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数据驱动的线性参数变化建模和电网服务灵活负载控制：预印本
摘要 — 灵活负载具有极大潜力，可提高电网的灵活性和稳定性。要有效控制大量异构负载，需要可靠的模型。本文介绍了一种数据驱动的建模和控制方法来管理灵活负载以提供电网服务。我们利用线性参数变化自回归移动平均 (LPV-ARMA) 模型来描述总负载响应，其中模型中的参数用于捕获外部环境影响（例如天气）。然后开发增益调度反馈控制器以适应环境变化。这种数据驱动方法可以轻松应用于各种环境条件下的不同类型的负载。除了集合控制器之外，分布式负载控制器还旨在提供电网服务，同时保持固有负载任务的服务质量。我们展示了 IEEE 37 节点配电系统的工作，通过控制恒温控制负载来实现实时功率调节服务。
基于计算机视觉的实时识别桥梁结构性健康监测的车辆负载
摘要：各种加载条件的耦合效应可能会导致偏转，定居点甚至在服务桥梁的失败。不幸的是，尽管它是最关键的负载之一，但通过桥梁监控系统目前为可持续操作，很难实时捕获行驶车辆的加载条件。要充分了解桥梁的状态，必须在动态的交通环境中获得瞬时车辆负载分布。尽管有一些可以识别超重车辆的方法，但捕获的车辆相关信息却分散且不完整，因此无法支持有效的桥梁结构性健康监测（BSHM）。本研究提出了一种基于视觉的非接触式方法，用于识别车辆负载，以实时监测桥梁结构健康。该提出的方法由四个主要步骤组成：（1）使用Yolov7为车辆建立双对象检测模型，（2）在桥面上开发一个混合坐标转换模型，（3）为移动车辆的实时轨迹监视的多对象跟踪模型，以及（4）建立级别融资模型的车辆和位置，并为车辆的负载和位置确定型号和位置。所提出的方法有效地可视化3D时空车辆载荷分布，速度低30fps。结果表明，混合坐标转换可确保车辆位置误差在1 m以内，与传统方法相比降低了5倍。轴距是通过双对象检测和转换来计算的，是车辆位置校正的主要参考。与传感器测得的速度相比，保留了车辆的轨迹和实时速度，平滑速度误差均低于5.7％。作者设想所提出的方法可以构成一种新的方法来进行实时的服务桥梁。
为进行结构疲劳评估而对大气扰动引起的飞机整体结构载荷进行评估
摘要：本文介绍了一种根据飞行记录的传感器数据估计大气扰动引起的全局结构载荷的方法。所提出的方法基于用扰动动力学增强动态、灵活的飞机模型。推导出此增强模型的状态观测器，即卡尔曼-布西滤波器。传感器数据通过观测器处理，从而能够估计飞机遇到的大气扰动。随后，这些估计的扰动用于估计全局飞机载荷。为了评估载荷估计结果，应用了等效损伤载荷的概念。它将全局载荷与其对飞机结构疲劳的影响联系起来。为了验证所提出的工具链，模拟了认证中的设计场景，即离散阵风和连续湍流遭遇，以模拟真实的运行数据。收集的数据用于将得到的估计载荷与模拟载荷与等效损伤载荷进行比较。
气候变化考虑时，优先级，开发和实施总每日总负荷
美国环境保护署保护人类健康的使命，由于气候变化，环境继续面临前所未有的挑战。为了应对这些挑战，EPA的2022-FY 2026战略计划1包括一个专门针对应对气候危机的新目标，而目标之一是加速韧性和对气候变化影响的适应能力。2 EPA的2021年气候适应行动计划3和EPA Water的2022年气候适应实施计划4确定了气候变化可能影响水质的多种方式，这可以相互关联，并在空间上或时间上可变。美国全球变革研究计划的第五次国家气候评估报告称，“加剧了降雨和洪水，加深的干旱以及全球的天气变化，对陆地淡水供应和质量产生了深远的影响。” 5根据位置和时间变化，与气候相关的水质影响可能包括：
适用于偏远住宅负载的高速飞轮储能混合光伏系统
摘要：由于微电网中的系统惯性低，频率可能会迅速偏离标称值，导致系统完全停电，除非有足够的旋转备用来平衡供电和需求负载。孤岛运行下微电网的不稳定问题最近引起了特别的关注。柴油发电机被认为是理想的旋转备用，可在孤岛系统中为负载提供备用电源以及可再生能源。然而，柴油发电机的高维护成本和二氧化碳排放量是有害因素，这促使人们寻求更具成本效益和更清洁的技术。在孤岛系统中，将储能系统 (ESS) 与发电机集成不仅可以降低发电机的维护成本，还可以通过限制其运行时间来减少二氧化碳排放。本文提出了一种孤岛光伏混合微电网系统 (PVHMS)，利用飞轮储能系统 (FESS) 作为电池技术的替代方案，以支持光伏系统并满足拥有 100 户住宅的小型住宅镇的峰值需求。当光伏系统和飞轮储能无法满足负载需求时，柴油发电机在孤岛系统中用作旋转备用，以维持孤岛系统的稳定性。对此类系统的分析结果表明，适当规模的飞轮储能技术为支持独立光伏系统的运行提供了可行的解决方案。此外，与飞轮储能系统（意味着柴油发电机始终在运行）的情况相比，二氧化碳排放量和燃料消耗的减少量已经量化。
