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基于改进DeepLabV3+网络的光伏组件热斑故障识别及状态量化评估方法研究

太阳能学报 2025年第3期46卷 445-453页

作者：陈雷刘波孙凯赵健上海电力大学电气工程学院上海200090 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京100084

针对光伏组件热斑的精确定位和量化评估,提出一种基于改进DeepLabV3+网络与热斑像素比重模型相融合的光伏组件状态量化评估方法,旨在实现不同热斑状态的量化评估。首先,基于获取的红外热斑图像集,提出在DeepLabV3+主干网络中引入迁移学... 详细信息

针对光伏组件热斑的精确定位和量化评估,提出一种基于改进DeepLabV3+网络与热斑像素比重模型相融合的光伏组件状态量化评估方法,旨在实现不同热斑状态的量化评估。首先,基于获取的红外热斑图像集,提出在DeepLabV3+主干网络中引入迁移学习网络(EfficientNetB7)来提高热斑形状特征提取能力,进而实现热斑的像素级语义分割;其次,利用Canny算法对分割的热斑图像进行像素级轮廓界定,并利用格林积分计算其像素比重;最后,通过构建状态评估模型实现对光伏组件热斑状态的量化评估。现场试验表明,与常见的语义分割方法(DeepLabV3、FCN、U-net、Linknet、SegNet)相比,该文所提方法在像素准确率和平均交并比方面分别达到98.33%和91.43%,具有较好的热斑分割效果。此外,所提状态评估方法可实现对光伏组件热斑大小的准确量化评估。

关键词：光伏组件热斑图像分割状态评估深度学习红外图像

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基于SOCP的柔性直流牵引供电系统极限供电能力改进模型

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中国电机工程学报 2025年第3期45卷 813-821,I0001页

作者：张建李笑倩魏应冬李占赫陆超新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084

近年来,柔性直流牵引供电系统获得了快速发展,因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力(ultimate supply capacity,USC)是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标,需要被精确评估。针... 详细信息

近年来,柔性直流牵引供电系统获得了快速发展,因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力(ultimate supply capacity,USC)是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标,需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以及求解上存在的问题,该文建立基于二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)的柔性直流牵引供电系统极限供电能力模型。首先,利用支路潮流模型改进系统潮流建模方法并通过引入虚拟零电位和虚拟电流源实现钢轨电位建模;其次,利用泰勒展开方法对钢轨电位表达式进行线性化并利用SOCP松弛方法对极限供电能力模型进行松弛并将其转化为凸优化模型;最后,基于北京地铁13A线设计算例,验证所提模型的有效性。结果表明,利用改进模型获得了更为精确的极限供电能力计算结果,在数值上降低约1 MW,计算速度提高5.4倍,计算精度提高14%。所提方法对于柔性直流牵引供电系统规划设计具有重要意义。

关键词：柔性直流牵引供电系统极限供电能力最优潮流凸松弛规划设计

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考虑新能源消纳和电力保供的电力系统多时间尺度平衡方法

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电力系统自动化 2025年第4期49卷 128-140页

作者：冯松杰魏韡清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京市100084

随着可再生能源接入比例持续升高,传统火电逐渐被取代,以有限灵活性确保常规条件下日内调峰和不利气象条件下负荷保供是新型电力系统安全运行的基础。基于此,提出了一种考虑新能源消纳和电力保供的电力系统多时间尺度平衡方法。首先,计... 详细信息

随着可再生能源接入比例持续升高,传统火电逐渐被取代,以有限灵活性确保常规条件下日内调峰和不利气象条件下负荷保供是新型电力系统安全运行的基础。基于此,提出了一种考虑新能源消纳和电力保供的电力系统多时间尺度平衡方法。首先,计算若干年度净负荷场景中长时储能最优调度曲线,并将其作为运行经验。然后,在周前阶段,根据新能源电量预测判断是否为不利气象条件,并针对不利气象条件设计了电力保供策略,针对常规运行条件设计了基于灵活性区间的日前-日内-实时协调运行策略。所提方法无需新能源精确出力曲线预测,可以实现从年度到实时调度等多时间尺度调度的有机配合以及长、短时储能和常规机组的多源协调。最后,参考某区域电网数据进行算例分析并与传统滚动优化方法进行对比,验证了所提方法的优势和保供策略的有效性。

