上海交通大学学报

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输配电价改革背景下两部制电价的应用现状与发展前景

任曦骏, 宋竹萌, 王宝, 叶钰童, 潘思佳, 王梦圆, 徐潇源

2024,58 (10): 1479-1488.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.102

摘要 ( 268 )

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在输配电价机制改革的背景下,现有两部制电价无法合理反映电力用户真实用电成本的弊端逐渐显露.两部制电价机制承担着分配电力发电、输送、配电、出售电价空间和调节电力系统的资源等重要功能,亟需对现有两部制电价做出改进与完善.本文围绕两部制电价机制展开分析和讨论.首先,介绍两部制电价的基本理论和计费比例,研究基于不同负荷率和电压等级分摊输配电成本的方法.然后,针对两部制电价的收取方式,分别对负荷率套餐、分时电价等电量电价机制以及电费和负荷调整、改进计价比例等基本电价机制进行总结归纳.在此基础上,结合美国、法国、日本等国外两部制实践经验,分析两部制电价机制理论的执行方式.最后,提出我国两部制电价机制的未来发展方向和建议.

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基于三维空间的新型配电网关键技术时空适应性评估

刘东铭, 曾庆彬, 张勇军, 张军, 樊玮, 刘宇

2024,58 (10): 1489-1499.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.053

摘要 ( 139 )

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在新型电力系统发展的背景下,针对配电网规划建设和配电网关键技术在实际应用时与所处时空的适应能力、应用缺陷难定量化等问题,分析新型配电网关键技术的建设条件,提出一种基于电网满足度、时空资源度、成效改善度的三维立体空间的技术时空适应性评估模型.采用连续区间有序加权平均算子对层次分析法主观赋权进行改进,引入标准间冲突性相关性法构建的主客观组合赋权方法,解决了单一赋权法具有偏向性的问题.利用模糊综合评价法确定各指标隶属度,进而得到新型配电网关键技术评价等级.算例结果表明,所提方法能够量化配电网关键技术与所处时空的契合程度和双向辨识关键技术对于不同时空的适应性以及不同时空对于技术应用的满足度,揭示配电网关键技术的薄弱环节,有助于提升配电网投资效率与效益,更好地服务经济社会高质量发展.

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基于卷积神经网络的新型电力系统频率特性预测方法

陆文安, 朱清晓, 李兆伟, 刘辉, 余一平

2024,58 (10): 1500-1512.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.071

摘要 ( 298 )

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为了解决利用传统频率分析方法分析新能源高占比电网频率时存在计算量大、建模困难、计算速度与计算精度矛盾突出等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的新型电力系统频率特性预测方法.首先,利用一维CNN对新能源高占比电力系统在功率扰动下的主要频率指标进行预测,包括初始频率变化率、频率极值以及频率稳态值;并通过设置合理的输入特征以及对神经网络各参数的优化调整,提高了预测精度.在此基础上,进一步考虑扰动位置以及扰动类型的影响,利用数据降维的方法建立包含扰动信息的电力系统特征数据集,借鉴三原色通道原理构建输入特征,并利用扩展的二维CNN预测频率安全指标提高CNN在高占比新能源电网频率分析中的适应性.最后,在改进的BPA 10机39节点模型中进行算例验证,并与循环神经网络预测结果进行对比,结果表明所提方法具有较高的准确度和适应性.

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基于增强型Benders分解的区域综合能源系统联合规划

刘炳文, 吴雄, 曹滨睿, 麻淞, 何雯雯

2024,58 (10): 1513-1523.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.059

摘要 ( 102 )

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随着能源交易的逐步市场化,区域综合能源系统(RIES)内部将形成综合能源服务商(IESP)和用户聚合商(UA)等多类经济实体,如何在保护隐私的情况下协调各方参与联合规划,制定全局最优的规划方案成为RIES规划面临的新挑战.首先,明确电-气-热耦合RIES的结构,并从IESP、UA和电-气-热网络3个方面构建数学模型.其次,以经济性最优为目标提出考虑IESP和多个UA的RIES联合规划模型.再次,出于对各实体隐私保护的考虑,采用基于增强型Benders算法的分布式求解方法,以适应含非凸子问题的联合规划问题.最后,通过对比4组算例分析联合规划方案在经济性和能源利用效率方面的优势,同时验证了所提分布式算法良好的收敛性.

