基于增强精英保留遗传算法的虚拟微网群动态划分及能量局域自治

互联的多微网系统作为可再生能源利用的有效形式之一,随着“双碳”工作的推进越发受到重视。该文旨在研究基于海量可控设备的优化调节方法,以促进可再生能源充分就地消纳,提高多微网系统运行经济性。然而,对海量可控设备的全局控制将面临“维数灾难”的挑战。现有研究中基于地理分布的分区优化能够实现“降维控制”,但可再生能源出力的波动性与负荷在时间上的变化和空间上的迁移,都会导致固定分区的方法难以适用于多微网系统态势变迁下的能量动态管控。针对上述问题,首先建立微电网动态模型;进而提出通过增强精英保留遗传算法(strengthen elitist genetic algorithm,SEGA)将互联多微网场景划分为多个边界可动态调整的虚拟微网群,并进行能量“局域自治”优化;最后基于改进的IEEE-123节点模型进行仿真,结果显示1 h内动态边界虚拟微网群的总运行成本比固定边界虚拟微网群的总运行成本降低了13.6%,且所采用的SEGA的求解时间比传统遗传算法减少了7.09%。

基于“虚拟碳储存”的需求侧电-碳耦合交易机制

“双碳”目标指引下,电力系统低碳转型势在必行。结合时变价格信号的低碳需求响应可以引导用户调整用电行为降低碳排放。然而,不同用户灵活性差异较大,仅通过价格信号的变化难以引导低灵活性用户实现碳减排;同时,部分高灵活性用户的调节潜力并未被完全释放。为了通过用户间碳排放责任的交易进一步释放需求侧的碳减排潜力,该文提出需求侧电-碳耦合交易机制,旨在通过碳排放责任的再分配进一步释放高灵活性用户的碳减排潜力。但根据比例共享定理,碳排放责任与用电量成固定比例,限制其在用户间的灵活转移,提出“虚拟碳储存”,使储能中电的碳排放强度成为可控变量,实现碳排放责任在用户间的自由转移。以地区电力系统为研究场景,综合考虑电费成本、碳排放成本以及负荷调节成本,引入近端策略优化算法求解用户的最佳用电策略。仿真结果显示,相比用户仅参与传统电力市场,参与电-碳耦合市场并考虑“虚拟碳储存”,可减少31.9%的碳排放,同时显著降低了用户用电成本。

碳约束下基于双重博弈的电力零售商售电价格决策优化

在碳约束下,市场中的多零售商竞争售电和多用户购电给电力零售商制定售电价格提高自身利润带来了挑战。为解决零售商售电价格制定的问题,提出了在碳约束条件下多电力零售商竞争售电和多用户购电的双重博弈价格决策优化模型。首先,建立各市场参与者的决策模型。其次,建立并描述电力零售商的双重博弈架构,其中,各电力零售商间构成非合作博弈,各零售商与各用户间构成主从博弈。然后,采用循环迭代嵌套IPOPT求解器的方法求解零售商的双重博弈问题。最后,通过仿真算例对所提模型进行验证分析。仿真结果表明,通过所提模型寻优合理的售电价格可以实现各零售商自身售电利润的最大化,同时用户也能通过博弈模型得到最优的购电策略,以提升用电综合满意度。

考虑用能经济性与用户满意度灵活协同的综合能源系统双层优化

在含氢能区域综合能源系统参与碳交易的能量协同优化过程中,用户经济性和满意度目标一致性动态变化,给含多决策变量的区域综合能源系统能量协同优化带来了挑战。为此,该文构建了包含氢能梯级利用的冷热电联产系统模型,提出了基于预测平均投票数指标的用户综合需求响应策略,具体地,以上层综合能源运营商为领导者和下层用户聚合商为跟随者构建了主从双层博弈均衡模型,并采用基于成功历史的自适应差分进化算法嵌套CPLEX求解双方收益均衡化的交互策略。仿真结果表明该文所提策略提升了双方收益,且该文采用基于成功历史的自适应差分进化算法的求解时间分别比差分进化算法、遗传算法、自适应遗传算法减少了15.6%,8.6%,4.8%。

高比例分布式光伏接入的配电网过电压责任分摊方法

高比例分布式光伏接入中低压配电网后,在午间时段,分布式光伏的高发电功率与用户的低负荷需求会导致配电网发生潮流倒送,进而引发过电压问题。在分析配电网过电压机理的基础上,提出基于功率传输转移分布因子(power transfer distribution factor,PTDF)和电压灵敏度矩阵的光伏接入点倒送功率配额分配方法。然后,以该配额为基准,当接入点倒送功率大于配额且发生过电压问题时,采用Shapley值法计算每个接入点的分布式光伏主体对过电压应分摊的责任。最后,采用33节点算例验证所提过电压责任分摊方法的有效性。

