最新刊期
2024年第60卷第7期
- 摘要：针对含质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）的氢储能系统频率控制问题，为提高氢储能系统的频率稳定性，提出了一种基于虚拟参数自调节的系统频率控制策略。其中，电氢耦合系统以PEMFC为依托，光伏、储能电池为辅助，通过PEMFC、光伏、储能电池三者混合向系统综合负荷供电。通过数学模型构建，观察出系统内发生微小扰动后，PEMFC及储能电池的动态响应变化，改变虚拟控制参数，调整系统内的功率分配。由于PEMFC和储能电池动态响应时间不同，对于PEMFC和储能电池采取不同的控制策略，具体体现为对PEMFC采取下垂控制，而对储能电池采取惯量控制，来达到维持系统内频率在正常范围内微小波动并趋于稳定的目的。最后，通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了所提策略的有效性和优越性。关键词：质子交换膜燃料电池;电氢耦合;下垂控制;惯量控制;调频;参数自调节;储能电池;光伏156|36|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对制氢电解槽阵列能量分配效率偏低的问题，文中结合电解槽自身物理特性和整体系统要求，分析电解槽阵列输入功率与效率的耦合关系。构建多电解槽阵列的效率函数和约束条件，通过拉格朗日函数将其转化为无约束问题，以实现电解槽阵列功率自适应分配的控制，保证系统处于最优工作状态。在最优工作状态进行电解槽阵列轮值优化控制策略，提高电解槽的使用寿命。考虑风电功率波动情况，提出构网型直驱风电机组，提高并网点的电压和频率稳定性。最后通过MATLAB/Simulink搭建的风氢耦合模型进行验证，与传统能量分配方式相比，该方法可以明显提升电解槽阵列协调工作效率，同时也增加了电解槽的使用寿命，为风电的大规模制氢提供了有效途径。关键词：构网型风电机组;电解槽阵列;自适应分配;轮值优化;协调控制55|49|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对光伏发电存在间歇性和波动性问题，对光—氢—储耦合系统的控制策略进行研究，提出一种模型预测控制（MPC）的“光—氢—储”功率分配方法。首先，构建出光—氢—储耦合系统的整体结构，其中，氢能源系统包括PEM电解槽、氢燃料电池和储氢罐，其次，根据光—氢—储耦合系统的功率平衡方程，构建出状态空间模型，以PEM电解槽功率、氢燃料电池功率作为控制量，明确系统中的多种约束条件，将MPC优化问题调整为二次规划（QP）问题进行求解，利用s-function函数模块构建MPC控制器，完成了系统的闭环仿真。通过仿真分析，验证了所提MPC实时功率分配方法的有效性。关键词：光—氢—储耦合系统;模型预测控制;实时功率分配;系统闭环仿真36|28|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：在“双碳”目标下，电热氢综合能源系统的应用将成为能源高效利用、多能耦合发展以及清洁低碳转型的重点战略方向。结合当前电热氢综合能源系统的国内外研究现状，首先对系统建模部分进了归纳与总结，并建立了考虑系统电热特性、自身寿命衰减特性等特点的各设备数学模型，为后续相关方向的深入研究提供一定的参考。其次，对电热氢综合能源系统的容量规划问题展开研究，并分别从系统运行策略、目标函数与求解以及当前存在问题与创新方面展开详细分析。最后，对电热氢综合能源系统的未来创新与发展进行了展望。关键词：电热氢综合能源系统;多能耦合;系统建模;容量规划43|39|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：随着氢储能技术的不断发展，含氢微网中包含多个主体电源的容量合理配置问题将是今后推进电氢融合的重要方向之一。文中针对风光氢微网系统之间的合理配置问题展开研究。首先，考虑风光氢三方个体的收益模式，以风光出力为前提，氢储能实现电网剩余功率消纳，构建多主体收益模型；其次，针对氢储能制氢侧采用质子交换膜电解槽和碱性电解槽混合方法，以制氢收益与消纳率为目标，构建混合制氢配置模型；最后，采用NSGA-Ⅱ算法计算各主体纳什均衡点求解各主体配置结果。结合西北某地区典型月风速、光照场景数据进行计算，仿真结果表明，通过优化配置后多主体能源参与博弈后整体系统收益提升6.8%，实现了能源消纳；同时在采用混合制氢设备后，氢储能主体收益提升2.64%，负荷中断率相较单一制氢降低14%，改善了系统经济性和可靠性。