考虑主从博弈的电热能源系统优化调度

针对多主体利益纷争导致电热能源系统运行经济性欠优的问题,提出一种基于主从博弈理论的电热能源系统优化调度方法。首先,分析博弈过程中的信息交互机理,建立电热能源系统调度框架;其次,制定上网电价和供能商出力约束,构建旨在实现环境成本和购电成本之和最小化的主体模型,同时构建以自身经济性最优为目标的从体模型;最后,采用差分进化法求解各主体的出力分配和利益分配问题。仿真结果验证了所提模型的优越性。

含镍铬合金丝纬编电热层复合材料的拉伸性能

为开发一种航空飞行器防冰用电热复合材料,选取3种细度的镍铬合金丝,基于平针、罗纹和双罗纹3种纬编结构,优选了6种镍铬合金丝纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物为电热层,制备玻璃/环氧电热复合材料,并采用实验方法研究了镍铬合金丝细度和纬编结构对电加热织物及其复合材料的电热性能和对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:同种纬编结构,镍铬合金丝细度较大,织物电热转换效率较低,电加热织物及其复合材料表面最高平衡温度较高,电热复合材料拉伸强度较小;同种镍铬合金丝细度,在11 V直流电压30 s下,平针组织电加热织物为电热层的复合材料表面温度由室温升高到74.1℃,升温速率达1.63℃/s,较罗纹和双罗纹组织升温速率分别高154.69%和33.61%;平针组织电加热织物为电热层的复合材料的拉伸强度为450.2 MPa,较罗纹和双罗纹组织拉伸强度分别高3.68%和4.53%。初步工作表明,含镍铬合金丝纬编电热层复合材料有望满足航空飞行器防冰用电热复合材料的需求。

石墨烯电热涂料的制备与性能影响因素分析

碳系电热涂料以高电热转化率、安全稳定、适用性强等特点成为电热功能性涂料主流的研究方向。其中以石墨烯为导电填料的石墨烯电热涂料深受研究人员青睐,但是影响石墨烯电热涂料性能的因素众多,为此国内外科技工作者进行了大量的研究。综述了影响石墨烯电热涂料性能的因素,着重分析了制备工艺、界面效应、分散度、粘结剂等对石墨烯电热涂料性能的影响,最后指出了石墨烯电热涂料目前存在的问题并展望了其未来发展趋势。

纬编电热针织物设计和性能评价

为了探究金属长丝作为电加热元件在纬编电热针织物中的应用,通过赛络菲尔纺工艺开发了棉/铜镁合金和棉/不锈钢复合导电纱,并与碳纤维进行比较,采用罗纹空气层加衬纬组织制作了电加热元件并联的3种电热织物,并对导电纱和纬编织物电热性能进行实测及数据拟合。结果显示:复合导电纱达到导电纱A类产品要求;在12 V电压时,棉/铜镁合金导电纱表面温度最高可达40.9℃;金属复合导电纱电热织物升温和时间、电压有关,电热织物的表面平衡温度与输入功率呈线性关系,温度达45℃以上时,电热织物电阻变化率低于2%,热稳定性好;相同条件下,棉/铜镁合金织物升温速度最快,输入功率最大,在4 V电压下最高温度达49.8℃;采用赛络菲尔复合导电纱开发罗纹空气层加衬纬的纬编电加热织物具有一定的可行性。

石墨烯/碳纳米管复合电热膜制备过程工艺优化及预测模型

目的本文利用响应面法和神经网络遗传算法对石墨烯/碳纳米管复合电热膜的固化工艺进行优化,并对2种方法的优化结果进行比较,为复合电热膜制备提供了最佳的工艺参数。方法通过单因素实验探讨浆料定量、固化温度和固化时间对复合电热膜体积电阻率的影响,在此基础上进行BB试验设计,在BB试验结果上进行响应面法(RSM)和BP神经网络分析及优化。结果单因素实验结果表示随电热膜定量增加,体积电阻率先下降后上升,随着固化温度的升高或固化时间增加,体积电阻率逐渐下降直至趋于稳定。对BB响应面法和GA-BP遗传神经网络法优化获得的最佳工艺进行实验验证,GA-BP遗传神经网络模型优化的结果相对误差较小为1.06%,因此得出最佳固化工艺参数:定量为0.056 g/cm^(2)、固化温度为85.71℃、固化时间为11.13 h。该研究结果对石墨烯碳纳米管复合电热膜的制备工艺具有参考价值。结论通过响应面方差分析表明,定量、固化温度和固化时间三因素对体积电阻率既有显著的线性影响,也有极其显著的平方影响。BP神经网络预测模型的准确性很好,可用于石墨烯/碳纳米管复合电热膜体积电阻率的预测。

