基于碳势-能源价格双响应的综合能源系统低碳经济调度

利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织,碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究,提出了一种基于节点碳势-能源价格双响应的经济调度方法,用于IES源-荷协同,实现低碳运行。一方面,通过剖析气、热动态特性对碳排放流的影响机理,引入动态特性等价替换思想,得出计及动态特性的碳排放流模型,进而得到负荷节点的碳势,实现碳排放责任的分摊;另一方面,从碳视角出发,考虑多元负荷的碳排放责任,设计了基于多元负荷节点碳势-能源价格双响应的IES源-荷低碳互动机制,充分挖掘IES中多元负荷的低碳潜力。通过对IES中碳排放产生、传输、消费全过程的追踪与计量,制定兼顾经济性与低碳性的调控策略。以电网14节点-热网6节点-天然气网6节点(E14-H6-G6)和E57-H12-G12测试系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。

双层压杆支撑结构耗能特性及减振性能研究

波浪砰击载荷易引起导管架平台整体和局部结构剧烈振动,导致结构疲劳损伤和设备失效。为使振动快速衰减,设计了一种多稳态钢质撑杆结构,其中内置双层压杆具备高刚度高阻尼特性。循环载荷下,双层压杆激励与响应发生反向,产生滞后阻尼。结合层合结构刚度等效和杆件稳定分析方法,理论计算了双层压杆多稳态跳变阈值,建立了典型结构参数与弯曲中性轴间的联系。而后讨论了承载和耗散特性的几何参数相关性。将新型撑杆引入导管架平台,数值模拟砰击载荷并分析导管架自由振动,耗散撑杆不改变导管架结构刚度的同时大大提高了动能转换效率。导管架振幅衰减系数近8倍于传统导管架结构。

结构非对称性对纤维金属层板低速冲击特性影响

本文针对两种不同构型的非对称纤维金属层板(非对称FMLs—双层板和三层板),开展不同能量(10J、20J和50J)下的冲击试验,分析结构构型和冲击能量水平对非对称FMLs的冲击响应、损伤类型和程度的影响,重点研究冲击非对称FMLs上下两侧产生的抗冲击性能的差异。研究显示,同一种FMLs两侧受到冲击作用,FMLs的抗冲击性能明显不同;但随着冲击能量水平的提高,非对称FMLs上下侧面均受到冲击作用所产生的冲击载荷和损伤程度基本一致。

玻纤增强柔性管等效简化模型研究

玻纤增强柔性管作为一种新型海底油气输送管道,具有比强度高、柔度大和抗腐蚀性强等特点,因此在深海油气开发中具有非常广阔的应用前景。玻纤增强柔性管主要由内衬层、增强层和外保护层组成,其中增强层的等效模拟是玻纤增强柔性管设计成功与否的关键。根据玻纤增强柔性管的结构特征和材料特性,选取了四种不同的等效简化模型,对比研究了玻纤增强柔性管在轴向拉压荷载、弯曲荷载以及内压荷载作用下的力学性能。将不同简化模型的计算结果与相应的试验数据进行对比,进行等效模型的优选。研究结果表明,在内压载荷和弯曲载荷作用下,基于Halpin-Tsai模型数值结果与试验结果最为接近。在轴向载荷作用下,采用分离式模型或回形模型计算精度更高,若材料达到屈服状态时,则建议采用分离式模型进行模拟。

基于MODBUS协议的人机界面和单片机串行通信

为实现人机界面和单片机之间的可靠通信,对基于MODBUS协议的人机界面和单片机串行通信进行了研究。在详细讨论了MODBUS通信协议的基础上,设计了以人机界面和单片机为核心的通信系统。通信由单片机主控,软件采用MODBUS协议的RTU模式数据格式编程。介绍了基于单片机的MODBUS协议实现,以循环冗余校验(CRC)为例介绍了人机界面宏指令。测试结果表明:该系统稳定可靠且实时性强,人机交互能力较好。

多稳态夹芯金属压杆的滞后阻尼增强机制与被动减振性能

破碎波浪砰击于导管架等海洋工程结构,产生瞬态强载荷及长时振动。高刚度金属结构可抵抗瞬时强载,但金属固有阻尼极低而难以有效抑制振动,从而加剧结构损伤乃至失效。为使单一结构同时具有高刚度和高阻尼,设计一种多稳态夹芯金属压杆,有限元模拟表明该类压杆稳态随循环载荷依序转换,对应刚度变化使力—位移间产生滞后关系,使高刚度金属压杆具有高效耗散能力;采用夹芯结构弹性理论和发展变边界结构稳定理论,给出了该类压杆的稳态转换阈值和刚度变化过程,与有限元模拟一致;以有限元模拟方法获得了承载和阻尼特性的几何参数相关性;以该类压杆替换导管架斜撑,用有限元方法模拟瞬态强载下结构振动,计算结果表明多稳态夹芯金属压杆保证导管架高刚度同时显著增强了阻尼。

