High-Quality Bi_2Te_3 Single Crystalline Films on Flexible Substrates and Bendable Photodetectors

Recently, great efforts have been made in the fabrication of arbitrary warped devices to satisfy the requirement of wearable and lightweight electronic products. Direct growth of high crystalline quality films on flexible substrates is the most desirable method to fabricate flexible devices owing to the advantage of simple and compatible preparation technology with current semiconductor devices, while it is a very challenging work, and usually amorphous, polycrystalline or discontinuous single crystalline films are achieved. Here we demonstrate the direct growth of high-quality Bi2 Te3 single crystalline films on flexible polyimide substrates by the modified hot wall epitaxy technique. Experimental results reveal that adjacent crystallites are coherently coalesced to form a continuous film, although amounts of disoriented crystallites are generated due to fast growth rate. By inserting a quartz filter into the growth tube, the number density of disoriented crystallites is effectively reduced owing to the improved spiral interaction. Furthermore, flexible Bi2 Te3 photoconductors are fabricated and exhibit strong near-infrared photoconductive response under different degrees of bending, which also confirms the obtained fexible films suitable for electronic applications.

基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度

为实现电力系统低碳排放、助力经济提升,在建立碳势引导多元柔性负荷模型的基础上,提出一种基于节点碳势需求响应的双层优化调度策略。首先,利用比例共享原则追踪碳排放流,搭建碳排放流模型,从时空维度感知各节点的碳势变化规律。其次,将碳流分析纳入负荷侧需求响应机制中,利用节点碳势建立负荷聚合商需求响应碳排放模型,并厘清不同碳势强度下负荷聚合商调度差异,构建基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度模型。模型上层为电网运营商最优经济调度,模型下层为负荷聚合商需求响应经济调度。最后,以改进IEEE 30节点系统为例,验证了所提方法的有效性。

考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化

针对高比例分布式光伏接入造成配电线路重过载的问题,提出一种基于时序互补线路互联和柔性负荷整形的配电线路升级与开关配置综合优化方法。考虑柔性负荷功率调节意愿、线路负载率与功率反送约束,提出柔性负荷整形潜力和线路分段整形需求计算方法。以此为基础,建立了考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化双层模型。其中,上层模型以配电线路年规划成本最低、线路段净负荷功率和柔性资源均衡为目标进行线路选型和开关配置,下层模型以线路年运行成本最低为目标进行网络重构和负荷曲线整形,通过上、下层模型交互迭代获得互联线路改造优化方案。上、下层模型分别采用非支配排序遗传算法、二阶锥与大M法进行求解。算例仿真结果表明,所提方法可以提高互联线路资产利用率、规划方案的经济性和可靠性,对互联线路进行柔性负荷整形有利于突破线路负载率50%的限制。

Synthesis of CC/BiPO4/Bi2WO6 Composite Material and Its Photocatalytic Performance

Along with the popularity of environmental protection concepts, the environmental treatment of water pollution attracts widespread attention, among which, the research on Bi-based semiconductor photocatalytic degradation technology has made great progress. However, the development of such bismuth-based composites still remains a challenging task due to difficult recovery and low catalytic efficiency. Herein, a novel CC/BiPO4/Bi2WO6 composite was successfully synthesized through two-step hydrothermal method using activated flexible carbon cloth as a substrate. The results of the photocatalytic degradation experiments showed that the obtained CC/BiPO4/Bi2WO6 composites can degrade 92.1% RhB in 60 min under UV-visible light irradiation, which was much higher than that of unloaded BiPO4 (24.4%) and BiPO4/Bi2WO6 (52.9%), exhibiting a better adsorption-photocatalytic degradation performance than BiPO4 and BiPO4/Bi2WO6. Photoluminescence spectra indicated that the improved photocatalytic activity was due to the more effective inhibition of photogenerated carrier complexation. Furthermore, the radical capture experiments confirmed that h+, ·OH and O2- were the main active substances in the photocatalytic degradation process of RhB by the CC/BiPO4/Bi2WO6 composites. More importantly, the prepared CC/BiPO4/Bi2WO6 composite had a simple separation process and good recycling stability, and its photocatalytic degradation efficiency can still reach 53.3% after six cycles of RhB degradation. .

