Optimal Portfolio Selection of Wind Power Plants Using a Stochastic Risk-Averse Optimization Model, Considering the Wind Complementarity of the Sites and a Budget Constraint

This work focuses on the best financial resources allocation to define a wind power plant portfolio, considering a set of feasible sites. To accomplish the problem formulation and solution, the first step was to establish a long-term wind series reconstruction methodology for generating scenarios of wind energy, applying it to study five different locations of the Brazilian territory. Secondly, a risk-averse stochastic optimization model was implemented and used to define the optimal wind power plant selection that maximizes the portfolio financial results, considering an investment budget constraint. In a sequence, a case study was developed to illustrate a practical situation of applying the methodology to the portfolio selection problem, considering five wind power plants options. The case study was supported by the proposed optimization model, using the scenarios of generation created by the reconstruction methodology. The obtained results show the model performance in terms of defining the best financial resources allocation considering the effect of the complementarity between sites, making it feasible to select the optimal set of wind power plants, characterizing a wind plant optimal portfolio that takes into account the budget constraint. The adopted methodology makes it possible to realize that the diversification of the portfolio depends on the investor risk aversion. Although applied to the Brazilian case, this model can be customized to solve a similar problem worldwide.

月球基地用反应堆电源方案研究

针对月球基地反应堆电源应用需求及月球的特殊使用环境,提出了一种锂回路冷却快堆方案。采用MCNP程序对该方案的核特性进行深入研究,详细计算分析了反应性、燃耗、通量及功率分布等堆芯物理量,并对反应堆的掉落临界安全和屏蔽进行了详细的计算分析。研究结果表明:锂冷回路冷却快堆方案具有堆芯结构紧凑、质量轻、导热效率高、堆芯固有安全性高、功率输出性能好、停堆深度深等优点,适合用作月球探索活动的能量源。

中国东部陆相断陷盆地页岩油开发理论认识与技术实践——以济阳页岩油为例

以济阳页岩油为代表的中国东部陆相断陷盆地页岩油取得产能突破,但埋藏深、厚度大、成熟度低,地层温度高、压力大,原油流动能力差的特点,使其实现高产稳产面临巨大挑战。基于万米岩心及90余口水平井生产实践,深化发展了“储-缝-压”三元储渗理论,以此为指导形成了页岩油开发甜点立体评价、立体开发优化设计、立体均衡压裂等济阳页岩油开发关键技术体系。理论研究和实践表明:孔隙和多尺度、多类型发育的微缝组成“双储”系统,控制着储集空间及油气富集规律,是高产稳产的物质基础;支撑缝与激活缝耦合形成跨纳米-厘米尺度的“双缝”系统,具有梯级启动特征,是高产稳产的渗流路径;地层保压性好的前提下,压裂增能可有效提高孔缝的渗流能力、增加渗吸置换效率,同时精细控压实现能场协同耦合,可进一步释放页岩油藏产能,保压增压“双压”协同是高产稳产的能量保障;以三元储渗理论为指导形成的开发关键技术体系为多洼陷多层系产能突破提供了有效的技术支撑,对促进中国东部陆相断陷盆地页岩油规模效益开发具有重要意义。

基于多变量设计的打纬筘座急回特性分析及优化

为改进筘座后摆急回特性,通过打纬原理分析与机构学推演,提出了一种针对牵手栓最大曲线位移S_(m)的优化数学模型。利用构件长度(l_(c)、l_(h)、l_(r)、l_(f))和曲柄转角α构建多变量设计空间,实现了短牵手四连杆打纬的参数化功能模型开发,并通过机构学仿真对其运动位姿与质心轨迹进行分析验证。实例研究结果表明,曲柄长度l_(c)和转角α对目标函数F(X)的敏感度影响更大,多变量(DV_1、DV_2、DV_3)耦合可有效增强打纬筘座急回特性的设计可塑性;当牵手栓最大曲线位移Sm增大至71.41 mm时,极位夹角θ和行程速比系数K分别被提高了10.96°和0.131,筘座急回运动效果得到明显提升。优化结果符合杆长条件和机构传动要求,有助于四连杆打纬系统的设计创新和性能改进。

