氢耦合区域综合能源系统集群双层博弈随机优化调度策略

为促进区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)集群的高比例新能源就地消纳,实施新能源的RIES内部消纳、RIES间互补消纳及氢能转换调节消纳策略,解决RIES多购售主体电能交易模式、氢能耦合高效应用和源荷不确定性调度风险等关键问题,提出了RIES集群的三阶段调度随机优化模型。第一阶段,基于电储能调节的RIES新能源电力波动平抑模型,提升电能质量。第二阶段,基于演化博弈的RIES间新能源互补交易调度模型,优化制定购电选择主体策略。第三阶段,采用电制氢及混氢技术,消纳互补交易后的过剩新能源,实现电能时移和电-气、电-热转移的氢能调节;考虑源荷不确定性的随机优化模型,获得兼顾经济性和鲁棒性的调度策略。通过仿真算例验证了方法的有效性。

作物水肥优化耦合区域的图形表达及其特征

用中国科学院安塞实验站田间试验数据 ,建立了水肥供应与玉米产量、耗水量的关系模型。以作物水分利用效率与产量为目标 ,得到了两类作物水肥优化耦合区域。在水肥坐标面上 ,取两种方向 (与产量达到最大的点的连线的方向及产量曲面的梯度方向 ) ,得到的水分生产弹性系数等于 1和等于 0的点所形成的区域均呈椭圆形 ,分别称为第一类椭圆和第二类椭圆。第二类椭圆与第一类椭圆相比 ,短轴缩小 ,长轴没有变化。最大产量与最大水分利用效率处于长轴的两个端点上。由此椭圆 ,根据节肥要求等条件 ,得到了水肥优化耦合区域。

基于节点位移法的变耦合区域风力机叶片弯扭耦合效应分析

弯扭耦合风力机叶片可以有效降低叶片极限载荷,但会增加叶片发生气弹不稳定的风险,耦合区域对叶片弯扭耦合性能有重要影响。基于节点位移给出了弯扭耦合系数及等效弯扭耦合系数的定义,将弯扭耦合系数视为叶片整体属性,可以考虑耦合区域对叶片弯扭耦合特性的影响。以NREL 5 MW风力机叶片作为基准模型,设计了变耦合区域弯扭耦合叶片,研究耦合区域、铺层角度和叶片材料对弯扭耦合叶片的变形及其等效弯扭耦合系数的影响。数值计算结果表明,全区域碳纤维叶片弯扭耦合效应最显著;而全区域玻璃纤维-碳纤维混合铺层叶片也可以获得较显著的弯扭耦合效应。

自动化三维超声图像无探头耦合区域的计算机辅助排除算法

自动化三维超声成像时,只有在探头和皮肤间存在良好耦合接触的区域才能形成有效超声信号。通过构建一个二维冠状面图像掩模实现了对非耦合区域图像的计算机辅助排除。算法首先通过分别对多帧连续和间断的二维冠状面图像相同位置的像素点做均值处理,得到冠状面均值图像;然后分别将对连续和间断冠状面做均值处理后的图像使用双峰阈值分割法进行阈值处理,得到二值图像,再使用形态学图像处理方法对二值图像进行处理,在处理后的两张二值图像中选择最优二值图像作为掩模图像;最后使用掩模图像对待处理冠状面图像的非耦合区域进行排除并使用伪彩色显示冠状面耦合区域。结果表明,本算法可实现对自动化三维乳腺超声(ABUS)数据无探头耦合区域的自动排除,能有效避免后续图像处理过程对非耦合区域的无效运算。

磁耦合谐振式无线电能传输系统在过耦合区域传输效率分析

该文研究了磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统在过耦合区域对等同谐振回路和非等同谐振回路的可实现传输效率。利用等效电路理论建立了MCR-WPT系统的电路模型。通过等效参数与频率、耦合系数的函数关系,分析了频率分裂现象,并推导出频率分裂的闭合方程和等同谐振回路在过耦合区域的传输效率。通过设计环状线圈及相关实验,验证了分析结果与实验结果的一致性。通过数学证明发现,即使在等同谐振回路内出现频率分裂,也可保持传输效率为1个恒定值。研究结果表明,等同谐振回路在MCR-WPT系统过耦合区域可实现高稳定性能。