关键词：风电;光伏;制氢;氢储能;燃料电池;博弈论15|24|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对风电制—储氢系统的优化调度问题，提出了一种考虑碱性电解槽状态转换的日前出力优化调度模型。该模型以系统日收益最高为目标，结合分时电价，引入电解槽状态转换过程中的冷热启动成本和功率波动成本，满足各个设备动态运行约束及系统功率平衡约束条件，调用Gurobi求解器进行优化求解。采用实际的风电出力数据和电氢负荷数据，对3种典型日场景下的优化结果进行分析。算例表明：所建立的优化调度模型能够满足电氢负荷需求，合理调节电解槽的3种状态，显著降低电解槽功率波动幅度和系统总成本，验证了所提模型的有效性。关键词：风电制氢;碱性电解槽;状态转换;典型日场景;分时电价14|23|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：“双碳”目标背景下，建设以电—氢—热多能流耦合的综合能源系统不仅可以解决新能源并网难的问题，也可以促进能源领域降碳减排。对于电—氢—热综合能源系统，以燃料电池与电解池为能源枢纽，实现电—氢—热的相互转换，进一步提高能源的梯级利用效率，增强电网调度灵活性。文中首先建立了一个基于不确定性分析与电价波动的电—氢—热综合能源系统，分析了不同能量消耗方式和电价波动对综合能源系统投资成本的影响；其次，研究了可再生能源的不确定性对系统“弃风、弃光”决策的影响机制。结果表明：综合能源系统可通过电—氢—热3种形式的能量高效转换，实现削峰填谷和长时间储能。由于可再生能源不确定性而产生的“弃风弃光”现象，可通过降低风光发电成本进行消除，进而提高综合能源系统的稳定性和灵活性。关键词：燃料电池;电解池;储能系统;综合能源系统16|25|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对光伏出力的间歇性与不稳定性，使得单纯依赖蓄电池进行能量平抑和调节，难以满足微电网持续稳定运行的需求，提出考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法。考虑氢能在光伏直流微电网中的应用，对光伏电池、蓄电池以及电解槽—储氢罐—燃料电池建模分析。根据建模分析结果，设计功率平抑控制策略与混合储能充放电管理策略。将最大化年净利润与光伏自消纳率作为优化目标，建立储能容量配置优化模型，获得储能容量最优配置结果。实验结果表明，应用所提方法后，光伏直流微电网的功率偏移率实现了显著的降低，调峰能力得到了有效优化，并且调度后微电网的自平衡率大幅提升，表明该方法具有良好的容量配置效果。关键词：氢能应用;光伏直流微电网;储能容量配置;充放电管理17|28|2更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对可再生能源大规模并网带来的能源消纳需求，电制氢技术因其可将电能清洁高效地转换为氢能储存的特性，提供了一种有效的能源消纳方案。文中旨在研究考虑氢储能的多目标综合能源优化配置方案，首先提出包含可再生能源发电、电制氢、储能等环节的能源框架，进一步构建以投资成本低、可再生能源机组的弃风弃光量小和碳排放量低为目标的多目标调度模型，最后通过小生境粒子群算法在多个目标之间寻找最优解集。仿真结果表明，本方法可以得到系统投资成本低、可再生能源利用率高和碳排放量低的配置方案，以推动能源结构绿色转型。关键词：多目标优化调度;小生境粒子群算法;电解制氢;可再生能源发电12|53|1更新时间：2025-04-26
氢电耦合系统设备与控制技术
- 摘要：目前电力行业中SF6/N2混合气体代替纯SF6逐步得到推广，开展SF6/N2混合气体放电分解产物检测对电气设备运行状态评估具有重要意义。为探究SF6/N2混合气体电弧放电分解产物规律，开展了电弧放电实验，提出铜管引气技术并结合气相色谱仪解决了痕量组分难以快速有效检测的技术难题，实现了对SF6/N2混合气体电弧放电后分解产物的定性和定量检测，并利用密度泛函理论对主要分解路径的反应热进行计算，分析分解产物的形成原因和体积分数的变化规律。结果表明，SF6/N2混合气体在电弧放电下分解组分主要有CF4、CH4、CO2、C2F6、SO2F2、SOF2、SO2、NF3和N2O，其中组分SOF2、SO2的生成量最高，NF3和N2O次之，CF4和C2F6生成量最低。并且混合气体中N2比重越大，电弧放电后NF3和N2O两种组分生成量越高，其余组分的生成量越低。