关键词：长时储能新能源消纳多时间尺度平衡高比例新能源电力系统灵活性电力保供

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新型电力系统稳定器研究初探

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电力系统自动化 2024年第23期48卷 156-166页

作者：谢小荣李浩志张丹王晰清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡,正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导的低频振荡的电力系统稳定器技术,归纳了宽频振荡抑制... 详细信息

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡,正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导的低频振荡的电力系统稳定器技术,归纳了宽频振荡抑制的已有方法和面临难题;然后,提出了针对宽频振荡抑制的新型电力系统稳定器的基本原理,设计了“即测-即辨-即控”的控制结构;继而分析了新型电力系统稳定器的关键技术难点,展望了未来研究方向和解决问题的基本思路;最后,给出了针对双馈风电机组-串补交流系统场景而设计的新型电力系统稳定器样机及其硬件在环测试结果,表明所提出的新型电力系统稳定器概念、理论和方法具有可行性。

关键词：新型电力系统电力系统稳定器宽频振荡低频振荡稳定控制

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灵活性资源聚合参考模型与量化指标体系

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 1-9页

作者：王思远吴文传清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室清华大学北京市100084

高比例新能源并网给电网带来了显著的波动性和不确定性,使受端电网面临可调节资源能力不足的问题,需要充分利用大量的灵活性资源参与电网调度并提供辅助服务。然而,灵活性资源的数量众多、分布广泛且特性各异,给资源的集中调控带来了新... 详细信息

高比例新能源并网给电网带来了显著的波动性和不确定性,使受端电网面临可调节资源能力不足的问题,需要充分利用大量的灵活性资源参与电网调度并提供辅助服务。然而,灵活性资源的数量众多、分布广泛且特性各异,给资源的集中调控带来了新的挑战,需要以集群的形式对灵活性资源进行管理和调度。为了更加准确地评估集群在电网调控中的作用,需要将灵活性资源进行聚合,并根据应用需求采用适当的量化指标衡量其性能。基于灵活性资源集群在电网调度和电力市场中的应用需求,提出了评估灵活性资源集群可调节能力的量化指标体系。根据物理特性,将其分为类发电机特性、类储能特性和共有特性3类。为了实现不同应用场景下对集群灵活性指标的量化评估,构建了由等效发电机和等效储能所组成的灵活性资源集群的聚合参考模型。此聚合参考模型具有直观的物理意义和良好的多重嵌套特性,并适用于多种时间尺度和多种能量形式,可以被用于计算特定应用场景下的量化性能指标,以及应用于分布式资源集群的异步调度、综合能源系统的联合优化调度、虚拟电厂参与电力市场的投标报价等多个场景中。

关键词：灵活性资源聚合参考模型量化指标体系高维多面体投影电力系统

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基于大语言模型的新型电力系统生成式智能应用模式初探

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电力系统自动化 2024年第19期48卷 1-13页

作者：丁俐夫陈颖肖谭南黄少伟沈沉清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084

新型电力系统数字化转型需要智能化应用体系支撑。首先,文中探讨了新型电力系统智能应用构建的关键难题,提出了基于大语言模型的新型电力系统生成式智能应用模式及其逻辑框架,并探讨了此模式下实现智能应用全生命周期自动化构建的技术方... 详细信息

新型电力系统数字化转型需要智能化应用体系支撑。首先,文中探讨了新型电力系统智能应用构建的关键难题,提出了基于大语言模型的新型电力系统生成式智能应用模式及其逻辑框架,并探讨了此模式下实现智能应用全生命周期自动化构建的技术方案;其次,针对系统仿真需求,介绍了典型生成式智能应用案例,并说明了相关技术方案特点;最后,展望了生成式智能应用发展的趋势和研究方向,供后续研究者借鉴。