基于电热耦合模型的宽温域锂离子电池SOC/SOP联合估计

准确的状态估计对于锂离子电池安全可靠运行具有重要意义,但由于非线性强,多参数耦合,实现宽温域多参数联合在线估计难度较大。考虑到温度影响,建立电热耦合模型,采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)在线辨识电池参数,通过电压及温度仿真验证了模型的准确性;然后针对无迹卡尔曼滤波算法(UKF)历史数据利用率低的问题,引入多新息理论(MI)改进UKF,改进后的算法在非电压平台区荷电状态(SOC)估计均方根误差不超过1.2%,相较于改进前误差降低了30%以上,并结合安时积分法设计切换算法,解决了MIUKF算法在磷酸铁锂电池电压平台区无法通过电压反馈修正SOC估计误差的问题,实现了宽温域复杂工况下全区间SOC的准确估计,在不同SOC初始值条件下验证了结合算法的准确性,均方根误差不超过3%,为峰值功率(SOP)估计提供了可靠的SOC值;最后将温度约束引入到SOP估计中,提出多约束条件下的SOP估计方法,结果表明在高温条件下,温度起到关键限制作用,可以防止电池温升过大,减少安全隐患。

基于MPC的光电热联合系统建模与控制优化

为解决我国北方地区冬季采暖产生的能源消耗与环境污染问题,改善光资源丰富、较丰富地区光能利用率不足的现状,充分利用谷电和日照优势,针对太阳能利用与建筑采暖相结合的分布式能源系统性问题,提出一种基于TRNSYS动态建模与数值建模相结合的光电热联合供暖系统。综合考虑小范围内供暖温度的时滞性以及系统各设备的出力情况,联合Matlab搭建模型预测控制器(MPC),提出一种基于MPC的误差实时校正优化控制策略。分析表明:采用MPC的控制优化,在热负荷跟踪方面,最大误差降低4.16%,平均误差降低2.79%;在室内温度控制方面,最大偏差降低1.2℃,平均偏差降低0.2℃;在太阳能利用占比方面,太阳辐射强度趋近于800 W/m^(2)时,太阳能利用占比差距达最大8.9%。分析结果说明该系统可以更快速、更准确地跟踪建筑热负荷波动,并且有效抑制室内温度波动,提高清洁能源的利用率。

二氧化碳电热储能与液态储能系统热力性能对比分析

二氧化碳电热储能与液态二氧化碳储能技术具有适用范围广、储能密度大等特点,是目前压缩气体储能技术的研究热点,然而,上述系统在储能形式及流程上的差异造成了系统在储能效率、储能密度等方面的不同,目前尚无系统性研究。基于此,本工作阐述了上述系统的能量存储原理及流程构型特点,建立了热力学分析模型,在设定工况下比较了两者性能指标以及不可逆损失分布特性,并进一步探讨了关键参数变化对两种储能系统的性能影响。结果表明,二氧化碳电热储能系统通过将工质的压力势能进一步转化为冷能储存,从而获得了更高的储能密度(7.36 kWh/m^(3)),而液态二氧化碳储能系统通过高压罐将压力势能直接储存,避免了额外的叶轮机械损失,具有更高的循环效率(63.60%);此外,通过参数研究发现,提高压缩机等熵效率和出口压力对液态二氧化碳储能系统的性能提升更加明显,提高透平等熵效率对二氧化碳电热储能系统的提升更加明显。研究成果将为二氧化碳储能技术路径选择和技术进步提供支撑。

