Distribution of available soil water capacity in China

The available soil water capacity (ASWC) is important for studying crop production, agro-ecological zoning, irrigation planning, and land cover changes. Laboratory determined data of ASWC are often not available for most of soil profiles and the nationwide ASWC largely remains lacking in relevant soil data in China. This work was to estimate ASWC based on physical and chemical properties and analyze the spatial distribution of ASWC in China. The pedo-transfer functions (PTFs), derived from 220 survey data of ASWC, and the empirical data of ASWC based on soil texture were applied to quantify the ASWC. GIS technology was used to develop a spatial file of ASWC in China and the spatial distribution of ASWC was also analyzed. The results showed the value of ASWC ranges from 15 × 10-2 cm3·cm-3 to 22 × 10-2 cm3·cm-3 for most soil types, and few soil types are lower than 15 × 10-2 cm3·cm-3 or higher than 22 × 10-2 cm3·cm-3. The ASWC is different according to the complex soil types and their distribution. It is higher in the east than that in the west, and the values reduce from south to north except the northeastern part of China. The "high" values of ASWC appear in southeast, northeastern mountain regions and Northeast China Plain. The relatively "high" values of ASWC appear in Sichuan basin, Huang-Huai-Hai plain and the east of Inner Mongolia. The relatively "low" values are distributed in the west and the Loess Plateau of China. The "very low" value regions are the northern Tibetan Plateau and the desertified areas in northern China. In some regions, the ASWC changes according to the complex topography and different types of soils. Though there remains precision limitation, the spatial data of ASWC derived from this study are improved on current data files of soil water retention properties for Chinese soils. This study presents basic data and analysis methods for estimation and evaluation of ASWC in China.

Multiproduct and multistage integrated production planning model and algorithm based on an available production capacity network

This research attempts to devise a multistage and multiproduct short-term integrative production plan that can dynamically change based on the order priority and virtual occupancy for application in steel plants. Considering factors such as the delivery time, varietal compatibility between different products, production capacity of variety per hour, minimum or maximum batch size, and transfer time, we propose an available production capacity network with varietal compatibility and virtual occupancy for enhancing production plan implementation and quick adjustment in the case of dynamic production changes. Here available means the remaining production capacity after virtual occupancy.To quickly build an available production capacity network and increase the speed of algorithm solving, constraint selection and cutting methods with order priority were used for model solving. Finally, the genetic algorithm improved with local search was used to optimize the proposed production plan and significantly reduce the order delay rate. The validity of the proposed model and algorithm was numerically verified by simulating actual production practices. The simulation results demonstrate that the model and improved algorithm result in an effective production plan.

Available capacity and robust wireless mesh connectivity of TDD-based networks

This paper addresses the available capacity and robust connectivity of time division duplex based wireless mesh networks （TDD-based WMNs）. A stochastic model is presented for TDD-based WMNs. Considering the parameters that affect the network performance like ratio of control slots number to data slots number, collision probability, node density and average hopcounts, the availa- ble capacity for each node is inferred. Meanwhile, the order of transmission range for robust connec- tivity of large scale WMNs is derived. With the stochastic model and inferred available capacity per node, the performance of TDD-based WMNs using IEEE 802.16 standard is analyzed under various conditions. Simulation results indicate that the available capacity of IEEE 802.16-based TDD-based WMNs and the theoretical result have the same increasing and decreasing trend as the node density increases. Simulation results also illustrate the optimal value of the ratio of control slots number to data slots number that maximizes the available capacity.

Cognitive Congestion Control for Data Portals with Variable Link Capacity

Network congestion, one of the challenging tasks in communication networks, leads to queuing delays, packet loss, or the blocking of new connections. In this study, a data portal is considered as an application-based network, and a cognitive method is proposed to deal with congestion in this kind of network. Unlike previous methods for congestion control, the proposed method is an effective approach for congestion control when the link capacity and information inquiries are unknown or variable. Using sufficient training samples and the current value of the network parameters, available bandwidth is adjusted to distribute the bandwidth among the active flows. The proposed cognitive method was tested under such situations as unexpected variations in link capacity and oscillatory behavior of the bandwidth. Based on simulation results, the proposed method is capable of adjusting the available bandwidth by tuning the queue length, and provides a stable queue in the network.