NF3和N2O两种组分性质稳定且无毒，可以作为SF6/N2混合气体分解产物的特征组分。关键词：SF6/N2;电弧放电;分解产物;密度泛函理论;反应热35|24|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：SF6断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在不同关合速度下的侵蚀情况，文中设计了模拟的SF6断路器灭弧室，对CuW弧触头进行了不同关合速度下的关合侵蚀实验并对不同关合速度下的弧触头受力分析进行了仿真。研究发现每焦耳的质量侵蚀率并不是随着电弧能量单调增加的，4号触头的电弧能量最小，但是质量损失率却高达40 mg·kJ-1。在相同电流下随着关合速度的增加，虽然燃弧时间和电弧能量会变小，但是弧触头的受力会随着关合速度的增加而增加，摩擦磨损侵蚀会变大，从而每千焦的质量损失率会增大。文中的研究结果对触头关合侵蚀电寿命的分析具有一定的指导意义。关键词：电弧能量;关合侵蚀;SF6弧触头;质量损失;关合速度23|333|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：SF6混合气体可在极寒条件下替代SF6气体用于气体绝缘电气设备，当设备中存在缺陷时会显著降低击穿电压，因此有必要研究缺陷产生的极不均匀电场中SF6混合气体的放电特性。开展了针板电极下SF6/CF4、SF6/N2混合气体的放电试验，并和SF6气体对比，分析其击穿电压随气压增大呈现的驼峰曲线变化规律。发现SF6混合气体的驼峰曲线相比SF6气体会发生右移，且SF6/N2混合气体的右移现象更加明显。进一步对比研究了不同气压下SF6混合气体的击穿与局放特性，发现SF6/CF4、SF6/N2混合气体的击穿电压均随气压升高出现极性反转，即从负极性击穿转化为正极性击穿，极性反转对应的气压即为驼峰曲线峰谷处的气压；同时，局放特性也会随气压升高出现变化，即从正负极性局放共存转化为只存在正极性局放。通过分析SF6混合气体的局放起始电压随气压的变化趋势，发现当高于峰谷气压时，局放起始电压与击穿电压相差较小，这一现象说明SF6混合气体设备在较高气压时也更易出现无晕击穿，与SF6气体设备的运维经验一致。研究结果对于SF6混合气体设备的运维检修和设计具有参考意义。关键词：SF6混合气体;气体绝缘;气体放电;无晕击穿;驼峰曲线16|17|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：高压断路器电磁铁行程缺陷是造成断路器不能分闸的主要原因之一，断路器在带电运行时无法通过塞尺直测获取电磁铁行程大小。针对此问题，提出了一种断路器电磁铁行程的非接触式测量方法，通过测量系统获取电磁铁图片，利用K-Means算法结合CLSD直线检测算法计算出电磁铁配合间隙的像素尺寸。断路器带电运行时断路器机构箱内部无法利用参照标定的方式进行电磁铁行程计算，结合激光传感器精准定位的原理，在实验室条件下利用游标卡尺进行标定得到固定距离下的像素当量，从而计算出电磁铁实际行程。将现场实验测量结果与塞尺直测结果进行对比，验证了该方法的有效性。关键词：高压断路器;电磁铁行程;K-Means聚类;CLSD算法35|40|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：高压断路器的操动机构是保障断路器可靠动作的关键部件，准确判断操动机构状态至关重要。提出了基于图像、振动、声音的非侵入式多信息检测方法，对提取的图像特征向量（分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、分闸行程、合闸行程）、振动特征向量（特征时间点、等能量5分段能量熵）、声音特征向量（特征时间点、等能量5分段能量熵）和操动机构状态（正常、基座松动、转轴卡涩、缓冲器性能下降、拐臂润滑不足）进行了多重对应分析，找到了机构状态和相应特征向量的关联关系。提出了基于机构状态和相应特征向量关联关系的分级诊断策略，经实验室故障模拟及诊断，基座松动故障、转轴卡涩故障、缓冲器性能下降故障的联合特征诊断较单一信号诊断正确率分别提升至90%、80%、90%，拐臂润滑不足故障的联合特征诊断准确率较单一信号诊断没有明显的提高。经现场实测及设备解体分析，证明了方法的通用有效性。关键词：操动机构;图像;振动;声音;多重对应分析;分级诊断17|27|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：配电开关柜安全运行对保障供电可靠性至关重要，配电开关设备的温度监测是前期状态判断和故障后期诊断的重要手段。