区域多扇区耦合容量评估

明确空域单元内部交通流特性及其动态演变机制是评估区域多扇区耦合通行能力的基础,对于提升空中交通管理效率至关重要。基于改进的元胞传输模型(CTM),以实际飞行数据为基增量仿真推演分析了交通流流量、速度与密度间的宏观基本图(MFD)。进一步表征区域多扇区之间的耦合作用,建立区域多扇区耦合快时仿真模型。通过分析区域多扇区需求平均延误关系对区域多扇区耦合容量进行评估,揭示区域运行瓶颈。以合肥区域管制扇区为例,评估了区域多扇区耦合容量,并依据各扇区的延误贡献识别了该区域多扇区运行瓶颈主要集中在ZSOFAR02扇区和ZSOFAR01扇区。研究成果可为提高区域多扇区航路航线网络通行能力提供科学的理论支撑。

区域海气耦合模式WON在东南亚低纬高原一次强降水事件模拟中的应用

为改善东南亚低纬高原区(LLHSA)降水模拟的性能,提高降水预报准确性,本文采用大气环流模式WRF(4.2版)和海洋分量模式NEMO(3.4版),用耦合器OASIS3-MCT进行桥接,得到区域海气耦合模式WRF-OASIS-NEMO(WON)。大气和海洋分量模式都配置成相同的Arakawa-C网格,水平空间分辨率设为0.25°,耦合频次设置为逐小时,便于模拟海洋和大气环流相耦合的中尺度运动特征。为评估WON模式的模拟性能,选取2020年8月16-18日的强降水过程为例,与单独WRF模式的模拟效果进行比较分析。WON和WRF模式模拟的降水大值区位于高原东北部和中西部地区,平均日降水量约为20 mm·d^(-1),与观测事实基本相符。WON模式改善了WRF模式在高原南部降水偏多而在高原西北部降水偏少的模拟偏差。WON模式改善了降水动力条件的模拟效果,在高原中南部气旋式环流增强,在高原西侧反气旋式环流增强,进而改善了WRF模式在高原南部周围降水偏少,高原西北部降水偏多的模拟偏差。WRF和WON模式均能再现垂直螺旋度的发展特征,即在对流层中低层为正垂直螺旋度发展,而在对流层高层为负垂直螺旋度发展。两个模式在雨带西部400 hPa高度层附近垂直螺旋度模拟偏强,而在600~700 hPa高度层上垂直螺旋度模拟偏弱。WON模式相对于WRF模式的改进区域主要集中在雨带中西部地区。本次强降水的水汽来源包括孟湾的西南水汽输送和中国南海的偏南水汽输送。WRF模式和WON模式均能较好地重现相关水汽通量特征。WRF模式在孟湾北部水汽辐合偏强,而在中国南海水汽向北输送偏弱。WON模式主要改善了WRF模式在中国南海水汽输送偏弱的模拟偏差。WON模式改善降水模拟效果的主要原因是孟湾海表热通量交换导致孟湾中低层大气偏冷偏干,大气对流活动减弱,在孟湾北部形成的低层反气旋偏差改善了本次强降水过程动力条件和水汽条件的模拟效果。

数字经济与绿色金融区域耦合的空间联系及差异分析

数字经济和绿色金融是实现我国经济高质量发展的重要驱动力,提升数字经济与绿色金融耦合协调发展水平对于促进经济高质量发展、提高资源利用效率和环境保护具有重要意义。本文基于2011—2021年全国30个省份数据,运用耦合协调度模型、Dagum基尼系数、引力模型、核密度估计以及Markov链等方法,分析了数字经济和绿色金融的发展情况,并探究了它们的区域耦合协调情况及其时空态势。研究结果表明,数字经济和绿色金融的协同发展水平在稳健上升,但整体水平仍较低,需要增强区域间联系;东部地区的数字经济和绿色金融协同发展水平显著高于中西部地区,存在区域不平衡现象;数字经济和绿色金融的协同发展可能呈现趋同现象,但仍需注意各地区状态固化可能会导致差异扩大。因此,政府部门和相关机构应该积极采取措施,包括增强区域间经验交流和合作、促进颠覆性技术研发和推广、完善和创新政策体系等,以实现数字经济和绿色金融的协调和均衡发展。

