基于帝王蝶算法的CNN-GRU-LightGBM模型短期风电功率预测 被引量：1

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作者 向阳 刘亚娟 +2 位作者 孙志伟 张效宁 卢建谋 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期105-114,共10页

风电集群大规模并网和跨季节使用产生的不确定性对风电功率预测播报的准确度提出更高的要求。为提高风电功率预测的准确度,提出一种基于帝王蝶优化算法(MBO)的卷积神经网络(CNN)-门控循环单元(GRU)-梯度提升学习(LightGBM)复合风电功率... 风电集群大规模并网和跨季节使用产生的不确定性对风电功率预测播报的准确度提出更高的要求。为提高风电功率预测的准确度,提出一种基于帝王蝶优化算法(MBO)的卷积神经网络(CNN)-门控循环单元(GRU)-梯度提升学习(LightGBM)复合风电功率预测模型。首先,分别建立CNN-GRU和LightGBM的风电功率预测模型,利用方差倒数法将两个模型加权组合为CNN-GRU-LightGBM复合模型;为优化模型中的连续参数,使用MBO对模型进行超参数优化。最后,选取珠海某海上风电场的短期风电功率数据对所提方法与已有预测方法进行对比,实验结果表明,该模型结合了CNN-GRU、LightGBM等模型的优点,预测误差更小,预测精度更高,拥有更强的季节普适性。 展开更多

关键词 风电功率预测 卷积神经网络 门控循环单元 梯度提升学习 帝王蝶算法

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循环流化床锅炉纯氨燃烧排放特性模拟

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作者 杜炳君 蒋苓 +3 位作者 张扬 张海 吕俊复 柯希玮 《动力工程学报》 北大核心 2025年第1期10-18,共9页

基于循环流化床(Circulation Fluidized Bed, CFB)技术的纯氨燃烧有望高效、低成本地解决氨燃烧面临的火焰传播速度低、燃烧稳定性差等问题,从而助力基于可再生能源的无碳燃料的消纳利用。构建了氨燃烧CFB整体数学模型,同时考虑了氨的... 基于循环流化床(Circulation Fluidized Bed, CFB)技术的纯氨燃烧有望高效、低成本地解决氨燃烧面临的火焰传播速度低、燃烧稳定性差等问题,从而助力基于可再生能源的无碳燃料的消纳利用。构建了氨燃烧CFB整体数学模型,同时考虑了氨的均相反应及异相催化反应,探究了纯氨燃烧CFB锅炉的氨逃逸、氮氧化物等排放特性,并分析了床温、过量空气系数、空气分级、燃料分级等运行参数对排放特性的影响。结果表明:直接将常规燃煤CFB锅炉结构与运行策略应用于纯燃氨CFB锅炉会导致较高的氨逃逸与氮氧化物排放体积分数,而适当调整运行参数可以显著改善排放特性。 展开更多

关键词 循环流化床 氨燃烧 排放特性 氮氧化物 无碳燃料

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基于深度强化学习与数据驱动的超临界热电联产机组宽负荷灵活控制策略

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作者 朱珂言 张光明 +3 位作者 王庆华 王玮 牛玉广 刘吉臻 《动力工程学报》 北大核心 2025年第5期785-795,共11页

为满足传统火电机组灵活调节性能的需求,提出了一种数据驱动的超临界热电联产(S-CHP)非线性环境建模方法和基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)的强化学习控制方法。首先,基于多层感知机(MLP)的深度学习算法与S-CHP机组动态特性,建立了... 为满足传统火电机组灵活调节性能的需求,提出了一种数据驱动的超临界热电联产(S-CHP)非线性环境建模方法和基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)的强化学习控制方法。首先,基于多层感知机(MLP)的深度学习算法与S-CHP机组动态特性,建立了数据驱动的非线性模型环境;进而基于深度强化学习算法,设计了契合S-CHP机组动态特性的演员-评委策略价值网络和S-CHP特定状态值与奖励函数,提出了一种TD3灵活控制策略以实现快速响应、保证供热及稳定运行的控制目标。结果表明:MLP模型环境与单层网络相比,在额定功率52%~93%负荷宽度下,均方根误差降低了51.7%;与传统协调控制方法相比,TD3控制策略具有更好的跟踪效果和更高的响应速率。 展开更多

