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电网连接混合电池储能系统的多目标协同设计优化框架：优化规模和技术选择
摘要：本文开发了一个多目标协同设计优化框架，用于优化连接到电网的混合电池储能系统 (HBESS) 中的电池和电力电子设备的尺寸和选择。协同设计优化方法对于具有耦合子组件的复杂系统至关重要。为此，在 HBESS 的设计中，使用非支配排序遗传算法 (NSGA-II) 进行技术的尺寸优化和选择，同时考虑成本、效率和寿命等设计参数。可互操作框架考虑了三个第一寿命电池单元和一个第二寿命电池单元，以形成两个独立的电池组作为混合电池单元，并考虑了两种功率转换架构，用于将混合电池单元连接到具有不同功率级和模块化水平的电网。最后，作为框架输出获得的全局最佳 HBESS 系统由 LTO 第一寿命和 LFP 第二寿命电池组成，与基线相比，总拥有成本 (TCO) 降低了 29.6%。
利用技术经济分析优化商业建筑电池储能系统的规模
找到正确的电池尺寸对于项目的财务成功至关重要。许多研究利用复杂的模拟来确定最佳电池尺寸。在其他项目中重复使用此类优化的结果也很困难。本文通过引入因子 β 作为能量功率比，提出了一个简单的技术经济模型，以便快速评估建筑一体化电池储能系统 (BI-BESS) 的可行性，并且可以应用于使用相同关税结构且独立于建筑负荷曲线的所有商业建筑。由于电池的能量和功率是耦合的，因此定义 β 可以同时解决这两个指标，从而获得高精度。为了验证结果，使用了基于马来西亚关税结构的商业建筑的负荷曲线，并借助成本效益比 (BCR) 和简单的峰值削减迭代模型，从提出的技术经济模型中获得电池的最佳尺寸。结果表明，在找到最佳 BCR=1.08 后，最佳电池尺寸为 66.84 kWh。然而，考虑到回收期内的市场利益，安装 BESS 的经济可行性评估为 BCR= 1.7，高于我们的结果。因此，评估了电池成本降低的影响。
研究论文使用随机探索性搜索中心 Harris Hawks 优化器对混合能源系统进行优化定型，并提高利用率
由于传统能源资源的枯竭、温室气体排放、气候变化等，基于可再生能源 (RER) 的发电正成为当前和未来电力行业的主要来源。主要的 RER，包括太阳能、风能和小型水电，可在智能电网环境中提供可靠且可持续的解决方案。基于太阳能和风能的发电更为普遍，但性质各异，甚至无法非常有效地预测。因此，有必要整合两个或更多 RER 并开发混合能源系统 (HES)。HES 提供经济高效且可靠的电源，同时减少和/或几乎可以忽略不计的温室气体排放。出于经济和电力可靠性方面的考虑，组件的最佳尺寸对于开发最佳 HES 是必不可少的。近年来，元启发式进化算法已被广泛用于 HES 的最佳尺寸。哈里斯霍克优化器 (HHO) 是一种最近设计的元启发式搜索方法，能够发现全局最小值和最大值。然而，由于其开发能力较弱，基本 HHO 算法的局部搜索相当慢，收敛速度也较慢。因此，为了加速 HHO 的开发阶段，本研究开发了一种新方法，即以随机探索性搜索为中心的哈里斯霍克优化器 (hHHO-ES)，用于优化 HES 的大小。针对各种众所周知的基准函数（包括单峰、多峰和固定维度），验证了建议的方法并将其与现有的优化方法进行了比较。随后，该方法被用于开发 HES，它将能够为电网供应稀缺的偏远地区提供电力。在一系列约束（例如系统组件的界限和可靠性）下，使用净现值 (NPC) 作为主要函数来制定目标函数。将获得的结果与和声搜索（HS）和粒子群优化（PSO）的结果进行了比较，发现其效果更佳。
当地市场中社区电池存储的最佳尺寸和计划
不断增加的分布式能源的吸收需要在住宅一级引入当地电力市场。受这些变化不利影响的电动零售商可以通过运营本地交易平台并通过社区级电池存储提供服务来获利。在这项工作中，我们提出了一种基于Stackelberg游戏的方法，用于在多间隔本地市场的运行下进行尺寸尺寸的电池单元。优化被制定为一个双重计划，领导者是负责确定当地价格和电池充电/放电时间表的市场聚合商。此外，双重计划中的追随者是生产者，他们可以在舒适性和电力成本方面改变电力消耗。在获得社区存储的最佳能力后，我们会修改算法以每天有效地操作电池。使用带有屋顶光电系统的住宅伪造者的现实世界数据评估了所提出的模型的适用性，用于两个不同的定价方案，这代表聚合器和制作者之间的利润权衡。结果显示了拟议模型在社区存储安装中的盈利能力，其中可以通过任何一个定价方案实现相对较短的投资回收期。
混合动力飞机尺寸确定方法的交叉验证