考虑碳减排收益的高速公路差异化收费定价模型

高速公路差异化收费可以促进道路领域碳减排,助推“双碳”目标实现。文中将碳减排收益作为高速公路效益的组成部分,基于同时考虑高速公路效益和物流企业成本的目标,构建了基于双层规划的高速公路差异化收费定价模型。首先分析了货车路径选择因素;然后利用Logit模型构建了基于高速公路差异化收费的转移车流量测算方法和基于转移车流量的碳排放量测算方法,并提出了影子价格下的碳交易定价模型;最后,考虑碳减排效益部分最大化和物流企业成本最小化,提出了差异化收费双层规划模型,同时利用山东省高速公路A和并行国省道的车流量数据进行实例分析。结果表明:通过高速公路差异化收费策略的调整,双层规划模型在保证高速公路管理部门的最优化效益下可实现物流企业成本的最小化;在最优收费费率附近调整收费标准,对高速公路A的效益的影响较小,使得高速公路效益的波动影响低于1.5%,结果表现出良好的收益稳定性;文中所提出的差异化收费双层规划模型可实现高速公路碳减排效益最大化和物流企业成本最小化的目标。

基于新型细菌觅食优化算法的飞机动态泊位问题

随着航空运输业的发展,传统手动设计泊位方案已难以满足日益增长的外包维修需求.在外包模式下,如何快速给出高效的动态泊位方案关系到维修任务订单的准点交付,是飞机维修服务公司亟待解决的重要问题.针对飞机泊位进出顺序及碰撞检测特点,构建带时间窗的飞机维修泊位模型.设计自适应趋化学习及交叉协作策略,提出新型细菌觅食优化算法,并设计一系列约束处理机制.研究结果表明,提出的基于矩形碰撞检测方法可有效预防并判断飞机间碰撞阻塞情况.新型细菌觅食优化算法在解决飞机动态泊位问题上展现出搜索精度高、稳定性强等特点.所得高效智能化泊位调度方案有助于在保证维修安全的情况下提升飞机维修服务提供商的维修服务效率,改进维修资源利用率与维修系统的柔性,为企业实现高质量发展打下良好基础.

汽车空调涡旋压缩机排气孔优化研究

针对汽车空调涡旋压缩机排气孔处气体流动变化产生的流动损失问题,对排气孔结构进行优化,以期降低流动损失并提高排气压力。通过三维动网格模型对不同排气孔结构的涡旋压缩机排气过程进行瞬态仿真,发现腰果形排气孔更大的截面积使其拥有更好的开启特性,可有效降低排气损失,提高排气稳定性。在对腰果形排气孔采取进一步扩压式优化后,发现其可以更加有效地降低排气速度并提高排气压力。

基于矩不确定模糊集的分布鲁棒风险-回报优化模型研究

本文研究随机变量分布不确定下的风险-回报优化模型。针对传统的风险-回报三类典型问题和分布不确定性背景,提出了更一般性条件下的分布鲁棒风险-回报优化新模型;基于矩不确定集合和优化对偶理论,化简复杂的新优化模型为常规结构的非线性优化问题。理论上证明了分布鲁棒风险-回报三类优化模型效率前沿的等价性。数值实验验证了理论分析的有效性。

高速公路软弱路基边坡沉降滑移机理分析及微型桩复合加固

依托中国“一带一路”重点贡献项目格鲁吉亚E60高速公路Ubisa-Shorapani(F3)标段项目,针对公路软弱路基边坡沉降与滑移问题,通过现场实测与数值模拟探究并论证其机理,提出带连系梁式微型桩复合加固措施,并对结构自身参数进行方案优化。结果表明:路基边坡的安全稳定系数随加固区首排桩体距坡顶距离(Lx)逐增且呈现先增大后减小的趋势,在L_(x)=2 m且桩体倾角为15°时安全稳定系数最大,为1.542;不同桩径下的安全稳定系数差异较小,最大差值仅为0.1。基于敏感性分析优化方案,优化处治后的坡脚土体最大水平位移为10.8 mm,相比未处治前约减小88.0 mm,减幅为89.1%;路基左侧地表最大沉降量仅为7.9 mm,相比未处治前约减小12.1 mm,减幅为60.5%;随时间的增长,土体沉降逐渐趋于均匀且稳定。