关键词 S-CHP 强化学习 TD3 数据驱动模型 MLP 负荷响应

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基于水-土-管耦合分析平台的海底管道在位稳定性研究

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作者 孟垂乾 王乐 +2 位作者 张春会 王智超 田英辉 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期618-626,共9页

海底管道是深海油气工程中的关键组成部分,其在位稳定性受波流荷载、周围土体抗力及管道自身特性等因素的影响,现有分析方法难以准确评估水-土-管耦合作用下的海底管道在位稳定性。为此,首先利用FORTRAN编程语言分别建立了管-水作用分... 海底管道是深海油气工程中的关键组成部分,其在位稳定性受波流荷载、周围土体抗力及管道自身特性等因素的影响,现有分析方法难以准确评估水-土-管耦合作用下的海底管道在位稳定性。为此,首先利用FORTRAN编程语言分别建立了管-水作用分析程序与管-土作用分析程序。管-水作用分析程序采用傅里叶分析法计算作用在管道上的水动力荷载,并依据管道位移变化对该荷载进行实时修正;管-土作用分析程序基于已有的管土相互作用模型,计算管道在发生运动时受到的水平向土抗力。随后,基于有限元分析软件ABAQUS中的DLOAD与UEL子程序将上述程序进行耦合,最终形成用以分析海底管道在位稳定性的水-土-管耦合分析平台。利用该计算分析平台,综合考虑海况条件、土体性质及管道外形参数等因素对管道在位稳定性的影响,为实际工程中海底管道的在位稳定性分析提供了参考。 展开更多

关键词 海底管道 计算平台 稳定分析 水动力 管土相互作用

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ML-QSPR方法预测煤基液体的燃料性能 被引量：1

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作者 李文英 王香玲 +2 位作者 范欢欢 范鸿霞 冯杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1098-1110,共13页

煤基液体混合物如煤焦油、煤直接液化油的分子结构描述和性质预测是开发煤基液体产品高值化工艺和技术的重要基础。由于煤基液体主要由C、H、O、N、S元素构成数量庞杂、芳环结构各异的混合物,因此,使用Python中的RDKit工具包,利用简化... 煤基液体混合物如煤焦油、煤直接液化油的分子结构描述和性质预测是开发煤基液体产品高值化工艺和技术的重要基础。由于煤基液体主要由C、H、O、N、S元素构成数量庞杂、芳环结构各异的混合物,因此,使用Python中的RDKit工具包,利用简化分子线性输入规范(Simplified Molecular Input Line Entry System,SMILES)语言构建煤基液体中物质分子描述符,描述符包含样品元素信息、环数与环结构信息、原子数及分子量信息等共计115个分子描述符。对比人工信息提取方法,将所构建的分子描述符能够体现煤基液体分子结构碎片、分子量及原子个数信息等作为机器学习的特征输入变量,用于建立预测煤基液体的燃料性能的分子机器学习-定量结构性质关系方法 (ML-QSPR),实现对燃料低位热值(LHV)、液体密度(ρ)、闪点(FP)、十六烷值(CN)4个关键燃料性能参数的快速预测。模型验证分析表明LHV、ρ、FP模型的R^(2)分别为0.996、0.988、0.987;CN预测中加入混合物数据进行预测,R^(2)=0.959。与已公开报道的预测LHV、ρ、FP、CN性质方法对比,笔者提出ML-QSPR方法在预测4个关键燃料性能参数准确度方面有提升,在获取结果速度方面有显著优势。利用ML-QSPR模型预测得到的煤基液体制特种燃料性能参数数据库中的信息,分析增加不同族组分物质的碳原子数量时4个燃料性能参数的演变趋势,发现LHV、ρ、FP、CN四个燃料性能参数均受碳数(n)影响显著。由于LHV主要由n决定,不同族组分物质的LHV差距小;而不同族组分物质的ρ、FP和CN性质差距明显。此外,本研究训练好的模型可用于预测新的分子,为新型燃料分子设计提供参考;ML-QSPR方法作为迁移学习模型可在今后用于煤基液体其他场景相关理化性质的分析。 展开更多

