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用于太赫兹空间网络的新型立方体卫星组合天线部署和波束控制方法
自诞生以来，立方体卫星就成为了太空网络和探索领域最令人兴奋的技术，因为与同类传统卫星相比，立方体卫星的成本和复杂性更低 [1]。这使得太空任务的设计和运行周期成倍加快，也增加了人们对太空领域高风险企业的激励 [2]。这些突破为私有化太空网络时代铺平了道路，例如 SpaceX Starlink 星座 [3]。要充分释放太空网络的潜力，需要更高的数据速率和高度紧凑的设备 [4]。从这个角度来看，太赫兹 (THz) 频段（从 0.1 THz 到 10 THz）是一种巨大的频谱资源，可用于开发可用于下一代立方体卫星的无线技术 [5]。 THz 波段技术非常适合立方体卫星，因为它具有可维持极高数据速率的大型连续带宽，以及 THz 频率的亚毫米波长，这自然会产生高度紧凑的设备 [6]。然而，THz 频率下非常高的路径损耗仍然是电磁 (EM) 频谱这一部分未被充分利用的关键原因。一方面，THz 频率会因与特定频率下的某些气体分子（主要是水蒸气）的共振峰而遭受吸收损耗 [7]。尽管如此，如 [8] 中详细讨论的那样。太空中没有大气介质，因此吸收损耗减少，使 THz 波段成为卫星间通信链路的理想选择。同时，由于低地球轨道 (LEO) 内的大气存在减少，可以通过适当选择避免这些吸收峰的设计频率来减轻上行链路和下行链路期间的吸收损耗。另一方面，THz 频率的波长非常小，导致
存储使传统发电资产更具灵活性 (StorFlex)
在过去二十年中，电力系统面临着越来越苛刻的运营要求。这些具有挑战性的运营条件是由多种因素造成的，包括负荷增长、基础设施老化、分布式能源 (DER) 的渗透率不断提高、经济电气化以及脱碳等政策举措。电力系统及其组件必须提供高度的运营灵活性，以缓解这些挑战。例如，风能和太阳能等间歇性 DER 的普及增加了对水电站等传统发电资产的需求，以应对突然的负荷发电不平衡。水电站对灵活性的要求越高，磨损就越大，可能会缩短水电涡轮机的使用寿命。为了减少水电站跟踪调度信号突然变化的需要，我们研究了它们与储能系统 (ESS；“基于 ESS 的混合”) 的联合运行。我们的分析侧重于通过基于 ESS 的混合来延长水电站的使用寿命。水电涡轮机（尤其是弗朗西斯涡轮机）的磨损使用寿命损失概念建模，该概念基于涡轮机因各种运行周期而遭受的损坏。然后，我们表明使用 ESS 抵消一些高变化可以延长水电站的剩余寿命。为了证明这一点，我们为这项工作开发了一些建模工具：（1）涡轮机及其调速器各个部件的动态模型；（2）一种控制策略，将缓慢变化的调度信号分配给水电机组，将快速变化的信号分配给 ESS，以使总功率请求保持不变；（3）财务分析模型，以量化这种框架的经济效益。我们使用我们开发的模型来分析实际水电站的调度模式，该水电站的功率输出为 50 MW，水头高度为 152 m。这项工作表明，基于 ESS 的混合可以将水电站的寿命平均延长 5%。然后使用这种寿命延长来估计与水电站维护和更换相关的成本延期的经济效益：平均为 360 万美元。针对 ESS 的大小和涡轮机的成本进行了敏感性分析，以显示收益在涡轮机成本和 ESS 大小范围内的变化。至关重要的是，将损害减少和寿命延长与其他 ESS 价值流（例如提供辅助服务）叠加在一起可以大大增加基于 ESS 的混合的经济效益。当多个价值流叠加并共同优化以获取最大收益时，与适当大小的 ESS 相关的更高成本将更具经济意义。未来将在未来的工作中探索这一维度。
闭环地热工作组研究
摘要 闭环地热工作组是一项合作研究，由美国能源部 (DOE) 地热技术办公室 (GTO) 资助，旨在了解从地热储层闭环系统（即边际工作流体损失）产生热能和机械能的潜力和局限性。在这项研究中，来自四个国家实验室的科学家和工程师团队以及专家小组成员正在应用数值模拟器和分析工具来模拟闭环地热系统的热回收，然后使用这些模型中的出口温度和压力与时间的关系来预测两个经济指标：1) 平准化供暖成本 (LCOH) 和 2) 平准化电力成本 (LCOE)，涵盖一系列钻井成本。研究中应用的数值模拟器和分析工具（包括用于技术和经济分析的工具）是由参与机构开发的，可独立计算能源生产和经济预测，从而提高分析的可信度。该研究旨在调查一系列系统配置、工作流体、地热储层特性、运行周期和传热增强。在研究的第一年，重点关注了水作为闭环系统中的工作流体，闭环系统要么具有 U 形配置，要么具有同轴配置。第一年的主要目标是确定热能和机械能回收的上限以及每种情况下的最佳操作和配置参数，并了解系统性能的限制因素。研究第一年的一个重要成果是，使用径向简单离散化的模型（即轴对称模型）的模拟结果优于更传统的在钻孔周围进行精细离散化的数值模拟和嵌入式钻孔建模方法。此外，轴对称模型与现有的现场观测和分析模型相比效果良好，并被证明具有数值效率。在研究的第二年，我们创建了一个包含 240 万个模拟场景的数据库，该数据库涵盖了闭环系统在生产温度和压力与时间方面的表现，涉及九个场景参数：1) 水和超临界 CO2 (scCO2) 工作流体，2) U 形和同轴配置，3) 质量流速，4) 热导率，5) 地热梯度，6) 垂直深度，7) 水平范围，8) 入口温度，9) 钻孔直径。然后，针对一系列钻井成本，针对 240 万个场景中的每一个计算 LCOH 和 LCOE。对于 LCOE，使用有机朗肯循环（用于水）或直接涡轮膨胀循环（用于 scCO2）计算发电量。该数据库以分层数据格式 (HDF5) 文件结构存储，可在地热数据存储库 (GDR) 上获取。配套论文介绍了通过 Python 脚本从数据库中提取信息的方法以及执行经济分析的方法。本文概述了闭环工作组的研究，包括第一年和第二年的主要成果以及关于一系列钻井成本下 LCOH 和 LCOE 的最佳配置的讨论。