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基于虚拟直流电机的多储能SOC均衡控制策略

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电力建设 2024年第11期 14-24页

作者：王君瑞白冰超王瑞豆帅谭露朱旭强北方民族大学电气信息工程学院

直流微网中常用下垂控制来维持直流微源间功率的合理分配，以保证直流微网稳定安全运行。但传统的基于下垂控制的荷电状态(state of charge, SOC)均衡控制策略由于自身特性会引发母线电压跌落以及系统功率分配不合理等问题，故提出一种... 详细信息

直流微网中常用下垂控制来维持直流微源间功率的合理分配，以保证直流微网稳定安全运行。但传统的基于下垂控制的荷电状态(state of charge, SOC)均衡控制策略由于自身特性会引发母线电压跌落以及系统功率分配不合理等问题，故提出一种基于虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡控制策略。首先，将虚拟直流电机控制与自适应下垂控制相结合，利用虚拟直流电机控制为系统提供额外惯性和阻尼支撑，减小母线电压跌落，提高系统的暂态稳定性。其次，采用基于改进自适应下垂控制的SOC均衡策略实现多组蓄电池间SOC均衡以及系统功率的合理分配。最后，通过搭建光伏多储能直流微网仿真模型以及实验平台对控制策略进行验证，结果表明：所提控制方法在减小功率波动对直流母线电压影响的同时，可以实现多组蓄电池间SOC均衡。

关键词：直流微网虚拟直流电机下垂控制荷电状态惯性阻尼

深空激光通信发展现状与趋势分析(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第7期53卷 1-20页

作者：高铎瑞孙名扬何明泽郏帅威谢壮姚斌汪伟中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院西安光学精密机械研究所光子网络技术研究室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻... 详细信息

深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻等特点,已成为深空通信未来发展的主要方向,也成为国际上近年来的研究热点。文中归纳了深空激光通信技术的特点,详细介绍了国内外深空激光通信技术领域的发展脉络、最新研究进展和未来发展规划,并分析了深空激光通信的发展趋势,归纳出涉及到的关键技术,最后进行了总结与展望。为我国深空激光通信和星际激光通信网的发展提供一定的借鉴和参考。

关键词：深空激光通信激光通信终端空间光通信卫星通信深空探测

基于深度机器视觉的香炉山隧洞钻孔多维特征精准定位

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1278-1292页

作者：王旭巩晓雯黄其帅陈炳瑞杨世强杨旭张延杰中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049 云南省滇中引水二期工程有限公司昆明650000 长江科学院武汉430010 云南省曲靖市富源县水务局曲靖655500 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

香炉山隧洞是滇中引水的控制性工程,岩爆是其主要灾害源之一。微震传感器坐标精确定位是岩爆微震监测预警的基础,但是其钻孔位置仍需人工测量,精度低且实时性差,严重阻碍岩爆微震自动监测系统的发展。该文提出一种基于深度机器视觉的隧... 详细信息

香炉山隧洞是滇中引水的控制性工程,岩爆是其主要灾害源之一。微震传感器坐标精确定位是岩爆微震监测预警的基础,但是其钻孔位置仍需人工测量,精度低且实时性差,严重阻碍岩爆微震自动监测系统的发展。该文提出一种基于深度机器视觉的隧洞钻孔多维特征精准定位方法YOLO(you only look once)-AT(anchor tracking)。首先,该方法利用改进YOLO V8模型YOLO V8 OBB(oriented bounding boxes)实现香炉山隧洞钻孔轮廓的精准拟合;其次,构建锚点追踪算法AT,在轮廓椭圆上选定锚点,并根据对极线约束和点序约束实现多视角下的锚点追踪;最后,利用视差法求解各锚点的空间坐标,并基于解析几何理论求解香炉山隧洞钻孔的多维特征。利用质量可控的香炉山隧洞合成钻孔轮廓数据库对各种钻孔定位方法进行验证,结果表明:YOLO-AT方法具有良好的钻孔轮廓拟合精度和钻孔多维特征定位精度,对钻孔口中心坐标、钻孔直径、钻孔口平面方向、钻孔方向的定位误差中位数分别为0.835 mm、0.795 mm、0.567°、1.751°,且定位性能受钻孔轮廓质量的影响小,满足香炉山隧洞岩爆微震自动监测的需求,并有向各类地下工程钻孔测量工作推广的应用潜力。

关键词：深度学习机器视觉微震监测钻孔定位滇中引水工程

基于自适应下垂控制的光储直流微网控制策略研究

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太阳能学报 2024年第8期45卷 154-163页

作者：代丽王君瑞谭露朱旭强王铭豆帅北方民族大学电气信息工程学院银川750030

针对下垂控制会导致母线电压出现跌落现象这一问题,提出基于蓄电池荷电状态(SOC)的n次幂的自适应下垂控制(ADC)策略,设计充放电时的下垂系数,在下垂系数中引入蓄电池S^(n)及基于母线电压的下垂系数调整律,并加入超级电容功率补偿。在系... 详细信息

