微电网动态调度模型

微电网系统中可再生能源出力和建筑负荷均具有随机特性,使得传统方法难以描述其动态特征,随着可再生能源的大量接入,微电网系统结构也愈趋复杂化,本文基于Modelica非因果建模语言对含随机参数的复杂系统进行动态描述,实现对可再生能源发电、储能元件和可控负荷的耦合建模,并验证其准确性。运用动态模拟结合多种群遗传算法对典型微电网系统进行24 h运行策略调整,结果验证了该模型与动态调度方法的有效性。     

耦合太阳能和地热能的冷热电联供系统优化

天然气和可再生能源互补是一种并行解决环境污染和克服可再生能源不稳定的有效方式,本文提出一种耦合太阳能和地热能的混合冷热电联供(CCHP)系统。基于以电定热(FEL)和以热定电(FTL)运行策略,提出了地源热泵出力比依照逐时电价和季节而变化的运行模式;以一次能源节约率、费用年值节约率以及二氧化碳减排率为目标函数,建立CCHP系统优化模型,运用多目标遗传算法对系统配置及运行策略进行了寻优求解。结果表明:该混合CCHP系统在FEL模式能够实现最优的综合性能.     

容错实时任务调度的DSPN建模与分析

复杂系统的形式化描述对新系统的设计以及现有系统的改进与评价都具有十分重要的作用。针对处理机系统容错实时混合任务调度,提出采用确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Net, DSPN)进行建模与性能分析。首先,根据任务执行的优先级、周期性、容错性和实时性,将任务分为四类;然后,采用DSPN对任务调度执行过程,不同优先级任务抢占式调度,处理机故障及故障恢复过程进行建模,由此构成处理机系统容错实时任务调度过程的DSPN模型;最后,仿真实验结果表明,在负载相同情况下,处理机利用率基本相同,且具有容错的实时任务调度算法可以有效地降低任务错失率。容错实时任务调度DSPN模型可以为复杂任务调度系统的Petri网建模与分析奠定了基础,并为实际工程应用提供了理论指导。     

未来我国超导直流电网展望

随着我国新能源大规模的开发和利用,新能源发电本身所具有的间歇性与不稳定性特点,使原有的电力系统网络面临着一系列现实问题与瓶颈难题,电网结构是决定电网配置资源能力的重要方面,本文从提高电网接纳能力的角度出发,提出通过建设广域覆盖的超导直流电网以有效解决可再生能源集中并网难题.建设全国性的直流骨干输电网,不仅可更有效地利用可再生能源,也将积极推动坚强智能电网的建设.与交流系统相比,直流电网在未来城市供电、新能源接入、孤岛供电等领域也有较大的优势.根据中国国情,对直流电网在中国建设的可行性进行了具体分析,并提出中国直流电网主干结构设想图,并指出了超导技术在直流电网建设中面临的巨大机遇,为中国超导直流电网建设提出了思考和建议.     

新区综合能源系统多目标最优化设计

经济性和碳排放的平衡是未来城市能源利用的主要方向。新城区开发需要先进的能源系统设计方法,以定量化计算不同设计方案下的经济性与碳排放。基于城市能源系统的主要特征,本文提出了一种新区综合能源系统多目标最优化设计方法。在需求侧,通过能耗指标分摊法预测负荷;在供应侧,利用超结构建模包含各种能源-技术组合,求解混合整数线性规划问题。本文以雄安新区启动区能源系统为案例进行多目标最优化设计,探讨了碳排放与成本之间的权衡取舍。     

SAR影像极化特征的混合高斯模型与分类

针对高分辨率极化合成孔径雷达(SAR)影像中极化特征呈现尖峰拖尾等复杂多样的统计特点,采用混合高斯模型(GMM)对极化特征进行建模,提出了一种约束距离的混合多元高斯分布的参数估计算法。该参数估计算法在贪婪期望最大算法框架下设计约束距离函数,自动估计混合分量的个数和模型参数,进而在贝叶斯框架下实现极化SAR影像的地物分类。对Radarsat-2旧金山等地区三组影像数据的分类结果表明:相比于经典的分类算法,所提GMM分类算法的总体精度提高了7%～10%,且对样本数目的依赖性更小,在城区和耕地区域等异质区域可以得到精度更高的分类结果。     