柔性网架结构下考虑双边交易的多微网与配网协同规划

高比例风光接入下,多微网与配网间的双边交易对配电网的调控能力提出了更高要求。考虑柔性配电装置快速灵活调节网络潮流的优点,提出一种柔性网架结构下考虑多微网与配网双边交易的协同规划方法。首先,在考虑智能软开关规划的基础上构建协同规划的广义纳什议价模型。其次,采用交替优化策略将议价模型转化为易于求解的双层迭代过程,上层各主体各自优化规划方案,下层完成双边交易的结算问题。然后,将下层问题等效转化为电量结算和费用结算两个子问题,并分别采用交替方向乘子法求解。最后,在IEEE33节点配电系统中的算例表明所提规划方法可有效缩减社会总成本和各主体年综合费用。

基于改进鲸鱼群算法的低碳柔性车间调度研究

针对柔性制造车间单独考虑完工时间或设备利用率等问题,本文建立以最大完工时间、碳排放量为目标的双目标优化问题的调度模型。对于传统鲸鱼群算法收敛速度较慢,易陷入局部最优的问题,本文提出了一种基于惯性权重和混沌扰动的收敛因子二者相结合的搜索方式,设计了一种改进的鲸鱼群算法。该算法根据车间调度特点,采用两段等长式编码,加快机器选择与个体位置之间的转换速度;采用混合式初始化种群,提高种群多样性;加入惯性权重以及混沌扰动的收敛因子,平衡算法搜索能力;引入多项式变异策略,帮助算法及时跳出局部最优。在测试函数下,与遗传算法和传统鲸鱼群算法进行了对比,验证了该算法的搜索能力更优。同时,通过实例验证,进一步表明了改进的鲸鱼群算法的有效性。

计及网荷侧热惯性特征下用户动态响应的电热联合系统优化运行

针对冬季多能源耦合下的热电联产机组(combined heat and power,CHP)电功率调节能力受限于热功率输出,引起电-热联合系统灵活性不足的问题。该文提出了在网侧与负荷侧异质能流的惯性特征下计及用户温度动态响应以及动态反馈特性的联合优化运行方法。首先,从建立CHP可行域与运行点的分布特性出发,分析了可再生能源并网后CHP机组运行灵活性不足原因,并给出了不可运行点重新回归CHP运行域优化的措施。其次,构建了传输侧惯性、负荷侧惯性影响下用户温度动态响应的多时间耦合特征双层模型,上层目标为热电异构能源系统总成本最低,下层目标为用能总效用最低。最后,引入了机会约束规划来刻画可再生能源的不确定性,通过算例结果表明,该文所提出方法在保证大量CHP运行点重新收束情况下,实现了可再生能源消纳与用户用能体验的兼顾。

基于双模量理论的柔性基层沥青路面结构响应分析

绝大部分路面材料力学参数具有显著的拉压差异性,而现行柔性基层沥青路面设计中仍采用较大的压模量作为设计参数,导致结构力学计算与分析误差较大,路面设计结果不可靠。为此,开展了基于双模量理论和传统线弹性理论的柔性基层沥青路面结构力学响应对比分析,揭示了结构参数对柔性基层沥青路面结构关键力学响应的影响规律。结果表明:基于双模量理论的力学响应计算结果与传统线弹性理论之间的偏差高达15%;结构层厚度对结构力学响应的影响较大,其中基层厚度的影响更显著;各结构力学响应均随上中面层厚度增大而减小,随下面层厚度增大而增大,均呈二次函数关系,最大变化幅度约为20%;路表弯沉、基层底纵向拉应力与拉应变均随基层厚度的增加而减小,路表横向拉应变随基层厚度的增加而增大,其中路表横向拉应变受其影响最为显著,变化幅度超过40%。研究成果可为基于双模量理论的柔性基层沥青路面结构设计提供参考。