考虑多源协同的主动配电网故障恢复策略

随着科技的发展,主动配电网中面临了多项重要问题,首先,随着大量柔性负荷和电动汽车的接入,负荷种类显著多元化,增加了电网管理的复杂性。其次,可再生能源的随机性和波动性对电网的故障恢复提出了重要挑战。为了应对这些问题,研究提出了一种针对各种能源互动的主动配电网故障恢复策略。该策略建立了一个优化模型,以最大数量可控分布式电源行动和最小功率损失为目标,同时满足系统安全约束。为了建立该模型,使用了改进的二进制粒子群算法和遗传算法。通过在IEEE33节点配电网模型上的仿真分析,实验结果表明,该策略能够有效降低电网损失,并最大程度地恢复失电负荷,为面对可再生能源和多元化负荷挑战的电网管理提供了一种潜在的解决方案。

板栗醋发酵工艺优化及挥发性成分分析

为提高板栗资源利用率,开发板栗深加工产品,以板栗为原料,通过酒精和醋酸发酵,研究开发一款新型板栗醋。以感官评价和酸度的综合评分为评价指标,采用单因素和正交试验对板栗醋进行工艺优化。结果表明,酒精发酵优化后工艺条件为酒精发酵温度22℃、酵母菌添加量0.04%、初始糖度17°Brix、酒精发酵时间5 d;醋酸发酵优化后工艺条件为醋酸发酵温度31℃、果醋菌添加量0.04%、装液量40%、转速170 r/min、醋酸发酵时间8 d,优化后板栗醋总酸20.18 g/L,具有黄色透明质感、板栗果香,味道醇厚。采用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合气质联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测定板栗醋3个发酵阶段的挥发性成分并探究其变化,结果表明,板栗醋3个发酵阶段挥发性成分的含量及种类有明显差异,在板栗浆、酒精发酵和醋酸发酵阶段时,挥发性成分含量最高的分别为乙酸(15.36%)、乙醇(30.26%)和乙酸(41.13%)。

损管指挥信息系统复杂网络拓扑结构研究

现代舰船灾害发生的突然性、灾害传播的快速性及其影响的广泛性显著增强,迫切需要提升损管指挥体系的信息化水平。基于复杂网络理论,建立了舰艇损管指挥信息系统的网络拓扑模型。通过网络拓扑模型的特征指标计算,对不同的损管指挥信息网络模式进行评估分析,给出提升损管指挥信息化水平的优化方法。完成损管指挥信息系统组织结构模型的构建、分析和优化工作,开发允许拓扑结构方案自定义的性能计算软件,改善传统树状损管指挥结构的不足,为损管指挥信息化研究提供一个新的方向。

基于粒子群算法的瞬变电磁检测小车结构优化

利用瞬变电磁法进行管道移动检测的过程中,经常由于检测设备抖动造成检测信号的误差或检测失败。为此,设计了一款可搭载瞬变电磁检测设备的自动检测小车。基于检测小车和埋地管道检测的工作要求,进行可变线圈搭载平台和减震机构设计,并利用解析法对弹簧阻尼器的刚度系数和阻尼系数进行优化。基于ANSYS Workbench软件对上摆臂和车轮连接件进行拓扑优化。基于减震机构的关键零件下摆臂对整体性能的影响,利用CCD中心组合试验法,进行仿真试验设计取得数据,并利用响应面法得出最大应力和质量与下摆臂设计参数的映射关系。采用粒子群算法对映射关系进行优化设计,获得最大应力和质量最小时的下摆臂参数。优化结果表明:采用Adams对优化后的检测小车进行运动学仿真,小车平台质心在竖直方向上位移和速度的峰值分别降低约55.7%和26.5%,均值分别降低约67.9%和24.2%,波动的次数也明显减少,检测小车性能显著增强。所得结论可为检测小车设计提供理论参考,对管道缺陷检测领域具有一定的工程意义。

