文章以紫背浮萍为研究对象,研究了养殖废水稀释倍数和初始接种量对紫背浮萍生长和粗蛋白累积的影响,以及紫背浮萍对养殖废水中氮磷营养盐的吸收净化规律。研究结果表明,随着养殖废水稀释倍数的增加,紫背浮萍对 NH4+N, NO3¯−N, PO₄P的去除率逐渐上升,紫背浮萍对 NH₄⁺−N 的吸收净化早于NO3¯−N;随着紫背浮萍初始接种量的增加,其对 PO₄P 和 NO3¯−N 的去除率均增加,当紫背浮萍初始接种量分别为50%和75%时,其对 NH₄⁺−N 的去除率分别达到97.6%和94.1%;紫背浮萍的粗蛋白含量随着养殖废水稀释倍数的增大而减小,在20倍稀释的养殖废水中紫背浮萍有最高增长量和增长率;在养殖废水稀释20倍,紫背浮萍初始接种量为75%的条件下,紫背浮萍的蛋白质年产量可达 0.91 t/hm²。

文章构建了生物质成型燃料从“摇篮到坟墓”的全生命周期模型,对生物质成型燃料碳足迹进行了评估。研究结果显示,在不同阶段,特别是在加工过程中,生物质成型燃料的碳排放存在显著差异,成为主要排放阶段。文章强调了碳足迹评估在政策和市场中的重要性,分析了降低碳排放的潜在策略。该研究对决策者、能源产业、政策制定者和研究者具有重要启示,有助于更好地理解生物质成型燃料产品的碳足迹,推动可持续的能源生产和使用。

质子交换膜电解水制氢技术在制氢领域有着广阔的发展前景,为深入研究该技术,文章使用商业软件Comsol Multiphysics 建立了一个考虑膜内水分输运的三维、两相、非等温全耦合质子交换膜电解槽模型,以精确地描述质子交换膜电解槽在实际运行中的传输反应过程,并分析梯形和矩形流道结构下质子交换膜电解槽性能的差异。研究结果表明:梯形流道结构的电解槽性能优于矩形流道,在2.4V的工作电压下,性能提升了5.5%;相较于矩形流道,梯形流道具有更出色的水/气传输性能,在2.4V 的工作电压下,梯形流道阳极催化层内的水饱和度比矩形流道提高了7.92%,氧气浓度降低了10.36%,膜內含水量提高了1.22%,膜电导率提高了1.75%,但两种流道膜内温度的差异并不显著。

光谱分频型光伏/光热(CPV/T)复合技术利用分频器与光伏电池热解耦,避免了光伏电池超温和系统输出热能品位受限等问题。然而该领域的研究主要集中于模拟计算,缺乏在实际气象及光照条件下的热和电性能实验研究。为了探究户外 CPV/T 系统的真实运行性能,文章搭建了低倍聚光分频型 CPV/T 系统与非聚光PV系统,对比分析了聚光与非聚光条件下热和电的输出特性,探究了分频液光学特性对聚光分频型 CPV/T 系统热、电性能的影响。研究结果表明:与非聚光PV系统相比,分频型 CPV/T 系统的电输出功率更高,采用去离子水分频和银/水纳米流体分频时,电输出功率分别为79.7 W和72.9W,而同条件下的非聚光 PV 系统的电输出功率仅为45W;分频液体吸收特性强化后,电池温度降低,填充因子增大,电池性能提高,系统热效率提升了2.7%,但分频液吸收特性使得电池表面入射太阳辐射降低,导致系统总的电效率降低近0.6%。文章为低聚光倍数下的分频型 CPV/T系统提供了实验数据支持。

为了正确掌握大容量压缩空气储能电站压缩和膨胀系统启动关键过程的特性,文章建立了300 MW级压缩空气储能电站的全工艺系统数学模型,定量分析了压缩和膨胀系统启动过程的关键参数变化规律和动态响应特性,包括压缩机的防喘操作、压缩机组的变频1拖4启动、透平机组的全自动程启、透平的配气调节特性等。研究表明:合理的防喘策略可在保证机组安全的前提下提高启动过程中系统的效率;系统启动过程的精确评估可优化启动流程、缩短启机时间、提高系统效率,为机组的安全、高效启动提供数据参考和理论依据。

针对蓄热器內填充的相变材料热导率低、充热时间长等缺点,文章建立了同心三套管相变蓄热器内置间断扭曲肋的模型,使用 Fluent 软件对其内部相变材料熔化过程进行三维非稳态数值模拟,对比、分析此结构在不同扭曲肋头数和扭曲程度的条件下,相变材料液相率、平均温度、充热量和平均充热率随时间变化规律。结果表明:在研究参数范围内,随着扭曲程度的增大,相变材料完全熔化时间逐渐缩短,当扭率为2.5 时完全熔化时间最大可减少33.1%;随着扭曲肋头数的增加,相变材料完全熔化时间同样逐渐缩短,当扭曲头数为4时完全熔化时间最大可减少25.6%。间断扭曲肋的加入使相变材料完全熔化时间明显缩短,充热能力有所增强,有助于提高三套管相变蓄热器综合性能。

