混合能源直流微电网能源优化管控策略研究

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟策略。为此,提出了一种混合能源直流微型电网能源优化管控策略。首先,搭建了混合SOFC直流微电网模型。其次,采用最优操作点(optimal operating points,OOPs)实现最大效率,然后采用平均电流控制模式保证稳定的电力供应。最后,设计了基于SOFC电流的时滞控制算法来避免燃料亏空。实验结果表明,所提出的能源优化管控策略具有时间响应迅速、输出效率高和热特性良好等优势。

兼容火箭推进剂的燃料电池混合能源系统

针对使用液氢/液氧的重型火箭发动机上存在氢氧蒸发气体无法有效利用的问题,提出了一种与火箭推进剂兼容的氢氧燃料电池混合能源系统设计方案。混合能源系统以满足负载使用需求为主要目标,综合考虑氢氧燃料电池效率和锂电池使用寿命,制定了混合能源系统的控制策略以及混合能源系统评价函数。基于MATLAB的仿真分析结果表明,在火箭上使用混合能源系统比单一的锂电池减重约940 kg,系统比能量提高约214.5%,且可以与箭上生命保障、环境热控系统相结合,具有广阔的实际应用前景。

面向智能家居的混合能量收集系统研究

针对当前智能家居环境中分布的大量传感器节点供电难的问题,提出一种基于摩擦纳米发电机和电磁发电机的混合能量收集系统,可有效将智能家居环境中人体运动产生的机械能转换为电能输出。实验证明,该系统具有良好的输出性能,与所设计的电源管理电路相结合可以为智能家居中分布的传感器节点稳定供电。该系统的提出为解决智能家居中传感器节点的供电问题提供了一种新方案。

探究计及风电与储能的混合能源系统管理策略

为解决混合能源系统管理中存在的局限,本文对计及风电与储能的混合能源系统进行研究,提出了运行调度模型与功率运行波动模型相结合的方法,来优化混合能源系统,使之长时间持续运行,并对短时间运行波动进行科学控制,以期为相关人员提供参考。

光伏风电混合能源系统的可行性分析与优化设计

近年来,太阳能、风力等清洁能源的开发越来越受到重视,但因其间歇性而面临挑战。基于此,文章探讨了光伏与风电混合能源系统的可行性与优化设计。通过分析典型案例,评估混合能源系统的技术经济可行性,并采用HOMER软件进行优化仿真,确定最佳系统配置。研究表明,合理设计的光伏风电混合能源系统可显著提高能源利用效率,降低发电成本,具有良好的环境效益。文章还分析了混合能源系统推广应用面临的挑战,提出了相应对策,以期为促进可再生能源大规模、高比例应用提供参考。

混合能源系统对电力线路线损的影响评估与优化

混合能源接入配电网系统时存在一定的不稳定性,文章通过应用粒子群优化算法和基于模拟退火的改进粒子群优化算法来优化混合能源系统接入配电网后的线损,展示了这两种算法在减少线损方面的有效性。试验结果表明,在同样场景下,两者均能够有效降低线损,但基于模拟退火的改进粒子群优化算法不仅在优化线损上性能提高7.2%,而且在局部和全局搜索能力上优于传统的粒子群优化算法,具有更快的收敛速度和更强的适应性。同时证明,合理规划混合能源接入能够有效降低有功损耗,为电力系统正常稳定运行提供有力保障。

基于储能船舶的海岛群电-氢混合能量调度策略

海岛/海上新能源的开发面临着电能送出难的问题。对于尚未通过海底电缆互联的海岛电网而言,富余新能源的制氢外送和电池外送模式各具优缺点。为结合2种外送模式的优点,提出了一种基于储能船舶的近海海岛群电-氢混合传输模式。首先,提出了基于储能船舶的海岛群能量互联共享模式,以电池包和储氢罐为载体,实现能量的灵活转化和在岛屿之间的灵活转移;其次,构建了电能-氢能转换效率的数学分析模型,并在综合考虑电池损耗和制氢效率的基础上,探讨了富余新能源在制氢与电池存储之间的最优功率分配机制,以厘清在不同新能源出力场景下2种外送模式的优劣;然后,通过搭建氢能储运成本分析模型,研究了压强、体积等压缩储氢关键参数与经济成本的关系,并提出了相应的电-氢混合输送日运行调度优化模型;最后,基于珠海市某群岛实际地理数据开展仿真分析,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

计及混合能源共享站的多微网系统双层混合整数规划

为解决高比例可再生能源背景下的区域综合能源系统季节性电量不平衡的问题,提出一种计及季节性氢储的混合能源共享站,并以此构建含混合能源共享站的多微网能源系统。随后,为突出能源共享站在季节性电能互补中的作用,提出以联盟微网系统运行成本最低为上层优化目标,系统内净负荷均方差最小为下层优化目标的双层混合整数规划,并对模型的求解过程进行说明。由于能源共享站由联盟微网系统自身建造,各微网之间还存在着合作关系,因此,提出基于交互价值贡献度大小的纳什议价方法,对能源共享站成本及联盟额外利润进行分配。算例结果表明,该模型可有效减少各微网的运行成本和微网内负荷均方差。为解决区域综合能源系统中可再生能源季节性不平衡问题提供参考。

