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  • 梁富光, 马忠强
    预出版日期: 2026-01-30
    针对传统海岛存在能源资源的可持续供给问题,提出一种独立海岛零碳微网多时间尺度优化运行方法, 以满足独立海岛微网在稳定性、灵活性和经济性方面的需求。首先,根据海岛用能实际情况构建独立海岛零碳 微网风-光-储-氢-水系统模型。其次,考虑到氢储能具有长周期储能的能力,建立周前-日前-日内多时间尺度优 化模型,提出计及风光不确定性的多时间尺度运行调度策略。周前阶段基于历史数据预测风光资源趋势,制定 氢储能启停计划;日前阶段利用基于多场景技术的随机优化方法处理风光不确定性,并制定海水淡化机组启停 计划;日内阶段结合实时风光数据动态调整电氢混合储能与海水淡化系统运行状态。最后,仿真结果表明,所 提方法可以更好地发挥氢储能长时间储存能量的特性,促进系统风光消纳,在风光资源不足时,能有效减少负 荷损失量,提高独立海岛零碳微网系统的可靠性。
  • 李孟山, 周 宽, 侯鲁平, 庞清仑, 王翰林
    预出版日期: 2026-01-30
    在全球能源转型与新能源汽车产业高速发展的背景下,换电站作为关键补能基础设施,其布局优化对提升服务效率与电力基础设施效能至关重要。该文以 B 市营运类乘用车换电市场为研究对象,通过市场调研获取换电出租车运营数据,引入混合队列模型,建立基于动态稀释效应的饱和度预测模型,同时提出了耦合泰森多边形与粒子群算法的融合算法。基于上述方法,构建了“预测-优化-布局”的协同规划体系,量化了政策敏感性与供需的互动关系。经蒙特卡洛模拟验证了 2025 年理论新增换电站 23 座的预测可靠性;通过“换电站-充电枪”协同配置 (65 座换电站+4 把充电枪) 将用户平均等待时间控制在 10 min 内,实际建站需求优化至 13 座;利用动态空间划分与全局寻优耦合,解决了高密度城区站址优化难题。研究成果为换电网络规划提供了兼顾服务效率与投资成本的可落地方案,也可为分布式电力基础设施优化提供参考。
  • 曲建丽1 , 曹阳洋2 , 栾 涛2
    预出版日期: 2026-01-30
    由于风能、太阳能等可再生能源受天气条件影响,具有间歇性和波动性,将会影响多能互补系统的可靠运行。氢能作为一种优质的二次能源,具有绿色无污染和高能量密度的优势。为应对新能源出力的不确定性,构建了多能互补热电联产系统模型,该系统包括热电机组、风力发电机组、光伏发电机组、电锅炉及氢储系统,并引入余热回收环节,以提升系统灵活性与能源利用效率。在此基础上,建立了以总运行成本最小和碳排放最少为目标的优化调度模型。针对该模型,提出一种改进的多目标模拟退火粒子群算法,有效提高了收敛速度和寻优精度。对山东省某地区的算例进行仿真分析,结果表明所提方法使系统总运行成本平均降低了12.51%,碳排放量平均减少了 5.53%,验证了所建模型与算法的可行性和优越性。

  • 尹 杰, 庞爱平
    预出版日期: 2026-01-30
    随着孤岛微电网中可再生能源渗透率的提升以及电力需求的增长,加剧了源荷双侧的不确定性,给孤岛微电网的安全、稳定和经济运行带来严峻挑战。然而传统的鲁棒优化方法,过于注重系统的极端情况,以至拖 累了系统运行的经济性。该文使用模糊理论生成了系统的随机优化场景,基于场景的发生概率与场景最小混合 储能系统容量配置情况对场景进行了的剔除,提出了一种基于随机优化的孤岛微电网调度方法。通过构建可再 生能源与负荷的不确定性模型生成随机优化场景,建立数学模型,并在每一场景下进行需求响应调度,最后剔 除极端场景。最后,将所提方法应用于某岛屿微电网算例中进行实验验证。相较于传统鲁棒优化方法,采用所 提出的方法使系统运行成本下降了 20.17%,验证了所提方法的有效性与优越性。 
  • 高丽媛, 崔明涛, 郭光来, 张沛尧
    预出版日期: 2026-01-27
    针对现有区域分布式光伏功率预测依赖气象数据、运维成本高、数据质量差及结果可信性不足的问题,提出一种光伏功率电量联合可信预测方法。首先,基于电能表功率采集与日电量冻结数据,进行联合筛选、融合与归一化处理以提升数据质量;其次,构建多时间尺度高精度序列到序列(sequence to sequence,Seq2Seq)预测框架,结合区域集中式光伏电站历史与预测数据,通过计及功率与电量的多时间尺度损失函数来优化预测精度;最后,采用承诺-证明简洁非交互零知识证明(commit-and-prove succinct non-interactive argument of knowledge,cp-SNARKs)技术构造模型完整性验证方案,在保障结果可信的同时保护模型机密性。基于华北某城市实测数据的实验验证表明,该方法能显著降低功率电量预测误差,提高光伏功率预测精度。所提方法无需气象数据和系统改造,具有数据质量高、预测精度优、运维成本低和可验证性强的特点,可拓展至负荷预测、风电出力等时间序列预测场景。
