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2025年 第45卷 第1期    刊出日期：2025-02-25

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院士寄语

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院士寄语

2025, 45(1):  0-0. 

摘要 ( 32 )   PDF (7170KB) ( 18 )  

相关文章 | 计量指标

专家专栏：电化学储能系统关键技术与应用

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基于早期老化与迁移学习的电池寿命预测研究

杨天, 沈进冉, 官亦标, 高飞, 姜添, 刘庆

2025, 45(1):  1-7.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.001

摘要 ( 67 )   PDF (6633KB) ( 41 )  

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针对储能电池寿命预测可靠性不足、泛化性不佳的问题,提出一种基于LSTM的储能电池寿命预测方法。预测模型仅采用电池前150个循环的早期老化数据作为输入,通过滑动窗口法训练模型,实现了储能电池寿命的精准预测,1 000个循环内均方根误差为0.11%。同时开发迁移学习模块,对于新型号储能电池,采用第150次循环至250次循环对基础模型进行迁移修正,将电池寿命预测均方根误差由0.50%降至0.10%,提升了寿命预测模型的泛化性,为寿命预测技术在储能电池生产及检测评价领域的实际应用提供一种解决方法。

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基于运行数据的电化学储能电池SOH评估

耿萌萌, 范茂松, 官亦标, 魏斌

2025, 45(1):  8-13.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.002

摘要 ( 46 )   PDF (4921KB) ( 25 )  

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针对目前电化学储能电池的健康状态(state of health,SOH)评估精度有限的问题,首先通过分析数据相关性,选取充电过程中电压达到3.25 V后的10 min、达到3.35 V前的20 min以及达到3.40 V前30 min的电压变化值作为健康因子,作为模型的输入参量,输入到遗传算法优化的长短期记忆神经网络中以实现储能电池的SOH评估。为了验证评估方法的有效性,选取5支软包磷酸铁锂电池进行循环老化实验,得到健康因子和实际的SOH值用于建模,将评估结果与实际SOH值进行对比。用均方误差（mean square error,MSE）与平均绝对百分比误差（mean absolute percentage error,MAPE）对评估结果进行量化,结果表明,模型的SOH评估准确,相较于未被优化的长短期记忆神经网络,MSE和MAPE分别降低了48.3%与74.1%。

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基于单一和多元特征的锂离子电池健康状态预测平台设计与实现

周驰东, 于婧, 郁亚娟, 常泽宇, 陈来, 苏岳锋

2025, 45(1):  14-20.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.003

摘要 ( 43 )   PDF (5908KB) ( 26 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对锂离子电池健康状态评估和剩余寿命预测,提出一种结合单一和复合特征的混合模型方法。首先利用EEMD-LSTM-LightGBM模型,分析容量衰减曲线,有效预测电池容量再生现象,实现剩余寿命误差小于2个循环,电池健康状态（state of health,SOH)预测均方根误差低至1.2%。其次,开发基于复合特征的梯度提升决策树模型,通过相关性分析和主成分分析筛选特征,并优化超参数,实现均方根误差为0.014的预测精度。然后,基于这些算法开发锂离子电池SOH预测平台,集成单一和多特征模型,采用本地服务器部署,提供用户友好界面,直观展示容量退化曲线、预测误差等关键指标。实验结果表明,所提方法通过特征提取与算法集成,显著提升了锂离子电池健康状态评估和剩余寿命预测的准确性,可为相关平台的开发与应用提供参考。

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锂离子电池绝缘包覆材料研究进展与展望

赖铱麟, 马晓明, 渠展展, 刘皓, 曾星

2025, 45(1):  21-28.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.004

摘要 ( 46 )   PDF (7768KB) ( 17 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着储能系统向高压化方向发展,锂离子电池现有的绝缘防护手段面临严峻挑战。基于锂离子电池目前采用的PET蓝膜绝缘包覆材料特性,从材料老化与外部冲击两方面分析电池绝缘包覆材料失效的诱因,对绝缘包覆材料发生绝缘失效后的风险性进行分析。在此基础上,探索适用于电池绝缘防护的包覆材料体系,针对环氧体系、酚醛体系、聚酯体系、热熔胶体系及聚酰亚胺体系材料的优劣势进行分析,为绝缘包覆材料研究提供新思路。

