2024年 第46卷 第12期    刊出日期：2024-12-25

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控制与安全决策

基于Transformer嵌入式深度确定性策略梯度法的MB-PSS稳定性控制

殷林飞, 赵镱然

2024, 46(12):  1-9.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.001

摘要 ( 86 )   HTML ( 5 )   PDF (1257KB) ( 74 )  

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新能源发电出力具有波动性、不确定性特征，会破坏电力系统电压和频率的动态平衡，引发潮流分布的改变，进而造成电网解列，威胁电网的整体稳定与供电安全。多频段电力系统稳定器（MB-PSS）的稳定控制能够提高电力系统电能传输时的可靠性和稳定性。为保证MB-PSS的稳定性，结合深度强化学习中的深度确定性策略梯度（DDPG）法以及生成式预训练模型（GPT）中的Transformer机制，提出了一种Transformer嵌入式DDPG（TDDPG）的多频段电力系统稳定器稳定性控制方法，将Transformer机制融入DDPG法的2个神经网络中，通过编码器和译码器来提高输入参数的维度，以解决DDPG法中2组神经网络输入过少的问题。三相接地故障和两相接地故障仿真结果表明，基于TDDPG法的多频段电力系统稳定器稳定性控制方法训练效果好，具有更高的控制精度。

基于差压电流比混合模型的磨煤机变加载策略优化

陈然璟, 陈祎璠, 曹越, 司风琪

2024, 46(12):  10-16.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.002

摘要 ( 68 )   HTML ( 4 )   PDF (4104KB) ( 25 )  

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在“双碳”背景下对燃煤机组低负荷运行提出了新的挑战，磨煤机作为制粉系统关键设备，急需对磨煤机控制策略进行优化以提高其运行效率和安全性。使用某电厂磨煤机运行数据，结合磨煤机运行时出力、进出口差压和电流的机理关系，使用回归法和相关性分析等数据挖掘手段分析各运行参数间的关系。提出利用差压电流比评价磨煤机运行情况，该参数与磨煤机出力相关性较低，适合作为变出力判断依据。运行数据表明，在基本运行线附近磨煤机差压电流比适中，过大或过小均不是最佳运行区间。基于差压电流比的分布情况，得到了具体变加载曲线，提出的变加载策略具有抑制振动、提高运行效率的效果。对同机组其他磨煤机基于差压电流比的变加载策略具有良好通用性。

基于MVMD和ISCSO-HKELM的质子交换膜燃料电池故障诊断

杜董生, 连贺, 邓祥帅, 任一鸣, 赵哲敏

2024, 46(12):  17-28.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.003

摘要 ( 70 )   HTML ( 3 )   PDF (4406KB) ( 21 )  

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针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统的原始信号受到高温和强背景噪声影响导致故障诊断准确率较低的问题，提出一种基于多元变分模态分解（MVMD）和改进沙丘猫优化算法（ISCSO）优化混合核极限学习机（HKELM）的PEMFC故障诊断模型。通过小波硬阈值（WHTD）对PEMFC的原始信号进行去噪，利用MVMD将去噪后信号进行模态分解进而得到一系列本征模态函数（IMF），利用方差贡献率、相关系数和信息熵筛选出最优的IMF进行信号重构。通过逻辑（Logistic）映射、透镜成像折射反向学习（ROBL）、非线性动态因子和黄金正弦策略改进沙丘猫算法（SCSO），得到ISCSO。利用ISCSO对HKELM进行优化，并基于改进后的ISCSO-HKELM对重构信号进行特征提取进而实现故障诊断。将所提出的WHTD-MVMD-ISCSO-HKELM故障诊断模型与其他算法进行对比验证，试验结果表明，所提方法能够明显提升故障诊断的准确率，具有一定的可行性和优越性。

基于动态潜变量回归的风电机组叶片结冰监测研究

肖碧涛, 刘宇, 赖晓路

2024, 46(12):  29-35.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.004

摘要 ( 76 )   HTML ( 1 )   PDF (1717KB) ( 189 )  