灵芝固态发酵三七渣-城市污泥产漆酶的培养基优化

为了实现固体废弃物的资源化利用,提高灵芝固态发酵三七渣-城市污泥混合物产漆酶的酶活,该研究在单因素试验的基础上,以磷酸二氢钾添加量、硫酸铜添加量、城市污泥占比为自变量,漆酶酶活为响应值,采用响应面分析法优化了三七渣-城市污泥固态发酵产漆酶的培养基组成。结果表明,最佳培养基组成为磷酸二氢钾添加量0.3%、硫酸铜添加量0.05%、城市污泥占比30%。在此条件下进行验证试验,得到的漆酶酶活为5.90 IU/g,比优化前提高了1.01 IU/g。

基于低碳工艺与流程控制的钢铁工业园区综合能源系统低碳调度方法

钢铁工业作为我国能源密集型重工业支柱产业,是我国实现双碳目标的重要阵地。低碳转型工艺有助于钢铁产业实现节能降碳,而工艺转型使得钢铁园区综合能源系统结构更为复杂,运行调度面临巨大的挑战。基于传统高碳长流程钢铁企业综合能源系统结构,充分考虑现阶段较为可行的高炉注氢辅助还原铁以及电弧炉短流程炼钢2种低碳转型工艺,构建钢铁工业园区低碳综合能源系统架构以及模型,引入外购电动态碳排放因子及碳配额交易机制,提出了兼顾多能耦合以及柔性工序优化的园区低碳综合能源系统低碳调度方法。算例仿真验证了引入2种转型工艺的钢铁企业低碳综合能源系统的降碳潜力,并对新能源大规模接入电网后的园区运行情况进行了前瞻性分析,为钢铁企业的降碳工艺升级和园区综合能源系统低碳调度提供参考。

基于GC-MS和电子鼻解析甜酒曲和甜酒中的风味前体和风味成分

为探究甜酒曲中的风味前体与其发酵甜酒之间的相关性,该文利用电子鼻、气相色谱-质谱联用仪(GE-MS)结合感官评价对6种典型甜酒曲及其发酵甜酒的挥发性物质进行检测,采用偏最小二乘回归对其相关性进行分析.实验结果表明,甜酒的5种特征风味化合物分别为苯乙醇、苯乙醛、肉豆蔻酸乙酯、月桂酸乙酯和乙酸苯乙酯.通过酒曲GC-MS数据,分别与甜酒的感官、电子鼻和GC-MS数据相关性分析,初步确定了酒曲中的9种风味前体,这些成分通过复杂的化学反应被转化成具有果香、花香、酒香的酯类等风味成分,共同组成了甜酒风味图谱.研究结果为阐明甜酒的风味形成机制及品质调控提供了重要依据.

“智能电网+”研究综述

智能电网SG(Smart Grid)是电力系统发展的必然趋势,其核心要义便是"智能",但目前智能水平还很低。而人工智能AI(Artificial Intelligence)技术取得了突破性进展,为SG的发展提供了重大机遇和强大支撑。为此,提出"智能电网+(Smart Grid Plus,SG+)"的概念,涵义是借助AI技术实现SG的升级版,使电网具有更高级、更深层的人工智能,从而进一步提升电网运行的安全性、经济性、可持续性。首先综述AI的研究进展,指出AI并非万能、也非无能;然后综述SG的研究进展,指出SG发展中"三高"(高比例新能源并网、高比例电力电子装置、高比例新负荷接入)和"三多"(多种能源相结合、多种网络相结合、多种主体相结合)的趋势。在回顾AI在电力行业应用的基础上,结合以深度学习为代表的第三代AI技术的发展,对深度学习等AI技术在SG适用的相关领域进行分析和展望。

从能源互联网到能源区块链:基本概念与研究框架

近年来,区块链技术发展迅速,国内外均在尝试将区块链应用于能源行业。然而能源行业从业者对区块链的认知并不一致,对于区块链在能源互联网应用的必要性等存在诸多争议。通过对区块链的深入分析,提出能源区块链的基本概念和研究框架,以期形成比较系统的理论和应用体系,并为潜在的实际应用提供思路与参考。首先,文中分析了能源互联网的发展趋势与困境,阐述了区块链的概念和应用价值等。接着,通过对比能源互联网和区块链的特征,提出能源区块链的定义与内涵。然后,分析能源区块链应用,提出能源区块链研究框架,并阐述能源区块链共性关键技术。最后,给出了能源区块链的发展路径。