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基于柔性压电纤维阵列的锂离子电池荷电状态声学表征

刘轩, 吕炎, 高杰

2025, 45(1):  29-36.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.005

摘要 ( 40 )   PDF (9996KB) ( 16 )  

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复杂服役工况下的锂离子电池极易出现局部荷电状态异常问题,严重影响其安全性与稳定性。传统电学测量方法难以充分评价多区域锂离子电池健康状态的分布情况,易造成单体局部性能薄弱区或潜在异常状态区的漏检。针对上述问题,提出基于压电纤维阵列的超声导波检测方法,实验提取不同区域锂离子电池的声学特征参数,以探究不同区域锂离子电池荷电状态的分布差异性。随后,联合声学与电学特征参量形成完整数据库,利用神经网络智能反演模型对荷电状态进行量化评估,结果误差低于0.25%。所提检测方法可为锂离子电池荷电状态的无损量化评估提供新的技术方案。

源网协调与能源转换利用

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高比例新能源电力系统中机组组合研究综述

崔一阳, 黎灿兵, 潘斗南, 李振恺, 刘行

2025, 45(1):  37-45.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.006

摘要 ( 34 )   PDF (7859KB) ( 18 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

机组组合作为电力市场出清的关键环节,对于编制发电计划和保障电力系统安全经济运行意义重大。随着全国统一电力市场建设和电网运行环境的日益复杂,对电力系统优化运行的要求不断提高,机组组合问题的研究和应用愈加受到重视与关注。在此背景下,总结机组组合的模式、数学模型和求解方法,对机组组合国内外应用现状展开综述,分析当下机组组合面临的挑战,并对未来发展进行展望。

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基于区域保供电和新能源消纳的常规抽水蓄能项目投资效益测算研究

秦正斌, 张午寅, 田海平, 陈彦奇

2025, 45(1):  46-53.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.007

摘要 ( 34 )   PDF (6272KB) ( 8 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对考虑区域电网保供电和新能源保供电需求的常规抽水蓄能项目进行投资效益测算可有效评估抽水蓄能电站的经济效益。首先充分调研某大型在运常规抽水蓄能电站,基于实际数据介绍其运行情况,分析其在不同季节的运行特性,介绍该电站参与电力市场的运营情况。其次对抽水蓄能电站的初始投资成本、运行成本及各类收益进行测算,分析不同利用小时数下系统的经济性指标。最后基于测算数据,从保供电效益、新能源消纳效益等维度,进一步研究测算带来的社会经济效益。结果表明,抽水蓄能电站具备优秀的经营效益和社会效益,能为抽水蓄能投资测算及经济效益测算提供一定参考。

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海上风电高压直流输电汇集升压方式对比分析

高悦, 陈衡, 王政伟, 雷兢

2025, 45(1):  54-60.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.008

摘要 ( 37 )   PDF (6483KB) ( 19 )  

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海上风电场逐渐向深海远海领域发展,其中风力发电机单机容量不断增大,海上风电场运行环境多变、建设难度增加等问题也随之而来。针对这些问题,对海上风电在高压直流输送条件下的多种电能汇集升压方式进行理论分析;之后从经济性和能量损耗角度出发,将几种汇集升压方式应用于切合实际的具体工程案例,分别计算各方案的建设成本及在汇集电能过程中的能量损耗,对计算结果进行汇总;对比分析汇集升压过程中不同电压等级及电能类型对海上风电汇集系统的影响,并证明直流汇集升压系统在海上风电未来发展中所展现的优势。