关键词 煤焦油 煤直接液化油 煤结构 煤组成成分 分子描述符

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烧结烟气的循环流化床焚烧处理方法

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作者 沈宇帆 韩诚良 +4 位作者 柯希玮 张扬 张杨鑫 张海 吕俊复 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4051-4059,共9页

烧结烟气是钢铁生产的烧结工序产生的废气,含NO_(x)、SO_(2)、二噁英、挥发性有机物等污染物成分。用烧结烟气替代燃煤循环流化床锅炉空气以焚烧处理,既能有效资源化利用废气中CO和余氧,又能借助循环流化床中脱硫脱硝设备与高温环境,将... 烧结烟气是钢铁生产的烧结工序产生的废气,含NO_(x)、SO_(2)、二噁英、挥发性有机物等污染物成分。用烧结烟气替代燃煤循环流化床锅炉空气以焚烧处理,既能有效资源化利用废气中CO和余氧,又能借助循环流化床中脱硫脱硝设备与高温环境,将烧结烟气中SO_(x)和NO_(x)等污染物与燃煤产生的污染物一并去除,有望成为高效的烧结烟气一体化污染物处理技术。然而,目前燃煤循环流化床燃烧背景下烧结烟气中二噁英、挥发性有机物等污染物脱除的研究尚不足。针对该问题,先通过化学反应动力学模拟,研究烧结烟气作为助燃剂燃烧过程,发现燃烧过程中产生的氢等自由基在二噁英分解过程中发挥重要作用,燃烧反应温度提高能显著促进二噁英及挥发性有机物的脱除,而燃尽烟气的余氧量降低对二噁英的脱除也有较显著促进作用。通过计算颗粒流体动力学的方法,模拟以烧结烟气为助燃剂的燃煤循环流化床锅炉运行情况,发现燃烧过程流态化情况好,烧结烟气中低浓度CO基本燃尽,旋风分离器出口CO质量浓度约100 mg/m^(3),燃烧温度达到去除污染物的要求,验证了将烧结烟气作为燃煤循环流化床锅炉中助燃剂的可行性。在唐山某钢铁企业开展了烧结烟气的循环流化床焚烧方法工程验证,测试发现低低温省煤器出口处烟气二噁英脱除率超过99.5%,低至0.0057 ng TEQ/m^(3),CO质量浓度低至108 mg/m^(3),此外烟气中NOx和SO2质量浓度低至38、24 mg/m^(3),满足超低排放要求。工程验证证实循环流化床烧结烟气一体化焚烧处理技术有效。 展开更多

关键词 循环流化床 烧结烟气 焚烧处理 二噁英 污染物治理

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基于循环流化床燃烧的多元废弃物处理技术研究进展

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作者 肖红亮 吕俊复 +3 位作者 张扬 朱俊平 王志宁 柯希玮 《锅炉技术》 北大核心 2024年第6期1-11,共11页

随着我国经济的持续增长与居民生活品质的提升,工业生产过程中不可避免地产生了大量的固体废弃物、废气、废水,其有效管理与资源化利用成为亟待解决的问题.循环流化床(CFB)燃烧技术,凭借其高效能与环境友好的优势,在废弃物处理领域获得... 随着我国经济的持续增长与居民生活品质的提升,工业生产过程中不可避免地产生了大量的固体废弃物、废气、废水,其有效管理与资源化利用成为亟待解决的问题.循环流化床(CFB)燃烧技术,凭借其高效能与环境友好的优势,在废弃物处理领域获得了广泛应用.作为一种先进的清洁燃烧技术,CFB技术展现了较好的燃料适应性、较低的污染物控制成本以及灵活的负荷调节能力,可显著促进废弃物的综合利用.介绍了CFB燃烧技术在固体废弃物、废气及废液处理中的多元化应用,涉及的关键点涵盖以下几方面:(1)固体废弃物处理.在垃圾焚烧方面,需重点关注空气平衡、燃烧温度及二次风等参数;煤炭加工副产物的处理,需重点关注床温控制、脱硫脱硝等过程;污泥处理方面需优化燃烧温度、控制飞灰碳含量及NOx排放;农林废弃物的燃烧需注重灰分含量、碱金属含量、燃料形态及含水率等因素可能造成的沾污、积灰、腐蚀或炉内结渣等问题.(2)废气处理.针对烧结烟气与化工尾气需注重燃烧温度、脱硫脱硝的优化策略,并针对化工尾气进行燃烧条件与尾气成分的分析与调控.(3)废液处理.对于有机废液与含盐污水,CFB燃烧技术提供了可行的处理路径,但需特别注意燃烧温度、添加剂种类与用量以及尾气净化措施的选择.CFB燃烧技术在废弃物处理领域展现出广阔的应用潜力,不仅有效减轻了环境污染,还促进了资源的循环利用. 展开更多

