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原创科学论文《巴基斯坦工业需求的混合微电网规划、规模和优化》
摘要：工业部门对每个国家的经济增长都具有重要意义。巴基斯坦的能源危机已成为该国经济发展的主要绊脚石。许多工业过程需要不间断供电；即使是微不足道的停电也可能造成数百万美元的损失。巴基斯坦“负荷削减”的主要原因是其大部分能源来自化石燃料，而化石燃料的价格和需求不断上涨。大多数工业和商业客户在电网供应不可用时使用柴油发电机 (D i G ) 作为可靠的替代电力来源。在负荷削减时段使用 D i G 会增加每千瓦时的能源成本 (COE )，也会增加环境排放。巴基斯坦拥有广泛的可再生能源，如生物能源、风能、太阳能、水力发电、地热能等。本文特别强调了在巴基斯坦费萨拉巴德实施工业微电网。微电网的预期效益主要分为三类：降低成本、节省燃料和改善环境排放。本工作的优化目标是最大化这些优势。此外，在设计混合微电网系统时，它会遇到许多设计挑战，例如组件的尺寸、系统可行性、COE、系统可靠性等。这项研究有助于正在进行的混合微电网系统研究，并提请关注考虑多种技术经济因素的最佳设计和尺寸，包括净现值（NPC）、COE、供应可靠性、容量短缺约束、电池充电状态（SOC）、调度策略、光伏发电和光伏阵列跟踪系统。研究了不同的案例；使用（可再生能源混合优化模型）HOMER 解决微电网规模、技术经济探索、敏感性分析和环境影响。结果表明，所提出的系统的 COE 和环境排放已显着减少。关键词：环境排放；化石燃料；HOMER；工业微电网；巴基斯坦能源危机，可再生资源 1 引言
通过元启发式算法对能源管理策略进行微电网规模和性能优化的回顾
摘要。人们对气候变化和传统能源资源枯竭的担忧日益加剧，这导致人们迫切需要可持续和有弹性的能源解决方案。优化可再生能源的规模对于最大限度地提高其效率至关重要。与传统的单目标优化相比，多目标技术旨在实现能源成本和电力供应可靠性之间的权衡。由于这种需求，微电网 (MG) 已成为一种有前途的范例，允许本地化和分散式能源生产和分配。因此，随着电网继续产生大量高维和多样化的数据类型，传统的建模和优化技术表现出许多局限性。本综述研究了在混合可再生能源集成微电网的多目标能源优化背景下使用元启发式算法的情况。本文对微电网优化的各种元启发式算法进行了比较分析，模拟了自然现象，例如进化过程和群体动力学。根据案例研究的结果，可以得出结论，各种目标之间存在权衡，最终导致开发既有弹性又高效的微电网设计。通过审查可持续能源解决方案，并提倡微电网作为传统集中式电力系统的可行替代方案，审查促进了可持续能源解决方案的进步。
用于 MDO 流程的完整飞机结构的自动尺寸确定过程
A. Schuster 1 , J. Scherer 2 , T. Führer 1 , T. Bach 1 , D. Kohlgrüber 2 德国航空航天中心 1 复合结构与自适应系统研究所 Lilienthalplatz 7, 38108 Braunschweig, 德国 2 结构与设计研究所 Pfaffenwaldring 38-40, 70569 Stuttgart, 德国 摘要 以下论文概述了完整飞机结构的自动定尺寸过程，该过程是德国航空航天中心 (DLR) 开发的多学科优化过程的一部分。它涵盖了飞机模型生成、模型分析和实施的尺寸概念的所有方面。在主要关注全局优化过程中的基于金属的尺寸时，还详细描述了替代复合材料定尺寸概念。此外，还将说明自动定型过程的示例性结果。
基于混合模型的 BESS 容量计算和控制，用于风能爬升率控制