文中研制了一套基于射频技术的开关柜无源无线温度测量系统，用于配电设备温度状态监测，通过无源无线的方式减少传感设备供电寿命问题、引线爬电问题及布线安装问题。对系统中传感器设备的传感、通讯、封装相关技术进行研究，对系统运行的工作流程进行设计。对系统进行实际运行环境测试和性能及功能测试，测试结果显示本系统适用于开关柜的温度监测，对智能配电网传感节点的智能化、无线化和自取能、自组网有着推动意义。关键词：配电开关柜;温度传感;无线传输;射频技术;无源设备12|22|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：波纹管是电力设备GIS、GIL的重要结构，服役环境复杂，要求材料组织性能稳定，易加工成型，服役过程中温升小，满足不同地区的腐蚀要求。文中选取了304、304L、321、316L、Incoloy 825五种材料为研究对象，测试它们作为波纹管候选材料的性能。利用X射线衍射（XRD）观察了不同变形程度后的组织，发现在304、304L和321不锈钢中发生了塑性诱导相变相变诱导塑性（transformation induced plasticity，TRIP）效应，这3种材料中均出现了α′马氏体，316L不锈钢和825合金中没有发生相变。因此在硬度测试中304、304L、321合金的硬度增幅大于316L和825。采用静态磁性测量等方法研究了材料的磁性变化，发现经形变后Br和Hc均出现不同程度增强，说明不锈钢材料均产生不同程度的磁性。利用电化学测试方法研究了不同材料抗腐蚀性，试验表明5种试验材料在C4以上重污染大气环境均有较好的抗腐蚀性。其中，316L不锈钢表现出最好的耐蚀性能。因此，在变形量较大，腐蚀环境恶劣的情况下推荐使用316L不锈钢。变形量小，腐蚀轻微的时候推荐使用304不锈钢。关键词：GIS/GIL设备;波纹管;奥氏体不锈钢;选材19|21|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：变电站的安全稳定运行至关重要，通过分析变电站中电力设备的可听声特征变化可以判断设备是否处于不正常运行状态，对异常声源进行主动定位可以快速确定故障区段，进而提高异常声音的检测效率。在实际应用中，由于准确性和实时性的要求常采用大阵列小快拍系统，造成当多个目标声源角度相近时，传统的声音定位方法不能对其有效分辨。根据随机矩阵理论提出基于均匀平面矩阵的声源定位方法，利用Stieltjes变换校正样本协方差矩阵的特征值和特征向量，然后通过空间谱的谱峰搜索对异常声源定位，可以有效提高分辨相邻声源的成功率。研究结果表明，所提方法可以使用更少的快拍数分辨相邻声源，且分辨成功率得到有效提升。关键词：变电站;可听声;随机矩阵;多源定位;相邻声源12|15|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：油中溶解乙炔作为电力变压器中重要的放电程度表征参量之一，对其进行多步预测可以为变压器故障诊断及预警提供重要依据。现有的状态预测模型主要集中于单步预测，对于未来更长时期变化趋势的预测手段不足。此外，基于深度学习的多步预测模型的超参数选择大多基于经验和朴素的单一控制变量法，超参数之间的耦合关系没有得到充分的研究。文中提出基于多输出策略的门控循环单元（gated recurrent unit，GRU）神经网络多步预测模型，通过改变模型结构超参数和训练超参数研究超参数之间的耦合关系，使用多目标灰狼优化算法对不同预测结果倾向的GRU模型进行超参数优化。结果表明，GRU模型可以较为准确的对变压器油中乙炔含量进行30天预测，GRU模型的各超参数对输出预测结果的影响规律并不统一且相互影响，一组超参数无法同时达到多目标最优。多目标灰狼优化算法能够根据预测目标的不同，优化选择合适的超参数，为人工智能算法超参数的选取提供参考。关键词：变压器;乙炔;门控循环单元（GRU）;灰狼算法;多步预测10|18|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对变压器在线油中溶解气体在线监测数据质量问题，统计了200多台监测装置的2020全年数据，总结了3种主要数据错误模式；提出了数据错误模式识别策略和特征参数，构建了多分类支持向量机进行错误数据识别与分类；并利用核主成分分析法和排列组合遍历寻优法对特征向量进行了降维优化。所构建的多分类支持向量机分类器对于H2错误数据识别准确率达到97.5%，对于其他气体达到90%以上。