稠油采出液油水分离旋流工作参数优化研究

针对稠油相对于常规采出液分离难度大的特点,以螺旋流道形旋流器为基础设计了一套稠油产出液高效处理工艺流程,并通过数值模拟方法对旋流分离装置的运行操作参数进行优化模拟对比分析,研究了不同入口流量、分流比以及入口含水体积分数对流场和整体分离效率的影响规律。研究结果表明:旋流器螺旋流道结构可实现稠油介质油相的聚结,实现稠油采出液油水两相的分离;当Ⅰ-1旋流器入口流量为5 m^(3)/h,分流比为0.4,含水体积分数为95%,Ⅰ-2旋流器分流比为0.3时,Ⅰ-1旋流器、Ⅰ-2旋流器分离效率分别为96.44%、99.76%;当入口含油质量浓度为15200 mg/L时,第一级底流出口含油质量浓度1275 mg/L,第二级底流出口含油质量浓度1359 mg/L。研究结论可为稠油处理的工艺流程设计和操作参数优化提供借鉴。

枯草芽孢杆菌DC-1产维生素K_(2)的发酵条件优化

为提高微生物发酵法生产维生素K_(2)的产量和多样性,对枯草芽孢杆菌DC-1的发酵条件进行优化。采用单因素试验对其发酵条件包括碳源、氮源和无机盐进行初步优化,通过Plackett-Burman(PB)试验筛选出对DC-1产维生素K_(2)具有显著性影响的因素,应用响应面Box-Behnken设计优化获得DC-1的最优发酵条件。结果表明,DC-1产维生素K_(2)的最优发酵条件为甘油添加量36.5 g/L、糖蜜添加量31.8 g/L、黄豆粉添加量32.5 g/L、KH2PO_(4)浓度0.3 g/100 mL、K_(2)HPO_(4)·3H_(2)O浓度0.8 g/100 mL、Mg SO_(4)·7H_(2)O浓度0.7 g/100 mL、Na Cl浓度0.5 g/100 mL。在该条件下,MK-7产量达到94.66 mg/L,比初始发酵条件提高了48.04%;同时菌株DC-1产维生素K_(2)的多样性增加,经液相色谱-质谱联用(liquid chromatograph mass spectrometer,LC-MS)鉴定能同时产5种MK同系物,分别为MK-2、MK-3、MK-4和MK-7,其中一个类似物未能在高分辨率质谱中找到,根据保留时间推测其为MK-5或MK-6,可为维生素K_(2)的工业化生产和探索维生素K_(2)同系物的生物活性奠定基础。

浅埋偏压小净距隧道管棚支护参数优化研究

为研究浅埋偏压小净距隧道管棚+超前小导管联合超前支护参数对隧道支护效果的影响,依托彝良隧道洞口段工程,通过FLAC3D建立不同管棚注浆加固区厚度、长度、直径、环向间距和外插角度等参数下的三维模型工况,分析各管棚参数对围岩位移的控制效果。结果表明:增大管棚注浆加固区厚度、直径和长度可降低围岩位移,注浆加固区厚度为3 m、管棚直径为100 mm和长度为40 m较佳;随管棚外插角度和环向间距的增加,围岩位移逐渐增大,管棚外插角度为2°和环向间距为0.3 m较为合适。在管棚合理支护参数选择的基础上,将模拟值与现场监控量测值对比,验证所选支护参数的合理性和可靠性。