考虑风电功率预测不确定性的日前发电计划鲁棒优化方法

随着风能发电电源并网装机容量的不断升高,风电的强随机性迫使日前发电计划需要购买大量的发电备用,造成全系统发电经济性恶化。在分析风电功率时变预测不确定性的基础上,提出了计及日内现货市场滚动交易的两阶段带补偿鲁棒优化方法。通过在第一阶段日前优化过程中计及日内滚动交易偏差电力的预期,降低了日前发电计划中的备用总需量;对于第二阶段日内调整电力大小的求解,采用了高精度的预测模型,以提升系统发电经济性。最后通过对比分析算例验证了所提方法的正确性和有效性。

支撑电力能源清洁高效转型的用能权交易研究与展望

在“碳达峰·碳中和”的战略目标驱动下,用能权作为以综合能源消费量为标的的市场化交易产品,可有效提升用能效率。当前,用能权交易在电力行业尚处于初级阶段,考虑到日益提高的电能消费比例、偏低的用电效率,在电力行业进一步推进用能权交易对实现用能清洁高效转型具有重要意义。从电力视角总结了推进用能权交易面临的挑战及关键问题,并提出了相应的建议与展望。简要介绍了用能权的概念,系统梳理了中国试点省份的用能权交易机制,总结了用能权的模型,并指出了在电力行业推进用能权交易的意义。从分配、交易、清缴3个环节剖析了当前形势下在电力行业推进用能权交易面临的挑战及亟待研究的关键问题。在此基础上,提出了用能权交易的相关建议及研究展望,以期为在电力行业推进用能权交易提供借鉴。

基于合作博弈论的电能替代效益分摊方法

电能替代对于落实节能环保政策、实现能源战略转型具有实际意义。为了将电能替代效益公平合理地分摊给电力用户,激励用户参与电能替代,提出一种基于合作博弈理论的电能替代效益分摊方法。分析电能替代对降低生产运行成本和减少污染排放的价值,并对其进行量化;基于合作博弈理论,采用核仁和Shapley值法对电能替代效益进行分摊。算例验证了所提电能替代效益分摊方法的有效性和合理性。

保障舒适度的城市建筑电力节能优化

提高城市建筑用电系统集控的智能化水平是低碳建筑、节能减排的重要途径,而舒适是城市建筑的重要功能之一,将舒适与节能相结合研究城市建筑的电力节能优化具有重要意义。分析城市建筑空调、照明和电梯三类用电系统的能耗组成,建立相应的能耗指标。研究城市建筑舒适度的内涵,并分析舒适度随季节、天气、温度、人流量等因素变化所带来的不确定性,在此基础上,建立热舒适度、光舒适度和乘梯舒适度指标。分析城市建筑节能优化是具有不确定性因素的优化问题,提出节能不以降低用户舒适满意度为代价,建立以用电系统总能耗最小为目标函数,以舒适度为满足给定置信度水平的机会约束条件的优化模型。采用改进PSO算法对优化模型进行求解。通过算例分析,验证本文建立的保障舒适度的城市建筑节能优化模型及优化算法的有效性。

基于利用Aumann-Shapley值分摊网损和排放减少量的DLMP计算研究

分布式电源(DG)接入配电网后对系统运行带来影响,提出一种含DG的配电网节点边际电价(DLMP)计算方法。该方法主要包含2个部分:一是通过Aumann-Shapley值法计算网损和排放减少分摊量,得到各DG的有功和无功DLMP值;二是通过迭代计算DG的最优发电出力,保证DG收益的最大化。算例仿真分析表明:基于Aumann-Shapley值分摊的DLMP迭代算法不仅能保证网损和排放减少量在各DG间的公平分摊,还能克服组合爆炸问题;与传统的DLMP计算模型相比,所提出的DLMP计算模型能更大限度地对各DG提供电价激励,减少系统网损和排放量,同时还能实现分摊方案的零销售盈余。

信号交叉口进口道掉头设置条件研究(英文)

信号控制交叉口进口道存在车辆掉头行驶的需求,不同的道路条件及交通状况下,掉头车辆所需的掉头条件也不同。为确定合适的信号交叉口进口道掉头设计条件,使车辆能够安全有序地通行,在仿真车辆掉头行为的基础上,分析车辆运行轨迹特性,建立了掉头空间计算判别模型;同时基于信号交叉口车辆排队及换道理论模型,建立了掉头设置位置计算模型。最后选取一实例对上述两个模型进行验证,结果表明模型精度较高,计算方法可行。

