冷热电联供系统的变工况双层协同优化研究

以冷热电联供系统(CCHP)的逐时供需关系为基础,构建经济性评价指标,采用枚举法与遗传算法相结合的双层协同运算方法优化系统配置容量,提出合理的内燃机配置方案。结果表明,经过双层协同优化的冷热电联供系统具有明显的经济优势,年总成本节约率提升至69.87%,同时减小了内燃机启动负荷,延长了26.47%的运行时间。

基于全年负荷的复合能源系统双层协同整体优化方法

将可再生能源技术、储能技术与天然气冷热电联产技术相融合的复合能源系统是构筑未来清洁低碳、安全高效能源体系的重要方式。然而,这种复合能源系统结构复杂、变量众多、各种形式的能量输出相互耦合,难以优化;同时,由于气象参数及用户侧需求的强烈波动,对能源系统的设计优化通常需要详细的模拟和大量的输入数据,而现有方法在长时间尺度的优化上无法兼顾计算速度及其准确性。为此,基于全年逐时负荷,设计一个结合遗传算法和优劣解距离法的双层协同多目标整体优化框架。内层以运行成本、余热利用率、电网交互为目标优化余热分配比及发电单元功率;外层则以年成本、一次能源消耗、二氧化碳排放为目标优化设备容量,通过内外层间的迭代确定设备最优容量及运行规划。此外,通过与基于典型日负荷的典型日优化方案对比发现,基于全年负荷的全年优化方案下的年成本、二氧化碳排放、一次能源消耗、电网依赖程度分别减少3.64%、3.04%、17.56%及40.27%,整体表现优异,表明该方法可为研究类似能源系统的设计和运行优化提供有效借鉴和解决方案。

计及风光储与充电站的主动配电网双层协同规划

分布式电源与电动汽车充电站的大量接入已对配电网的经济性、电压质量等产生了重要影响。基于这个背景,对电动汽车的充电需求进行了分析,以规划总成本最低、节点电压质量最优为目标,提出了一种计及风光资源、储能以及充电站的主动配电网双层协同规划模型,采用改进的NSGA-II算法进行求解。通过改进的IEEE-33节点算例进行仿真,将不同规划方法所得到的规划方案结果进行对比,验证了所提模型的有效性。该研究可为含有分布式电源与充电站的主动配电网协同规划提供新思路。

考虑光伏不确定性的双层协同优化机组组合

为实现光伏系统高经济性、高环保性的运行,基于负荷与光伏发电的不确定性,设计了一种机组组合双层协同优化方法。第一层优化运用离散粒子群法,以系统污染排放最少为目标,求解最优机组启停状态问题;第二层优化运用改进粒子群法,以系统运行成本最小为目标,求解最优机组出力的问题。在机组组合问题上引入需求响应与光伏发电等手段,并考虑到用户负荷与需求侧的波动特性,建立了不确定性模型。以10机组系统为对象,通过MATLAB仿真验证表明,文章所提出的机组组合模型与优化方法能够使系统在允许存在预测误差的前提下,实现经济环保的运行。

基于多维特征分析的双层协同太阳辐照度预测

为增强逐日太阳辐照度预测的准确性和普适性,提出一种基于多维特征分析的双层协同预测模型。首先,搭建一种双层协同架构,将整个模型分成基准层和提升层两部分,使用分层预测的方式追踪目标对象的多维特征和变化趋势;其次,以数值天气预报(NWP)为输入,采用LightGBM基于特征学习预测方法构建基准预测模型;然后,在前者的基础上,挖掘目标时刻太阳辐照度与历史时序数据之间的关联性,引入改进AdaBoost算法与多隐层极限学习机(MH-ELM)作为提升层主体,提高时序预测的稳定性;最后,选用中国中部地区某光伏电站实测太阳辐照度数据进行算例分析,验证了该模型的合理性和有效性。

政府创新驱动的城市垃圾分类政策执行模式变迁——基于双层关联协同框架分析

垃圾分类政策执行是解决环境外部性问题的重要手段,而推进垃圾分类政策执行系统协同发展是提升垃圾治理水平的重要保障。基于系统理论,以杭州市江干区垃圾分类政策执行过程中地方政府、企业与社会多系统协同为研究对象,构建以“平行关联—互动关联”为基础的系统分析框架,阐释抽象系统理论与微观实践模式之间的内在联系。研究发现:①遵循制度、契约、志愿行为逻辑的多类型关联,既可能增强互补效应,也可能产生封闭倾向和冲突风险;②开放的系统具有适存性特点,垃圾分类政策执行系统的序化发展,体现了从平行关联向互动关联的进阶过程;③政策执行系统变迁离不开地方政府的创新推动,也依赖于共同理念、组织网络、技术条件等因素的支持。促进双层关联协同发展的措施包括:①增强政策执行过程的回应功能和协商功能,创造地方政府回应社会诉求的制度空间,改变政府与居民之间的话语悬置和价值分歧,构建协商性公共领域;②建构“分立”到“融合”的多类型关联机制,推动结构化角色安排和过程控制的“强联结”,建立以目标驱动和自主导向的“弱联结”,强化数字赋能环境治理的智能化、简约化、精准化;③发挥政府创新驱动的双层关联协同作用,推动多主体利益整合的政策创新,畅通多主体参与地方决策的途径,发挥正式规则与非正式规则的统摄作用。