关键词 循环流化床 锅炉 污染物 三废 掺烧

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基于高压微流控芯片的水合物相变与气泡演化研究

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作者 张吉东 殷振元 +3 位作者 李清平 李淑霞 焦红梅 刘晓惠 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1615-1623,共9页

天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐... 天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐压19.0 MPa),可实现孔隙尺度下气体水合物生成和分解相变的直接观测.首先,观测并分析了南海神狐海域温压条件下(压力15.5 MPa)甲烷水合物的成核与生长过程.通过图像识别算法分析了热激法下3种升温速率(0.5,2.0和8.0 K/h)对甲烷水合物分解动力学与气泡演化规律.实验结果表明,孔隙中存在两种不同的甲烷水合物生成机制:(1)甲烷气泡主导生成的气-水-水合物三相共存的疏松多孔型水合物;(2)水中溶解相甲烷主导生成的致密单晶型水合物.其中,单晶型水合物包裹在多孔型水合物周围并呈树突状生长,在接触甲烷气泡时会诱导多孔型水合物的快速成核与生长.水合物分解过程中,气-水-水合物三相共存的多孔型水合物优先分解,单晶型水合物相对稳定,其分解温度高于多孔型水合物约0.3 K.孔隙内水合物分解后产生明显的气泡聚集与融合现象,气泡平均直径为60~100μm.提高升温速率显著加快了水合物分解速率,更有利于气泡融合,造成较大气泡在孔隙内分布.本研究为甲烷水合物在孔隙尺度下生成、分解与微米级气泡演化提供直接实时观测证据,研究结果对深入理解水合物分解动力学与水合物沉积物两相渗流理论提供基础支撑. 展开更多

关键词 甲烷水合物 高压微流控 水合物形貌 气泡演化 相变动力学 多孔介质

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基于机理和数据混合模型的SD-WFGD系统SO_(2)浓度动态预测

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作者 李瑞连 曾德良 +3 位作者 张光明 谢衍 朱岩松 朱红成 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1118-1128,1136,共12页

为了保证燃煤电站脱硫系统SO_(2)排放浓度达到环保要求的同时实现经济运行,建立了单塔双循环湿法烟气脱硫(SD-WFGD)系统出口SO_(2)浓度混合动态预测模型。首先,分析吸收SO_(2)的化学反应过程,分别建立了吸收塔出口和浆液池(AFT塔)出口SO... 为了保证燃煤电站脱硫系统SO_(2)排放浓度达到环保要求的同时实现经济运行,建立了单塔双循环湿法烟气脱硫(SD-WFGD)系统出口SO_(2)浓度混合动态预测模型。首先,分析吸收SO_(2)的化学反应过程,分别建立了吸收塔出口和浆液池(AFT塔)出口SO_(2)浓度机理模型;然后,利用变分模态分解(VMD)方法对历史运行数据和机理模型预测偏差数据进行分解,将分解后不同频率的模态分量进行重构,利用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法训练并得到不同的模态分量模型,将不同模态分量的LSSVM模型进行加权叠加,建立了数据补偿模型;最后,将数据补偿模型输出和机理模型输出进行叠加,得到SD-WFGD系统SO_(2)浓度混合动态预测模型。结果表明:利用VMD算法将历史数据分解为不同模态,不同模态数据重构后可有效提高数据模型的预测精度;同时,将机理模型和数据模型结合,可提升模型预测能力。 展开更多

关键词 燃煤电站 SD-WFGD系统 SO_(2)预测 机理建模

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“双碳”目标下未来电网形态发展模式及演变路径初探

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作者 范征 韩丛达 +3 位作者 周静 吴亚楠 杨杰 林俊杰 《新型电力系统》 2024年第3期272-281,共10页