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基于低秩逼近代理模型的N-1安全约束经济调度快速计算方法

陈熠, 王晗, 曾丹, 严正, 薛必克, 赵乐, 熊雪君, 冯煜尧

2024,58 (10): 1524-1533.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.131

摘要 ( 123 )

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随着新能源并网比例不断提高,为保障电力系统可靠运行,安全约束经济调度(SCED)需要考虑海量的N-1安全约束,对模型求解造成极大的计算负担. N-1安全约束中只有少量约束在计算过程中起作用,剔除大量冗余约束有助于提高SCED模型的求解效率.提出基于低秩逼近(LRA)代理模型的SCED模型快速计算方法,首先构建考虑风力发电、光伏的SCED模型,并根据SCED模型的历史运行信息建立LRA代理模型;其次基于LRA代理模型的估计结果辨识关键约束和构建积极约束集,并提出基于LRA的SCED模型迭代求解流程;最后在IEEE 39节点系统下进行算例仿真.仿真结果表明,LRA代理模型与SCED模型的求解结果误差小于10%,约束辨识准确率高,所提求解流程的平均迭代求解时间降低了50%以上,显著提高了SCED模型的求解效率.

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基于SLM-RBF的配电网分布式光伏集群智能划分策略

卜强生, 吕朋蓬, 李炜祺, 罗飞, 俞婧雯, 窦晓波, 胡秦然

2024,58 (10): 1534-1543.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.032

摘要 ( 243 )

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分布式电源大规模分散接入给配电网的优化调度带来计算上的维数灾难,需要对分布式电源进行集群以降低调控难度,因此合理的集群划分十分重要.同时,配电网实时量测数据不全造成分布式电源进行实时集群划分难度大、时间效率低,因此提出一种智能局部移动(SLM)算法与径向基神经网络相结合的分布式电源集群智能划分策略.首先,选取有功和无功功率调节范围以及有功和无功功率-电压的灵敏度作为集群划分的指标,构造相似度矩阵并基于SLM形成分布式电源的集群划分方案库.然后,离线建立电压拟合模型,拟合可实时观测节点的功率与电压之间的关系;同时,离线建立电压-划分结果模型,在线通过电压得到实时划分结果,创新性地解决了潮流模型缺失时无法进行集群划分的问题,提高了集群划分的实时性.最后,在MATLAB平台通过仿真计算验证了算法的合理性和优越性.

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适用于频率和电压动态分析的构网型新能源场站聚合建模

葛琛琛, 陈俊儒, 徐森, 常喜强, 毛善祥, 朱荣伍

2024,58 (10): 1544-1553.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.061

摘要 ( 249 )

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构网型新能源场站可模拟传统火力发电厂相关特性,具有主动支撑电网频率和电压的功能.提出一种适用于新型电力系统频率和电压稳定性分析的构网型新能源场站聚合模型,并分析场站整体运行特性,提出聚合模型参数识别与选取方法.所提聚合模型能够准确反映新能源场站与电网交互下的动态过程,并保障了较快的仿真速率.与MATLAB/Simulink中构网型新能源场站电磁暂态全拓扑模型进行比较,验证了所提聚合模型的有效性.基于IEEE 39母线系统的案例分析验证了所提聚合模型在电力系统频率和电压稳定性仿真分析中的准确性和快速性.