混合分布估计算法求解分布式柔性作业车间调度问题

随着分布式柔性制造系统的广泛普及,制造系统的调度决策从集中式的单一节点向分布式多中心的模式转变,分布式柔性作业车间调度问题成为近年来的研究热点。为求解分布式柔性作业车间的调度问题,构建了以最小化总成本和总拖期为优化目标的分布式柔性作业车间调度(DFJSP,Distributed Flexible Job Shop Scheduling Problem)模型,提出了一种结合分布估计和禁忌搜索的H-EDA-TS算法(Hybrid Estimation of Distribution Algorithm and Tabu Search Algorithm)。根据DFJSP模型和H-EDA-TS算法设计了三维编码方案。H-EDA-TS算法主要包括EDA组件和TS组件,在EDA组件部分设计了三个概率模型用于抽样生成种群;在TS组件部分针对优化目标设计了五种邻域结构用于生成邻域解。此外,基于sigmoid函数设计了一种自适应机制,用于控制TS组件的启动。最后,在不同规模的实例上进行了对比实验,证明了所提算法对于求解DFJSP具有明显优势。

考虑源荷侧灵活性资源的风光消纳互动调控

针对大规模新能源并网导致电网调控的灵活性不足问题,考虑电网灵活性供需平衡,提出灵活性资源(FR)参与风光消纳的互动调控方法,建立规划—运行双层模型对风光消纳进行调控优化。规划层考虑FR改造成本与电压稳定性初步分配新能源安装位置与灵活性资源改造容量,运行层综合经济成本、灵活性缺失度及峰谷差值等指标协同调控源荷资源,通过混合种群迁徙算法进行多目标优化,筛选求解后的多样性方案反馈规划层,得到最优调控结果。最后,结合东北某实际电网进行仿真分析,结果表明合理配置多元化FR能改善电网的风光消纳能力及其调控灵活性,验证了所提方法的合理性和有效性。

双层薄膜与弹性梯度基底三层结构表面失稳分析

硬薄膜/软基底结构的表面失稳问题一直是柔性电子器件的难题,基于此,本文考虑了双层结构与弹性梯度基底间的界面剪切力,建立了双层薄膜/弹性梯度基底模型;利用位移协调条件,理论推导得到了双层薄膜/弹性梯度基底结构的临界应变和失稳波长的表达式并通过有限元仿真,验证了本研究解析解的有效性。在此基础上,应用此解析解进一步研究了弹性梯度基底的材料、双层薄膜结构厚度比等参数对临界应变和波长的影响。结果表明:减小器件层的厚度或者增加封装层的厚度,可以提高双层膜/弹性梯度基底结构的稳定性;当弹性梯度材料基底表面“较软”或器件层“较硬”时,器件层与基底界面的剪切力的影响较大,可以提升三层膜/基结构抵抗界面破坏的能力。本研究成果将为硬薄膜/弹性梯度基底结构的柔性电子器件的制备提供理论支撑。

计及运行灵活性的配电网双层规划

高比例可再生能源接入电网是新型电力系统的重要特征。为在新型电力系统中促进可再生能源消纳,提升配电网的灵活稳定运行,提出一种配电网双层规划模型:规划层以配电网运营商年化成本最小为目标函数,计及碳排放指标,确定规划方案;运行层以灵活性运行成本最小为目标函数,确定各节点可中断、可转移电量。采用模拟退火粒子群算法求解,以提高算法全局搜索能力。最后,通过IEEE33节点配电系统进行算例分析,结果表明在规划阶段考虑灵活性需求能提高系统灵活性,减少配电网运营商的投资成本,验证了规划方法的有效性。