海洋玻纤增强热塑性柔性管的理论与数值分析

近年来海洋复合柔性管道逐渐在海洋工程中崭露头角。相对于钢管,复合柔性管凭借其弯曲性能好、重量轻、抗腐蚀能力强等一系列优异的性能在油气开采领域不断受到青睐。本文研究对象为一种三层粘结型玻璃纤维增强的热塑性复合柔性管,该类型管道包含外保护层(高密度聚乙烯HDPE)、中间复合材料增强层以及内衬层(高密度聚乙烯HDPE)。研究内容主要基于三维弹性理论和复合材料层合板理论,建立了玻纤增强热塑性复合柔性管的理论计算模型,推导了复合柔性管在轴对称载荷作用下的平衡微分方程,主要分析了管体在内压载荷作用下的应力与变形规律,并将理论计算结果与ABAQUS数值模拟结果进行比较分析,结论表明理论计算与数值仿真结果具有较好的一致性。最后基于该理论模型,研究了内衬层(外保护层)与增强层相对厚度对柔性管应力和变形的影响规律,结果表明管道的增强层为主要承载构件,在增强层纤维方向的应力远大于其他方向的应力,随着增强层从内向外扩展,纤维方向的应力逐渐减小,且内衬层(外保护层)厚度对管道整体的力学性能几乎没有影响。

一种基于双层人工神经网络的多时间尺度区域光伏功率预测方法

由于具有间歇性、波动性和随机性的特点,光伏发电系统的大规模并网运行会严重影响电力系统的稳定与经济运行。因此,开展区域光伏功率预测能够为调度部门提供电源出力参考信息,以合理规划调度计划及安排备用容量。提出了一种基于双层人工神经网络的多时间尺度区域光伏出力预测方法,基于选取的基准光伏电站实现预测分辨率为1 min、5 min和15 min的多时间尺度出力预测,解决了部分光伏电站因设施不完善导致的历史出力预测数据缺失与失准造成的区域功率预测精度低的问题,并降低了所需数据量。除了考虑相关系数之外,引入第一层人工神经网络的预测精度作为选择基准光伏电站的指标,有效地提高了区域功率预测精度。此外,针对基准光伏电站因云团遮挡或电网故障导致其出力波动进而影响预测精度的难题,提出了基于相邻光伏电站出力的基准电站出力修正方案,并通过山东某地市的光伏历史出力数据对所提方法进行了分析验证。

多稳态结构耗能增强特性及减振性能

导管架平台易遭受巨大波浪荷载作用,同时具备有利于控制振动幅值的高承载高刚度特征。但这种特征不利于降低振动衰减。为保证导管架平台高承载不变的同时大幅提高耗能特征,开发出一种可承受拉伸和压缩荷载的高阻尼支撑结构,该支撑结构中内置一种多稳态偏心压杆;有限元模拟循环加载过程,明确了偏心压杆发挥耗能的作用机制,呈现出了线性弹簧可灵活调整支撑结构整体刚度的特性;进行模型试验分析,进一步验证了结构稳态转换为耗能增强的关键因素;将多稳态结构替换导管架平台斜撑,数值模拟分析导管架平台在波浪砰击荷载作用下的振动衰减特征,结果展示出该多稳态支撑结构可为导管架平台带来高耗能属性,同时不改变导管架的整体刚度。为多稳态支撑结构在海洋工程中的应用提供了一定可行性。

一种计及空间相关性的光伏电站历史出力数据的修正方法

针对光伏系统渗透率增高对电力系统稳定运行带来的严峻挑战,考虑到光伏功率预测技术精度高度依赖于数据精度的问题,提出一种基于人工神经网络的光伏电站历史出力数据修正方法。利用人工神经网络在建立复杂非线性映射关系的优越性,引入皮尔逊相关系数对数据进行降维处理,选择与目标光伏电站出力相关性高的电站作为基准光伏电站,并结合光伏出力的空间相关性特征与基准光伏电站的出力数据对目标光伏电站失准及缺失数据进行修正,以解决由人为因素或数据采集系统老旧带来的光伏数据失准问题,并通过山东省聊城市的光伏历史出力数据对所提方法进行分析验证。