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基于灰狼算法的风-光-抽水蓄能联合系统多目标优化策略

张良, 郑丽冬, 冷祥彪, 吕玲, 蔡国伟

2024,58 (10): 1554-1566.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.049

摘要 ( 172 )

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风电、光伏的出力具有随机性、波动性以及间歇性,直接并网将会造成电站发电收益降低和电能并网波动性较大以及风、光弃电量较多等问题,降低碳减排量.抽水蓄能电站的加入可在一定程度上缓解上述问题.因此,针对风-光-抽水蓄能联合发电应用场景进行研究,建立综合考虑联合系统经济收益最大化、系统功率波动最小化以及碳减排量最大化3个目标的多目标优化模型,并通过归一化处理,将多目标问题转换成单一目标问题进行求解.采用能够实现局部搜索与全局搜索自适应调整的灰狼算法,对风电、光伏以及抽水蓄能的并网电量进行优化仿真.仿真结果表明:所建立的模型能够有效提高系统的经济收益,大大降低电能并网波动性.同时,新能源的高效利用也使得联合系统的碳减排能力显著提高,模型具备较高的可行性.

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海泥孔隙率对海底微生物燃料电池电化学性能影响及有机质扩散分析

李洋, 刘志, 宰学荣, 黄翔, 陈岩, 曹亚俐, 张怀静, 付玉彬

2024,58 (10): 1567-1574.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.081

摘要 ( 108 )

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海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散系数之间定量关系式.结果表明:随着孔隙率升高,阳极动力学活性先降低后升高,最高动力学活性是最低动力学活性的3.85倍;电池最大输出功率密度在孔隙率为45.2% 时,达到最大值206.8 mW/m².随着孔隙率的增大,有机质水平扩散系数升高,并与MSMFC产电量存在线性关系.当孔隙率为45.2%时,扩散系数为0.48 m²/s,MSMFC产电量达到804.04 J.该研究结果将为MSMFC在不同海域布放选址、阳极结构设计及电池长期产电运行提供技术支撑.

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等效电路模型法预测动态工况下微型直接甲醇燃料电池剩余使用寿命

苏雨临, 连冠, 张大骋

2024,58 (10): 1575-1584.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.072

摘要 ( 156 )

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微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)具有能量密度高、可便携使用、快速补能以及环境友好等优点.然而,由于膜电极在电化学反应中会退化,μDMFC的有效使用寿命有限,所以需要对其健康状态与剩余使用寿命进行评估,为燃料电池改性和控制策略提供决策支持.在结合数据驱动和机理模型预测方法的基础上,针对动态运行工况,提出一种基于等效电路模型(ECM)的μDMFC剩余使用寿命预测方法.在燃料电池的性能退化指标中,电池输出电压可以被实时监测从而获得电池的退化趋势,但这一指标无法单独提供精确的预测结果.通过测量电化学阻抗谱并结合ECM可以得到电池内部阻抗等深层信息,但这些深层信息不易被实时监测,通常只能低频离线测量.此外,燃料电池在实际应用中多处于变工况状态,其退化趋势和使用寿命受工作环境影响,传统基于电压退化趋势回归的预测方法无法应对工况的动态变化.因此,可通过定期离线获取内部退化参量建立预测模型.实验结果表明:与传统数据驱动的方法相比,基于内部退化参量的预测方法能更好地适应变工况环境,在燃料电池剩余使用寿命预测中具有更好的性能.

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基于新扩展移相双有源全桥变换器降压-升压模式下电流应力优化

陶海军, 王宏祎, 杨乃通

2024,58 (10): 1585-1595.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.088

摘要 ( 134 )

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为降低双有源全桥变换器在降压-升压模式下的电流应力,提出一种基于新扩展移相调制的电流应力优化控制策略.首先,将变压器两端输出高电平电压之间移相量定义为外移相角,再对比分析降压-升压模式下内移相角在变压器不同侧时变换器的工作特性,根据移相角之间的关系划分为3种工作模态,得到电流应力表达式和功率模型.然后,对比分析得到优化工作模式,利用拉格朗日乘数法算法获取电流应力最优的相移组合.最后,搭建实验平台在降压-升压模式下对变换器进行验证,实验结果表明电流应力优化控制策略显著降低变换器在降压-升压模式下的电流应力.