双层结构协同增效保护油气层技术及其室内实验评价

针对屏蔽暂堵保护油气层技术存在的问题,提出了双层结构协同增效保护油气层技术,即通过镶嵌屏蔽剂与膜屏蔽剂复配使用,在封堵较大孔隙或微裂缝基础上形成有效聚合物胶束屏蔽膜,从而有效降低钻井液侵入地层。室内实验评价表明:镶嵌屏蔽剂与膜屏蔽剂的复配使用可产生较好的协同增效保护油气层作用,对钻井液流变性影响不大,具有降滤失作用明显、渗透率封堵率高、封堵强度大、易返排等特点。

双层火力协同反导作战中的火力调度

双层火力协同反导作战中的火力调度是一个动态的复杂决策过程,运用静态调度和单纯的在线调度算法都无法得到最优的结果。根据双层协同火力反导的原理,分析拦截窗口,并构建火力调度的模型。针对时间、资源以及来袭战术弹道导弹(tactical ballistic missile,TBM)弹头威胁系数等约束条件,提出在线调度中的重调度的拦截火力调度算法,给出计算步骤和流程。仿真结果表明,该算法能有效地对双层协同火力反导进行火力调度,同时与单纯的在线调度火力分配方法相比,该方法的分配结果在要地生存能力、时效比、费效比等方面都占优。

主从博弈框架下配电网规划运行多目标协同优化方法

针对配电网网架结构和分布式电源的规划阶段与电网运行阶段存在的交互影响作用,首先,提出了以配电网规划效益与电网运行下用户效用最优为目标的双层协同的规划运行优化框架;其次,以配电网规划中经济性与可靠性最大为目标,规划配电网网架结构与分布式电源接入节点,构建可靠性约束下配电网多目标规划模型,并基于NSGA-Ⅱ算法提出多目标配电网规划模型的求解方法;然后建立考虑电网运行阶段与用户运行调度策略下的分布式电源规划模型,提出了光伏储能规划策略与用户负荷与储能设备的运行调控策略。基于电网公司与用户之间双层规划问题,提出了一种计及电网公司与用户之间互动响应的主从博弈模型。最后,通过实际算例结果表明所提主从博弈下源网协同的规划运行模型可以有效提高电网公司与用户效益,提升电网运行可靠性。

产教融合培养高层次创新型应用人才——以“双层次螺旋协同工程硕士创新能力培养模式”为例

创新能力培养融入工程硕士人才培养的全过程,是提升工程硕士教育质量的根本要求。以适应产业需求为牵引,构建双层次螺旋协同工程硕士创新能力提升模式,通过政府、企业、高校外层次协同,高校与企业内层次协同,发挥企业重要主体作用,促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合,培养更多符合国家战略和行业重大需求的高层次创新型应用人才。

多高超声速飞行器静态协同再入制导方法

为实现多高超声速飞行器的协同再入,提出一种基于参考轨迹的静态协同再入制导方法。首先以实际轨迹长度代替大圆弧假设,研究了实际轨迹长度与总飞行时间的对应关系,提出采用公共轨迹长度作为协调变量的思路;然后设计了一种双层协同框架,其中协调层将轨迹长度作为协调参数进行协调匹配,执行层依据分配的协调参数完成再入飞行;最后针对协同再入的时间一致性要求,提出一种新的协同逻辑转换策略,将终端时间的一致性问题转化为到达截止时间的状态收敛问题。该方法在能量域内进行公共参考轨迹设计,之后通过时域信息提取在时域内完成公共参考轨迹跟踪,最终实现多成员的协同再入。分别在标称状态与模拟扰动环境对所提方法进行了数值仿真,结果表明,所提方法能够简明实现多飞行器的再入协同制导,具有较好的应用潜力。

高比例可再生能源接入下与配电系统分层协同的输电系统自适应规划

分布式可再生能源在配电系统层面的广泛接入使得配电系统具有了类似于输电系统的主动调节能力,输配电系统间的潮流也变得更加灵活双向。为充分利用输配电系统间的互补协调能力,该文提出一种面向未来高比例可再生能源场景的与配电系统相协同的输电系统灵活规划方法。该协同优化框架为一双层结构:上层进行输电系统扩展规划,下层进行配电系统运行模拟。上层模型传递节点边际电价给下层模型,下层模型反馈购售电协议给上层模型,并采用分段线性化、大M法实现模型的线性转化。利用强对偶理论将原双层问题转化为单层等价形式,进而实现商业化软件的有效求解。针对搭建的高比例可再生能源输配电系统,通过算例对比分析验证了所提方法的有效性,并进一步分析了输配电系统参数对规划结果的灵敏度影响。