针对风力机叶片缺陷类型识别问题,文章首先建立了缺陷热反射系数(R)物理模型,提出了基于热像信号重建技术和缺陷R相结合的方法;然后,利用长脉冲红外热像技术对含有气泡、杂质、褶皱的风力机叶片试件进行不同加热时间的试验。试验结果表明:长脉冲红外热像技术在温度冷却过程中能够识别叶片试件中的缺陷;通过热像信号重建技术处理后的热序图可以识别叶片的缺陷。试验结果和预测结果的误差很小,证明建立的叶片缺陷R物理模型是可行的。

针对风电机组非正常运行时导致远程中央监控与数据采集(SCADA)系统所采集的风速功率数据中存在大量的横向、纵向分布的异常值问题,文章提出了一种基于中值绝对偏差法(MADM)和四分位法(QM)的异常数据清洗方法,即 MADMQM算法。首先,基于风速桨距角关系模型,通过对风速区间的风速桨距角数据集中绝对中位差(MAD)的求解,清洗掉±4.5MAD 外的风速桨距角数据;然后,基于风速功率关系模型,先对功率区间的风速功率数据集中异常值进行剔除,再对风速区间的风速功率数据集中异常值进行剔除,完成异常数据的清洗;最后,以某风电场复杂工况下风电机组的实际运行数据为算例进行验证,并与 MADM,QM和基于密度的空间聚类(DBSCAN)法进行对比分析。结果表明,MADMQM算法不仅能够有效识别异常数据,而且能够高效完成异常数据清洗,相比其他3种方法,MADMQM算法处理异常数据效率良好且清洗质量最优。

由于风电场设备种类繁多、运行环境复杂多变,通常无人值守,故障难以及时发现。传统巡检方法耗时长且识别准确性低,导致故障处理不及时,影响风电场稳定运行和发电效率。为此,文章针对无人值守风电场群组提出了基于改进模式识别的机器人集中巡检方案。对于风电场群组变压器故障、设备温度异常和齿轮箱声音异常情况,分别利用BP神经网络算法、模糊模式识别算法和经验模态分解算法对其展开巡检,并在某大型风力发电场中对所提方法进行测试。结果表明,所提方法可实现对风电场群组中各类故障的巡检,第一时间获取到故障信号,避免了安全事故的发生;识别准确率在92.3%以上,召回率与F1分数也优于对比方法,表明本文方法在识别故障样本方面更为全面,能够有效地进行故障检测。

传统移相控制策略在串联谐振型三端口变换器(SeriesResonant ThreePortConverter, SRTPC)端口电压不匹配时,存在回流功率较大、软开关范围小的问题。文章提出了一种基于移相加占空比(PWM)控制策略下的回流功率优化方法。利用基波分析法和相量法给出 SRTPC的复功率模型,在保证传输一定有功功率的前提下,通过对SRTPC 回流功率模型的分析,给出变换器在回流功率为零时的最优控制策略,并求解出最优控制变量,进一步分析在优化控制策略下达到软开关的条件,对比其他两种控制方式下的软开关范围。Matlab/Simulink 仿真结果表明,在端口电压不匹配的条件下,SRTPC在优化控制策略下的回流功率小、软开关范围宽、效率高。

随着用户侧分布式发电技术的发展,亟须提高社区用电的可靠性和经济性。文章引入社区运营商对社区进行能量管理,构建了配有储能设备的社区运营商为中心的能量交易模型。首先,考虑现有价格机制的不足,提出了一种改进供需比定价的机制,促进社区能量共享;然后,协同储能设备并考虑其损耗成本,在满足社区用电需求前提下,基于改进的 Lyapunov 优化方法提出了一种低复杂度的在线能量调度算法,以最大化社区运营商收益。理论分析结果表明,所提算法仅基于当前系统状态可使优化目标渐进最优值,无需光伏出力、用户负荷需求以及实时电价的统计。仿真结果表明,与强化学习算法、贪婪算法对比,文章算法下社区运营商收益分别提高了5%和20.9%,有效促进了光伏就地消纳。

针对目前电力系统低碳调度中负荷侧降碳手段单一,且源荷储侧降碳方法协同性差的问题,文章提出了一种基于碳势指标的源荷−储多维降碳耦合策略,建立了计及低碳经济目标的电力系统双层优化调度模型。首先,基于电力系统碳排放流理论建立负荷和储能的碳排放流追溯模型;其次,在负荷侧建立融合碳排放流理论的“价格激励”双重低碳需求响应模型;在储能侧建立基于节点碳势的低碳调度模型;然后,构建具有分时电价与节点碳势特征的电力系统双层优化调度模型,上、下层模型分别以最优经济、最优低碳作为调度目标;最后,采用改进 IEEE14 节点系统完成算例分析。仿真结果表明,该调度策略能够深入挖掘系统的降碳潜力,有效增强系统的减碳能力,提高系统的经济效益。