适用于防火景观的弹性建筑：与太阳能和储能微电网集成的能效和灵活负载
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智能能源枢纽系统电热响应负荷多目标优化调度
摘要 – 本研究提出了未来一天智能能源中心系统 (SEHS) 的多目标优化调度。SEHS 由互连的能源混合系统基础设施组成，例如电力、热能、风能、太阳能、天然气和其他燃料，以在双向通信平台上供应多种类型的电力和热能负荷。本文中的所有目标均被最小化，包括 1) 发电侧的运营成本和排放污染，2) 需求侧的能源供应概率损失 (LESP)，以及 3) 未来一天电力和热能负荷与最佳电力和热能水平的偏差。提出了第三个目标，即使用需求侧管理 (DSM) 通过电力和热能可转移负荷 (SL) 的最佳转移来平坦电力和热能需求曲线。此外，还通过蒙特卡洛技术对可再生能源 (RES) 和电力和热能负荷进行随机建模。利用GAMS优化软件，通过ε约束方法实现所提方法，以获得目标函数的非支配Pareto解。然后，通过决策方法，选出非支配Pareto解中的最优解。最后，通过两个案例研究和案例研究中的敏感性分析来验证所提方法的有效性。
通过无监督聚类方法
摘要：可再生能源（RESS）在能量混合中的渗透正在确定以分散功率产生为特征的能量情景。在Ress发电技术之间，太阳能光伏（PV）系统构成了非常有前途的选择，但是由于太阳能的间歇性质，它们的生产无法编程。PV设施与电池储能系统（BESS）之间的耦合允许在发电中实现更大的灵活性。但是，由于大量可能的配置，PV+Bess杂种植物的设计阶段具有挑战性。本文提出了一个初步程序，旨在预测一个适合与给定的PV植物配置结合的电池家族。提出的程序适用于建造的新假设工厂，以满足商业和工业负载的能源需求。根据对类似的实际植物进行的性能分析，估算了PV系统产生的能量。电池操作是通过分别调节电荷和放电的两个决策树样结构来建立的。最后，将无监督的聚类应用于所有可能的PV+Bess配置，以识别可行解决方案家族。
高空、长航时、太阳能电动飞机的载荷和气动弹性分析结果
高空平台 (HAP) 是一种重量极轻、高空长航时飞机 (HALE)，设计用于在 FL450 和 FL800 之间的高度上保持空中飞行并保持位置数天。携带光学测量设备，科学家可以长时间连续观测地球。与卫星相比，这是一个优势，卫星通常每隔几天才经过同一地点，而且飞行高度要高得多，例如，导致光学分辨率较低。启动和降落的能力允许重新配置和重新定位飞机以执行新的和不同的任务。此外，与卫星相比，飞机的购买和运营成本预计要低得多，包括基础设施（机场与航天港）。图 1 显示了 DLR 目前正在开发的 HAP 配置。我们的想法是制造一种飞行器，它飞行速度非常慢（V EAS = 9 .0 ...11 .0 米/秒），但在推进和空气动力学性能方面非常高效，并且由太阳能供电。这就要求设计能够提供较大的区域来安装太阳能电池板，同时重量要非常轻。在夜间，高度会降低并使用电池，然后在白天飞机重新获得高度时对电池进行充电。目前正在业界开发的类似配置包括空客 Zephyr [ 1 , 2 ]（原由 QinetiQ 开发）或 BAE Systems 的 Phasa-35 [ 3 ]。其他有或没有尾翼的类似飞机包括 Solar Impulse [ 4 ] 或 NASA Helios 原型机 [ 5 ]。前两个示例计划用于商业用途，而后者具有更多的科学背景。本文是系列出版物中的第二篇。在第一篇出版物 [ 6 ] 中，作者重点关注：
极寒气候下加热和冷却负荷对电池储能系统尺寸的影响
电池储能系统的有效运行要求电池温度保持在特定范围内。当前的技术经济模型忽略了加热和冷却操作对这些设备的寄生负载，假设它们在恒定温度下运行。在这项工作中，考虑到在寒冷环境中部署电池储能系统的最佳尺寸，研究了这些影响。峰值调节应用作为线性规划问题呈现，然后用 PYOMO 优化编程语言将其表述出来。建筑能量模拟软件 EnergyPlus 用于模拟电池储能系统外壳的供暖、通风和空调负载。对美国八个地点进行了案例研究，考虑了镍锰钴氧化物锂离子电池类型以及电源转换系统是在外壳内部还是外部。结果显示，能量容量大小增加了 42% 至 300%，额定功率增加了 43% 至 217%，资本成本增加了 43% 至 296%，具体取决于位置。该分析表明，供暖、通风和空调负荷会对电池储能系统的最佳尺寸和成本产生很大影响，值得在技术经济研究中考虑。