基于无线供能和节点间合作的二进制计算卸载方案

针对性研究了无线供能下的移动边缘计算,其中计算节点能够自主执行计算任务或将其卸载给空闲节点或边缘服务器,以最大化节点的总计算速率(Sum Computing Rate,SCR)。首先,将SCR最大化问题建模为一个非凸问题,考虑到能量因果和任务因果等约束。接着,提出了一个基于深度强化学习的解决方案,采用深度神经网络输出近似最优的二进制卸载决策。最后,设计了高效算法来解决在给定卸载决策下的子问题。该方案具备在线学习能力,具有快速收敛和低计算复杂度的特点,实现了近似最大SCR。

空中智能反射面辅助的无线供能通信网络轨迹优化研究

由于无人机(UAV)良好的机动性、可靠性和快速部署等特性,无人机搭载智能反射面(IRS)可以有效解决复杂无线场景中混合接入点和节点之间由于障碍物遮挡导致信息传输和能量传输效率低的问题。该文提出一种基于时间划分的空中智能反射面辅助无线供能通信网络架构,充分利用空中智能反射面的灵活性提高网络性能。该架构针对每一个时隙,采用先收集能量后传输信息方案实现能量和数据的分时传输。在满足节点能量收集阈值的前提下,建立一个联合空中智能反射面飞行轨迹、节点选择关联变量、时隙分配比率和智能反射面相位的多变量耦合优化问题。采用块坐标下降算法把原始优化问题分解为4个子问题分别进行求解。首先根据波束对齐原理求解出智能反射面最优相位的闭式解,然后通过引入辅助变量并采用连续凸近似方法使非凸问题转变为凸问题,最后利用交替优化算法迭代求解。仿真结果表明,该文提出的联合优化方案具有很好的收敛性能并可以显著提高系统平均吞吐量。

无人机辅助无线供能通信系统优化算法研究

文章研究了无人机辅助无线供能数据收集系统的资源分配优化方案,其中无人机发送射频信号能量,装配能量收集电路的地面节点从无人机发送的射频信号中收集能量,并使用收集到的能量发送一定量的数据至无人机。针对此系统,通过联合优化能量传输区间、信息传输区间以及无人机在这两个区间的飞行速度和时间,在满足无人机数据收集约束条件下,最小化无人机飞行时间。文章建立的优化问题是难以求解的非凸优化问题,为求解此问题,将其分解为与能量传输区间和信息传输区间分别对应的且易于解决的两个子问题,并结合迭代优化方法,提出了一种高效的系统优化算法。仿真结果表明,与已有的基准方案相比,文章提出的无人机辅助通信系统优化方案可以显著地减少无人机飞行时间。

输电线路在线监测设备供能技术研究综述

随着数字电网的发展,海量的智能监测设备将安装在输电线路上,稳定、可靠的能源供给是输电线路在线监测设备有效运行的关键。为此,对输电线路在线监测设备不同供能方式的基本结构、工作原理和优缺点进行综述,阐述不同供能方式国内外最新研究进展。分析目前不同供能方式面临的难点和突破口,提出多组供能组合方式,利用不同供能方式的优势互补性,可增强供电的稳定性和可靠性;地线电流感应与蓄电池取能组合安全可靠,易于安装,既可避免能源浪费,又可提高电力系统的效率和可靠性;微波供能与蓄电池的组合采用时分多址系统,不受电网影响,可为在线监测装置实时稳定供电。

微型热电联供能源系统的优化运行

随着可再生能源的快速发展和环境保护意识的增强,微型热电联供能源系统作为一种清洁高效的能源系统逐渐受到研究者的关注。通过综合考虑用户需求、系统负荷、环境因素等多个因素,运用先进的控制技术和预测模型等合理控制策略和技术手段,可以提高系统的能源利用效率和经济性,减少能源消耗、降低排放,为用户提供稳定可靠的能源供应。本文阐述了微型热电联供能源系统的运行原理,分析了其存在的问题,提出了相应的优化策略,总结了微型热电联供能源系统的优势和未来发展方向。