基于双层探测器CT比较肺动脉CTA虚拟单能量与混合能量的图像质量

目的 对比双层探测器CT肺动脉CTA成像虚拟单能量与混合能量的图像质量。方法 回顾性分析行双层探测器CT肺动脉CTA检查的30例患者资料。测量动脉期主肺动脉干、左/右肺动脉干、左/右肺下叶动脉混合能量以及40-90 keV单能量图像的CT值和标准差(SD)值,计算信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。配对样本t检验比较各单能量与混合能量图像SNR及CNR,Kappa值评估两名影像科医师主观评分一致性,非参数Wilcoxon秩检验判断各单能量和混合能量图像评分的差异。结果 感兴趣区80 keV与混合能量的SNR及CNR没有统计学差异(P>0.05),除85和90 keV,其他单能量指标均优于混合能量(P均<0.05)。两名影像科医师评分的一致性好(Kappa=0.862,P<0.05),50和55 keV图像的平均得分高于混合能量,其他单能量均低于混合能量(P均<0.05)。结论 双层探测器CT肺动脉CTA成像的最佳单能量范围50-55 keV,其中50 keV为最佳单能量。

多室连续混合设备工艺参数对混合能的影响

为了建立适用于多室连续混合设备的系统性设计方法,采用数值计算与高聚物黏结炸药(PBX)模拟料实验相结合的方法对单室容积为2.5 L的多室连续混合设备的混合加强室进行工艺参数(投料速度、桨叶转速)响应分析,得到单位体积混合能与各输入参数之间的关系,并通过实验验证了以单位体积混合能作为混合能力评价指标的多室连续混合设备的设计方法。结果表明:平均扭矩的仿真值与实验值的最大偏差不超过15%,所建立的模型能够较好地反映平均扭矩随工艺参数的实际变化规律;设备所提供的单位体积混合能总量随桨叶转速的增加而增大,随投料速度的增加而减小,随混合室数量的增加而增大,随药浆密度的增加而增大;实验中各工况的混合质量排序与单位体积混合能的排序吻合较好,单位体积混合能越大,混合终产物的混合质量越好;当投料速度为20 kg/h,桨叶转速为45 r/min时,单位体积混合能为32562 J/L,混合终产物中铝粉含量的偏差在1%以内,满足PBX的工业要求。基于单位体积混合能的混合能力评价指标能够指导多室连续混合设备的结构设计与工艺参数选择,可以为后续不同量级设备的设计提供依据。

基于加油站改造的油电混合能量站多阶段规划策略

随着油改电趋势的持续发展和电动汽车渗透率的提高,传统加油服务商将部分加油站改造为集成加油与快速充电的油电混合能量站是一种颇具前景的战略。针对此趋势,研究城市内油电混合能量站的多阶段规划策略。考虑到长期内电动汽车对传统燃油车的替代和用户补能目的地决策理性,基于用户均衡模型建立栅格化区域中充电或加油需求分布的预测方法。协同考虑快速充电设施的逐步建设和加油设施的拆除,提出含站内储能系统的油电混合能量站的多阶段规划优化模型,并基于布劳威尔不动点定理将其转化为不动点问题形式,进一步通过将充电和加油设施规划解耦,设计一种迭代算法以有效求解规划问题。算例仿真给出的仿真结果表明,所提策略能有效协调充电设施与加油设施建设,适应交通电气化趋势,所采用的均衡需求分配相比传统的社会成本最优的需求分配方法更符合用户理性决策的实际情况,能够获得更加合理的规划方案。

混合能源发电系统中的电能质量控制策略

混合能源发电系统是一种结合多种能源形式的电力系统,具有环保高效和可持续发电等优势。然而,系统运行过程中会产生电压波动、频率变化、谐波扰动等问题,不仅会影响电力系统的稳定性和安全性,还会对电力设备的寿命和性能产生负面影响。文章对混合能源发电系统中可能存在的电能质量问题进行了分析,设计了针对混合能源发电系统的电能质量控制策略,包括多能源协调控制、智能电网管理系统、故障检测与自动切换控制等,并对电能质量控制策略的实际应用效果进行了评估分析,以期为混合能源发电系统中的电能质量控制及相关领域的研究和应用提供有益的参考。

基于模型预测控制的含岸电混合能源系统优化运行

针对港口中包含岸电、海上风机与储能的混合能源系统,提出一种系统优化运行方法。该方法建立混合能源系统模型,其中包括岸电负荷预测模型、岸电动态电价模型、风机模型与储能模型。针对岸电负荷不确定性导致的预测精确度较小的问题,提出一种分频段预测方法,该方法利用小波包分解进行信号分频并根据不同频段特点选择不同的预测方法,提高了预测准确率;针对岸电供售电价格机制不明确的问题,提出与岸电用电量线性相关的阶梯服务费模型和随负荷变化动态调整的电价模型,平衡了港口企业、航运企业与电网企业三方利益;针对整数变量引入形成的混合整数非线性规划问题,采用模型预测控制滚动优化方法,利用CPLEX+YALMIP进行求解,改善了开环优化方法在不确定性环境下误差较大的问题,得到了系统总运行成本最小的优化结果。