交通基础设施、劳动力配置与中国城乡融合发展——基于劳动力与产业、区域双重耦合视角

城乡融合发展是中国特色社会主义的优势体现,也是新时代破解社会主要矛盾的现实需求。构建城乡融合发展指标体系,测算2003—2020年我国283个地级及以上城市的城乡融合发展水平,从理论和实证两方面综合考察交通基础设施对城乡融合发展的影响效应及作用机制。研究发现:交通基础设施不仅能直接为农村低技能劳动力提供良好的就业机会并带动相关行业发展,而且能降低要素流动成本,有效推动我国城乡融合发展;交通基础设施具有公共物质资本属性,促使劳动力在产业和地区间合理的流动以契合资源禀赋特征,为劳动力与产业及区域双重耦合提供了强有力的支持和保障,激发了我国城乡融合发展的动力。在完善城乡交通基础设施过程中,可从提高劳动力与产业、区域双重耦合度的视角助推我国城乡融合发展。

一种区域耦合度指标及其在电压无功分区控制中的应用研究

针对现有电压无功控制分区方法中缺乏定量评判分区结果优劣的问题,提出了以节点电压无功耦合度为基础的区域耦合度指标以及用于选择区域主导节点的节点区域耦合度指标。同时通过对节点进行模糊聚类,建立了一套集分区、评价、控制于一体的电压无功VQ耦合度分区控制方法。将此方法应用于湖北电网,对分区控制结果进行验证可得:该分区方式中各区域具有较强独立性,区域无功源扰动只对本区域电压影响较大,对其他区域影响较小,所提出的耦合度指标意义明确、计算简单、实用性强。

区域海气耦合模式对我国极端降水模拟分析

使用区域海气耦合模式40年的降水模拟结果,采用百分位的方法定义极端降水事件,分析了耦合模式模拟的夏季中国极端降水事件的特征。结果表明,区域海气耦合模式基本能够模拟出气候平均极端降水阈值的空间分布型及极端降水事件在长江中游、西南部分地区和长江下游局部地区的显著增加、增强趋势,在中西部、华北北部和东北局部的显著减少、减弱趋势。EOF分析发现,模式模拟的极端降水事件几个特征量在我国江南地区长江以南与华南沿海及长江以北的呈反位相变化,这一变化以年代际为主要特征。区域耦合模式基本能够模拟出极端降水量、夏季总降水量、极端降水日数两两间的高时空相关关系。

区域海气耦合模式对中国夏季降水的模拟

以区域气候模式RegCM3和普林斯顿海洋模式POM为基础,建立了一个区域海气耦合模式,对1963—2002年中国夏季气候进行模拟,重点分析该耦合模式对中国夏季降水的模拟性能以及降水模拟改进的可能原因。结果表明:耦合模式对中国夏季雨带分布的模拟明显优于控制试验(单独的大气模式),对长江流域以及华南降水的模拟性能改进尤为明显,同时耦合模式能够更为真实地刻画中国东部地区汛期雨带的移动。对降水的年际变化分析发现,耦合模式模拟的1963—2002年中国夏季降水年际变率与观测吻合,模拟的夏季长江流域降水与观测降水相关系数达到0.48,模拟的华南夏季降水与观测的相关系数达到0.61,而控制试验结果与观测降水的相关系数均较小。对中国东部长江流域夏季降水与近海海温的相关分析表明,用给定海温驱动的大气模式,并不能正确模拟出中国东部夏季降水与海温的关系,而耦合模式能够较好地模拟出长江流域与孟加拉湾、南海以及黑潮区海温的关系,与GISST(全球海冰和海表温度)和观测降水相关关系一致。对水汽输送通量的分析发现,控制试验模拟的水汽输送路径与NCEP/NCAR再分析资料相比差别较大,耦合模式模拟的来自海洋上的水汽输送强度和路径与NCEP/NCAR再分析资料一致,提高了耦合模式对水汽输送的模拟能力,从而改善了模式对华南以及长江流域降水的模拟。