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

若尔盖沙化草地土壤理化性质与植被承载力关系

为了探究若尔盖草原不同程度沙化地土壤水分有效性并确定其土壤水分植被承载力(SWCCV),选取若尔盖草原极重度沙地、重度沙地、中度沙地和轻度沙地为研究对象,基于野外调查、室内实验和模型模拟等方法,分析了土壤物理性质、持水量、土壤水分有效性并确定SWCCV。结果表明:(1)在0~60 cm土层,极重度沙地土壤容重最大(1.43±0.12 g·cm^(-3)),轻度沙地最小(1.30±0.20 g·cm^(-3)),其中>20~40 cm土层表现为轻度沙地土壤容重与极重度沙地和重度沙地差异显著(P<0.05)。在>0~20 cm、>20~40 cm、>20~40 cm三个土层内,四种沙化草地土壤剖面团聚体整体表现在>0.25~0.5 mm粒级的百分点占比最高,平均分别达到66.72±15.97%、56.28±14.44%和44.67±12.57%,随深度增加表现为降低的变化趋势。极重度沙地和中度沙地>0~20 cm土壤非毛管孔隙度和毛管孔隙度最大(4.68%和46.13),而>20~40 cm、>40~60 cm土层,主要表现为轻度沙地土壤孔隙特性最好,而极重度沙地土壤孔隙特性相对较差。(2)轻度沙地稳定土壤含水量为16.45%估和17.53%测,中度沙地稳定土壤含水量为13.74%估和15.62%测,重度沙地稳定土壤含水量为13.14%估和15.56%测,极重度沙地稳定土壤含水量为9.1%估和13.34%测。(3)轻度沙地土壤水分植被承载力为4 765沙、3 200高、4 507金株·hm^(-2),植被覆盖度为52%。中度沙地为7 668沙、5 255高、6 873金株·hm^(-2),植被覆盖度为76%。重度沙地为6 933沙、4 618高、5 980金株·hm^(-2),植被覆盖度为70%。极重度沙地为5 755沙、3 850高、5 165金株·hm^(-2),植被覆盖度为61%。研究结果为揭示若尔盖沙化草地的植被恢复机理和技术参考提供重要依据。

计及多重交易耦合的省间交易通道可用输电能力优化方法

省间电力交易模型的简化使得虚拟交易流和实际电力流不一致,在区域电网内存在安全运行风险。对此,提出一种考虑多重省间交易耦合及潮流阻塞的区域电网省间交易通道可用输电能力优化方法,在保证电网安全运行的前提下,最大化交易可行域空间,以发挥区域电网资源配置优势。首先,以虚拟交易网络和实际物理网络关联关系为基础,构建了省间电力交易的网络约束模型。其次,采用平面外拓方法搜索网络约束的可行域边界,从而将可用输电能力优化问题归结为可行域覆盖问题。然后,引入有向测度的概念定量刻画可行域的大小,并设计了以智能算法为外层框架、经典线性规划为内层主体的双层混合求解算法。最后,在实际场景中验证了所提方法的适用性和时效性。

基于可行域投影的多区域电力市场交易模型与算法研究

随着跨省输电规模日益扩大,跨省跨区间输电通道数目逐渐增加且耦合紧密,传统可用输电容量(available transmission capacity,ATC),无法反映省内安全约束对跨区输电功率范围的影响和区域联络线之间的耦合关系。基于可行域投影理论,提出了省间多通道联络线可传输功率安全域的概念,以及考虑省级发电情况、负荷特性和网络约束条件的省间多通道联络线安全域刻画方法,实现了对多联络线、大规模省间电力系统模型可行域的高效、精细刻画。提出了基于安全域的省间市场优化出清模式,既可满足省间市场出清目标需求,又可兼顾省内约束,并且实现了跨区域无迭代的高效协同运行。基于IEEE 39与IEEE 118节点的互联系统模拟了跨区电力交易,算例结果验证了所提模式的有效性。