关键词：新型电力系统大语言模型智能应用预训练模型数字化转型

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水下储能技术综述与展望

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电网技术 2023年第10期47卷 4121-4130页

作者：王晰 Jan SHAIR 谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

储能已成为新型电力系统发展建设中的重要内容。海上风电、波浪能、潮汐能、水面光伏等形式的新能源的兴起,使水下亦成为需要储能施展作用的环境之一。在诸多手段中,水下压缩空气储能和水下抽水蓄能是2种有望在水下实现电网规模能量存... 详细信息

储能已成为新型电力系统发展建设中的重要内容。海上风电、波浪能、潮汐能、水面光伏等形式的新能源的兴起,使水下亦成为需要储能施展作用的环境之一。在诸多手段中,水下压缩空气储能和水下抽水蓄能是2种有望在水下实现电网规模能量存储的可行方案。文章首先简要盘点了现有的多种水下储能方式——包括水下的电化学储能、重力储能、浮力储能等,并着重关注水下压缩空气储能(underwater compressed air energy storage,UCAES)与水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)2项技术;之后,文章论述了UCAES与UPHS的基本原理,分析二者的研究进展和挑战;最终,该文归纳比较了二者已有的工程实例和未来前景,对于水下抽蓄还从可行地点选址的角度展望了其在中国的建设潜力。

关键词：水下储能水下压缩空气储能水下抽水蓄能储能

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考虑光-车-氢接入的新型城市配电网规划研究综述与展望

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高电压技术 2024年第3期50卷 1067-1079页

作者：张家美孙凯李洪涛李子衿王辰清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084 国网北京市电力公司电力科学研究院北京100075

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,... 详细信息

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,给规划带来巨大挑战。为实现具有高不确定性的光伏发电与充电负荷的安全经济消纳,首先从光-车-氢等灵活性资源入手,从特性对比、协同策略、在配电网规划中的利用以及不确定性处理4个方面对现有配电网规划研究进行了归纳对比;接着,总结了城市配电网规划面临的光-车-氢灵活性评估、多维度多时间尺度不确定性处理、长时间尺度超大规模联合规划模型构建求解三大关键问题;最后,展望了未来城市配电网规划过程中,用户与电网运营商的利益博弈、考虑故障风险的城市配电网规划与极高光-车-氢渗透率下城市配电网规划三方面的研究问题。

关键词：光-车-氢逆变型分布式电源灵活性资源配电网规划不确定性故障分析

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考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

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电力系统自动化 2024年第2期48卷 37-47页

作者：陈远博郑可迪顾宇轩陈启鑫清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度,分析建模了光储系统运行的动态特性,构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求,根据该... 详细信息

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度,分析建模了光储系统运行的动态特性,构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求,根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式,并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题,实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。

关键词：光储系统配电网电化学模型分布式优化调度辅助服务

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自主可控的功率半导体器件仿真工具研发进展(一):二维计算的精度

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高电压技术 2025年第1期51卷 21-30,I0002,I0003页

作者：庄池杰石清元林波彭晞雨吴丹刘志成李立施连军任李鑫纪瑞朗余占清吴锦鹏魏晓光曾嵘新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京100084 北京怀柔实验室北京101400 清华大学能源互联网创新研究院北京100084

功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长... 详细信息

功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长、见效慢。国内使用的功率半导体TCAD软件几乎全部由Synopsys、Silvaco等国外公司垄断。作为国产替代的第一步,自2019年以来,团队按照“先追赶、再并跑、最后超越”的思路,开展功率半导体器件国产仿真工具的研发工作。该文在分析功率器件物理模型、求解难点的基础上,介绍了自主可控的功率半导体器件二维仿真工具的初步研发进展,与垄断商业软件Synopsys TCAD Sentaurus Device计算结果开展了详细比对,在测试的算例和物理模型上,自研软件二维计算的精度向国际垄断商业软件看齐。

关键词：功率半导体器件仿真工具二维漂移扩散模型国产替代

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