针对下垂控制会导致母线电压出现跌落现象这一问题,提出基于蓄电池荷电状态(SOC)的n次幂的自适应下垂控制(ADC)策略,设计充放电时的下垂系数,在下垂系数中引入蓄电池S^(n)及基于母线电压的下垂系数调整律,并加入超级电容功率补偿。在系统的协调运行控制策略上,以母线电压U_(dc)和蓄电池SOC值作为控制元,设计上层协调控制模块。与传统自适应下垂控制相比,所提控制策略可升高跌落的母线电压,且当外界环境因素变化或负载变化时,蓄电池-超级电容混合储能系统能更好地维持母线电压的稳定,提高系统的抗干扰能力;且系统可在各工作模式之间平滑切换,维持母线电压的稳定。最后,在基于TMS320F28335的光储直流微网实验台上验证该控制策略的有效性。

关键词：直流微网储能系统自适应下垂控制荷电状态电压跌落协调运行

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110 kV双断口快速开关效率优化分析

高压电器 2024年第6期60卷 73-79,88页

作者：和帅王智勇吴中友李钊李德召陈新常州博瑞电力自动化设备有限公司江苏常州213025

电磁斥力效率的优化研究,以往研究主要针对斥力盘、线圈等关键零件的结构优化和参数匹配,以及预充电电容的电压和容值的优化分析,很少有关于开关辅助支撑结构件对效率影响的分析研究。不同结构形式和材质的辅助支撑结构件对斥力盘效率... 详细信息

电磁斥力效率的优化研究,以往研究主要针对斥力盘、线圈等关键零件的结构优化和参数匹配,以及预充电电容的电压和容值的优化分析,很少有关于开关辅助支撑结构件对效率影响的分析研究。不同结构形式和材质的辅助支撑结构件对斥力盘效率有着不可忽视的影响。文中以快速开关支撑板作为分析研究对象,在不改变样机结构形式的前提下,提出了通过设计导磁板,对支撑板开槽等方式,降低支撑板的涡流损耗,提高电磁斥力效率。文章最后,基于仿真结果,对一款110 kV双断口快速开关样机进行了改造设计。试验结果表明,在容值不变情况下,增加导磁板或者支撑板开槽可以有效降低电容预充电压,提高斥力机构效率。

关键词：电磁斥力机构快速开关能效转化仿真分析优化设计

轴向双级氨/甲烷湍流预混火焰燃烧特性及NO生成

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化工学报 2024年

作者：张泽雨王平戴凯论钱伟佳 Subhajit Roy 帅瑞洋 Antonio Ferrante 江苏大学能源研究院浙江大学清洁能源利用国家重点实验室能源与环境中心米兰Gioia del Colle(BA)

氨气燃烧面临着氮氧化物排放高、燃烧稳定性差等问题，而分级燃烧概念是解决上述问题的途径之一，但其中复杂的燃烧特性尚不明确。为此，对一个自主设计的轴向空气分级氨气-甲烷湍流燃烧装置开展了详细的实验测量和大涡模拟研究。以氨/... 详细信息

氨气燃烧面临着氮氧化物排放高、燃烧稳定性差等问题，而分级燃烧概念是解决上述问题的途径之一，但其中复杂的燃烧特性尚不明确。为此，对一个自主设计的轴向空气分级氨气-甲烷湍流燃烧装置开展了详细的实验测量和大涡模拟研究。以氨/甲烷的混合物为燃料，首级当量比保持为1.2，总当量比在0.4-0.9之间改变，通过实验测量获得了一氧化氮（NO）随总当量比的变化特性，采用大涡模拟结合动态火焰增厚模型对3个燃烧状态进行了计算分析，计算结果与实验数据吻合良好。研究表明：随着总当量比的减小，NO排放呈增加的趋势；燃烧室内存在两种燃烧模式，上游是金黄色的含氨燃气富燃预混火焰，下游则是淡蓝色的氢气-空气扩散火焰为主；一级燃烧室中，NO排放主要受OH影响，而二级燃烧室中NO生成受OH影响变小。

关键词：双级氨气燃烧湍流预混燃烧一氧化氮排放数值模拟燃烧实验测量

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湍流旋流氨气–甲烷预混火焰燃烧特性研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1598-1604页

作者：刘文锋帅瑞洋王平钱伟佳王永倩杨证淳张泽雨 Antonio Ferrante 江苏大学能源研究院镇江212013 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027 能源与环境中心 Gioia del Colle(BA)意大利米兰70023

为了研究NH_(3)-CH_(4)掺混燃气的燃烧特性,设计了一个可视化的旋流湍流燃烧装置,通过实验对当量比(Ф)、氨气掺混比(X_(NH_(3)))和入口空气流量对燃烧特性的影响进行分析。结果表明:随着当量比增加,燃烧室出口NO排放先增加后减小,在Ф=... 详细信息