考虑多源供能波动性的企业生产运作与能源计划耦合优化

多源供能是提高清洁能源占比,助力制造企业绿色低碳转型的有效方式。然而受季节、天气等因素影响,可再生能源出力存在波动性,影响能源系统供应的稳定性。针对该问题,构建了企业生产运作与能源计划耦合优化的不确定整数规划模型,利用区间数描述能源出力的不确定信息。同时通过设计多种群融合策略、外部档案更新策略,提出了多目标混合鲸鱼群算法,有效地利用各个算法的寻优特性,提升整体性能,获得更优的Pareto解集。最后通过算法性能和能源策略对比实验,证明了所构建模型及求解方法的可行性和有效性。同时验证了所设计算法对求解不确定优化模型的优势和竞争力,以及多源供能模式能够有效帮助企业实现节能减排、可持续生产目标。

集群式岸电能量路由器供能精细化就地管控策略

传统的能量路由器能量管理策略未考虑多台设备之间的柔性互联关系,且在港口应用中港机负荷的冲击性和新能源发电的波动性,使区域电网的可靠供电和经济运行面临挑战。为此,基于模糊逻辑控制提出了一种适用于集群式岸电能量路由器的供能精细化就地管控策略。该方法考虑了互联岸电能量路由器之间输出功率的耦合影响,并依据并网模式下可能的功率流向制定了保证电力用户经济效益的模糊控制规则,使储能输出电流根据电池荷电状态(state of charge, SOC)、电网电价以及各台岸电能量路由器净输出功率的变化进行动态调整。该方法计及了互联系统间的协同作用,构建了互联系统间各端口传输功率关系,有利于分布式能源跨台区协同消纳,且不需要上层调度控制,减少了对通信的依赖。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

绿色工业园区供能技术方案及经济性分析

工业园区是经济发展的重要载体,园区的生产活动需要大量的能量供给,因此可靠、经济的供能技术是高耗能产业运行的重要保障。首先对当前主要供能方式的系统结构与运行特性进行分析,包括自备电厂、大电网购电、孤岛模式微电网和并网模型微电网;然后综合经济性、可靠性和环境效益,建立了供能技术评价指标体系;最后,以某电解铝生产园区为实际算例,分析4种供能方式在工业园区应用中的经济性表现,并综合未来碳价格和储能成本的发展趋势进行敏感性分析,可为工业园区投资者和相关政策制定者提供决策参考。

能量应急与双泵供能液压制动系统研究

矿用宽体车在极端路况下频繁制动会导致整车负荷多变,造成发动机停转或制动系统压力急剧变化,导致制动系统失效。针对以上问题,提出一种带有能量应急模块的双泵供能液压制动系统。以应急蓄能器作为能量应急模块、发动机与电动机带动油泵组成双泵供能模块为系统供能,具有紧急制动、行车制动等制动方式。对能量应急与双泵供能液压制动系统和传统单泵供能系统进行对比,在AMESim中建立系统仿真模型。结果表明:相比传统单泵供能系统,双泵供能系统首次充液时间减少了0.98 s,能量应急模块与双泵供能模块可相互亢余,保证系统液压油供给;同时中后桥制动响应时间比前桥慢了0.03 s,进一步提高了整车制动稳定性;系统可实现矿用宽体车行驶中的紧急制动。

考虑城市中央商务区规划阶段负荷不确定性的综合能源系统供能结构研究

在考虑机组最小负载率的基础上建立了各机组的约束条件,分别以经济性和环保性为目标构建了优化模型,研究了负荷不确定性对系统供能结构的影响。从概率的角度对规划阶段建筑群的负荷不确定性进行了描述,并应用场景分析法将已知概率分布的随机问题转化为便于求解计算的确定性问题。考虑负荷不确定性后,系统总的容量增大7%,运行费用增加2%,系统年总投资增加4%。对比经济性与环保性目标优化结果,分析了系统运行和供能结构配置产生差异的原因。