考虑阶梯式碳交易与电热需求响应的综合能源系统经济调度

在能源安全新战略背景下,推动可再生能源发展、降低碳排放将是未来发展趋势。为了消纳大规模风电的弃风功率以提升电网的调峰能力,首先考虑阶梯式碳交易机制,采用碳交易市场,利用碳交易价格达到控制碳排放的目的;其次基于分时电价形成用户用电舒适度与用热舒适度,构建电热负荷需求响应模型,在掌握电锅炉、储热装置和热需求可时移特性的基础上,通过风电供给价格弹性系数描述风电出力与电锅炉协议电价之间的变化;最后通过综合满意度指标评估负荷响应能力,构建了考虑需求响应和阶梯式碳交易机制的含蓄热式电锅炉综合能源系统优化调度模型,实现系统经济运行,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。结果表明所提方法能够有效促进风电消纳,减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

垂直洋流下500 kV海缆电热耦合场和载流量研究

发展海上风电是实现“双碳”目标的重要举措。直流海缆是海上风电输电工程的重要装置,而海缆稳态载流量等研究对推动远海风电大规模开发具有重要意义。近年来高压直流海缆稳态载流量的相关研究考虑海洋环境因素较为单一且未充分考虑绝缘层温差的限制。文中建立了500 kV直流海缆与海水系统的电-热-流耦合模型,研究了单根和双极海缆在不同敷设方式下垂直洋流(垂直于海缆长度方向流动的洋流)流速,考虑绝缘层温差限制、双极不同间距等对载流量的影响。结果表明,相较于仅考虑线芯温度70℃限制,综合考虑绝缘层温差20℃限制的载流量更小,且相较于其他敷设方式,直埋敷设时绝缘层温差20℃限制对载流量的影响更小;双极海缆的载流量随双极间距增大而增加,流速为0.1 m/s时涡旋对海缆载流量有较小的提升作用;在绝缘层温差为6℃附近,电场发生翻转。研究结果可为敷设方式的选择以及载流量的预测和评估提供重要指导和参考。

微型组合导航SIP芯片的PDN电热协同仿真与优化

随着SIP芯片逐步小型化和集成化,导致芯片对PDN的直流压降、电流密度以及系统的温升控制要求越来越高.本文通过改变载流导体的面积来改善直流压降和电流密度过高的问题,同时针对芯片温升研究通过合理优化热过孔阵列的孔径、过孔数量以及镀铜厚度来减小热阻以达到控制芯片温升的目的.仿真结果表明,增加载流导体的面积能有效降低直流压降和电流密度,且还留有很大的裕量;而热过孔阵列的合理布局能有效控制芯片温升,从而提升了芯片的功能和可靠性.

多相复合导电沥青混合料的伏安特性及电热特性研究

【目的】研究导电沥青混合料的电学性能,推广导电沥青路面。【方法】将石墨烯、碳纤维和钢渣作为导电相,制备多相复合导电沥青混合料并对其进行通电试验,确定碳纤维和石墨烯的最佳掺量,表征导电沥青混合料在交流电下的伏安特性和电热特性。【结果】对于导电沥青,导电相单丝絮状碳纤维和石墨烯的最佳掺量分别为0.5%和0.8%(质量分数);对于导电沥青混合料,导电相针片状碳纤维的最佳掺量为0.35%(质量分数)。导电沥青混合料中的导电相掺量越高,试件尺寸越大,其伏安特性的线性度越高。导电沥青混合料的电热效应主要由碳纤维产生,试件通电后温度分布不均匀,靠近电极两端升温最快。【结论】多相复合导电沥青混合料具有良好的升温性能。本研究成果可为多相复合导电沥青混合料在电热型融雪路面中的应用提供一定借鉴和参考。

碳纳米管模板导向制备煤沥青基电热材料及其性能调控研究

本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高;多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度,进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管,可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%;在5、10和15 V电压下,煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165℃,相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70℃,显示出极大的应用前景。

NiTi形状记忆合金弹簧电热驱动特性研究

在对NiTiSMA弹簧致动原理分析的基础上,基于所设计的测试方案和实验平台对NiTiSMA弹簧的变形速度、收缩力以及疲劳性能进行了研究。揭示了激励电流、外部负载以及拉伸长度对NiTiSMA弹簧变形速度的影响;得出实验所用弹簧的最佳拉伸范围为60 mm~90 mm以及最大拉伸长度为110 mm。实验结果表明,随着外部负载的增大,NiTiSMA弹簧的可循环使用次数显著下降。