  • 霍非凡, 吕 游, 田禾露, 廖丛林
    预出版日期: 2026-01-22
    为解决虚拟电厂聚合分布式资源过程中,风光出力随机性、负荷波动及参数偏差等多源不确定性导致的调度失效、功率失衡及经济损失问题,构建嵌入多源不确定性建模与参数在线校正机制的多时间尺度自适应调度框架,基于两阶段鲁棒优化与改进量子遗传算法,日前通过鲁棒优化生成预调度方案,日内引入状态反馈机制,利用改进量子遗传算法滚动校正关键参数,构建闭环调度结构,通过仿真试验验证效果。结果表明,在风光出力与电热负荷预测存在显著偏差时,所提方法较传统确定性调度,实际运营收益提升约 3.2%,参数在线校正策略使系统平衡成本多数时段显著降低,降幅接近 90%。有效协同了调度方案鲁棒性、经济性与自适应能力,为虚拟电厂在高不确定性环境下安全经济运行提供技术路径。
  • 李 伟1, 2, 程 海3, 江 波3, 安朝林3
    预出版日期: 2025-12-12
    振动监测与状态评估是保障大型风电机组安全运行的重要技术手段和管理措施,特别在云贵高原冬季凝冻环境下抗凝冻试验风电机组的振动监测和状态评估显得尤为重要。风电机组叶片结冰的随机分布可能导致三支叶片质量不平衡和气动外形变化,加之机组叶片防/除冰需要而新增设备或辅材的安装差异,综合作用或将引发机组振动而产生设备安全隐患。文中采用主动气热法构造3台5MW抗凝冻试验风电机组,深入分析机组振动主要影响因素;利用 3台 5MW 抗凝冻试验机组历时 4个月运行期间的振动监测数据,计算机组 9个关键振动状态变量参数并结合特征量限值综合评估试验机组振动状态,通过纵向/横向对比判定每台机组振动状态及发展趋势。评估结果表明,3台试验机组振动烈度及差异较小,均可长周期安全运行,叶片结冰以及抗凝冻改造对机组振动影响不显著。
  • 王 维1, 陈来军2, 3, 雷寅生4, 左一鸣4, 高睿彦4, 刘瀚琛2
    预出版日期: 2025-12-12
    阵列式换热器作为换热器网络(heat exchanger network,HEN)的一种拓展,能够有效提升先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)发电系统的运行能力。然而变结构阵列式换热器网络的复杂性会对 AA-CAES运行能力产生显著影响。为此,本文提出了一种计及阵列式换热器的先进绝热压缩空气储能系统宽工况运行方法。首先基于热电比拟理论建立了 AA-CAES系统用阵列式换热器模型。随后,基于阵列式换热器的运行特点提出了一种 AA-CAES宽工况运行方法,根据需求功率确定参与功率调节的换热器单元数量后以功率偏差、导热油余能作为目标函数对阵列式换热器进行多目标优化。最后基于一商业运行压缩空气储能电站参数进行算例分析,验证了所提方法的有效性。结果显示相较传统换热器,阵列式换热器能够有效拓宽 AA-CAES发电系统运行可行域,减少功率跟踪偏差并增加导热油能量利用率。该研究将为压缩空气储能电站的灵活调控提供理论依据和技术支撑。
  • 李建华1, 崔 森2, 3, 张小龙1, 郭俊波1, 苏发万1, 王聚鹏1
    预出版日期: 2025-12-03
    为应对高比例新能源接入下区域综合能源系统面临的功率波动与爬坡需求挑战,本文聚焦压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)的爬坡支撑能力,构建计及AA-CAES爬坡能力的区域综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先,建立 AA-CAES 的运行模型,分析 AA-CAES 对火电爬坡的支撑能力;其次,提出计及 AA-CAES爬坡能力的区域综合能源系统多时间尺度优化调度策略:长时间尺度优化在满足系统功率平衡的前提下,最小化区域综合能源系统的运行成本;短时间尺度采用模型预测控制方法实现功率的动态修正。算例仿真结果表明,计及 AA-CAES爬坡能力的多时间尺度调度,可有效提升系统应对新能源波动的能力,避免火电频繁启停,同时降低运行成本、提升新能源消纳水平,为区域综合能源系统的经济稳定运行提供理论参考。