基于改进类电磁机制算法的UPFC多目标优化配置

统一潮流控制器(UPFC)能在不改变线路拓扑结构的条件下有效地改善电力系统潮流,从而提高输电能力与电压稳定性。针对系统可用输电能力、电压偏差和L指标等目标,建立了UPFC的多目标优化配置模型,采用结合差分进化算法(DE)的改进差分类电磁机制算法(DEEM)对所建模型进行求解,通过对算法中粒子的带电量、合力计算方式进行改进,同时添加自适应因子,进一步平衡算法的全局搜索与局部搜索能力。配置后的结果表明UPFC对增强系统输电能力、电压质量及电压稳定性的性能均有提高,且改进算法寻优效率的提升也得到了验证。

高比例分布式光伏接入下低压配电台区最大可开放容量多阶段评估方法

针对高渗透率分布式光伏接入低压配电网导致台区反向重过载、电压越限、三相不平衡等问题,提出了一种考虑高比例分布式资源接入的配电台区可开放容量多阶段评估方法。首先,分析了分布式光伏与负荷的逆调峰时序特性,考虑光伏超发引起台区反向重过载和电压越限约束以及三相不平衡对台区变压器负载能力的影响,提出了提升配电变压器负载能力的台区需求响应鲁棒优化模型。其次,考虑分布式光伏选相配置、电动汽车有序充电和柔性负荷需求响应,构建了高比例分布式光伏与电动汽车接入下配电台区最大可开放容量的选相配置-虚拟增容-校验修正多阶段协同评估模型。最后,基于嵌套列与约束生成算法(nested column and constraint generation algorithm,N-C&CG)将该模型转化为光伏选相配置优化、灵活性资源需求响应和上级变电站容量校验3个子问题进行交互式求解。通过典型配电台区仿真对比分析可知,所提方法能提升配电台区可开放容量9.84%以上,为配电网业扩报装配套接入方案优化和可靠运行提供了技术支撑。

基于阻塞线路潮流约束的动态价区划分方式

区域电力市场的出清和结算完全基于价区,价区的划分是该市场机制的根本。动态的价区划分方法基于功率传输分配因子、节点价格等参数进行聚类,能准确地反映线路容量限制,然而该方法下系统仍可能存在严重阻塞。基于一种谱聚类的价区划分策略上提出了阻塞线路潮流约束,考虑多种价区功率分布拟合系数以表示净功率变化对阻塞线路潮流的影响。结果表明,约束有效缓解了阻塞,对现有分区方法提供了有效改进。

考虑电动汽车充电与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估

传统配电网可开放容量评估未充分考虑电动汽车充电负荷与常规负荷的时空相关性,导致评估过于保守,难以指导配电网实际规划。为此,提出了一种考虑电动汽车(EV)充电负荷与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估方法。首先通过考虑EV充电负荷与常规负荷的时空相关性选取负荷典型日;接着构建可开放容量评估鲁棒随机优化模型,并采用KKT条件将其转化成单层模型;最后,在改进IEEE33节点系统上仿真,验证了所提方法的优点。结果表明,相较于传统方法,所提方法基于对负荷相关性的量化,可获得更准确合理的配电网可开放容量。研究结果可为配电网规划提供科学依据。

基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略

为解决电力营销业扩报装业务的配电台区可开放容量计算不准确,导致配电台区设备资源利用不足及运行效率低的问题,提出一种基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略。基于电力系统配电台区关口数据和用电客户的负荷数据,分析电气时序并构建典型行业特征库,精准计算配电台区的可开放容量,给出配电台区新增用户的最优接入决策,为电力公司业扩报装工作提供指导。案例分析结果表明,用此方法可以在业扩报装中做出最优的负荷接入决策,接入负荷后不需要立即改造也可稳定运行,有效延长配电变压器使用寿命,提升经济效益。

Investigations on the Thermodynamic Stability and Availability of Nutrients for Plants by Humic Substances Extracted from Peat Samples