多无人机网络中信息隐蔽传输保证的频谱资源分配方法

针对多无人机网络中信息隐蔽传输的频谱分配问题,构建了多无人机网络隐蔽传输中继选择、频谱分配和块长度分配多维度优化模型,将无人机的中继选择问题转化为无人机联盟选择问题,以最大化多无人机网络中信息传输满意度为目标,提出了一种联合无人机联盟选择和频谱资源分配的优化方法。由于无人机联盟选择、频谱分配和块长度分配的联合优化是一个复杂的NP问题和非凸问题,利用降维处理方式将问题划分为两个子问题,一是无人机的中继选择,二是无人机的带宽分配和块长度分配。通过构建联盟形成博弈来优化无人机联盟选择,同时优化无人机的频谱分配和块长度分配。所提博弈被证明是个精确势能博弈(Exact Potential Game,EPG),即,所提博弈至少存在一个纯策略纳什均衡。考虑到对频谱分配和块长度分配联合优化也是一个复杂的NP问题和非凸问题,通过块坐标下降法将联合优化问题分解为带宽分配和块长度分配两个子问题迭代优化,采用粒子群优化算法求解上述两个子问题。仿真结果表明,所提联合优化方法可以有效提高多无人机网络信息传输的满意度,同时使得无人机可以隐蔽地将信息传输到地面控制站。

设计马赫数下高负荷压气机叶栅流动损失的参数化调控

为有效预测、调控高负荷压气机平面叶栅的旋涡结构与流动损失,本文以某高负荷的可控扩散叶型(CDA)拉伸生成的平面叶栅为研究对象,采用数值计算方法、损失权重系数分析方法研究了在几何、气动变量条件下,叶栅流道内的旋涡结构与流动损失之间的关联性。揭示了稠度,安装角和进、出口几何角等参数变化影响旋涡结构损失与出口截面损失的作用机理,建立了相对完整的各几何参数影响流动损失及损失权重系数的参数化表达式。结果表明:根据参数化表达式来对不同参数下的最优解进行预测后,各单参数变量下对应的最佳优化结果平均绝对误差不超过3%,对于影响损失较大的几何参数的损失权重系数预测时,平均绝对误差不超过6%。通过本文所提出的参数化方法,与传统损失模型相比,在计算高负荷压气机叶栅流动损失方面的精度得到了显著提升,一些预测精度提升了一个数量级。本文以最佳参数预测、重构一套优化叶栅,实际数值计算结果表明,相较于原型叶栅,优化叶栅出口截面损失下降了11.18%,扩压能力提升了8.04%,达到了定性预测的目的。

基于Bi-LSTM神经网络的室内可见光定位方法

双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络由于超参数众多,难以获得最优系统模型。同时,考虑到灰狼优化(GWO)算法可能过早收敛的情况,提出了一种采用GWO结合粒子群(GWO-PSO)算法优化Bi-LSTM神经网络的单灯定位方法。通过优化网络中的学习率、隐藏神经元个数等超参数,提高系统的稳定性和定位精度。最后,采用加权K邻近(WKNN)算法对误差较大的点进行优化,以获得更精确的定位位置。仿真结果表明,在3 m×3.6 m×3 m的室内环境中,所提定位方法的平均定位误差为3.57 cm,其中90%的定位误差在6 cm内。

基于量子遗传算法的通信网络资源分配优化方法

常规的通信网络资源分配优化方法以吞吐量优化为主,并未考虑到通信网络的环境需求,降低了网络资源分配的合理性。因此,文章设计了基于量子遗传算法的通信网络资源分配优化方法。该方法将通信需求、通信设备带宽限制、通信网络类型考虑在内,基于量子遗传算法构建通信网络资源分配优化模型,对网络资源分配优化目标进行量子编码,评估网络资源分配的适应度,从而得到网络资源分配优化的最优解。通过调整通信网络资源分配调度因子,根据网络负载、通信行为等实时变化情况,引入动态调整机制,以适应不同情况下的资源分配需求。经对比实验,验证了该方法的有效性,与传统方法相比优化性能更佳。