  • 田永远, 刘 敏
    预出版日期: 2025-12-02
    在“双碳”目标背景下,高比例可再生能源并网与化石能源依赖之间的矛盾日益突出。为协调低碳约束与能源安全,本文提出了一种基于碳捕集(CCS)、电转气(P2G)和电动汽车(EV)协同的虚拟电厂(VPP)优化调度模型。该模型通过聚合燃气轮机组、热电联产(CHP)、风电、光伏及EV等分布式资源,构建“减排-转化-效益”一体化框架:首先,利用CCS捕集CO₂;其次,通过CCS-P2G利用弃风弃光电能将二氧化碳转化为甲烷,消耗捕集的CO₂形成碳循环;最后,聚合EV参与碳市场交易,利用其产生的中国核证减排量(CCER)增加收益。基于 MATLAB/GUROBI的算例分析表明,相较于传统燃气-CHP 系统模型,本文所提模型可降低91. 3%碳排放(从2466. 9吨降至214. 34吨),降低50249. 30元的弃风弃光成本,提高可再生能源消纳率,并通过售卖CCER使VPP净成本降低了8208. 42元,最后总体来说降低了77562. 28元的VPP净成本。研究验证了多技术协同在提升VPP经济性与环境效益中的有效性,为新型电力系统低碳转型提供了理论支撑与实践路径。
  • 李建林1, 于钰鑫1, 梁忠豪2, 3, 刘 云1
    预出版日期: 2025-11-17
    氢能作为全球能源转型与低碳发展的核心领域,其学科建设对支撑产业创新与人才培养具有重要意义。当前,国内外高校及科研机构正积极探索氢能学科体系的构建路径。本文基于对氢能学科建设的系统性研究,通过梳理我国氢能学科建设的现状,围绕人才培养、课程体系构建等方面展开实践探索。从学科布局、课程体系、研究平台、师资队伍等方面展开分析,通过分析学科建设目标、创新教学方法、整合优势资源,阐述氢能学科在培养专业人才、推动技术创新、服务产业发展等方面取得的成果,同时剖析当前学科建设中存在的问题与挑战,并提出针对性的优化策略,旨在为我国氢能学科的高质量发展提供理论参考与实践经验。指出当前学科建设中存在跨学科融合不足、实践资源短缺、国际化水平待提升等问题。对我国下一阶段的氢能学科建设和探索给出建议,为我国氢能学科的可持续发展提供参考,推动我国氢能产业的高质量发展。
  • 李佳宇1, 杨家星2, 苗桂喜1, 王 鑫1, 元 亮1, 贾学法1, 马 辉2
    预出版日期: 2025-11-17
    挖掘电力负荷数据的潜在价值是电力行业的主要课题之一,针对直接聚类方法难以提取高维电力负荷数据的潜在特征的问题,提出一种基于一维卷积自编码器的负荷特征优化聚类方法,对典型负荷特征进行优化聚类。首先采用一维卷积自编码器以最优化重构损失为目标,提取用户日负荷曲线的时序特征,实现对数据的非线性降维。其次,提出一种改进聚类结构信息的cayley正交约束方法,对潜在空间内特征进行映射优化,提高聚类稳定性。然后采用GAN-Kmeans聚类方法优化聚类中心对编码部分进行微调,从而提高特征分类识别的准确度。最后,基于用户负荷数据集,采用DBI、CHI和SC三个内部指标进行有效性评估,结果表明所提方法能有效识别并提取各类负荷曲线的形态特征,可为虚拟电厂的需求响应和优化调度提供可靠支持。
  • 郭晨阳1, 高 辉1, 李炜卓2, 徐 霄1, 周秋阳1
    预出版日期: 2025-11-17
    新型电力系统作为新型能源体系的主体,是推动我国实现“双碳”目标的关键基石。由于接入系统的源、网、荷、储要素繁杂,导致系统自身的复杂性显著增加。随着系统大规模接入的新型能源占比不断提高,传统电力系统平衡架构模式与分层分析方法逐渐难以适配,在此背景下,文章全面梳理了新型电力系统下分层分区平衡架构的相关理论成果与研究技术,旨在为探索新型电力系统分层分区平衡架构设计提供新的思路。首先,文章阐述了新型电力系统分层分区架构适应性需求;然后,围绕分层控制与分区策略,梳理了分层分区的概念与方法,并对已有的分层分区策略进行了细致地探讨;随后,阐述了新型电力系统下分层分区融合机制,从数据和建模角度分析了目前分层分区存在的问题与不足;最后,结合大模型技术与人工智能技术的发展,对分层分区平衡架构新的机遇进行探讨与展望。
  • 施凯, 曹保峰, 徐培凤, 杜怿, 张小伟
    预出版日期: 2025-11-17