摘要：本文提出了一种由动态平滑技术和粒子群优化技术组成的混合模型，用于优化电池储能系统的容量和控制，从而控制风能的上升率并提高电力系统的频率性能。在当今的现代电力系统中，高比例的可再生能源电网是不可避免的。这种高比例的可再生能源电网是在储能工具存在的情况下充分整合可再生能源资源的电力系统。储能工具被集成到此类电力系统中以平衡可再生能源的波动和间歇性。高比例可再生能源电网的要求之一是发电和负载之间的部分功率平衡。电力系统监管机构提出的要求之一是两个时间点之间的发电变化。电力生产商必须满足电网所有者设定的上升率要求。本文提出了用于电池储能系统初始尺寸确定的动态平滑技术和基于电池储能系统最佳容量和控制的粒子群优化技术，用于集成大量风能系统的电力系统的上升率控制和频率调节性能。使用了来自中国张家口风电场的风能数据。结果表明，电池储能系统改善了风电场的爬坡率特性。此外，电池储能系统的虚拟惯性能力使测试电力系统的瞬态和稳态频率响应显著改善。
评估离网交流连接太阳能光伏-质子交换膜系统制氢规模的最优性
氢气 (H2) 在低全球变暖潜能值 (GWP) 负荷的生产过程中被广泛认为是一种宝贵的能源载体，能够实现化学工业、钢铁制造或重型运输等具有挑战性的行业的脱碳[1 e 3]。当由可再生能源电解水生产时，氧气是该过程的主要副产品，并且在运行阶段不会直接排放温室气体 (GHG)；因此，生产的 H2 被称为“绿色”[4]。此外，基于绿色氢的存储系统被认为是整合大量间歇性可再生能源、提供季节性存储服务以及弥合供暖、运输和电力等难以耦合的能源系统空白的最相关途径之一[5]。此外，政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 指出，采用绿色 H2 是一条可行的气候变化减缓途径 [6 e 8]。与其他 H2 生产途径相比，绿色 H2 的 GWP 负担最小，但目前其生产成本比最常见的基于化石燃料的 H2 生产途径（在实施碳捕获时也称为化石 H2 或蓝色 H2）更高 [3,4,9]。化石 H2 生产途径成本低，但 GWP 负担严重。此外，尽管目前国际社会对绿色 H2 热情高涨，但在 2020 年全球消耗的 9000 万吨 H2 中，约 80% 来自化石燃料途径，大部分来自未减排工艺，其余主要来自石化工业残余气体，造成的总排放量约为 9 亿吨二氧化碳当量 [10]。因此，开发和优化绿色 H2 生产途径具有重要意义和紧迫性。生产绿色 H2 的途径之一是利用太阳能光伏 (PV) 发电厂为电解系统供电，从而确保零排放能源供应。这就是所谓的光伏电解水分解 (PV-EL)，也是本研究的重点。如第 2 节后面所述，有几种将太阳能光伏连接到 PEM 电解器的拓扑可能性。在本研究中，我们重点关注通过交流链路与 PEM 电解器耦合的离网太阳能系统（如图 1 所示），其中光伏电池板的电力通过逆变器从直流转换为交流，然后通过交流/直流整流器供电解器使用。本文将这种类型的系统称为离网交流链路 PV-PEM。尽管需求和使用阶段与项目特定分析相关，但在本研究中，我们仅关注生产阶段以及推动其最佳尺寸和设计的要素。
电池尺寸为48 V插入式混合动力车，考虑日历和循环退化