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水泥行业负荷调节特性研究

任丙, 王毅, 刘超智, 冷结华, 戴忠志, 彭德亚

2025, 45(1):  61-67.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.009

摘要 ( 31 )   PDF (7011KB) ( 10 )  

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对高载能行业可调度潜力进行精准评估,建立调度模型,优化调度策略,可以满足电力负荷管理高精细化的要求。以某地区的水泥行业用户为研究对象,进行深入的调研和分析。通过三级负荷分级的方法,构建水泥行业的电力负荷模型,系统性地揭示该行业的负荷特性。结合实际生产运行数据对水泥行业的环节轮停模式进行模拟研究和论证。结果表明,基于分时电价的负荷调节策略在削峰填谷方面效果显著,为水泥行业的负荷模型优化提供理论支持。

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基于K-means聚类算法和BP神经网络的代理购电量预测模型研究

于志诚, 穆士才, 梁晔, 李镓辰, 林华, 陈己宸, 金鑫

2025, 45(1):  68-72.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.010

摘要 ( 44 )   PDF (4161KB) ( 20 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过对某地区代理购电用户的深入画像分析,研究不同因素对代理购电用户电量的影响;通过聚类算法实现用户群体的分类;通过神经网络算法将纵向时序电量和横向影响因素纳入预测公式,针对不同聚类簇构建符合其特征的预测模型;最后将模型整合,实现对整体电量的高准确率预测。

电网运行与控制

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高压交联聚乙烯电缆缓冲层白色粉末烧蚀特性仿真研究

钟理鹏, 刘雨丰, 段肖力, 刘三伟, 李文杰, 李绍斌, 高智益, 李斌

2025, 45(1):  73-78.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.011

摘要 ( 50 )   PDF (5776KB) ( 12 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对高压交联聚乙烯电缆缓冲层烧蚀问题,探究缓冲层受潮产生白色粉末对电缆缓冲层径向电流集中烧蚀工况的影响及此工况下电缆缓冲层缺陷处电场畸变程度。利用多物理场仿真软件对电缆进行三维电热场仿真探究,分析白色粉末对电缆内部电热场分布的影响。结果表明,缓冲层进水受潮,水分子与缓冲层、铝护套等发生化学反应,导致电缆缓冲层烧蚀,同时加剧了径向电流集中烧蚀工况下电缆缓冲层缺陷处附近电场的畸变程度,极易引起局部放电,进而引发烧蚀。

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纳米改性对聚酰亚胺薄膜性能影响的研究进展

张良, 张舒萌, 刘道生, 辛荣

2025, 45(1):  79-85.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.012

摘要 ( 44 )   PDF (6013KB) ( 13 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了满足高速发展的电力设备绝缘性能要求,综述国内外关于聚酰亚胺薄膜电气、热与机械特性的研究成果,概述纳米粒子改性技术在聚酰亚胺薄膜导热、隔热、透明度、机械性能、耐腐蚀性能和电气特性等方面的研究成果及工程应用。

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基于嵌入式小波的CNN-LSTM电力系统负荷预测

王才倩, 胡倩, 苗文捷, 陆沈雄

2025, 45(1):  86-92.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.013

摘要 ( 46 )   PDF (7176KB) ( 9 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对电力系统中负载端耗电预测精准性的问题,提出一种结合卷积神经网络和长短期记忆网络的预测方法。利用小波变换原理,对卷积神经网络中的下采样方法进行改进,使时频特征信息在下采样过程中理论上得以保留和增强。以实际耗电量数据为实验内容,结果表明,所提方法与传统方法相比,各评估指标和短周期负载预测精度方面得到显著提升。

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基于改进K-means++和LSTM算法的居民负荷远程分解方法