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风电机组叶片结冰监测与预警对保障风电机组安全稳定运行具有重要意义。充分考虑结冰过程对风电机组性能累积的影响，提出一种符合机组动态运行特性的叶片结冰监测方法，从而提高风电机组叶片结冰监测准确率。通过孤立森林模型提取功率主带，为性能劣化模型的建立提供高质量的数据支撑。使用动态潜变量回归算法使质量变量在过程变量动态潜空间上的投影最大化，基于最小化回归误差提取风电机组动态运行过程输入变量和输出变量间潜在的结构化关系。采用向量自回归模型计算动态监测指标，若输出功率的监测指标越限则进行劣化告警。然后再使用孤立森林模型对劣化时段的叶尖速比和桨距角进行异常检测，若参数存在异常且环境温度小于0 ℃ 时发出叶片结冰预警。以我国西南某风场机组实际运行数据为例，验证了提出方法的有效性。

规划与调度决策

1 000 MW塔式炉燃烧系统建模及低氮高效燃烧策略研究

丁旭, 付康康, 康博士, 李旭辉, 王进仕, 邱斌斌

2024, 46(12):  36-44.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.005

摘要 ( 81 )   HTML ( 3 )   PDF (1917KB) ( 24 )  

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塔式炉由于炉膛高度高、燃烧器层数多，传统控制难以在锅炉宽负荷运行时，实现效率与NO_x排放的最佳匹配。为解决这一问题，基于Simulink软件建立了某1 000 MW塔式炉炉膛燃烧的一维动态模型并进行了稳态验证。通过分析锅炉在改变燃尽风（OFA）比例、过量空气系数及主燃区配风方式时的燃烧特性，制定了覆盖100%~40% 汽轮机热耗率验收（THA）工况范围的低氮高效燃烧策略。以10%THA为间隔，对比了燃烧优化前后锅炉在稳态工况下的NO_x质量浓度和未燃尽率。 结果表明，优化后煤粉燃尽率最高提升了1.14%，NO_x质量浓度在高负荷（≥70%THA）工况下显著降低，最大降幅达到29 mg/m³。此外，计算显示优化后的锅炉平均综合经济收益增加了577元/h，显著提高了锅炉的经济效益，优化效果明显，为后续建立锅炉燃烧闭环控制系统提供了理论支撑和模型。

熔盐纳米流体比热容提升研究进展

刘亨, 于洋, 李明航, 梁猛, 闫霆, 赵大周

2024, 46(12):  45-54.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.006

摘要 ( 111 )   HTML ( 6 )   PDF (8726KB) ( 40 )  

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目前，熔盐储热技术作为一种高效的能量存储解决方案，不仅在太阳能热发电领域得到了广泛应用，还在火电厂灵活性改造等多样化场景下应用。熔盐介质的储热性能是影响熔盐储热系统大规模商业化应用进程最关键的因素之一。纳米颗粒掺杂于熔盐体系并制备成熔盐纳米流体，是提高熔盐储热性能极有前途的方式，可以显著改善熔盐的热物理性能，如比热容、热导率和工作温度等。介绍了熔盐储热的应用背景，阐明最新的熔盐热物性的强化机理，并总结了基于分子动力学模拟对熔盐纳米流体热物性提升的机理研究。此外，重点综述了具有代表性的纳米材料掺杂熔盐提升比热容方面最新的研究进展，并对未来的研究方向和发展趋势提出展望。

考虑火电-熔盐储热耦合特性的风光火储能源调度

李博, 曹越, 徐景怡, 司风琪

2024, 46(12):  55-63.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.007

摘要 ( 112 )   HTML ( 3 )   PDF (1188KB) ( 40 )  

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构建以可再生能源为主体的新型电力系统已经成为中国能源发展的必然趋势。以某大型能源基地为仿真对象，建立含有熔盐储热的多能互补系统运行收益模型。该系统通过将火电机组耦合熔盐储热系统，实现能源的存储、错峰利用，提高可再生能源的消纳率。该模型考虑了火电机组多级调峰收益和爬坡成本、储能系统运行成本及可再生能源弃电惩罚成本，以系统运行净收益最高为目标对模型进行优化求解，探究火电机组储热改造对可再生能源消纳和系统运行经济性的影响。加入熔盐储热系统后，系统的整体经济性和可再生能源利用率得到显著提升，场景2每日运行净收益为838.14万元，较场景1增加了47.36万元。场景2的风能利用率从93.91%增加到97.33%，光伏利用率也从95.51%增加到98.44%。

