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面向可再生能源集成的综合能源系统熵态计算模型

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电力系统自动化 2024年第11期48卷 162-172页

作者：李宜哲王丹李家熙贾宏杰周天烁刘佳委智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 天津市智慧能源与信息技术重点实验室(天津大学) 天津市300072

综合能源系统(IES)熵态机理与分析方法为面向可再生能源集成的IES能量品质分析提供了一种新的理论基础。针对不同的能源系统规模和场景,如何系统性求解大规模能源系统熵态分布是后续系统规划、运行和能量管控等亟须解决的基础问题之一。... 详细信息

综合能源系统(IES)熵态机理与分析方法为面向可再生能源集成的IES能量品质分析提供了一种新的理论基础。针对不同的能源系统规模和场景,如何系统性求解大规模能源系统熵态分布是后续系统规划、运行和能量管控等亟须解决的基础问题之一。在IES熵态理论的基础上,进一步梳理了系统熵态分布的计算体系与思路;根据熵增流求解的需要,定义了一些关键计算矩阵与计算列向量;结合IES㶲流模型和熵态网络的定义,考虑能量枢纽(能源站)熵增流转化与分配机制,建立了基于顺序求解和联立求解的IES熵态计算模型,通过算例验证了两种计算模型的正确性与有效性,并讨论了两种计算方法的异同与适用性。

关键词：综合能源系统可再生能源能量品质熵态熵增流㶲流㶲损

多换流器直流系统的虚拟惯性评估与控制参数协调设计

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 87-95页

作者：张可心朱琳赵学深李霞林郭力王成山智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 天津市智慧能源与信息技术重点实验室天津市300072

针对基于类虚拟同步发电机(AVSG)的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题,提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法,有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先,将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路,建立了直流系统... 详细信息

针对基于类虚拟同步发电机(AVSG)的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题,提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法,有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先,将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路,建立了直流系统的等值单台AVSG模型。其次,提出了一种系统级虚拟惯性评估方法,从等值单台AVSG模型的输出阻抗频域响应特性角度对系统级虚拟惯性进行评估。然后,讨论了电压比例-积分(PI)控制参数对虚拟惯性特性的影响,并开展了电压PI控制参数和虚拟惯性系数间的协调设计。最后,在PLECS仿真软件及RT-BOX硬件在环实验平台上搭建了多换流器直流系统的开关模型,通过多种实验工况验证了等值单台AVSG模型和控制参数协调设计的有效性和可行性。

关键词：类虚拟同步发电机输出阻抗直流系统等效降阶模型虚拟惯性协调设计

考虑碳流约束的电力系统能碳安全域模型与计算方法

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 10-21页

作者：刘浩王丹肖峻贾宏杰林溪桥何承瑜智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 天津市智慧能源与信息技术重点实验室(天津大学) 天津市300072 广西电网有限责任公司广西壮族自治区南宁市530023

针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求,研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效,但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统... 详细信息

针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求,研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效,但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统能碳耦合安全域(简称能碳安全域)模型与计算方法,旨在保证系统安全性的同时减排提效。为完整刻画电力系统的低碳运行能力极限,分别从负荷端和源端角度提出了考虑碳流约束的系统最大供电能力曲线及最大消纳能力曲线模型。基于系统最大供电能力工作点,提出了能碳安全边界仿真拟合计算方法,实现了能碳安全域的降维观测。最后,结合算例验证了所提模型的有效性。

关键词：低碳电力技术碳约束安全域最大供电能力曲线最大消纳能力曲线

基于IGDT-效用熵的园区综合能源系统优化配置方法

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电力系统自动化 2024年

作者：穆云飞吴志军王从善余晓丹贾宏杰张韵智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市智慧能源与信息技术重点实验室(天津大学)

园区综合能源系统(PIES)参与碳交易时面对碳交易价格、能源价格长期不确定性以及可再生能源短期不确定性的多重冲击，如何在有限的总成本预算下通过优化配置PIES各设备容量提高系统的鲁棒性，即应对不确定性波动的适应性问题有待进一步... 详细信息

园区综合能源系统(PIES)参与碳交易时面对碳交易价格、能源价格长期不确定性以及可再生能源短期不确定性的多重冲击，如何在有限的总成本预算下通过优化配置PIES各设备容量提高系统的鲁棒性，即应对不确定性波动的适应性问题有待进一步研究。因此，提出了基于信息间隙决策理论(IGDT)-效用熵的PIES优化配置方法。首先，建立基于能源集线器的多能流与碳交易量耦合模型，用于描述碳交易量与多能流间的耦合关系。接着，建立确定性的PIES优化配置模型，以得到优化配置总成本的基准值，进一步考虑PIES决策者可接受额外投资的能力，以确定总成本预算限额；针对两类不确定性，利用IGDT处理碳交易价格与能源价格的长期不确定性，利用效用熵模拟风光出力的短期不确定性。然后，引入鲁棒性系数描述PIES对不确定性波动的适应性，在总成本不超过预算限额的前提下，建立以最大化鲁棒性系数为目标的优化配置模型，用于提高PIES对不确定性波动的适应性，求解得到总成本预算下的优化配置方案。最后，以中国北方某PIES为例，验证所提PIES优化配置方法的有效性。