应用所构建的分类器对2020全年数据进行了统计，其中H2的错误数据达到27.14%，C2H2的错误数据达到1.75%。关键词：错误数据;模式识别;支持向量机;在线监测;变压器;油中溶解气体分析12|23|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：为了研究适用于变压器油中特征气体监测的气体传感器气敏材料，基于密度泛函理论研究了一种新型过渡金属掺杂的二维材料对变压器油特征气体的吸附机理。首先构建了Mn掺杂的SnS二维材料模型，并计算了6种特征气体（H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6）在该改性二维材料上的吸附模型。通过分析吸附能和吸附距离，发现CO、C2H2、C2H43种气体的吸附能更大且吸附距离更近，表现出更强的吸附特性。而H2、CH4、C2H63种气体的吸附能较小，且吸附距离较远，表现为典型的物理吸附。进一步通过态密度分析，前线轨道分析了吸附的化学机理，可以发现CO、C2H2、C2H43种气体的吸附显著改变了体系的电子结构，在占据轨道能级中表现出正值的重叠布局态密度，同时在前线轨道上形成了轨道耦合，表明这3种特征气体的吸附过程为化学相互作用。而H2、CH4、C2H6则未表现出显著的轨道耦合和电子结构变化，其主要为范德华力主导的物理吸附作用。最后通过能隙和吸附能分析了Mn掺杂SnS二维材料电导率和脱附时间的变化，发现该材料是一种性能优异的气敏材料，从理论上论证了其应用于变压器油特征气体CO、C2H2、C2H4检测的可能性。关键词：变压器油;气敏传感器;油中溶解气体分析;密度泛函理论;SnS二维材料11|14|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：大功率直流充电桩是未来电动汽车充电设施的发展方向，充电模块是直流充电桩最重要以及故障率最高的部件，其中功率器件开路故障较为常见。为保证充电模块安全可靠运行，需要对充电模块功率器件开路故障进行准确识别和定位。文中首先对充电模块拓扑结构和故障类型进行分析，然后分别对基于解析模型、基于信号处理和基于知识的功率器件开路故障诊断方法进行总结，分别介绍了各类方法的基本思想、研究进展和优缺点，最后总结并展望充电模块功率器件开路故障诊断方法未来的研究和发展方向。关键词：充电模块;开路故障;解析模型;信号处理;知识11|19|2更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对现有高压直流电缆故障定位方法故障定位精度低、定位模型泛化能力差等问题，文中在考虑电缆故障后故障点产生的暂态信号中含有丰富的故障信息的特征，提出一种时频域能量分析的故障测距方法。该方法利用多分类支持向量机（SVM）的特性构建直流电缆故障定位模型，利用直流电缆相模解耦矩阵对电缆电气量解耦，并采用S变换进行时频域变换，将得到的模量构造模能量，将其作为样本对SVM模型训练。实验结果表明，所提方法对于不同故障类型在不同过渡电阻及不同位置故障下均可进行准确测距。关键词：S变换;SVM模型;相模解耦;模能量;故障定位14|18|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：为了尽可能降低电缆线路局放在线监测系统装置运行中对局放信号识别的误判误报的可能性，对局放的判读机理和识别精度进行了改进和提升。基于现场运行系统回收的数万个疑似电缆内部局放的告警记录数据进行了分析分类，对判别程序中沿用的局放自动逻辑判别程序追加了相间信号相关性过滤程序，对既有的神经网络在构造上作了优选优化，对神经网络学习数据的前置处理进行了改进。对改进提升后的局放判别程序采用了包括现场记录，模拟信号发生器和人工局放模型加电压实验的3种局放数据进行检验。结果表明，改进提升后的局放判别程序不但能够使现场的非局放告警数据的告警率降低到5%的期待水平，同时也提高了识别人工模拟产生的各种类型局放信号的准确性，大大降低了局放在线监测系统误判误报的可能性。关键词：电缆;局部放电;在线监测;相间关系;神经网络;学习数据;前置处理;识别精度19|21|0更新时间：2025-04-26
研究与分析
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 陕ICP备05005324号-4
陕公网安备 61010402000197 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
0