低温地热有机朗肯循环混合工质设计初探

地热作为一种在地球上广泛分布的可再生能源,可利用的温度较低。有机朗肯循环ORC是一种有效的利用低温热能发电的途径。对于不同温度的热源,采用合适的工质,可以提高系统的发电效率,因此工质的选择是关键。本文针对170℃,150℃,130℃的热源,构建了适合的五种混合工质,并进行了热力循环、环保性和安全性的计算。结果表明,与纯工质相比,混合工质可以平衡环境、安全以及系统性能等多方面的要求,达到综合最优的效果。     

基于粒子尾流模型的风电场风资源评估系统

煤炭、石油和天然气等化石能源面临着枯竭,各国争相开发利用可再生能源,风能是目前最具开发利用潜力的可再生能源。风能受地理条件和周围环境的影响大,所以风电场的风资源评估在选址、运营和预测方面都至关重要。本文开发了一套风电场风资源评估系统,它充分考虑了地形、当地风速风向、风电场使用的风力机类型和风力机间的尾流影响,采用基于风力机特性的粒子尾流模型,通过CFD计算,得到风电场的功率输出和风资源分布,此系统既可应用于风电场建造前的选址和评估,也可应用于运营中的检验和预测,有很强的工程应用价值。本文通过澳大利亚Wattle Point Wind Farm(WPWF)实测数据对评估系统的可靠性和精确度进行了验证。     

GPRS技术在农村用水远程自动抄表系统中的应用

目前许多偏远农村地区用水长期以来一直采用的是包月制方式,这种模式的特点是不论用户的月用水量是多少,只要每月交付一定的水费即可。用水量与用水费的严重不一致,不仅不利于供水部门对用户用水的实时监管,更不利于环保节水的实现。农村地区地理位置比较分散,考虑目前移动网络覆盖范围之广,利用中国移动或中国联通的GPRS网络在实验室搭建无线自动抄表系统。实验结果表明,GPRS技术在农村用水监管系统中的应用,一方面可以降低传统人工抄表员的工作强度;另一方面抄读回的计量数据精确无误,完全克服了人工抄表的缺点。     

单台风力机风速和气温的实时预测系统开发

为了应对全球性能源危机和环境污染,各国争相开发利用可再生能源,目前风能是最具大规模商业化开发利用潜力的可再生能源之一.在利用风能进行发电时,开发一个针对风速和气温的实时预测系统对于风电场电力系统的调度和安全稳定运行具有重要意义.本文介绍了基于清华大学建筑设计院楼顶的单台聚风型风力机的一个实时预测系统,此预测系统使用时间序列法中的ARMA(Auto Regression Moving Average)模型对风速和气温进行预测,其可靠性和精确度通过比较预测结果与超声波风速仪的测量数据得到验证.     

海洋水环境网络化智能监测系统的建模设计研究

针对海洋渔业养殖水环境健康监测的多参数检测与快速设计的需求,基于IEEE 1451标准框架,开展混合标准模式下的网络化智能传感系统的建模设计研究;论文从监测系统的静态功能分析出发,建立多参数监测系统模型架构图,然后利用监测系统传感器用例模型图,通过TEDS的合理配置,完成不同传感器的初始化、参数配置和传感信息校正,实现传感器的即插即用,可为传感器接入、维护带来很大便利;通过海洋渔业水环境监测系统的构建,验证了该监测系统建模设计方法的有效性和必要性,可减少35%的研发设计时间。     

航天器多总线系统网信息仿真系统设计

针对航天器系统网多组1553B与串行总线通信的应用情况,设计了一种航天器多总线系统网信息仿真系统;系统采用三层网络的数据系统架构,使用C语言与CVI混合编程以多线程机制模拟遥测遥控数据的采集、处理、显示及存储,具有人机界面友好,可靠性、实时性高及成本低的特点;试验结果表明,该系统功能及性能完全满足航天器系统网信息仿真要求,有效支撑了航天器系统网的总体设计,大幅度降低了研发周期。     

基于氢储能的风光氢能源系统能质转换优化策略

西北地区拥有丰富的风光资源,近年来基于风光的新能源发电系统发展迅猛。然而由于生产力、人口等因素,西北地区的电力负荷低,加之新能源的随机、不稳定等特点,弃风弃光现象严重,有研究表明可以通过新能源发电耦合氢储能技术来解决问题。基于风光联合发电耦合电解槽制氢系统的概念和结构,以风光氢能源系统的制氢速率为研究目标,在MATLAB/Simulink系统下建立了包括风力发电系统、光伏发电系统以及电解槽的混合架构模型,通过此模型探明在西北地区自然环境下的氢气产出特性及规律。     