混合动力汽车用混合能量存储系统的设计

针对动力电池在混合动力汽车中频繁大功率充放电的问题,采用了电池和超级电容并用的能量存储系统,利用超级电容高功率特性来改善储能系统的性能。本文研究了电池与超级电容直接并联和主动并联两种混合能量存储系统,后者采用零电流转换软开关直流变换器来连接超级电容和电池。在Matlab Simulink平台建立零电流转换软开关直流变换器的动态模型、超级电容和电池模型,并在AVL Cruise中进行仿真。结果表明:直接并联方案不能充分发挥超级电容的能力;而主动并联方案降低了纯电动工况和制动能量回收工况下电池的峰值电流,电池端电压变化范围缩小,能量效率比单一电池的能量存储系统提高了14.92%。另外,由于采用了模糊PID控制算法,改善了动态响应性能。

基于混合能耗机制的无线传感器网络分簇算法

无线传感器网络寿命受节点电池供能的限制,为提高网络生存寿命,提出一种采用簇间平衡能耗和簇内不平衡能耗的混合能耗机制的分簇算法。基于簇间能耗平衡机制,优化单跳距离和分簇角,使同扇区内靠近基站的簇规模小于远离基站的簇规模,降低了同扇区簇间的通信能耗。此外,每个簇内采用不平衡能耗机制,即簇头连续担任本地控制中心直至其能量即将耗尽才被候选簇头替代,降低簇头更换频率和用于建立新簇头所需能耗。仿真和实验结果表明,该分簇算法能有效降低广播能耗并延长网络寿命。

混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制策略

家庭能源优化控制是家庭能源管理系统(HEMS)的重要分支之一,然而由于缺少有效的智能优化算法,制约了家庭能源优化控制的实际应用。本文通过对家用电器运行特性的分析,将家庭用电设备分为刚性负荷,简单可调节负荷,电池类设备,供暖、通风和空调(HVAC)系统设备等,并建立相应的负荷模型;以市电电网、光伏发电、储能电池三种能源作为智能家庭的供给源,以电能花费和用户舒适度作为优化目标,建立混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制模型;并提出一种基于改进的快速粒子群算法(APSOA)的智能求解方法,得出每个电器最优的用电时段,室温控制系统各个时段所需功率以及蓄电池各个时段的充放电功率。以某智能家庭夏季某一天用电情况为例,在Matlab环境下,建立模型并仿真,与粒子群算法(PSOA)、遗传算法(GA)进行对比,说明了模型和算法的可行性及有效性。

精细积分区段混合能矩阵的一种计算方法

根据结构力学与最优控制的模拟理论中阐述的各混合能矩阵的力学意义 ,介绍了一种利用微分方程组的状态转移矩阵计算区段混合能矩阵的方法 。

孤岛式柴油机混合能源系统优化配置研究

考虑孤岛式柴油机混合能源系统供电的特点,提出一种基于人工蜂群优化机理的混合能源系统优化配置方法。首先建构基于柴油机混合能源系统的数学模型和配置优化的目标函数,然后利用人工蜂群算法优化其目标函数获得系统最优的配置。光伏/储能电池/柴油机、风电机/储能电池/柴油机、光伏/风电机/储能电池/柴油机3种混合模式能源的系统配置实验结果表示该方法具有良好的优化配置效果和性能,在解决微电网系统配置问题上有很好的工程实用价值。

LQ控制区段混合能矩阵的微分方程及其应用

本文根据计算结构力学与线性二次控制的对应关系,提出了连续时间有限区段的混合能分块子矩阵Q_2,G_2及Φ_2,推导出适用于LQ控制非定常课题的二区段连接的凝聚消元公式及这些子矩阵的微分方程,可用级数展开求解这些方程。当△_t很小时,这些分块子矩阵的高次近似可以大大加速里卡提代数方程算法的收敛性。

离网型风光混合能源发电系统的仿真研究

风光混合能源发电系统是为了弥补独立的风力发电系统和光伏发电系统不足而设计的独立发电系统,可以充分利用风能和太阳能资源,具有无污染供电质量好等优点。为了提高风光互补发电系统的利用率,满足负载的供电要求,必须对系统能量进行有效管理。风光双通道的输出电压具有共直流母线的特点,如何配置风力发电机、光伏电池板和蓄电池来满足负载需求,为使风光混合能源得到充分利用,采用MATLAB/Simulink平台环境,建立风力机、发电机、光伏阵列、Buck变换器、双闭环控制器等子系统模型;用内环电流、外环电压控制的双闭环PWM技术,分别对风光混合能源发电系统的输出电压进行控制,对比分析无储能元件的系统性能;在风能和太阳能能量交替出现情况下,对风光混合能源发电系统进行性能研究,分析了随机性扰动输入下系统的实际模态与性能仿真,结果表明了系统模型和控制策略的正确性,为指导实际工程优化提供了理论依据。