考虑分时电价的地源热泵系统随机运行优化策略

地源热泵电采暖相较于其他采暖系统具有更高的社会效益及经济效益。为提高地源热泵系统的用电能效,提出了一种基于分时电价的地源热泵随机运行优化策略。提出了一种用户热负荷计算方法。在此基础上,以兼顾用电费用最省和热舒适度最优为优化目标,基于机会约束规划理论,建立了计及不确定性的地源热泵系统随机运行优化模型。采用改进PSO算法进行求解,得到地源热泵系统的优化控制策略及热泵机组的负载率分配策略。以某校园教学楼采暖系统进行算例仿真,结果表明所提出的模型及控制策略能够在满足舒适度要求的基础上,提高校园地源热泵系统用电能效,降低用电费用。

康复训练结合神经营养因子3-壳聚糖支架改善脊髓损伤大鼠骨骼肌形态和运动功能

背景:前期研究显示,神经营养因子3(neurotrophin 3,NT3)-壳聚糖可诱发脊髓损伤大鼠内源性神经发生和轴突再生,促进大鼠运动和感觉功能恢复。目的:观察康复训练结合NT3-壳聚糖活性生物材料支架对完全性脊髓损伤大鼠骨骼肌形态变化和功能恢复的影响。方法:将50只成年雌性Wistar大鼠随机分为5组,每组10只:假手术组不造模,其余4组制备T7-T8全切5 mm脊髓损伤模型,单损组造模后不进行任何干预,另3组分别给予康复训练、NT3-壳聚糖活性生物材料支架、NT3-壳聚糖活性生物材料支架结合康复训练干预,康复训练于造模后2周开始。造模前及造模后2,4,6,8,10,12周对各组大鼠进行开放场地的BBB评分;造模后12周,取后肢骨骼肌(胫骨前肌、腓肠肌、比目鱼肌)进行苏木精-伊红和乙酰胆碱酯酶染色,评定各组大鼠肌肉萎缩和运动终板的变化情况。实验方案经首都医科大学动物实验委员会批准(批准号为AEEI-2018-105)。结果与结论:①假手术组术后各时间点的BBB评分高于其他4组(P<0.05),NT3-壳聚糖结合康复训练组造模后8,10,12周的评分高于单损组、单损结合康复训练组、NT3-壳聚糖组(P<0.05);②造模后12周苏木精-伊红染色显示,造模4组的各骨骼肌肌纤维横截面积和直径小于假手术组(P<0.05),其中NT3-壳聚糖结合康复训练组各骨骼肌肌纤维横截面积和直径大于单损组、单损结合康复训练组、NT3-壳聚糖组(P<0.05);③造模后12周乙酰胆碱酯酶染色显示,造模4组各骨骼肌的运动终板乙酰胆碱酯酶平均吸光度值均低于假手术组(P<0.05),其中NT3-壳聚糖结合康复训练组高于单损组、单损结合康复训练组、NT3-壳聚糖组(P<0.05);④结果表明,康复训练结合NT3-壳聚糖活性生物材料支架植入能有效防止完全性脊髓损伤大鼠后肢骨骼肌肌肉萎缩,提高运动终板乙酰胆碱酯酶活性,减轻神经肌肉接头退变,改善大鼠后肢运动功能。

基于时空活动模型的电动汽车充电功率计算和需求响应潜力评估

电动汽车用户行为的差异导致了电动汽车的时空分布特征不同。为了能够精准计算出电动汽车集群在某时刻、某地点的充电功率及其可提供的需求响应潜力,提出了一种基于时空活动模型的电动汽车充电功率计算和需求响应潜力评估方法。首先考虑了电动汽车的时空分布特性,分析了电动汽车的出行活动模型。然后基于实际数据得出了电动汽车充电的关键影响因素分布模型。最后采用蒙特卡洛和二项分布法计算出了单台电动汽车和电动汽车集群在工作日和非工作日的充电功率曲线,并分析了其需求响应潜力。所提方法能够在兼顾电动汽车时空分布的基础上,简便快捷地计算出电动汽车的充电功率。

公共楼宇群体价格型负荷响应的仿真分析方法研究

公共楼宇作为需求侧响应的主要参与者,因其复杂的响应机理而难以被电网公司、售电公司准确地调配使用。首先建立面向需求响应的楼宇照明系统、空调系统用户用电能耗模型;在此基础上,分别估算公共楼宇群体签订合同的人数和某次响应电价的整体功率;最后,在算例中对某一公共楼宇群体响应电价的曲线进行了仿真分析。结果表明,本文方法可以用于仿真公共楼宇群体响应价格型需求响应项目的特性。