某核电厂蒸汽供能改造对汽轮机组运行的影响分析与优化研究

通过模拟机验证分析机组蒸汽供能改造后系统运行参数的变化,评估改造对机组运行的影响并提出运行优化建议,供设计参考以完善蒸汽供能改造后的机组控制。从机组运行控制方式、功率失配量计算、蒸汽凝结水回水、汽轮发电机快速升负荷、发电机功率下降方面对机组控制逻辑进行分析,评估上述因素对机组运行的影响,对核电厂蒸汽供能改造后的运行控制提出优化建议,为蒸汽供能改造的核电机组或新建核能供热(供汽)机组提供设计参考。

无线供能边缘计算时延优化卸载策略研究综述

无线供能及移动边缘计算技术的整合为下一代无线通信网的实现提供了技术支持。然而,用户数量的激增将对诸如系统响应时效性和超低延时等需求的实现提出了新的挑战。因此,如何设计迭代次数少、收敛速度快、灵活性强的实时计算卸载策略成了研究的新热点。文章梳理了无线供能移动边缘计算(Wireless Powered Mobile Edge Computing,WP-MEC)系统在实现超低延时需求上面临的问题与挑战;总结了WP-MEC系统的网络模型及其计算卸载策略的研究概况;详细阐述了4种不同接入方式下的WP-MEC系统的计算卸载策略研究现状;对比分析了各类传统的数值优化方法及深度强化学习优化方法在实时计算卸载决策方面的优劣;对低复杂度高效计算卸载策略的发展进行总结与展望,提出了延时最小化计算卸载策略的3个关键研究方向。

基于柔性光伏组件的重型卡车驾驶室供能系统的实验研究

中国重型卡车保有量大,驾驶员工作强度极大,驾驶室内空间有限且封闭,提高驾驶员的热舒适性对于缓解其疲劳、提高行车安全性具有重要意义。为在提高驾驶员热舒适性的同时减少重型卡车的能源消耗,研发了一套基于柔性光伏组件的重型卡车驾驶室供能系统,以国产重型卡车中销量最高的车型为例搭建了重型卡车驾驶室实物模型,对使用柔性光伏组件供电和半导体制冷装置实现驾驶室局部温度控制和充放电技术集成的应用方法进行了探索,并通过实验从局部温度控制策略、光伏发电与变负载充电关系这两个方面对本供能系统设计的合理性进行了验证。研究结果表明:以长沙地区为例,经计算,重型卡车(平稳运行时)驾驶室内的夏季制冷总负荷为3995 W,使用6组(共18片)半导体制冷片组即可达到驾驶室局部的制冷效果。使用人工环境箱模拟长沙地区夏季、冬季环境温度进行局部温度控制效果实验,本供能系统的制冷和供暖效果均可满足人体的热舒适性需求,验证了所提出局部温度控制策略的可行性。根据光伏发电与变负载充电实验,1块XZL-A100型单晶硅柔性光伏组件的年发电量约为13.3 kWh,本供能系统的光伏发电模块采用6块单晶硅柔性光伏组件并联,发电量可以满足重型卡车驾驶室局部温度控制的用电需求。

燃料电池船舶复合供能系统控制策略设计与仿真

针对燃料电池船舶复合供能系统中的燃料电池功率波动问题和储能单元电池荷电状态(State of Charge, SOC)极端分化问题,依据系统拓扑结构,提出基于负载功率频率分解与模糊逻辑控制法相结合的复合供能系统控制策略设计。采用实例仿真验证该设计的优势。结果表明,该设计可有效保持燃料电池输出功率平滑,对储能单元SOC具有良好的均衡控制效果。