文章在含抽水蓄能电站的高渗透率新能源电力系统低碳优化调度方法中引入了火电机组脱硫、爬坡产生碳排放计算因子,建立了系统碳排放计算模型。通过新疆电网与阜康抽水蓄能电站实际数据,考虑冬、夏两季不同的电网特性,模拟了抽水蓄能电站在高渗透率电力系统中的运行情况。通过系统碳排放量、弃电率等方方面对比,研究了抽水蓄能电站定时抽发、低碳优化调度方式对系统的影响,并分析了产生不同影响的原因,验证了提出的低碳优化调度方法可有效降低系统碳排放与新能源弃电率、提高系统正负备用容量、平滑电源出力波动。

随着用户侧分布式能源的不断发展,多主体资源间逐渐呈现互动态势。由于分布式能源设备自主调控以及新能源、负荷等主体的运营方式多样化明显,亟须建立多主体博弈优化模型,满足多样化利益诉求。文章以多园区综合能源系统为研究对象,构建双层博弈优化调度模型。首先,综合考虑园区在生产经营活动中所产生的碳排放量,构建考虑等效抵消机制的阶梯碳绿证交易模型;其次,依据园区实际合作情况,构建多园区博弈模型,研究系统运营商动态定价与园区优化运行调度问题;最后,通过算例分析验证所构建模型能够在保证经济性的同时降低系统碳排放量,实现了经济与碳减排效益相统一。

针对光照强度不均匀造成光伏阵列的输出曲线为多峰曲线,传统最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制算法不能跟踪到全局最大功率的问题,文章提出一种基于改进麻雀搜索算法(Improved the Sparrow Search Algorithm, ISSA)和扰动观察法(Perturbation and Observation Method,P&O)的光储发电系统 MPPT控制方法。首先,在跟踪前期,采用混沌映射方式增加 ISSA 种群多样性,提升算法广泛搜索能力。为了防止算法陷入局部最优,利用萤火虫扰动算法对麻雀个体进行扰动更新;其次,在跟踪后期,使用P&O 防止系统在最大功率点附近振荡,保证最大功率点稳定输出;最后,经过算例分析,所提 MPPT控制方法实现了不同场景下的快速跟踪、精准输出,能够很好应用地于光储混合发电系统中。

随着新能源的大规模并网,大电网短路电流特征更加复杂、难以预测。基于此,文章提出了一种基于改进卷积神经网络的新能源并网短路电流预测技术。首先,分析短路电流特点,对短路电流进行变分模态分解,得到本征模态函数;其次,对卷积神经网络进行改进,利用多尺度特征提取将电流故障数据特征最大化,引入注意力机制提取重要信息,卷积过程中使用跳跃连接的方式防止前向传递时信息丢失,有利于提高预测的准确性,构建基于改进卷积神经网络的短路电流预测模型;最后,经过PSCAD/EMTDC电网模型进行验证。结果表明,所提方法对短路电流峰值预测有着较高的精度,与常见的极限学习机、支持向量机相比,平均相对误差分别降低了0.61%,1.09%,验证了文章所提方法的有效性。

高频交流配电系统的发展对逆变器的要求提出了新的挑战。传统的逆变器因其复杂的结构、高开关频率和缺乏升压能力等而显得不再适用。基于此,文章提出了一种新型单相电容自均压的五电平逆变器拓扑。该拓扑通过电容和电源结合的串并联机制,实现五电平输出,并具有电容自均压的优点;通过简化结构和降低开关频率提高传输效率;采用特定的谐波消除方法进一步减少输出的谐波失真。文章介绍了逆变器的工作原理及相关参数的计算方法,并进行了仿真验证。结果表明,理论分析正确,说明该逆变器适用于作为高频领域的电源侧设备。

波浪能资源特别是入射波功率密度在波浪能发电装置的设计及评估中有着重要的作用。文章基于鹰式波浪能发电装置的工作原理,在考虑入射波角度的情况下,分析了实海况下该装置的入射波功率密度,研究了该装置的输入波能功率的测算方法,并建立了输入波功率模型。以“万山号”鹰式波浪能发电装置实海况试验期间,2016年06月0818日连续217h的有效波高、有效周期、浪向等波浪要素数据为研究对象,采用测算方法获得了装置的实时输入波能功率,并与公开文献中的数据进行比较分析。结果显示,测算结果多数情况下均小于文献中的结果,波功率的实时变化更平缓,更能真实反映实际海洋环境变化。因此,入射波功率测算方法可为波浪能发电装置或波浪能发电站的设计及性能评估提供更准确、可靠的参考数据。