负荷高密度地区中计及灵活性不足风险的储能优化配置

负荷高密度地区现有的输电通道有限且系统内灵活性电源的占比较低,应对源端可再生能源及荷端负荷需求随机性波动的调节能力不足。储能系统(energy storage system,ESS)作为一种高效的灵活性资源,具有响应的快速性和功率双向转化的优点,可以为电力系统提供灵活性支撑,基于双层规划模型建立了提升负荷高密度地区整体和局部灵活性的储能优化配置方法,上层模型对储能配置方案做出战略决策,下层模型基于场景分析法,对典型日场景进行运行模拟,使用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)量化灵活性不足风险成本,模型充分地考虑了电力供需平衡、新能源消纳以及网架结构的支撑作用,通过添加关联约束将双层模型转化为单层模型。最后通过MATLAB平台调用商用软件包GUROBI完成混合整数规划优化,求解得到最优配置方案。在某实际系统负荷高密度地区中验证了配置方法的有效性。

计及多元灵活性的不同地理分布数据中心协同运行优化策略

数据中心作为新型高能耗负荷,庞大的耗电量带来的巨额电能成本已成为当前亟需解决的问题。为此,提出了一种涉及不同地理分布数据中心协同运行策略。首先,构建多数据中心与电力系统的双层协同优化模型,通过基于实时电价激励的需求响应方式,协调二者运行效益;其次,基于迭代求解的方法建立双层模型的交互模式,对模型进行求解;最后,通过算例结果的对比分析可知,多数据中心的运营成本下降了30.40%,制冷系统能耗下降了9.31%。此外,研究通过灵敏度分析得知,扩大计算服务器的工作适宜度范围将有利于数据中心内部制冷系统的节能高效运行。

Controllable growth and flexible optoelectronic devices of regularly-assembled Bi2S3 semiconductor nanowire bifurcated junctions and crosslinked networks

Regularly assembled structures of nanowires, such as aligned arrays, junctions and interconnected networks, have great potential for the applications in logical circuits, address decoders, photoelectronic devices and transparent electrodes. However, for now it is still lack of effective approaches for constructing nanowire bifurcated junctions and crosslinked networks with ordered orientations and high quality. Herein, we report the controlled growth of Bi2S3 semiconductor nanowire bifurcated junctions and crosslinked networks with well-aligned directions and high crystalline degree by utilizing the proportional lattice match between nanowires and substrates. Taking advantages of the “tip-to-stem splice” assembly of individual nanowires, the precise orientation alignments of Bi2S3 semiconductor nanowire bifurcated junctions and crosslinked networks were successfully realized. The controlled growth mechanism and structural evolution process have been elucidated by detailed atomic structure characterizations and modeling. The highly crystal quality and direct energy bandgap of as-assembled photodetectors based on individual bismuth sulfide nanowires enabled high photoresponsivity and fast switch time under light illumination. The three-terminal devices based on nanowire bifurcated junctions present rapid carrier transport across the junction. The flexible photodetectors based on nanowire crosslinked networks show very minimal decay of photocurrent after long-term bending test. This work may provide new insights for the guided construction and regular assembly of low-dimensional ordered functional nanostructures towards advanced nanotechnologies.

大口径光学透镜的双级柔性支撑结构设计

为了解决大视场巡天望远镜中大口径透镜支撑问题,提出了一种双级柔性支撑结构,既可以保证透镜位置精度和面形精度,又能够克服镜框结构弹性变形的影响。首先,详细阐述了大口径光学透镜支撑结构设计中的难点及所提出的双级柔性支撑结构方案,并详述了该支撑结构克服镜框弹性变形的机理和优势。然后,根据双级柔性支撑结构的组成部分以及结构特征,基于欧拉薄梁理论,推导了柔性支撑单元的结构力学模型。然后,假设透镜为刚体,根据在不同姿态下透镜的力平衡和柔性支撑单元的变形协调条件,推导了该柔性支撑结构的整体刚度模型,包括了轴向刚度、横向刚度以及转动刚度。最后,以640 mm口径实验透镜为例,采用数值仿真方法分别模拟了刚性支撑、单级柔性和双级柔性支撑情况下,镜框弹性变形对镜面面形精度的影响。在镜框弹性变形非常大的情况下,双级柔性支撑结构下的镜面面形精度由20 nm下降到50 nm仅下降了2.5倍。此外,利用Zygo干涉仪对实验透镜下表面干涉检测,最佳的面形精度为0.05λ,达到了加工状态,进一步验证了所提出的双级柔性支撑结构的优越性。