关键词：园区综合能源系统优化配置碳交易不确定性信息间隙决策理论

多区域电-冷-热互联分布式能源站量质协同规划研究

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电网技术 2024年

作者：窦真兰张春雁张帅周天烁王丹陈洪银国网上海市电力公司智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市智慧能源与信息技术重点实验室(天津大学) 中国电力科学研究院有限公司

为探讨分布式能源站(distributed energy station， DES)，这一能源系统中的重要能源转换环节，研究其站内规划与多站之间的多能互补特性，并兼顾考虑能量的“数量”与“品质”双重价值属性，将量质协同约束纳入DES规划范畴。该文提出... 详细信息

为探讨分布式能源站(distributed energy station， DES)，这一能源系统中的重要能源转换环节，研究其站内规划与多站之间的多能互补特性，并兼顾考虑能量的“数量”与“品质”双重价值属性，将量质协同约束纳入DES规划范畴。该文提出一种多区域电-冷-热互联DES量质协同规划方法。首先，建立DES互联冷管道传输模型；其次，采用能源集线器建立考虑电-冷-热互联协同、新能源接入的DES综合模型；在此之后，基于混合整数线性规划，以互联系统总成本最低为优化目标，引入（火用）效率约束，构建多区域电-冷-热互联DES量质协同规划模型；最后，通过算例验证了规划模型的合理性与可行性。

关键词：分布式能源站能源站互联设备选型与定容规划运行优化量质协同

青藏高原人类工程活动强度定量评价及时空格局演变

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生态学报 2024年第10期44卷 4142-4156页

作者：汪东川王思润王志恒赵爽孙苗苗魏奥泽许家承俞长锦贾世杰天津城建大学天津300384 天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 航天宏图信息技术股份有限公司天津300384

青藏高原是世界上最高的高原,复杂多样的地貌结构一定程度上限制着人类工程活动,而人类工程活动又会对青藏高原脆弱敏感的生态环境产生影响。基于能源工程、社会经济发展、交通路网等数据,结合青藏高原科考实地考察情况,旨在建立一套县... 详细信息

青藏高原是世界上最高的高原,复杂多样的地貌结构一定程度上限制着人类工程活动,而人类工程活动又会对青藏高原脆弱敏感的生态环境产生影响。基于能源工程、社会经济发展、交通路网等数据,结合青藏高原科考实地考察情况,旨在建立一套县域尺度下的青藏高原人类工程活动强度评价指标体系,基于层次分析法及专家打分法,结合各类空间分析方法对各指标因子赋权,并以县域为单元探讨青藏高原2000年、2005年、2010年、2015年、2020年人类工程活动强度时空变化,全面科学地评估青藏高原人类工程活动强度的时空格局演变特征。结果表明:1)以能源工程建设强度、市政基础设施建设强度及交通基础设施建设强度3个一级指标和10个二级指标、19个三级指标建立的定量评价指标体系能够很好地反应研究区人类工程活动强度在空间上的分异。2)评价表明,2000—2020年间青藏高原整体人类工程活动强度呈增强趋势,且增速不断加快;3)青藏高原人类工程活动强度东西部差异明显,受资源配置和人口分布等因素的影响,西宁和拉萨在经济发展和基础设施建设方面具有明显优势,在人类工程活动强度方面呈以“西宁-拉萨”为轴线的中心区域向外不规则递减的空间格局;4)人类工程活动强度的增加与青藏高原地区快速的城镇化发展和工程建设规模的扩大密切相关,随着经济和社会发展的推动,能源需求和基础设施建设不断增长,使得人类工程活动在青藏高原地区的不断增强,表明其对生态的影响也逐渐增大,在大力开发能源和建设工程时应重点关注和保护生态环境。

关键词：人类工程活动时空格局评价指标体系定量评价青藏高原

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临近空间太阳能飞行器能源系统控制综述

控制与决策 2024年第6期39卷 1761-1777页

作者：张志成李鹏左志强王一晶呼文韬倪旺刘兴江天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384 天津市智能无人集群技术与系统重点实验室天津300072