区域海气耦合模式FROALS的发展及其应用

区域海气耦合模式是研究局地海气相互作用过程影响气候变率的重要平台,也是对全球气候模式进行"动力降尺度"的重要工具。本文介绍了LASG(State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics)/IAP(Institute of Atmospheric Physics)发展的区域海气耦合模式FROALS(Flexible Regional Ocean–Atmosphere–Land System model),并总结了过去五年围绕该区域海气耦合模式开展的研究工作。FROALS的特点之一是有两个完全不同的大气模式分量和海洋模式分量选项,可以适应不同的模拟研究需求。针对区域海气耦合模式在西北太平洋地区的模拟偏差,通过分步骤考察不同大气模式分量和不同海洋模式分量对模式模拟性能的影响,指出大气模式是导致区域海气耦合偏差的主要分量。通过改进对流触发的相对湿度阈值标准,有效地改善了此前区域海气耦合模式在亚洲季风区普遍出现的"模拟海温冷偏差"。改进的FROALS对西北太平洋地区的大气和海洋环境有较好的模拟能力,合理地再现了西北太平洋地区表层洋流气候态和年际变率。较之非耦合模式,考虑区域海气耦合过程后,改进了东亚和南亚地区的降水和热带气旋潜势年际变率的模拟。最后,针对东亚—西北太平洋地区,利用FROALS对IAP/LASG全球气候模式模拟和预估的结果进行了动力降尺度,得到了东亚区域50 km高分辨率区域气候变化信息。分析显示,FROALS模拟得到的东亚区域气候较之全球气候模式和非耦合区域气候模式结果具有明显的"增值",显示出区域海气耦合模式在该区域良好的应用前景。

区域海气耦合模式对华北夏季大气水汽输送模拟结果的检验及其与单独气候模式的比较分析

将区域海气耦合模式RegCM3-POM和区域气候模式RegCM3 40年(1963-2002年)的模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料进行对比,检验区域海气耦合模式对中国华北地区夏季大气水汽含量和水汽输送特征的模拟能力,比较耦合模式与单独区域气候模式的差异。结果表明,区域海气耦合模式RegCM3-POM的模拟性能相对于单独区域气候模式RegCM3,大气水汽输送特征的模拟能力有了较大的改进。分析显示两种模式都能够较好地再现东亚地区气候平均夏季大气水汽含量和水汽输送的空间分布特征,而耦合模式对大气水汽输送的模拟更为合理,在对流层中低层更接近观测;耦合模式对中国华北地区夏季平均大气水汽输送通量在垂直方向上的分布型及水平4个边界水汽输送收支的模拟,相对于单独大气模式有了一定的改进;耦合模式对伴随华北地区夏季旱涝的大气水汽异常输送也具有较好的模拟能力,其模拟的水汽输送异常的来源与观测基本一致,尤其是在20°N以北地区,耦合模式结果相对于单独区域气候模式有了很大的改进。但同时耦合模式在低纬度海洋上对气候平均夏季大气水汽含量模拟的偏差比区域气候模式显著;与观测相比,耦合模式对来自孟加拉湾地区的大气水汽输送模拟偏弱,而对西太平洋副热带高压西侧水汽输送模拟偏强,与华北夏季旱涝相联系的水汽输送异常的模拟在低纬度海洋上也存在明显偏差。

区域海气耦合模式对1997/1998年我国夏季气候异常的数值模拟

利用区域海气耦合模式(RegCM3-POM)设计不同的耦合时步,对我国1997/1998年夏季气候异常进行数值模拟,研究不同耦合时步对模拟结果的影响,并将耦合试验结果与单独的大气模式(RegCM3)的模拟结果进行对比分析,以验证RegCM3-POM对东亚地区气候异常的再现能力。模拟结果表明,耦合模式不同的耦合时步试验都较好地模拟出1997/1998年夏季海温的分布,对于1997/1998年海温的差异模拟结果也较为可信。以6小时作为耦合时步的耦合试验,能更好地模拟出1997年华北夏季干旱及1998年我国东部异常洪涝的特征。耦合模式对1997年华北干旱的模拟效果最为理想,而对1998年降水模拟性能较单独的大气模式结果也有一定程度的提高。在对夏季中低层(500 hPa及以下)环流场的模拟中,耦合试验表现出较好的模拟能力。从水汽输送的分析中可以看出,耦合模式能更好地模拟出1997/1998年夏季来自海洋上的水汽输送,与1997年相比,从海洋上输送到我国东部地区的水汽偏多,耦合试验较好地模拟出1997/1998年的水汽输送特征及二者之间的差异,单独的大气模式的模拟结果较差。