源荷储一体化的广义灵活电源双层统筹规划

高比例可再生能源电力系统中,逐渐减少的传统机组灵活性资源与增加的灵活性需求之间的矛盾日益严重,开展灵活电源专题规划的必要性日益凸显。基于灵活性供需平衡机理,提出了源荷储一体化的广义灵活电源概念,并建立了含资源投资决策和运行模拟校验的双层统筹规划模型。在证明了规划模型的凸性基础上,基于最大净收益增量比优化目标,设计了两阶段迭代求解优化算法。最后,通过中国北方某大型风电基地实际数据,对基准规划场景进行了评估,分析了系统灵活性缺额问题,并采用所述模型对源荷储资源进行优化规划,讨论了储能和需求侧响应在未来规划中的应用。算例表明,所提出的灵活性协调优化方法能够将灵活性量化评价指标纳入到电力系统规划中,优化得到不同约束阈值下的最优方案,能够快速进行参数灵敏度分析,从而提高优化方案的鲁棒性和适用性。

遗传算法的双目标柔性作业车间调度研究

研究了FMS环境下先进制造车间路径柔性的优化调度问题.同时考虑现代生产准时制的要求,建立了柔性作业车间调度问题的双目标数学优化模型,并给出了求解模型的遗传算法的具体实现过程;针对模型的特殊性,提出了染色体两层编码结构,将AOV网络图应用到解码和适应度函数的计算中,通过一个调度实例进行验证,给出了相应的选择、交叉、变异操作设计方案.

多亚层柔性节点模型及其在双材料4ENF试件界面分析中的应用

提出了多亚层柔性节点模型用于分析双材料裂纹尖端的应力和变形。该模型考虑了胶层的变形,各亚层视为独立的剪切变形梁,采用两个界面柔度系数考虑界面应力对各亚层界面变形的影响,界面变形包括双材料界面和胶层的变形。通过对FRP-混凝土末端切口四点弯试件(Four-point bending end-notched flexure specimen,简称4ENF)进行界面分析,并与其他模型和有限元分析对比表明:刚性节点模型忽略了裂纹尖端的应力和变形集中,只能粗略地估计构件的整体变形和界面应力;半刚性节点容许裂纹尖端的转动,对裂纹尖端的变形估计优于刚性节点模型,但精度依然不高;多亚层柔性节点模型反映了裂纹尖端的应力和变形集中,与数值分析结果吻合很好,该研究对进行双材料结构的工程设计具有理论指导和参考价值。

基于柔性双吡啶双酰胺和两种不同多羧酸配体的三个Cu(Ⅱ)/Co(Ⅱ)配位聚合物:组装、结构和性质(英文)

通过水热合成得到3个有机金属配位聚合物,即[Cu（1,2-BDC）（L）]（1）,[Cu（HBTC）（L）]·2H2O（2）,[Co（HBTC）（L）]·H2O（3）,（L=N,N-双（3-氨基吡啶）乙二酰胺,1,2-H2BDC=1,2-邻苯二甲酸和H3BTC=1,3,5-均苯三甲酸）。配合物1是基于1D[Cu-1,2-BDC]n和[CuL]n链形成的一个3DCdSO4-型拓扑结构。配合物2~3是同构的,均显示出2D双层（3,5）-连接的{4^2·6^7·8}{4^2·6}拓扑结构。相邻的2D双层网络通过分子间的氢键（配合物2）和π-π堆积（配合物3）作用进一步拓展成3D超分子框架。我们对芳香羧酸和中心金属离子对配合物结构的影响进行了详细的讨论。此外,还研究了配合物1~3的电化学性质和固态荧光性质。