夏玉清教授电热针治疗慢性萎缩性胃炎经验浅析

夏玉清教授是中国中医科学院望京医院著名的老一辈针灸医家,电热针和电热针疗法的研制者和发扬者。长期从事针灸临床工作,她深厚的中西医结合功底,独特的针灸疗法,使得一些世界性疑难重症得解[1-2]。笔者有幸在夏玉清教授身边跟诊学习,获益良多,受益终生。现将其针灸治疗慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)的经验整理如下。

基于共轭梯度法的晶闸管电热耦合模型快速求解方法研究

为解决传统求解技术在处理效率和计算成本上的局限问题,针对晶闸管电热应力耦合交互模型,提出一种基于共轭梯度法的高效解析方法。通过优化迭代过程和收敛条件来显著提升求解效率和精度。新的参数选择策略被引入以自动调整算法迭代步长,加快收敛速度,减少计算资源消耗。相比传统求解方法,所提优化方法在求解时间上平均减少10%,求解精度提高8%。这一进展证明自适应共轭梯度法在电热应力耦合模型快速求解中的有效性,可为电力电子设备热管理提供高效、可靠的计算工具。所提方法在多种测试条件下均表现出显著的提升效率和良好的精确度,为晶闸管电热耦合模型的高效求解提供了创新方案,同时对电力电子领域的相关研究具有重要的实践意义。

基于风电场景概率的电热混合储能优化配置

为有效提高风电入网的经济性和可行性,文中提出一种考虑风电典型场景概率的电热混合储能优化配置方案。首先通过场景分析,利用K-means聚类法将大量风机历史出力数据简化为6个典型出力场景,确定各场景发生的概率,其中聚类数目由肘部曲线法和Dunn指数法综合确定;其次提出电热混合储能系统控制策略,建立适用于多场景的风储联合系统模型;最后,以经济性成本最低与弃风量最小为目标,建立包含电、热负荷综合响应的容量配置优化模型,并将场景概率以权值的形式加入到目标函数中,采用粒子群算法求解模型。通过仿真分析和与其他储能配置场景对比,发现所提配置策略能够提高风电利用率约16.12%,同时减少系统综合成本约43.76%,验证了所提策略的合理性和有效性。

计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。

PEO/rGO复合电热膜的制备及电热性能研究

采用导电性能优异的还原氧化石墨烯(rGO)为导电填料,以高分子聚合物聚氧化乙烯(PEO)为粘结剂,以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂配制成导电浆料,通过刮涂法高温固化得到聚氧化乙烯/还原氧化石墨烯(PEO/rGO)复合电热膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对复合电热膜进行分析表征,并测试了其电学特性和电加热性能。结果表明:PEO/rGO复合电热膜的方阻随着rGO含量的增加而逐渐下降,且方阻的下降速度由快到慢;PEO/rGO复合电热膜的升温速度随着导电填料rGO含量的增加逐渐变缓;当rGO含量较多、PEO含量较少时,会造成升温速率下降,也会造成电热平台不稳定;当rGO质量分数为20%时,在施加18V直流电压下复合电热膜可快速升温至43℃,并且表现出平稳的电热平台和较高的电加热效率,能够满足低温高效率复合电热膜的使用要求。

电热砭石热熨技术在改善老年患者脾肾阳虚型功能性便秘中的应用

目的:评价电热砭石热熨技术改善老年患者脾肾阳虚型功能性便秘的效果,为缓解其便秘症状、提升生活质量提供参考。方法:便利选取2023年7月至2024年2月在北京市某三级甲等中医医院收治的老年脾肾阳虚型功能性便秘患者为研究对象,随机分为对照组(n=29)和实验组(n=29),对照组给予健康指导及腹部按摩,实验组给予健康指导及电热砭石热熨治疗。采用便秘患者症状自评量表(PAC-SYM)、Bristol粪便性状评分(BSFS)、患者便秘状况评估量表(PAC-QOL)对患者进行评定,同时记录干预前后两组患者每周排便次数,观察排便频次改善情况。结果:干预前后两组PAC-SYM、BSFS、PAC-QOL得分差异均有统计学意义(P<0.05),且实验组患者排便次数干预前后差异有统计学意义(P<0.01);实验组患者干预后PAC-SYM、BSFS、PAC-QOL评分、排便次数均优于对照组(P<0.01)。结论:电热砭石热熨技术能够明显改善老年患者脾肾阳虚型功能性便秘症状,使排便次数增加,提高老年患者生活质量。