廖贺, 喻伟, 熊政, 豆龙龙, 周惯衡

2025, 45(1):  93-99.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.014

摘要 ( 36 )   PDF (7395KB) ( 17 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对低压居民用户数量庞大,额外安装监测设备或升级现有监测设备成本高昂的问题,基于高级量测体系的大规模分钟级采集数据,提出一种改进K-means++和长短时记忆算法的居民负荷远程分解方法。首先,基于滑动窗的双边累计和算法监测更加精准、高效、实时地捕捉数据的变化。其次,采用改进的K-means++算法找到具有代表性的负荷进行负荷识别且保证运算速率。最后利用长短时记忆算法,捕捉随着时间发生规律性变化的数据来完成负荷分解。通过在1 min的低采样频率下采集的居民日常负荷数据,充分验证了算法的适用性。

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基于驱动电机功率的GIS隔离开关机械缺陷诊断方法

林子钊, 林峰毅, 冯玉辉, 于煌, 叶伟杰, 刘宇飞, 程顺利

2025, 45(1):  100-105.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.015

摘要 ( 40 )   PDF (5042KB) ( 13 )  

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针对GIS隔离开关存在的安全隐患,通过分析GIS隔离开关的机械结构,搭建试验平台,建立电机功率与GIS触头位置的物理关系,提出一种基于多窗口斜率的啮合点识别方法,实现功率曲线分段,进而根据经验比对实现GIS隔离开关机械状态的诊断。在线监测案例证明,在工程中可以通过电机功率实现GIS隔离开关机械状态与分合位置的准确判断。

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不同受潮方向对胶浸纸套管芯体绝缘性能的影响

张诚, 蔡广燚, 尤少华, 许佐明, 刘泰蔚

2025, 45(1):  106-111.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.016

摘要 ( 43 )   PDF (7915KB) ( 13 )  

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为研究不同受潮方向对胶浸纸（resin impregnate paper,RIP）套管芯体绝缘性能的影响,利用真型RIP套管芯体,制备4类不同方向绝缘漆防护的试验样块,测量不同湿度下各样块的介质损耗因数（tan δ）、电容量、绝缘电阻和频域介电谱。结果表明,tan δ、电容量和绝缘电阻在轻度受潮时变化量小且变化缓慢,而重度受潮时呈断崖式变化,同时tan δ和绝缘电阻对水分的敏感度高于电容量。因铝箔对水分的阻碍作用,RIP套管芯体的轴向受潮对绝缘性能的影响大于径向受潮,且受潮程度越大,差异越显著。该研究结果可为RIP套管受潮评估提供参考。

配电网与用能技术

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电压-负荷调节架构下的配电网灵活资源多时间尺度控制技术

敖非, 余斌, 李祖坤, 吴晋波, 胡斯佳, 李勇

2025, 45(1):  112-120.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.017

摘要 ( 40 )   PDF (8655KB) ( 9 )  

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针对降压节能技术电压调整裕量有限、变频空调渗透率高且对电压变化灵敏度低的问题,提出一种电压-负荷调节构架下的配电网灵活资源多时间尺度控制技术。首先,对降压节能技术进行建模并分析其在配电网中的节能效益。其次,建立变频空调的负荷模型以评估其调控潜力。在此基础上,提出并制定一种配电网多时间尺度优化调控策略,在日前调度阶段,提前规划有载变压器（on load tap changer,OLTC）、空调负荷及分布式资源的调控方案,以减小配电网对上级电网的调峰压力,在日内优化阶段,针对可能出现的电压越限情况,实时调整OLTC挡位,并基于电气距离对配网中的柔性可调资源进行实时控制,以实现电网电压的快速恢复,增强系统的稳定性和鲁棒性。最后,基于IEEE 33节点系统进行案例分析,验证了所提策略的有效性。

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基于拓展滑模扰动观测器的永磁同步电机改进双矢量模型预测转矩控制

李小宝, 柳骏涛, 周维龙, 梁登辉, 龙欢, 赵哲, 罗朝旭

2025, 45(1):  121-129.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.018

摘要 ( 46 )   PDF (7222KB) ( 12 )  