临近空间太阳能飞行器是由太阳能驱动、可在临近空间连续飞行的长航时无人飞行器,近年来其相关研究已成为各国关注的焦点.能源系统是支撑太阳能飞行器长时驻空的关键,实现连续跨昼夜的不间断能量供给是能源系统领域研究的首要目标.围绕... 详细信息

临近空间太阳能飞行器是由太阳能驱动、可在临近空间连续飞行的长航时无人飞行器,近年来其相关研究已成为各国关注的焦点.能源系统是支撑太阳能飞行器长时驻空的关键,实现连续跨昼夜的不间断能量供给是能源系统领域研究的首要目标.围绕临近空间太阳能飞行器集群化能源系统发展过程中的主要问题和研究现状,首先梳理飞行器应用场景下能源系统的控制目标与多重约束,进而系统论述集群化能源系统结构、功能及建模方法;然后,总结集群化能源系统功率分配、储能均衡以及通信受限下能流控制的发展现状,阐述基于强化学习的能量在线调度策略的最新成果,分析现有策略的有效性及不足之处;最后,结合太阳能飞行器的实际需求,探讨能源系统的未来发展趋势与研究方向.

关键词：集群化能源系统临近空间太阳能飞行器目标与约束分布式控制储能均衡能量调度

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里德伯原子幻零波长

物理学报 2024年第13期73卷 85-92页

作者：刘智慧刘逍娜何军刘瑶苏楠蔡婷杜艺杰王杰英裴栋梁王军民山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学物理电子工程学院太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 航天恒星科技有限公司天地一体化信息技术国家重点实验室北京100095 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 天津市量子精密测量技术重点实验室天津300131

原子极化率反映其对外场的响应特性,动态极化率等于零的外场波长称为零极化或幻零(tune-out)波长.里德伯原子的tune-out波长计算较为困难,本文设计室温气室里德伯原子测量装置,基于调幅电磁感应透明(amplitude modulation electromagnet... 详细信息

原子极化率反映其对外场的响应特性,动态极化率等于零的外场波长称为零极化或幻零(tune-out)波长.里德伯原子的tune-out波长计算较为困难,本文设计室温气室里德伯原子测量装置,基于调幅电磁感应透明(amplitude modulation electromagnetically induced transparency,AM-EIT)光谱技术实现tune-out波长测量.实验采用双光子级联激发制备铯原子里德伯态,利用阶梯型电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现里德伯原子量子态检测;通过微波频率连续扫描测量里德伯原子AM-EIT信号;在tune-out波长处,邻近耦合能级对目标里德伯态的动态极化为零,原子动态Stark效应相消,AM-EIT信号极弱.我们建立简化三能级模型计算tune-out波长,理论与实验结果基本符合.

关键词：里德伯原子铯原子电磁感应透明光谱幻零波长

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一种基于嵌入式平台的非接触式心率监测系统研究

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光电子．激光 2024年第3期35卷 320-326页

作者：齐浩明唐春晓李伟闫晓通谢正麟彭振凯天津工业大学电子与信息工程学院天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387

心率的长期监测对心血管疾病的预防和治疗具有重要意义。当前心率检测常用的监护仪、心电图机、智能手表和运动手环等均属于接触式测量装置,长期佩戴易产生压痕,甚至给使用者带来不适。在非接触测量方面,远程光电容积脉搏波描记法(remot... 详细信息

心率的长期监测对心血管疾病的预防和治疗具有重要意义。当前心率检测常用的监护仪、心电图机、智能手表和运动手环等均属于接触式测量装置,长期佩戴易产生压痕,甚至给使用者带来不适。在非接触测量方面,远程光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography, rPPG)可以通过分析面部视频获取心率,是一种很有潜力的心率长期监测方法。目前,绝大多数对于rPPG的研究都在使用电脑做数据分析,体积过大不易摆放,难以满足医学临床和家庭日常使用的需求。针对这一问题,本文尝试在嵌入式平台上依据rPPG原理实现心率监测。监测系统主要由树莓派4B开发板、相机和触摸屏组成。采用AdaBoost算法实现人脸识别与追踪,选取额头和脸颊作为感兴趣区域(range of interest, ROI),利用巴特沃斯带通滤波去噪,根据POS模型提取BVP波形,对来自不同ROI的BVP波形做盲源分离得到最终的脉搏波,最后利用能谱分析计算心率。实验结果表明本文所研究的系统具有与PC端相同的心率检测准确性和鲁棒性。本文的研究成果可以为心率长期监测设备的小型化和普及做出自己的贡献,也可以为智慧医疗中的远程监测治疗提供有力的保障。

关键词：心率监测非接触测量远程光电容积脉搏波描记法(rPPG) 嵌入式平台树莓派