为了研究NH_(3)-CH_(4)掺混燃气的燃烧特性,设计了一个可视化的旋流湍流燃烧装置,通过实验对当量比(Ф)、氨气掺混比(X_(NH_(3)))和入口空气流量对燃烧特性的影响进行分析。结果表明:随着当量比增加,燃烧室出口NO排放先增加后减小,在Ф=0.9时达到峰值,对其反应速率和燃烧光谱进行分析,发现NO_(2)和HNO浓度协同影响了NO的反应速率,NO排放和OH基强度呈正相关,NH_(2α)基和H_(2)O蒸气产生的链式反应促进了NO的还原。随着X_(NH_(3))升高,火焰由蓝色逐渐转变为橙黄色,NO排放先增加后减少,在X_(NH_(3))=0.4附近出现峰值。另外,随着入口空气流量的增加,气流速度增大导致湍流强度增大,贫燃状态下NO排放增加,而在富燃状态下排放减少,文中对其中机理进行了分析。

关键词：氨气燃烧旋流湍流火焰一氧化氮排放实验测量燃烧特性

高电压快充钴酸锂正极——关键挑战、改性策略与未来展望（英文）

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Engineering 2024年第6期 105-127页

作者：王功瑞毕志宏张安萍 Pratteek Das 林虎吴忠帅 State Key Laboratory of Catalysis Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences Dalian National Laboratory for Clean Energy Chinese Academy of Sciences

Lithium-ion batteries（LIBs） with the ‘‘double-high” characteristics of high energy density and high power density are in urgent demand for facilitating the development of advanced portable electronics. However,the lithium ion（Li+）-storage performance of the most commercialized lithium cobalt oxide（LiCoO2, LCO）cathodes is still far from satisfactory in terms of high-voltage and fast-charging capabilities for reaching the double-high target. Herein, we systematically summarize and discuss high-voltage and fast-charging LCO cathodes, covering in depth the key fundamental challenges, latest advancements in modification strategies, and future perspectives in this field. Comprehensive and elaborated discussions are first presented on key fundamental challenges related to structural degradation, interfacial instability, the inhomogeneity reactions, and sluggish interfacial kinetics. We provide an instructive summary of deep insights into promising modification strategies and underlying mechanisms, categorized into element doping（Li-site, cobalt-/oxygen-site, and multi-site doping） for improved Li+diffusivity and bulkstructure stability; surface coating（dielectrics, ionic/electronic conductors, and their combination） for surface stability and conductivity; nanosizing; combinations of these strategies; and other strategies（i.e., optimization of the electrolyte, binder, tortuosity of electrodes, charging protocols, and prelithiation methods）. Finally, forward-looking perspectives and promising directions are sketched out and insightfully elucidated, providing constructive suggestions and instructions for designing and realizing high-voltage and fast-charging LCO cathodes for next-generation double-high LIBs.

关键词：

植物分布对洱海沉积物间隙水DOM光谱特征及对氮磷释放影响研究

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环境科学学报 2024年第2期44卷 203-213页

作者：周帅帅吕志伟马煜倪兆奎王圣瑞刘哲哲河北工程大学能源与环境工程学院邯郸056000 粤港水安全保障联合实验室北京师范大学珠海校区水科学研究中心珠海519087 云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室昆明650034 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100084

沉水植物分解导致大量溶解性有机质(DOM)进入水环境,进而对水质产生重要影响.然而,关于沉水植物分布对沉积物间隙水DOM的变化特征及其对氮磷释放的影响研究较少.本研究利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEMs-PA... 详细信息

沉水植物分解导致大量溶解性有机质(DOM)进入水环境,进而对水质产生重要影响.然而,关于沉水植物分布对沉积物间隙水DOM的变化特征及其对氮磷释放的影响研究较少.本研究利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEMs-PARAFAC)技术对比研究了洱海沉水植物分布/非分布区沉积物间隙水DOM组分变化特征,并探讨DOM变化对氮磷释放的影响.结果表明,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM主要以富里酸为主,而沉水植物非分布区DOM则以腐殖酸为主.通过UV-vis分析发现,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM a_(355)、a_(440)、SUVA_(254)、A_(253)/A_(203)、S_(R)平均值高于植物非分布区,这表明沉水植物分解作用能够促进沉积物间隙水DOM含量、芳香性、分子量、以及取代基数量增加.沉水植物分布区上覆水和间隙水氮磷浓度均高于沉水植物非分布区,这主要是由于沉水植物衰亡期腐烂分解释放氮磷.此外,DOM中的羟基和羧基能够与磷酸盐竞争沉积物颗粒上的吸附位点,有利于磷酸盐从沉积物颗粒表面解吸和释放,进而促进沉积物磷酸盐向上覆水释放.本研究为增强沉水植物对沉积物DOM特征和氮磷释放机制理解提供有价值的信息,并为通过沉水植物修复和控制湖泊沉积物内源污染提供科学指导.

关键词： DOM 沉水植物沉积物间隙水氮磷