混合供能蜂窝网络的投资回报率和碳效联合优化

为解决“5G基站+光伏+储能”系统难以兼顾系统经济性与蜂窝网络性能的问题,提出双层优化模型。外层模型将时间尺度压缩在1天,采用基于模拟退火的粒子群算法求解基站光伏储能容量,其优化目标为在满足光伏利用率要求下,使得系统投资回报率最大。内层模型将时间尺度确定在1小时,采用拉格朗日对偶分解方法求解基站发射功率分配策略,其优化目标为在满足用户服务速率要求下,使得网络逐小时碳排放效率最优。通过对混合供能蜂窝网络系统经济性分析,分别得出了系统投资回报率、碳效与系统光伏板面积、电池储能容量的关系。仿真结果表明,使用提出的算法可使得系统投资回报率达到380.3%,光伏利用率达到96.5%;其内层碳效优化算法相较于注水算法碳排放量降低了31.8%。

北方某医院供能系统可再生方案浅析

北方医院作为大型能耗单位,能源消耗量巨大,自建燃气锅炉房的传统方式已面临能源浪费和环境污染的严峻挑战。通过对某医院负荷进行分析,并根据该医院特点提出了相应的可再生能源利用方案。模拟该医院可再生能源利用方案投资和能耗数据可知,无论是从降低碳排放,还是降低运行费用的角度来看,医院设置浅层地源热泵系统和光伏系统这些新能源措施是十分有利的,对比燃气供热和市电来说,其静态投资回收期也具有一定的优势。

基于无线射频供能的端边协同智能任务推理机制

针对云侧进行智能任务推理时带宽需求高与实时性差、端侧设备计算能力与能量受限的问题,在端侧设备处引入无线射频供能技术以实现端侧设备独立供能,进而提出了基于无线射频供能的端边协同智能任务推理机制,以最大化端侧设备智能任务推理完成率。构建端侧设备能量收集和端边协同推理模型。考虑端侧设备射频(Radio Frequency,RF)能量收集时间与端边协同智能任务推理时间约束、端侧设备传输功率与可使用能量约束及边缘侧计算资源约束,最大化智能推理任务完成数量。提出了一种基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)模型分割与通信计算资源联合优化算法,以得到最优的端侧设备射频能量采集时间、端侧设备传输功率、DNN模型分割点和边缘计算资源分配。仿真结果表明,所提算法可有效提高智能任务推理完成率,且明显优于其他对比算法。

STAR-RIS辅助无线供能通信网络的优化

提出一种基于可同时透射和反射的可重构智能表面(STAR-RIS)辅助的无线供能通信网络,其中两个传感器节点组(SNG)利用供电站(PS)的无线能量信号采集能量,并利用所获取的能量将其信息发送至接入点(AP). STAR-RIS部署在两个SNG的中间,为无线能量和信息传输提供帮助.通过联合优化STAR-RIS的相移参数和通信资源分配以实现系统吞吐量最大化.由于优化问题的非凸性,采用块坐标下降法对问题进行求解.通过引入辅助变量并利用连续凸逼近和罚函数等方法将原问题转化为凸问题进行求解.实验结果表明,提出的通信方案可以为系统提供更高的性能增益.

基于改进经验小波变换模型的供能管道移动GIS综合智慧巡检策略

当前供能管道巡检策略由于对管道的缺陷特征提取不够纯净,导致缺陷定位准确度差,因此,提出了基于改进经验小波变换模型的供能管道移动GIS综合智慧巡检策略。利用移动GIS技术采集管道数据,根据管道数据采用改进经验小波变换模型对管道缺陷特征进行提取,其树状结构的子频带自分解能够准确分辨出缺陷源信号与其他干扰信号,提取到更加纯净的缺陷特征,并对缺陷特征向量特征集进行滤波,从而计算出管道缺陷的具体位置。在实验论证中,对提出的策略的定位准确性进行了验证,结果表明,提出的策略应用于供能管道巡检中,对管道缺陷定位的准确性较高。

浅谈新能源地铁作业车的供能及控制系统

地铁作业车是城市轨道交通工程施工的重要设备,传统的地铁作业车采用247kW的柴油发动机作为动力,工作噪音大,严重危害作业人员的身心健康,研究一种新能源地铁作业车成为适应社会发展的必要选择。本文对新能源地铁作业车的供能系统及控制系统的原理、结构进行研究,并与传统地铁作业车进行对比分析。经应用实践,该作业车具有一定的节能环保优势。