基于随机模型预测控制的能源互联网双层协调优化调度

为有效降低分布式电源出力不确定性对能源互联网优化运行的影响,从降低分布式能源出力不确定性和双层协同优化两个方面建立了能源互联网的调度体系,提出了一种基于随机模型预测控制的能源互联网双层协同优化调度方法。考虑到光伏和风电的主动控制能力,采用将风电和光伏的规则性概率分布转化为不规则性概率分布的方法,降低分布式电源处理不确定性;通过提出的双层协同优化策略的方法对不规则概率模型进行求解。第一层优化采用离散粒子群法,以系统污染物排放量期望值最少为目标,求解设备启停状态;第二层优化采用粒子群算法,以系统运行成本期望值最小为优化目标,求解设备出力。通过对某市的楼宇进行仿真获得的调度数据和成本优化数据分析,表明了本文提出方法不仅可以降低成本,还有着良好的环境友好性。

可穿戴的光固化型高灵敏柔性应变传感器

柔性应变传感器具有良好的体表共形特性,在可穿戴医疗电子中备受关注。文章采用苯乙烯-马来酸酐(styrene-maleic anhydride,SMA)与氨基化多壁碳纳米管(aminoated multiwalled carbon nanotubes,amino-MWCNTs)的酰胺化反应,得到聚合物包裹的碳纳米管。以弹性棉线作为基材,先后浸渍进入低质量分数和高质量分数的酰胺化碳纳米管/UV胶混合液并进行紫外光固化,固化完成后通过预拉伸制备具有裂纹结构的超灵敏柔性应变传感器。结果表明,双应变层结合裂纹结构的设计方案使得该传感器具有宽的检测范围(0~40%应变)、高应变系数G_(f)(0~13%应变,G_(f)=4000)、低检测限(0.2%应变)和良好的重复性(1000次加/卸载循环)。该传感器对人体脉搏进行测量得到相关的人体健康参数。

考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略

在电力市场深入改革的背景下,综合能源服务商既是直接为用户提供能源服务的能源主体,又是节能减排的重要载体,研究综合能源服务商的合作运行有助于促进区域综合能源系统的低碳经济。首先,提出双层协同优化运行的调控架构,通过顶层监管调动底层综合能源服务商参与碳减排的积极性,底层的各利益主体交互有限信息实现协同优化。其次,基于Nash议价理论,建立计及碳排放限额和惩罚系数的综合能源服务商合作博弈模型,挖掘综合能源服务商合作运行促进碳减排的潜力,并且兼顾个体利益和社会效益。然后,将所建的非凸模型分解为2个线性约束下的凸优化问题,即效益最大化子问题和能源交易支付子问题,进一步采用自适应交替方向乘子法求解上述问题。最后,通过算例验证了所提策略的有效性。

高灵敏度柔性电阻式压力传感阵列研究

由于电阻式传感单元良好的稳定性、数据采集的便捷性以及良好的静态和动态特性,高性能的柔性电阻式电子皮肤受到广泛关注。一般的电阻式传感单元的灵敏度较低,限制了电阻式电子皮肤的应用范围。文章提出了一种基于炭黑/UV胶(CB/UV)层以及具有裂纹的石墨烯片/聚对苯乙烯磺酸钠(GNPs/PSS)层的具有双层协同导电网络结构的柔性电阻式应变敏感单元,该敏感单元具有高应变灵敏度系数GF(最高能达到7449)、低迟滞(4.42%)、响应时间快(80 ms)、稳定性好的特点;设计了具有4×4个传感单元的压力传感阵列,其传感单元具有高灵敏度(最高能达到15.23 kPa^(-1)),将压力传感阵列用于检测砝码质量和抓取力的大小,结果表明其能够清楚地展示出压力的分布和大小。采用该新型柔性电阻式应变敏感单元及其压力传感阵列可拓宽电子皮肤和可穿戴设备的应用范围。

多导弹协同制导研究综述

综述了多弹协同制导领域的主要研究成果和国内外的最新进展,简述了其发展历程。鉴于现有的协同制导研究成果绝大多数主要涉及时间协同问题,而且开环的时间协同制导律已经得到了很好的综述,因此重点综述了闭环的时间协同制导律。按照协同制导架构,多弹时间协同制导可划分为双层协同制导架构和"领弹-从弹"协同制导架构;按照导弹间通信的拓扑结构还可分为集中式和分布式。首先综述了两种协同制导架构,即双层协同制导架构和"领弹-从弹"协同制导架构,并对这两种架构进行了讨论和比较;其次分别综述了集中式和分布式多导弹协同制导的研究成果,分析了这些多导弹协同制导方法的优缺点,并对该研究领域的重要发展方向进行了展望。