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。

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。

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。

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。

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。

基于能源集线器模型的园区混合能源系统日前优化调度方法

分布式发电和冷热电联供系统在用户侧的集成可构成一个典型多能源园区混合能源系统,可实现包括电能、太阳能、天然气等能源输入,以及电能、热能以及冷能等能源输出形式,可有效提升能源的综合利用效率,降低用户综合用能成本。本文以一个电力与天然气构成的多能源园区混合能源系统为研究对象,对园区混合能源系统中多能源混合资源进行日前优化调度,以降低园区混合能源系统用能成本。首先构建了多能源园区混合能源系统模型;进而,给出了基于能源集线器的多能源园区混合能源系统日前优化调度方法;最后以一个典型的电力与天然气多能源园区混合能源系统为例验证了本文调度方法的有效性。

混合能源互补供电在武器装备中应用研究

综述了混合能源互补供电系统(Hybrid Energy Power Supply System,HEPSS)在武器装备中应用的研究现状。首先分析了武器装备供电系统存在的问题,概述了HEPSS在武器装备中的应用现状。从实际工程角度出发,给出了HEPSS中风能、太阳能、蓄电池组等配置计算公式,重点研究了发展HEPSS的若干关键技术及其可能的解决方案,从而提高供电系统性能,满足武器装备对供电品质及技战指标的要求。最后,阐述了HEPSS的应用前景及经济军事效益。

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。

空气热-煤混合能源烤房在烟叶烘烤中的应用效果

为空气热-煤混合能源烤房在烤烟生产上的推广应用提供科学依据,进行了空气热-煤混合能源烤房与普通燃煤烤房对考后烟叶质量及经济效益的对比试验。结果表明:空气热-煤混合能源烤房的最佳经济结合点为50℃转火,即在50℃前用热泵加热,达到50℃后改用煤炉加热。与普通燃煤烤房相比,空气热-煤混合能源烤房可以节约能源资源消耗46.8%;每烤房单次节省烘烤费用128.9元,节省率20.7%;烤后烟叶上等烟比例较高,低次等烟比例很低,烟叶外观质量最佳,农民销售收入增加28.4%;烤房耗煤量低,产生的粉尘和大气污染物排放量减少57.8%。

异构云无线接入网架构下面向混合能源供应的动态资源分配及能源管理算法

针对面向混合能源供应的5G异构云无线接入网(H-CRANs)网络架构下的动态资源分配和能源管理问题,该文提出一种基于深度强化学习的动态网络资源分配及能源管理算法。首先,由于可再生能源到达的波动性及用户数据业务到达的随机性,同时考虑到系统的稳定性、能源的可持续性以及用户的服务质量(QoS)需求,将H-CRANs网络下的资源分配以及能源管理问题建立为一个以最大化服务提供商平均净收益为目标的受限无穷时间马尔科夫决策过程(CMDP)。然后,使用拉格朗日乘子法将所提CMDP问题转换为一个非受限的马尔科夫决策过程(MDP)问题。最后,因为行为空间与状态空间都是连续值集合,因此该文利用深度强化学习解决上述MDP问题。仿真结果表明,该文所提算法可有效保证用户QoS及能量可持续性的同时,提升了服务提供商的平均净收益,降低了能耗。

平流层飞艇混合能源系统设计及能源管理研究

针对平流层飞艇能源分系统设计中的关键技术柔性薄膜太阳电池、再生燃料电池技术的发展开展了研究,并介绍了一种全新的平流层飞艇混合能源系统设计方案;分析了能源系统双母线拓扑结构设计的技术特点,重点讨论了太阳电池阵最大功率点跟踪技术和能源动态调度管理技术,并给出了能源动态调度优化算法。

混合能源密集型烟叶烤房烘烤试验

为了提高烟叶的烘烤质量,降低烘烤能耗与人力成本,本文采用煤、电、油作为供热能源,配套密集烤房作为试验烤房,与传统的单能源密集烤房进行烘烤对比试验,其中:两类烤房的鲜烟叶的装烟量为4500 kg左右,采用挂竿方式进行烘烤。结果表明:与普通密集烤房相比,混合能源密集烤房中1 kg干烟的能耗为2.2元,降低了0.8元。对两类烤房烘烤的烟叶进行评级,混合能源密集烤房的上中等烟的比例达81.46%,比普通烤房比例高出6.91%;混合能源密集烤房的1 kg干烟的收购均价为21.92元,比普通烤房高出0.43元。

基于WSN和ARM的混合能源辊道窑控制系统设计

传统辊道窑能耗大、窑室温度不易均衡稳定地控制在最佳温度下,出产率及高质量成品率均限制着企业的发展。为了有效提高产能,确保产品质量,研究采用无线传感器网络(WSN)和嵌入式平台,运用物联网技术构建基于太阳能、市电和水煤气能源供给的混合能源辊道窑控制系统,主要包含WSN终端、协调器与ARM主控器以及USB接口的软硬件设计,可实时采集窑内温度、尾气气体浓度、变频电机转速和水煤气含量等参数,经WSN终端数据采集、实时传输并通过协调器上传与WSN接收端通信,最终完成混合能源自动高效协同供热等任务。该混合能源辊道窑控制系统具备良好的稳定性、可靠性和实时性。

聚变-裂变混合能源堆一维计算模型燃耗分析

聚变-裂变混合能源堆包括聚变中子源和以天然铀为燃料、水为冷却剂的次临界包层,主要目标是生产电力。利用输运燃耗耦合程序系统MCORGS计算了混合能源堆一维模型的燃耗,给出了中子有效增殖因数keff、能量放大倍数M、氚增殖比TBR等物理量随时间的变化。通过分析能谱和重要核素随燃耗时间的变化,说明混合能源堆与核燃料增殖、核废料嬗变混合堆的不同特点。本文给出的结果可作为混合堆中子输运、燃耗分析程序校验的参考数据,为混合堆概念研究提供了基础数据。

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。

电梯混合能源节能系统的集成控制研究

为了实现电梯最大程度的节能,建立了一种基于电网、太阳能、蓄电池、超级电容器、回馈能量等混合能源管理的电梯集成控制节能系统模型。运用基于混沌系统的模糊神经网络预测控制策略,对节能系统中各能量间的DC/DC控制模块开关变量参数进行预测控制,实现混合能源的合理自动调配和综合利用。在典型工况下,运用Matlab软件对模糊神经预测控制算法进行仿真。仿真结果表明,该控制策略能够满足电梯混合能源节能系统集成控制要求,达到节能降耗的目的。

混合能源基站的用户关联与资源分配

5G超密集网络部署混合能源微小区基站(SBS),其网络架构和能源供应的异构性会导致负载分布的极度不均衡,引起资源的严重浪费。为有效利用可再生能源和无线资源,该文提出了一种约束目标通信速率的用户关联机制与资源分配策略的方法。该方法以最小化系统总能耗成本为前提,采用基站喜好偏置因子作为用户关联依据,考虑能量减少的不确定因素,提出基于大偏差理论的能量饥饿概率估计算法。在保证用户关联的基础上,利用拉格朗日对偶算法的资源分配策略合理利用带宽资源。数值仿真结果表明:该算法在能量充足的条件下相比最大接收功率算法系统能耗成本减少82.47%,绿色能量的使用率相比最大信道增益算法增加48%。