优化运行与控制

新型宽温域热电双驱压缩-吸收型热泵循环特性分析

胡芸蓉, 周礼庆, 姜海潮, 刘青国, 王腾辉, 王国顺, 孙健

2024, 46(12):  64-71.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.008

摘要 ( 93 )   HTML ( 1 )   PDF (1048KB) ( 26 )  

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针对传统热泵在处理宽温度范围余热时的局限性，如常规压缩式热泵难以实现超过50 ℃的升温，以及吸收式热泵对热源的适应能力有限，提出了一种新型的宽温域热电双驱压缩-吸收型热泵循环方案。将吸收式热泵循环中的发生器与压缩式热泵循环中的冷凝器耦合成双相变换热器，利用约60 ℃工业余热制取130 ℃左右的高温热水或蒸汽。通过分析耦合热泵机组的运行原理，构建了完整的热力学模型，并使用EES软件进行仿真模拟。通过模拟计算得出，余热出口温度、热水进出口温度、双相变换热器的冷凝温度和水蒸气压缩机的压缩比对性能系数（COP）、系统制热量、2个压缩机功率和各个部件换热量的影响规律，并确定了最优工况即当水蒸气压缩机压缩比为6，双相变换热器的冷凝温度为70 ℃时，该循环可将15 ℃水加热到122 ℃，COP为1.614。在保证机组性能的前提下，该循环最高可将水温提高100 ~110 ℃，这在利用低品位余热制取高温热水或蒸汽领域具有一定的应用潜力。

基于Aspen Plus的等压压缩空气储能系统性能仿真及分析

胡雪如, 邢令利, 李原圆, 苏文, 刘鹏飞, 丁若晨, 蔺新星

2024, 46(12):  72-80.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.009

摘要 ( 229 )   HTML ( 9 )   PDF (1104KB) ( 94 )  

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压缩空气储能是解决可再生能源发电并网、提高电网稳定性的有效方法。为减少储气库体积、维持系统工况稳定，采用工业流程模拟软件Aspen Plus建立了100 MW×4 h等压压缩空气储能（I-CAES）系统的热力学仿真模型，计算了设计工况下的系统性能，分析了压缩机出口温度及压缩膨胀级数对系统运行的影响。> 结果表明，当压缩机出口温度为160 ℃时，4级压缩-4级膨胀的I-CAES系统储能效率可达62.61%，储能密度为5.99 kW·h/m³；压缩机出口温度每升高10 ℃，储能密度及效率分别增加2.66 kW·h/m³，1.49百分点；压缩膨胀级数每增加1，储能密度及效率分别增加6.34 kW·h/m³，0.81百分点。

西北地区近零能耗建筑围护结构多目标优化研究

甄箫斐, 李尚娥, 张永恒, 焦若楠, 吴文兵

2024, 46(12):  81-90.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.12.010

摘要 ( 102 )   HTML ( 1 )   PDF (2603KB) ( 77 )  

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针对近零能耗建筑投资成本高以及西北地区近零能耗建筑建设水平参差不齐等问题，以某既有近零能耗建筑为研究对象，综合考虑能耗、成本、碳排放及室内舒适度等多项建筑性能指标，采用试验研究和TRNSYS仿真模拟相结合的方法，从能耗、成本、碳排放和室内舒适度等多个性能指标出发，对围护结构进行优化。研究结果表明：在最优围护结构组合方案，即天花板和外墙保温材料为聚苯板和聚氨酯，外墙、天花板保温层厚度分别为100，110 mm，西向、南向和北向窗墙比分别为0.05，0.28，0.30，外窗遮阳系数为0.38时，建筑成本较原始方案降低了9.8%，碳排放、能耗以及预测平均评价指数较原始方案分别提升了9.7%，12.1%，10.3%，不满意度占比降低了28.4%，建筑综合性能得以提升。