伏制氢系统的效率和产氢速率。结果表明，间接耦合系统的总效率在所用耦合系统中最高，产氢速率不随太阳辐照度的变化而改变；优化耦合系统的产氢速率最高，但是电解槽的电解效率随太阳辐照度的增大而减小；直接耦合系统由于光伏电池与电解槽尺寸不匹配的问题，导致系统总效率和产氢速率极低。

300 MW燃煤供热机组熔盐储热系统设计及经济性分析

赵大周, 谢玉荣, 张钟平, 邓睿锋, 刘丽丽

2024, 46(9): 45-52. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.006

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火电机组深度调峰是保障电网稳定运行的重要措施。采用EBSILON软件建立国内某300 MW燃煤供热机组的热力学仿真模型，并通过对比仿真值与设计值验证了模型的准确性。为进一步提升机组负荷调节能力，选取并对比了抽主蒸汽及再热热段蒸汽加热熔盐的2种改造方案。以满足供热需求为基础，得到系统储/放热功率以及熔盐储热容量，并将熔盐储热系统耦合到原热力学模型中。通过模型计算得到了调峰时段的调峰深度以及非调峰时段的顶峰发电量，抽主蒸汽方案及抽再热蒸汽方案可分别提升34.26，19.30 MW的调峰深度以及14.77，12.33 MW的顶峰发电量。同时，对电力辅助服务市场及电力现货市场下系统的经济性进行分析。分析结果显示，在满足一定的调峰补贴或者峰谷电价差的情况下，改造项目资本金内部收益率能够达到10%。

基于广义天气分类的ICEEMDAN-LSTM网络光伏发电功率短期预测

袁俊球, 王迪, 谢小锋, 张茜颖, 曹尚, 曹飞, 张经炜

2024, 46(9): 53-60. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.007

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针对光伏发电功率受天气影响大、随机波动性强的问题，提出基于广义天气分类和改进自适应噪声完备集合经验模态分解（ICEEMDAN）长短期记忆（LSTM）网络的短期光伏发电功率预测方法。基于历史辐照度数据，采用 K-means++聚类算法对广义天气类型进行划分，将天气类型分为3类，再通过ICEEMDAN方法将光伏发电数据分解为若干不同频率的本征模态和残差分量，以降低原始发电数据的非平稳性；在不同天气类型下，建立了不同模态序列分量下的LSTM预测模型；使用训练好的LSTM模型对各分解的子序列模态特征分量进行多维预测，并将各层模态预测序列融合成最终的预测结果。试验结果表明，所构建的ICEEMDAN-LSTM混合模型相较于常规短期光伏发电功率预测模型，具有更高的预测精度。

大语言模型融合知识图谱的风电运维问答系统研究

陈庆, 柳雨生, 段练达, 梁好, 孙启涛, 鲁纳纳

2024, 46(9): 61-68. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.008

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风电场运维工作高度依赖现场实践经验，而行业内人员高流动性带来经验传递难题，传统知识库和问答系统日益暴露出其局限性。为提高问答系统在专业领域的适用性和可靠性，设计了一种融合大型语言模型和知识图谱的风电运维问答系统，通过语义理解和关联性分析，整合结构化与非结构化数据，提供全面、准确的专业回答。主、客观评价表明，该专业问答模型的准确性、连贯性及信息量均优于某中文大语言模型及ChatGLM模型，不仅提升了风电运维的效率，也为行业知识传承和更新提供了解决方案。

基于遗传算法的建筑用能多目标优化应用进展

樊颜搏, 熊亚选, 李想, 田曦, 杨洋

2024, 46(9): 69-85. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.009

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目前，中国建筑用能结构中的化石能源消费占比较高，不利于“双碳”目标的实现。论述了绿色建筑能源系统的现状，展示了可再生能源整合、余热回收利用以及储能等技术在提升建筑能效和减少碳排放方面的潜力。研究人员多以建筑能耗、室内舒适度及建筑成本为优化目标，通过建模软件搭建物理模型，选择适合多目标优化的算法对模型进行优化。探讨了现有技术以及算法在建筑用能多目标优化中的优缺点，指出遗传算法能够在建筑能耗、室内舒适度以及建筑成本等多方面取得良好的优化效果，为建筑设计和改造决策提供了强有力的支持。未来需要发展新的多目标优化算法，建立全面的智慧能源管理大数据平台，从而扩大全场景应用，实现建筑能源使用和智慧化管理的完美融合。

基于一次一密的5G馈线终端通信安全防护方法

王录泽, 刘增稷, 周霞, 张腾飞

2024, 46(9): 86-96. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.010

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针对5G通信环境中，馈线自动化（FA）终端之间对等通信容易受到非法干扰和窃听的问题，提出一种基于一次一密的馈线终端（FTU）通信安全防护方法，旨在提升FTU在5G环境下通信的安全性。首先，在FTU内集成加解密安全芯片，并通过预充注在加解密安全芯片内的密钥向安全服务移动引擎进行双向身份认证，安全服务平台向身份认证成功的FTU分发一定数量的根密钥；其次，加解密安全芯片采用基于改进Shamir的密钥扩散算法，将根密钥动态扩散生成新的会话密钥；最后，需要进行对等通信的FTU双方获得新的会话密钥，并使用SM4加密算法进行一次加密通信。试验结果表明，FTU每次加密通信都使用了不同的会话密钥和初始向量，使得加密结果不可预测。所提方法不仅提升了5G场景下FTU对等通信的安全性，并且相较于其他方法，所提方法在5G高速、大数据量的通信环境中具有较低的计算开销。

2024年 第46卷 第9期 刊出日期：2024-09-25

2024年第46卷第9期刊出日期：2024-09-25