    新型电力系统的构建要求混合微电网(Hybrid Microgrids, HMG)具备惯量支撑能力,虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator, VSG)的应用使得子网呈现不同的惯量特性,负荷波动时互联变流器(Interlinking Converter, ILC)使交直流母线电气特性相互耦合,导致ILC传输功率振荡,影响系统动态稳定,为此提出了计及子网惯量差异的ILC暂态功率补偿控制。首先建立了交直流子网的归一化等值VSG模型,评估子网的等值惯量水平。进一步将子网等值惯量引入暂态功率补偿控制器,向ILC注入暂态补偿功率,抑制传输功率的振荡,减小母线电气量变化率越限风险。基于Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型,在多种工况下验证了所提控制策略的有效性。与现有控制策略相比,所提控制策略能够实现系统整体的功率协调与负荷均担,交直流母线电气量变化率跌落得到缓解,ILC传输功率更加平滑,系统动态性能有所改善。
  • 杨 磊, 郭 鹏, 张雨潇
    预出版日期: 2025-11-13
    为了有效识别和剔除风电机组实测数据中的异常数据,通过分析风电机组的高维实测数据,提出一种基于流形学习的异常数据识别算法。首先采用 k-近邻互信息算法实现风电机组特征变量选择,然后使用将样本间距离度量替换为欧几里得度量和局部主成分分析(Local Principal Component Analysis, LPCA)差别加权和的优化t-分布随机近邻嵌入(t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding, t-SNE)算法挖掘出高维流形数据中具有内在规律的低维特征,使得具有不同分布特征的数据在可视化二维空间中显著分离。并采用基于密度的噪声空间聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)算法对二维空间中的数据进行聚类。结果表明,与主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)算法、局部线性嵌入(Locally Linear Embedding, LLE)算法和原 t-SNE 算法相比,所提方法能够对各种复杂工况数据进行可视化分离聚类,并对异常数据进行识别和剔除。
  • 王海军1 , 蔡伟1 , 纪贤瑞1 , 邱虎2 , 刘嵩3 , 孙岩3 , 熊毅4
    预出版日期: 2025-11-13
    发展风力发电是实现“双碳”目标的重要举措,风电机组的安全可靠运行是保障其可持续运行的基础。连接螺栓作为风电机组的关键紧固部件,长期承受交变载荷与环境侵蚀,易出现松动、疲劳断裂等安全隐患,威胁机组运行安全。本文基于磁场信号研发了适用于塔筒和叶根螺栓的应力状态检测传感装置,在此基础上搭建了专用的实验测试系统,着重测定了两种传感器的磁记忆信号随螺栓应力变化的定量结果。实验发现:螺栓侧部能够检测到应力引起的磁信号,当拉伸螺栓时磁记忆信号随应力变化而线性变化,可通过磁信号值实现螺栓应力状态监测。实验结果同时表明:螺栓材料的变化对应力状态与磁信号变化规律的影响较小,但是不同的螺栓等级的磁信号随应力状态变化曲线的斜率存在不同,需要通过标定提前确认其变化规律。本文的测试分析可以为风电机组螺栓状态远程监测和早期诊断等工程应用提供必要的实验基础和参考数据。
  • 郭浩宇1, 周元贵1, 2, 王露春3, 万罗强3
    预出版日期: 2025-11-10
    针对风电机组齿轮箱油池温度异常难以早期预警的问题,提出一种基于数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition, SCADA)数据的故障预警方法,以提升机组运行可靠性。首先,结合风速–功率分布特征,采用四分位法与基于数据离散度的纵向滤波剔除异常功率点;随后,利用随机森林算法筛选影响油池温度的关键输入特征,构建类别提升算法(categorical boosting,CatBoost)温度预测模型,并采用树结构 Parzen 估计器(tree-structured parzen estimator,TPE)优化其超参数;最后,基于残差分布,通过统计过程控制确定动态预警阈值。在某风电场实际故障案例中,该模型在齿轮箱故障发生前约5 h发出有效预警,残差超出控制限的时间点与故障发展过程高度吻合。所提方法能有效识别油池温度异常工况,具备良好的早期预警能力与工程应用价值。