利用相变储热提升电力系统可再生能源消纳

由于波动性和间歇性,可再生能源的大规模引入对电力系统灵活性提出了更高要求。然而目前以"以热定电"模式运行的热电联产厂在供热期的调节能力低,限制了电力系统灵活性,导致可再生能源消纳困难。本文针对一个含有风电厂的电-热综合能源系统,研究了一种应用相变储热装置提升热电联产系统灵活性的方法。基于(?)耗散热阻理论,将其热力子系统构建为热阻网络模型,进而将电-热综合能源系统构建为整体能量流模型,并依此对系统的调度策略进行了优化。结果显示:引入储热装置实现了用户热负荷与热电厂热出力的解耦,提高了系统灵活性;当热电联产机组的热电比保持恒定时,储热装置在日间(风电资源缺乏)时储热、在夜间(风电资源丰富)时放热,可使系统风电消纳达到最大。     

先进绝热压缩空气储能系统的设计计算

作为一种重要的可再生能源,风能的不稳定性问题亟待解决。压缩空气储能(CAES)系统是解决该问题的一种有效途径。先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统在传统CAES系统的基础上得到改进,在环境保护、资源节约上有明显的优势。以1.5 MW的AA-CAES为例,介绍了先进绝热压缩空气储能系统的设计过程,并给定具体参数进行计算,对该系统的特性及应用前景进行了分析总结。     

基于排队PETRI网的云系统评估模型和方法

针对云系统规模庞大、构成复杂、动态性突出、层次关联性强而难于建模评估的问题,提出一种基于排队Petri网的云系统评估模型QPNC;QPNC结合了排队论和Petri网理论特点,模型具备较强的定量评价和行为描述能力,能够很好地对复杂云系统进行有效建模和模拟;基于上述模型,进一步提出并完善云系统的定量分析、评估体系,仿真并模拟了大规模并行环境下云系统的动态服务效果;实验结果表明,QPNC能够有效反映出各种云系统架构在性能和服务等方面特征,对云系统的各种动态服务行为具有很高的仿真度,为设计构建更加高效、更具针对性的云系统提供了定量分析支持和理论依据。     

超导技术在未来电网中的应用

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。     

湍流预混火焰LES/FDF模拟中标量混合时间尺度建模

在实际应用中,精确模拟高湍流度预混火焰十分关键但极具挑战性。本文将被动标量混合时间尺度动态封闭方法与hybrid混合时间尺度模型结合,在湍流预混火焰LES/FDF模拟中提出一种新的标量混合时间尺度建模方法。该方法不需要人为选取混合模型参数C_M,且动态地考虑了由湍流和火焰结构分别引起的亚网格标量混合。对悉尼值班预混射流燃烧器高湍流度PM1-150火焰进行了LES/FDF模拟。结果表明,新模型显著改善了对整体燃烧进程的预测结果,正确地预测了局部熄火/再燃现象。进一步的结果显示,模型参数C_M明显大于在RANS框架下量级为1的常用取值,这表明该参数在不同框架下具有不同的物理内涵。     

二维拉格朗日坐标系下气粒混合双向耦合对激波流场影响的计算

喷射颗粒与气体混合是内爆压缩领域的热点和难点. 针对喷射混合中的气粒双向耦合问题, 开展了理论建模、离散算法以及颗粒反馈对激波流场的影响研究. 建立了拉格朗日计算框架下的数学模型; 给出了耦合源项的离散算法; 开展了平面及汇聚构型条件下, 气粒双向耦合的数值模拟研究; 发现了颗粒反馈导致气体激波提速现象以及气区流场物理量分布形态的改变, 初步获得了量化分析结果. 本文建立的数学模型、计算方法和获得的新的物理认识, 为深入理解喷射混合现象、解决相关工程应用问题提供了重要理论支撑.     

附加碳税的综合能源系统优化调度分析

针对节能减排的能源转型发展要求,构建了结合可再生能源以及储能装置的综合能源系统模型。引入碳税将CO₂排放的环境问题转换为经济成本问题并建立以经济成本最低为目标函数的优化模型。利用改进的猫群算法对碳税为50 CNY/t的综合能源系统冬夏两季典型日优化调度,对比传统的冷热电三联产(CCHP)系统,综合能源系统的CO₂排放在夏季是CCHP系统的48.93%,冬季为50.86%;节能率在夏季可达到36.33%,冬季能达到23.65%;与没有引入碳税的综合能源系统相比,冬夏两季典型日共减少了40.28%的CO₂排放。对不同碳税下减排效果与经济性的分析,现阶段采用中等的碳税水平(50 CNY/t)更为合理。