构建新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”战略目标、确保能源安全转型的关键路径。总结和分析了我国未来电力格局发展态势,进而针对我国电网形态当前和未来可能面临的问题,基于交流系统和直流系统自身技术特点,探讨如何构建适应于能... 构建新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”战略目标、确保能源安全转型的关键路径。总结和分析了我国未来电力格局发展态势,进而针对我国电网形态当前和未来可能面临的问题,基于交流系统和直流系统自身技术特点,探讨如何构建适应于能源转型需求的新型电网形态。结合交直流耦合模式以及欧洲的电网发展和海上电网形态研究,从电网形态发展概念设计的角度,针对我国西部电网和海上电网两种情景分析了对应的发展模式及演变路径,提出了我国未来电网形态总体发展路径与思考建议,为“双碳”目标下新型电力系统的构建提供基础参考。 展开更多

关键词 “双碳”目标 新型电力系统 电网形态 发展模式 演变路径

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新型电力系统下新一代煤电发展路径

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作者 刘吉臻 杜忠明 +2 位作者 王庆华 樊欢豹 刘闯 《新型电力系统》 2024年第4期357-370,共14页

推动新一代燃煤发电(简称“煤电”)的升级,是实现我国“双碳”目标并加快构建新型电力系统的关键举措,关乎能源安全和能源转型的全局。文中系统梳理了新型电力系统构建中的主要挑战,结合国内外煤电发展现状,对煤电的功能定位进行深入分... 推动新一代燃煤发电(简称“煤电”)的升级,是实现我国“双碳”目标并加快构建新型电力系统的关键举措,关乎能源安全和能源转型的全局。文中系统梳理了新型电力系统构建中的主要挑战,结合国内外煤电发展现状,对煤电的功能定位进行深入分析,提出了新一代煤电的主要发展思路与路径,包括灵活发电、高效发电、低碳发电和智能发电。具体探讨了深度调峰,快速调峰,加权平均综合供电煤耗评价,生物质、绿氨、绿氢掺烧,煤电与CCS/CCUS耦合,智能运行控制,智能化建模等未来发展方向,并列举了新一代煤电的关键技术。最后,建议在大力发展新能源的同时,增强煤电在电力系统中的支撑与调节功能,遵循“增容减量”原则,推动科技创新与体制机制改革,以实现新一代煤电的高质量发展。该文旨在为我国新型电力系统的构建与煤电转型升级提供理论依据和策略指导。 展开更多

关键词 新型电力系统 燃煤发电 发展路径 灵活高效 低碳智能

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复合金属锂负极的定量模型新进展 被引量：2

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作者 李凌萱 王子轩 +5 位作者 赵辰孜 张睿 卢洋 黄佳琦 陈爱兵 张强 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2059-2078,共20页

锂金属具有极高的比容量和极低的氧化还原电极电势,是二次电池领域最核心的能源材料之一。然而,金属锂负极面临着体积膨胀和不均匀锂沉积等挑战。在金属锂负极中引入三维骨架构建复合锂负极,是缓解体积膨胀、调控锂沉积的有效方法。复... 锂金属具有极高的比容量和极低的氧化还原电极电势,是二次电池领域最核心的能源材料之一。然而,金属锂负极面临着体积膨胀和不均匀锂沉积等挑战。在金属锂负极中引入三维骨架构建复合锂负极,是缓解体积膨胀、调控锂沉积的有效方法。复合金属锂负极成分和结构复杂,影响电化学反应的因素强耦合。随着物理化学模型进步和计算水平的大规模提升,采用数值模型分析可以有效研究复合锂负极中的物理化学机制。本文首先总结了复合金属锂负极中发生的核心过程机理,回顾了物理化学模型的发展进程。随后介绍了复合锂负极表面电场、离子场等电化学传质过程的定量模型,综述了基于相场模型或有限元模型对锂沉积形貌动态演变机制分析和调控策略的进展,最后从力-电化学场的角度分析了复合锂负极在循环过程中的结构稳定性。这些定量模型工作揭示了锂负极的电化学原理,推动了复合锂负极的高效筛选和优化设计。 展开更多

关键词 锂金属电池 复合金属锂负极 理论模拟 传质过程 形貌演变

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