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针对永磁同步电机在传统双矢量模型预测转矩控制中存在计算量庞大、转矩波动明显和参数不匹配导致的预测误差等问题,提出一种基于新型拓展滑模扰动观测器的改进双矢量模型预测转矩控制策略。首先,为了减少控制计算量,提出一种快速电压矢量选择表,采用12扇区电压矢量图,使迭代次数从14次减少为3次。然后,针对电机参数失配带来的不良影响,通过预测值和实际测量值在相邻时刻的误差变化量来估算定子电感值,整合电感更新机制,并提出一种新型拓展滑模观测器,以增强预测模型在参数失配情况下的鲁棒性。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提出的策略可以减少转矩波动,有效降低参数变化带来的不利影响,并提高预测模型的稳定性。

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基于下垂控制的孤岛混合微电网群功率协调控制策略

智明, 杨飞, 符瑞, 邹杰, 陈笑, 夏磊, 徐迅

2025, 45(1):  130-135.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.019

摘要 ( 37 )   PDF (7399KB) ( 20 )  

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将多个交直流混合微电网进行互联,构成混合微电网群是目前负荷供电的常用方式,发挥其中子微网的自治特性、实现子微网间功率互动支撑是交直流混合微电网群功率管理的关键问题之一。为此,针对孤岛运行的交直流混合微电网群,提出一种由子网功率自治控制层、相邻子网间功率互动支撑层及混合微电网群功率平衡层组成的功率管理策略。通过三层之间的协调控制可以有效提高孤岛交直流混合微电网群的供电可靠性和供电质量,并降低微电网群功率损耗。最后,通过搭建实验平台对所提控制策略进行验证,实验结果表明所提策略在通信正常和通信故障下具有较好的鲁棒性。

电力人工智能与数字化

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基于改进YOLO算法的输电线小目标金具轻量化视觉识别方法

邹德华, 张宏伟, 江维, 龚闯

2025, 45(1):  136-143.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.020

摘要 ( 64 )   PDF (7320KB) ( 32 )  

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针对基于深度学习的输电线金具检测方法在提高小目标检测精度的同时无法保证模型轻量化的问题,提出一种输电线小目标金具轻量化检测方法。该方法在YOLOv4的基础上,首先根据小目标数据特点,结合基于密度的聚类算法（density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN）和多次K均值的锚框优化策略优化预设框选择,加快网络收敛,提高检测精度。其次,使用GhostNetV2实现模型轻量化。然后设计小目标加强特征提取网络(small object enhanced multi-scale detection network,SMD-Net)提高目标特征提取能力,加强浅层特征与深层特征融合,解决下采样跨步卷积导致的特征丢失问题。最后,使用焦点损失函数优化样本分配,并使用深度可分离卷积（depth-wise separable convolution,DSC）降低模型复杂度。在自建小金具数据集上该算法的平均精度均值（mAP）达64.73%,模型计算量和参数量比改进前分别降低了78%和71%,而检测精度几乎没有损失。在公开数据集VisDrone2019上mAP达38.43%,与其他算法相比,该算法具有更优的小目标检测性能。

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无人机搭载特高频局部放电检测小型化装置研究

邓维, 钟昱铭, 刘卫东, 唐信, 魏绍东, 杨文涛

2025, 45(1):  144-148.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.021

摘要 ( 47 )   PDF (6605KB) ( 14 )  

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针对无人机搭载特高频局部放电检测装置受变电站设备带电距离影响的问题,从小型传感器、扩充接口及数据处理三方面进行小型化改造,研制无人机搭载特高频局部放电检测小型化装置。结合实验室与现场测试结果,获取悬浮、尖端、沿面三种放电类型的PRPD-PRPS图谱,研究放电信号与距离的关系,验证了装置在变电站现场灵敏度好、可靠性强、操作便捷。该装置可为无人机特高频检测方式提供参考,为电力设备局部放电智能巡检提供新方法。