插电式混合动力电动汽车（PHEV），其电池组适合驾驶用例，可以帮助减少运输部门的环境足迹。与常见的高压系统相比，基于低压水平的PHEVS显示出更高的燃料消耗，但作为回报，较低的零件成本受益，并允许使用较便宜的高能电池。在本文中，优化了48 V PHEV概念的电池大小，以最大程度地降低操作成本，同时考虑到电池降低，并确保终身强大的系统布局。为了研究高能电池的适用性，在日历和循环老化研究中对31个汽车级细胞进行了研究。结果表明，日历老化对整体容量损失的显着贡献为17.5％，应在电池设计过程中考虑。循环退化模型集成在具有各种实地驾驶速度和坡度轮廓的动态编程模拟环境中，这些速度和斜率轮廓是从测得的全年驾驶轮廓中提取的。模拟结果表明，考虑到能源管理策略中的退化会减少容量损失，但在整个车辆寿命中会导致更高的运营成本。将轻度混合动力汽车扩展到PHEV可以将运营成本降低18.5％。如果不收取车辆，则成本增加了6％，强调了对PHEV频繁充电的需求。
微电网中分布式发电机和储能系统的最佳位置和尺寸：评论
摘要：本文回顾了电气网络中分布式发电机（DGS）和储能系统（DGS）和储能系统（DGS）的最佳位置，尺寸和操作所采用的主要方法。为此，我们首先分析了在具有分布式能源资源（DERS）及其操作模式的环境中包含微电网（MG）的设备。之后，我们研究了本研究中考虑的每个DER的计划和操作（DGS和ESSS）。最后，我们解决了DGS和ESS与MGS的联合整合。从本文献综述中，我们能够确定最常用的目标功能和约束，这些目标功能和约束是为了提出MGS中DGS和ESS的最佳集成和操作问题的问题。此外，这项审查使我们能够确定用于整合的方法以及领域中当前的需求。有了这些信息，目的是开发新的数学公式和方法，以将DER的最佳集成和操作用于提供财务和运营收益的MGS。
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。
灵活性在光伏和电池优化选型中的作用，助力实现住宅领域脱碳
摘要：要实现 2030 年气候目标计划设定的雄心勃勃的环境目标，住宅部门必须做出巨大贡献，并充分利用其灵活性，即建筑物转移能源消耗的能力，以最大限度地利用可再生能源。在文献中，灵活性的影响主要研究用于控制逻辑的优化，假设光伏系统和电力储存器已经安装完毕。相反，在这项工作中，我们采用了不同的视角，从设计师的角度分析系统。考虑到各种需求概况（即家用电器、热泵和电动汽车消耗），我们在住宅区创建并测试了具有不同灵活性程度的不同场景。然后，这些概况被用作优化工具的输入，该工具可以根据特定的目标函数设计最佳系统。首先，根据经济指标对系统进行了优化。然而，结果表明，在设计阶段仅采用经济视角可能会导致结果不符合欧洲环境目标。因此，该系统还考虑了能源指标，进行了优化，以设计一个能够为住宅部门的能源转型做出相关贡献的系统。结果表明，需求灵活性与存储相结合可以提高经济盈利能力，从而促进光伏系统的安装，同时保证为该部门的脱碳做出相关贡献。
基于标准单元的栅极尺寸和晶体管堆叠的抗辐射效率
近年来，晶体管技术的进步使得人们能够设计出越来越复杂的集成电路。随着在降低功耗和提高性能方面取得的巨大成就，在考虑深度扩展技术时也面临着新的挑战。明显的工艺变异性、老化和辐射效应是经常出现的设计挑战，其重要性也日益增加 [1-5]。集成电路越来越容易受到单个高能粒子撞击的影响，可能会产生破坏性或非破坏性的影响。当粒子撞击触发 CMOS 电路中固有的 PNPN 结构中的寄生晶体管时，就会发生单粒子闩锁 (SEL)，这可能会产生破坏性影响 [6]。当高能粒子从顺序逻辑元件撞击晶体管的敏感区域并沉积足够的电荷以扰乱电路时，单粒子翻转 (SEU) 会以位翻转的形式出现。此外，组合逻辑电路容易受到单粒子瞬态 (SET) 效应的影响，这种效应表现为粒子与处于关断状态的晶体管漏极电极相互作用产生的寄生瞬态电流。这并不是单粒子效应 (SEE) 的详尽列表 [7]。辐射加固设计 (RHBD) 技术已经开发出来，用于应对不同辐射条件下电子电路的辐射效应