This work evaluated the complexation capacity, exchange constants and availability of micronutrients for plants and humic substances extracted from peat samples. Samples of humic substances extracted from two tropical peats （HS-P1 and HS-P2） were enriched with the micronutrients Cu（II）, Co（II）, Fe（II）, Mn（II）, Ni（II） and Zn（II） and the parameters for formation of the complexes （HS-N） were evaluated at different pH. The Scatchard model was used to calculate the maximum complexation capacity and the nutrient availability was studied using exchange capacity experiments based on ultrafiltration procedure. The optimum pH for complexation was 4.5 and the order of affinity was： Fe（II） 〉 Cu（II） 〉 Co（II） 〉 Mn（II） = Ni（II） 〉 Zn（II）. The maximum complexation capacity reached 56.8 mg·g-1 Fe of HS-P1 （the highest） and 1.7 mg.g1 Zn of HS-P2 （the slightest）. The exchange experiments showed that HS-P-Fe complexes were formed preferentially. The least stable complex was formed with Zn, which was therefore, more easily available. The results contribute to understand the behavior and availability of some nutrients in soils.

纯电动汽车用锂离子电池的低温性能

锂离子电池低温特性的研究多限于单体电池,且测试工况单一。分别以纯电动汽车用锂离子电池单体和系统为研究对象,设计以1/3 C放电至截止电压的恒流一次放电工况,以及以1/3 C恒流放电0.5 h,静置10.0 h,循环至截止电压的多天多次放电工况,并在0℃、-10℃和-20℃下进行放电测试。在多天多次放电工况下,电池单体和系统的放电容量分别为139.14 Ah、138.47 Ah,放电能量分别为505.98 W·h、44 443.40 W·h,均低于恒流一次放电工况下的相应数据;同一工况下,电池系统的低温放电容量低于单体电池。采用数据拟合方式,构建电池系统、单体低温放电能量与温度的关系公式。

考虑一次调频死区的风电机组虚拟同步控制参数优化研究

风电机组基于虚拟同步发电机(VSG)控制参与系统频率支撑时,调频参数设置不当可能导致转速低于约束值或变流器功率超出限值,且现有研究较少计及风电机组一次调频死区对系统频率响应的影响。因此,本文提出一种考虑一次调频死区及调频物理约束边界的风电机组虚拟同步控制参数优化方法。首先,更为精细化地计及一次调频死区的建模,建立含VSG控制的风电机组系统全过程频率响应模型。其次,通过轨迹灵敏度分析方法研究风电机组调频参数发生变化对频率响应全过程动态轨迹影响的强弱程度,分析结果表明虚拟阻尼系数在调频过程中起关键作用。在此基础上,综合考虑风电机组的不同运行工况及系统频率动态响应过程,以转子转速约束和变流器容量限值为条件获得风电机组调频物理约束边界下虚拟阻尼系数优化值,充分利用了风电机组可用调频容量。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建系统仿真模型,仿真结果表明所提方法可充分发挥风电机组的频率调节能力,避免响应超出调频物理约束边界,有效提高了系统频率稳定性。

新基建负荷与光伏接入下配电网可开放容量评估及优化

随着新基建概念的提出,以5G基站、电动汽车为代表的新型负荷大规模接入城市配电网,对配电网的安全与经济运行产生了显著影响。为了评估城市配电网对新基建负荷的容纳能力,提出一种基于负荷增长需求与配电网承载能力的配电网可开放容量评估方法,在新基建负荷及分布式能源接入的条件下计算各负荷节点所能增供负荷的总额作为可开放容量。在考虑电压、潮流等约束条件下,采用二阶锥松弛方法实现模型的快速优化求解。此外,考虑到分布式光伏接入位置和顺序对可开放容量的影响,以可开放容量最大为目标按照动态规划的方法对分布式光伏的并网位置进行优化。在某地区配电网网格中进行仿真分析,结果表明,所提方法可以有效评估城市配电网网格的可开放容量水平,并通过调整分布式光伏的接入位置实现了可开放容量的动态优化。