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三角形结合方案的最优局部修复码构造

王静, 李静辉, 杨佳蓉, 王娥

2024,58 (10): 1596-1605.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.151

摘要 ( 71 )

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局部修复码(LRCs)为用于分布式存储系统中的新型纠删码,能够有效实现海量数据的可靠高效存储,构造具有(r, t)局部性的LRCs已成为当前研究热点.为此,提出基于三角形结合方案的LRCs构造方法,可构造具有任意(r, t)局部性的二元最优LRCs.性能分析结果表明,构造的可用性t=2的LRCs达到了最优码率界,构造的具有任意局部性r>2和可用性t>2的LRCs达到了最优最小距离界.与基于近正则图及基于直积码等构造方法相比,本文构造出的LRCs在码率上表现更优且参数选择更灵活.

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面向多天气退化图像恢复的自注意力扩散模型

秦菁, 文渊博, 高涛, 刘瑶

2024,58 (10): 1606-1617.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.043

摘要 ( 606 )

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复杂天气下的图像恢复对后续高级计算机视觉任务具有重要意义.然而,多数现有图像恢复算法仅能去除单一天气退化,鲜有针对多天气退化图像恢复的同一模型.对此,结合去噪扩散概率模型和视觉Transformer,提出一种用于多天气退化图像恢复的自注意力扩散模型.首先,利用天气退化图像作为条件来引导扩散模型反向采样生成去除退化的干净背景图像.其次,提出次空间转置自注意力噪声估计网络,利用退化图像和噪化状态来估计噪声分布,包括次空间转置自注意力机制 (STSA) 和双分组门控前馈网络 (DGGFFN).STSA利用次空间变换系数实现有效学习特征全局性长距离依赖的同时,可显著降低计算负担;DGGFFN利用双分组门控机制来增强前馈网络的非线性表征能力.实验结果表明,在5个天气退化图像数据集上,相比近来同类算法All-in-One和TransWeather,本文算法所得恢复图像的平均峰值信噪比分别提高3.68和3.08 dB,平均结构相似性分别提高2.93%和3.13%.

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基于语义似然与高精度地图匹配的智能车辆同时定位与检测

赖国良, 胡钊政, 周哲, 万金杰, 任靖渊

2024,58 (10): 1618-1628.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.086

摘要 ( 219 )

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车载传感器数据与高精度地图的精确匹配是提升智能车辆感知与定位的关键.提出基于语义似然模型(SLM)的高精度地图匹配新算法,实现智能车辆同时定位与目标检测任务.首先通过U-Net提取路面语义目标,利用核密度估计建立SLM.基于粒子滤波框架,利用位姿变换将高精度地图上目标抽样点映射至SLM中,计算该抽样点与传感器数据的匹配程度对每个粒子的权重更新,实现智能车辆的高精度定位.最后利用定位结果完成地图上的要素目标到图像的映射,实现目标的精准检测.利用在校园道路与城市道路环境下采集的数据对所提算法进行验证,实验结果表明,算法的平均定位误差约为14 cm,路面路标检测结果平均交并比(MIoU)均大于80.较之深度神经网络等当前最佳(SOTA)的检测方法,所提算法引入高精度地图的先验信息可显著提升智能车辆定位与目标检测性能.

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医疗PACS影像系统的数据存储性能优化

尤丽珏, 焦圣品, 李小勇

2024,58 (10): 1629-1636.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.099

摘要 ( 39 )

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医疗影像归档与通信系统(PACS)影像数据是典型的海量小文件场景,其面临的挑战主要为高效的海量元数据管理和有效解决碎片化导致的性能下降.通过分析医疗PACS影像存储系统路径的全IO(input/output)各个关键环节,从PACS软件调阅算法、存储协议网关高并发设计、小文件聚合以及数据存储服务并发模型4个维度进行优化设计,实现对PACS调阅性能的大幅提升.实际测试表明,优化设计后PACS影像系统的调阅性能可达到每秒300幅图像,为传统存储调阅速度的3倍以上,有效解决了PACS影像数据调阅卡顿的问题.

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