关于混合动力飞机的研究数量正在稳步增加，因为这些配置可以降低运营成本并降低对环境的影响，而这些配置比传统飞机要低。然而，由于缺乏实际混合动力飞机的参考数据，设计工具和结果很难验证。本文通过对比两种独立开发的尺寸确定方法的假设和结果，分析了开发或实施混合动力飞机设计工具时必须验证的关键点。选择一架现有的 19 座通勤飞机作为基线测试案例，并使用两种设计工具来确定该飞机的尺寸。然后，根据混合动力推进技术调整飞机的尺寸。这适用于并联、串联和全电动动力系统架构。最后，进行敏感性研究，以评估混合动力飞机设计的基本假设和方法的有效性。发现这两种方法都可以预测参考飞机的最大起飞质量 (MTOM)，误差小于 4%。预测各种（混合）电动配置的 MTOM 和有效载荷范围能量效率的最大差异分别约为 2% 和 5%。本研究的结果证实了这两种方法的正确制定和实施，并提供了可用于对设计工具进行基准测试的参考数据集。
适合各类电动汽车的混合能源优化选型设计方法
摘要：本文讨论了广泛应用于电动汽车 (EV) 的绿色能源。为了满足各种电动汽车的不同要求，正确确定能源尺寸至关重要，这样才能优化成本和输出性能。在本研究中，考虑了三种能源，即超级电容器 (SC)、钛酸锂 (LTO) 电池和镍锰钴 (NCM)（或 Li3）电池用于混合。设计了一种有效的全局搜索算法 (GSA) 来优化混合电能系统 (HEES) 的尺寸。GSA 程序包括：(1) 能源的车辆规格和性能要求，(2) 确定成本函数和约束，(3) 使用 for 循环进行 GSA 优化，(4) 最佳结果。分析了五种电动汽车的例子，即电动轿车、长途电动公交车、短途电动公交车、电动叉车和电动跑车，以在不同标准和规格下实现最佳混合能源组合。 GSA 有效地优化了能量尺寸设计。所研究的性能指标和车辆要求包括三种能源（超导电池、钛酸锂电池和锂电池）的比价格、恒定体积下的比能量、恒定质量下的比能量和恒定质量下的比功率。车辆要求（包括最大输出功率、车辆加速度、爬坡能力和最大速度）已被制定为设计约束。对五种类型的电动汽车进行了数值分析，以确定 HEES 的最佳尺寸和具有最低成本函数的 DC/DC 转换器的最佳位置。未来将研究使用 GSA 的 HESS 集成系统和控制设计、更多绿色能源应用和不同类型的电动汽车。
住宅建筑中亚日间供电的电能存储规模和空间要求
摘要：本文研究了在使用可再生能源和储能技术的建筑环境中，电池技术在尺寸和空间要求方面的建筑影响。随着世界向低碳未来过渡，这些方面将特别受到关注。本文首次重点研究了提供特定存储特性所需的存储系统的物理尺寸。该研究采用了定量案例研究方法，重点研究了基于 2030 年潜在技术和能源消耗情景的九种电池技术。考虑到亚日自主期，探讨了不同住宅建筑规模的本地分布规模。介绍了 2030 年情景中的四个案例研究。对于每个案例研究，评估了每种技术的标称容量、空间要求和成本。考虑到这些技术在这些方面的适用性以及它们在不同规模下的适用性，得出了这些技术的示意图。研究表明，空间和结构要求的建筑影响在某些情况下很重要，而在其他情况下可以忽略不计，锂离子和锌空气技术的空间要求最小。
住宅建筑中亚日间供电的电能存储规模和空间要求
摘要：本文研究了在使用可再生能源和储能技术的建筑环境中，电池技术在尺寸和空间要求方面的建筑影响。随着世界向低碳未来过渡，这些方面将特别受到关注。本文首次重点研究了提供特定存储特性所需的存储系统的物理尺寸。该研究采用了定量案例研究方法，重点研究了基于 2030 年潜在技术和能源消耗情景的九种电池技术。考虑到亚日自主期，探讨了不同住宅建筑规模的本地分布规模。介绍了 2030 年情景中的四个案例研究。对于每个案例研究，评估了每种技术的标称容量、空间要求和成本。考虑到这些技术在这些方面的适用性以及它们在不同规模下的适用性，得出了这些技术的示意图。研究表明，空间和结构要求的建筑影响在某些情况下很重要，而在其他情况下可以忽略不计，锂离子和锌空气技术的空间要求最小。
对可再生能源进行简要评估，以确定发展中国家偏远岛屿 100% 可再生能源微电网的最佳规模：以孟加拉国为例
摘要：本研究探讨了孟加拉国目前的能源状况、可再生能源 (RE) 的可能性，并为孟加拉国圣马丁岛设计了一个最佳的 100% 基于可再生能源的离网电力系统。提出了基于光伏 (PV) 电池、电池储能系统 (BESS)、燃料电池 (FC) 和电解厂 (EP) 的混合可再生微电网的最佳规模。先进的直接负荷控制 (ADLC) 和屋顶光伏以最低成本满足能源需求，并通过销售海水电解生产的化学产品实现利润最大化。使用 MATLAB ® 软件，利用混合整数线性规划 (MILP) 优化技术探索了四种情况，以证明所建议电力系统的有效性。案例 1 中的系统成本低于其他情况，但没有盈利的机会。案例 2、3 和 4 的安装成本较大，分别可在 8.17、7.72 和 8.01 年内通过利润偿还。虽然案例 3 的收入比案例 2 高 6.23%，比案例 4 高 3.85%，但案例 4 被认为是最可靠的电力系统，因为它可以以最低的成本满足能源需求，同时增加利润，不会给客户带来负担。