添加粉煤灰对煤矸石基质有效水和持水性能的影响

【目的】探索添加粉煤灰对煤矸石基质有效水分和持水能力的影响,为推进矿区生态修复和废弃物的资源化利用提供理论依据。【方法】以煤矸石和生土按照1∶1质量比混匀的煤矸石基质为研究对象,分别添加不同质量分数(0%(CK)、10%(F1)、20%(F2)和50%(F5))粉煤灰,经浇水处理后,取一部分煤矸石基质测定其颗粒组成,同时用环刀取不同处理的煤矸石基质测定其水分特征曲线,计算不同处理煤矸石基质的体积含水率(θ)和水吸力(S),用Gandner幂函数经验公式(θ=aS^(-b))对参数a(表征持水能力)和b(表征体积含水率变化的快慢)进行拟合。在此基础上,计算不同处理煤矸石基质的比水容量、大中小孔隙占比、田间持水量、萎蔫系数及速效水、缓效水和有效水含量。【结果】①与CK相比,添加粉煤灰使煤矸石基质的粉粒含量显著增加了3.81~15.62个百分点,砂粒和黏粒含量显著减少了3.87~9.87个百分点和0.10~6.01个百分点。②不同处理煤矸石基质的Gardner幂函数方程拟合系数(R2)在0.9538~0.9947。随着粉煤灰添加量的增加,方程拟合参数a呈增加趋势,b呈减小趋势,煤矸石基质的水分特征曲线也逐渐升高。煤矸石基质的比水容量随水吸力的增大呈现出先增大后减小的趋势。在任一水平的水吸力状态下,添加了粉煤灰的煤矸石基质的比水容量均大于CK,并且随着粉煤灰添加量的增加而增大。添加粉煤灰可以减少煤矸石基质的大孔隙比例,增加中小孔隙比例,其中F1、F2、F5的中、小孔隙比例分别较CK上升1.820,3.223,4.180个百分点和4.256,6.890,12.083个百分点。③随着粉煤灰添加量的增加,煤矸石基质的田间持水量及速效水、缓效水和有效水含量显著增加,但萎蔫系数无显著变化。【结论】添加粉煤灰可以改善煤矸石基质的颗粒组成和孔隙状况,提高其有效水含量和持水能力。

不同土壤改良剂对油莎豆生长及风沙土速效养分含量的影响

【目的】风沙土是风成沙性母质发育的幼年期土壤,肥力低,保水保肥能力弱,利用改良剂提高风沙土肥力是其改造为农田的快速手段。研究不同改良材料对风沙土理化性质的影响及对作物生长的效应,作为研制土壤改良剂原料的依据。【方法】以风沙土和油莎豆为研究对象,设置施用有机肥、生物炭、磷矿粉、聚谷氨酸、腐殖酸5种改良剂进行盆栽试验。【结果】生物炭对油莎豆的叶长和叶绿素含量的增幅最大,分别为60.67cm、76.70,聚谷氨酸对油莎豆的分蘖数增加最多,为12个。另在不同改良剂的处理下风沙土的理化性质均发生明显改变。有机肥处理对风沙土的有机质和有效磷、速效钾含量的增加效果最好,分别为5.77g/kg和158.60 mg/kg、277.27 mg/kg;腐殖酸处理对风沙土的碱解氮含量和土壤阳离子交换量增加效果最好,分别为34.53mg/kg、3.33cmol/kg。【结论】在不同改良剂处理风沙土研究中发现,生物炭对油莎豆生长的作用效果最佳,有机肥对风沙土速效养分含量的改良效果最佳。

温度对蓄电池性能及电动汽车续航里程影响的分析

电动汽车在低温环境下会出现充电时间缩短,可用电量降低,续航里程的大幅下降,广受消费者的诟病,由于动力电池既怕冷又怕热,在高温或低温下动力电池的充放电性能都受到严重制约,同时安全性也大受影响。文章主要针对不同温度下电池容量变化、内阻变化、整车运行温度变化、续航里程,能耗等进行实车测试研究、探讨。希望可以对动力蓄电池及电动汽车续航里程的影响因素有一个清晰的认识。