一个区域耦合模式在不同分辨率下对台风“山神”的数值模拟

数值模式是台风研究的主要技术手段之一,但是目前数值模拟的台风强度普遍难以达到实际的强度。本文利用1个高分辨率区域海气耦合模式,以HYCOM同化数据以及NCEP FNL1(°)×1(°)再分析资料为模式,提供初始边界条件,对台风"山神"进行了多组不同水平分辨率下的耦合、非耦合模拟实验。初步证明:适当提高水平分辨率能够改善台风中心热通量等的模拟,进而改善台风路径的模拟效果,并显著提升模拟台风的最大强度;通过耦合、非耦合实验组证明,提升水平分辨率可改善海气耦合对台风强度模拟的负面效应,并分析了在特殊海洋涡旋结构下海洋对台风"山神"的响应过程,包括台风引起的路径右侧海表温度冷异常、相应的不对称环流场以及中尺度冷涡的增强与合并等过程。

区域海气耦合过程对中国东部夏季降水模拟的影响

本文以区域环境系统集成模式(RIEMS)和普林斯顿海洋模式(POM)为基础,建立了一个区域海气耦合模式,评估了其对1985～2004年中国东部夏季降水的模拟性能,并通过与观测海温强迫下单独大气模式模拟结果的比较,分析了海气耦合过程对降水模拟性能的影响。结果表明:耦合模式基本能够模拟出中国东部地区夏季降水的气候态分布及中国主要雨带的季节性进退,模拟的降水在空间分布和强度上较单独大气模式都更为合理,对华北和华南地区降水的模拟改进尤为明显。耦合模式能够较好地模拟出1985～2004年中国东部地区夏季降水主要的时空变化特征,模拟的华北、长江中下游以及华南地区夏季降水与观测的相关系数均高于单独大气模式。相比于单独大气模式,耦合海洋模式之后海洋—大气反馈过程改善了模式对海洋—大气界面热通量的模拟,使模拟的东亚地区海陆热力差异与NCEP/NCAR再分析资料结果更为一致,由此提高了耦合模式对低层风场以及水汽输送的模拟能力,从而改善了模式对中国东部地区降水的模拟。

基于邻接矩阵的配电网耦合点区域的分离

变结构耗散网络是一种新的配电网自动化算法 ,能有效地实现配电网自动化的相关功能。由开关顶点负荷求弧负荷和耦合顶点负荷的点弧变换是整个算法的基础 ,而进行点弧变换的关键就在于处理耦合点 ,分离耦合点区域。该文提出了一种新的耦合点区域分离的算法。算法根据配电网拓扑结构形成的顶点邻接矩阵和构造的耦合点信息矩阵进行矩阵的相关布尔运算得到耦合点区域分离的判据矩阵 。

P-σ区域海气耦合模式对中国东部地区降水的模拟

以P-σ9层区域气候模式（P-σRCM9）和普林斯顿海洋模式（POM）为基础，建立了一个区域海气耦合模式P-σRCM9-POM，对1958—1997年40年中国东部降水进行数值模拟．通过分析耦合模式的模拟结果和没有耦合POM的P-σRCM9的模拟结果及其与中国气象局整编的1951—2001年720站逐日降水资料之间的差异，评估区域海气模式对我国东部地区降水的模拟能力．结果表明，耦合模式能较合理地模拟降水的季节变化及中国主要雨带的季节性进退，非耦合模式降水量偏大，耦合模式对此有一定改善，并且耦合模式模拟的降水空间分布比非耦合模式更接近观测．通过进一步分析不同等级雨量的模拟结果，发现江淮流域50～100mm／候的降水出现频数较多，是耦合模式中江淮流域降水量模拟偏大的主要原因．另外耦合模式和非耦合模式模拟的强度较小的降水（小于25mm／候）出现频数都偏少．非耦合模式模拟的华南地区大于100mm／候的降水出现频数偏多，耦合模式对此有所改善．

区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型

针对多区域系统内部各个子区域属性的差异化,提出多区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型。在该模型中,运用区域耦合原理和耦合区域信息交换规则来构造元胞自动机(CA)模型的演化规则,实现局部子区域之间的信息交换,运用不同类型的元胞自动机模型对子区域分别建立不同的CA模拟模型,并用概率化方法处理模拟模型中元胞状态的转化,实现各个子区域状态的演化。实验表明,子区域在保持自身演化形态相对独立的同时,通过边界区域耦合进行演化连接,各个子区域内的元胞能与其边界耦合区域内的元胞保持一种相对稳定的有序形态,且一个子区域的影响能在一定程度上传递到其他子区域内。该模型能很好地处理大规模复杂区域环境下的空间演化模拟。