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使用集成电池存储系统提供的光伏电厂提供网格服务：预印本
摘要 - Battery -Sovelsone Systems（BESS） - 由于它们的巨大用途和配置 - 可能通过提高电源系统的灵活性来以多种方式帮助光伏（PV）集成。在本文中，我们描述了国家可再生能源实验室（NREL）和第一个太阳能开发控制措施的研究项目的结果，并证明了许多用于PV-BESS系统的用例，包括（1）通过减少PV Cortailt的匹配生成，以通过时间转移，加载时间来加载； （2）通过通过辅助服务平衡电网来促进更高水平的光伏渗透； （3）使用PV-BES系统以振荡阻尼控件的形式提供广阔的区域稳定服务； （4）使用Gird Forming Bess启用黑色启动和岛化应用程序的应用程序。
采用多材料形状优化和 3D 打印的先进永磁发电机拓扑：预印本
美国绝大多数公用事业规模的风力发电机组都依赖于外国采购的稀土永磁体，而这些永磁体容易受到供应链不确定性的影响。许多小型风力发电机原始设备制造商都致力于不断改进发电机设计，以降低材料和生产成本，并通过降低齿槽转矩和提高效率来提高性能。传统的设计和制造提供的机会有限。在这项工作中，我们利用聚合物粘结磁体和电气和结构钢的三维 (3D) 打印的最新进展，展示了 15 千瓦基线风力发电机的先进设计方法。我们探索了使用贝塞尔曲线的三种磁体参数化方法，从而产生对称、不对称和多材料磁体设计。我们采用多物理场方法，结合参数化计算机辅助设计建模、有限元分析和有针对性的抽样，以确定具有更多机会减少稀土材料、提高效率和最小化齿槽转矩的新型设计。结果表明，非对称极设计和多材料极设计提供了更大的机会，可以在与基线发电机性能相似的条件下将稀土磁体材料减少多达 35％，这表明超越传统对称限制并由 3D 打印允许的设计自由度有了更新的机会。
用于评估与空气源热泵集成的热能存储的能量模型：预印本
建筑物的完全脱碳需要用电动设备替换燃烧设备，而空气源热泵 (ASHP) 是一种候选替代方案。然而，技术限制（例如在寒冷天气下运行时效率下降）限制了它们在全球供热市场的采用。在几种提高寒冷气候下运行的 ASHP 效率的选项中，人们考虑使用热能存储 (TES)，因为它可以在寒冷时提供供暖，并将 ASHP 运行转移到天气较暖的时候。它还可以利用分时电价并在必要时支持除霜。然而，对 ASHP-TES 系统的评估仍然有限，因为传统指标无法充分反映其经济和环境效益。在这项工作中，提出了一个 Python 框架来模拟有和没有 TES 的 ASHP。提出了一些指标来分析系统在成本、等效 CO 2 排放量和效率指标方面的性能，以评估和比较替代系统。提供了针对商用热泵获得的实验数据的模型验证，以及使用科罗拉多州丹佛市的应用示例，以突出模型功能。
对美国商业建筑库存过渡到热泵屋顶单元的影响分析：预印本
美国商业建筑部门消耗的能源的20％（25％）来自化石燃料的现场燃烧，用于供暖。脱碳化的一部分以满足气候倡议的一部分，通常需要通过过渡到热泵来电气化太空设备。屋顶单元（RTU）是最著名的商业建筑HVAC系统类型，因此应优先用于电气化解决方案。然而，在考虑区域发电方法以及环境温度对容量和效率，除霜操作，现实的尺寸方法和补充加热对整体热泵性能的影响时，人们对排放的影响有限。本研究探讨了对美国商业建筑库存的所有安装，现有的RTU过渡到高性能热泵RTU的影响。使用美国能源部的美国商业建筑库存校准模型Comstock™进行分析。结果表明，库存总能源消耗和温室气体排放分别减少了10％和9％。此分析将有助于告知美国商业建筑库存热泵RTU的过渡。©HPC2023。在2023年第14届IEA热泵大会的组织者的责任下进行选择和/或同行评审。关键字：热泵能量建模；商业建筑库存能源建模； COMSTOCK;热泵屋顶单元建模；商业建筑电气化；商业大楼HVAC建模
电力电子模块中绝缘栅双极晶体管的热评估和现场监测：预印本
绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 电源模块是常用于切换高电压和电流的设备。使用和环境条件可能会导致这些电源模块随着时间的推移而性能下降，而这一渐进过程最终可能导致设备发生灾难性故障。这一性能下降过程可能会导致一些与电源模块健康状况相关的早期性能症状，从而可以检测出 IGBT 模块的可靠性下降。测试可用于加速这一过程，从而可以快速确定是否可以表征设备可靠性的特定下降。在本研究中，同时对多个电源模块进行热循环，以评估热循环对电源模块性能下降的影响。使用高温热电偶从每个电源模块内部进行现场温度监测。执行设备成像和特性分析以及温度数据分析，以评估电源模块内的故障模式和机制。虽然实验旨在评估热循环对芯片连接的潜在损坏影响，但结果表明引线键合性能下降是限制寿命的故障机制。
电池和超级电容器之间的经济比较，用于每小时调度波转换器功率：预印本
与电池或SC存储系统相关的成本主要取决于两个方面：（i）ESS的寿命，以及（ii）ESS所需的最低容量。ESS的使用寿命主要取决于DOD的使用以及充电功率变化的速率。通常，储能制造商将储能循环寿命指定为DOD的函数，而储能的深层排放降低了寿命，并相应地增加了其成本。因此，ESS的负责状态一直受到监管，以防止ESS的耗尽超出其建议的DOD，这有助于增加其寿命。但是，这种SOC法规还限制了ESS的全部利用，这是可以增加所需的储能尺寸的一个因素。因此，根据SOC的使用，服务寿命与ESS所需的最低能力之间存在权衡。在这项研究中，我们研究了DOD的最佳价值，该价值显示出每小时向实用程序网格派遣WEC功率的最佳竞争性ESS成本。
利用太阳能热能和卡诺电池进行地质热能储存：技术经济分析：预印本
这些结果表明，GeoTES 适合储存大量能源。大型能源储存可用于在短时间和长时间内调度电力。因此，GeoTES 可能提供一系列能源储存服务，包括负荷转移、套利、电网可靠性、能源容量和季节性储存。GeoTES 有许多不同的配置，具体取决于能源来源、储层特征和当地能源市场。例如，以前的研究考虑储存由抛物面槽式集热器产生的太阳能热能，这将适用于太阳辐照度高的地区（Sharan 等人，2020 年）。还可以设想使用电加热器或热泵将多余的电力转化为热能。其他合适的能源包括工业过程产生的废热。
波浪能转换器动力输出系统、测试实践和评估指标的审查：预印本
摘要 几十年来，波浪能领域一直是数值模拟、比例模型测试和商业化前期项目测试的主题，但波浪能技术仍处于发展的早期阶段，必须继续证明自己是一个有前途的现代可再生能源领域。波浪能系统一直在努力克服的困难之一是设计高效的能源转换系统，该系统可以将波浪激活体振荡产生的机械能转换成另一种有用的产品。动力输出装置 (PTO) 通常被定义为负责将机械能转换成另一种可用形式（例如电能、加压流体、压缩空气等）的单个单元。PTO 以及整个动力转换链非常重要，因为它不仅影响波浪能转换成电能的效率，而且还影响波浪能转换器 (WEC) 的质量、尺寸、结构动力学和能源平准化成本。由于海洋能源行业没有用于波浪能转换的工业标准设备，因此 PTO 系统设计变化很大。目前大多数 WEC PTO 系统都包含机械或液压传动系统、发电机和电气控制系统。WEC PTO 设计的挑战在于设计一个可以有效转换不规则、双向、低频和低交变速度波浪运动的机电组件。虽然可以提前预测总平均功率水平，但必须将可变的波浪高度输入转换为平滑的电输出，因此通常
第四纪抽水蓄能水电对可再生能源渗透率较高的美国西部互联电网频率响应的影响：预印本
摘要 — 随着美国可再生能源渗透率的提高，通过提供足够的频率控制能力来维持低惯性电网的稳定性和可靠性成为一项挑战。先进的抽水蓄能技术 (APSH) 不仅作为能源供应商，而且作为辅助服务提供商，有望在未来电网中发挥重要作用。本文研究了使用四元抽水蓄能水电 (Q-PSH) 作为新提出的 APSH 技术之一来提供一次频率响应的影响。为了量化 Q-PSH 对美国西部互联频率响应的影响，在 GE 正序负荷流 (PSLF) 平台上开发了一个用户定义的 Q-PSH 动态模型，并在一系列详细的美国西部电力协调委员会 (WECC) 规划案例中实施，其中可再生能源渗透率分别为 20%、40%、60% 和 80%。仿真结果表明，与传统 PSH 相比，Q-PSH 有助于改善频率最低点和稳定频率。
局部抗性测量，用于用内在的薄层（命中）太阳模块降解C-SI异质结构：预印度
摘要 - 固有的薄层（或命中）模块的硅异质结通常在太阳能场中每年低于1％的降解，而在开路电压中显性降解，并且在串联电阻中有些降解。但是，详细的机制因模块而异。在这里，我们研究了在长期田间部署中发生的局部系列抗性的增加，这是由细胞区域指示的，在这些细胞区域中，光致发光强度不会降解，而是电致发光显着降解。为了直接测量局部串联电阻，我们已经凝固了局部电致发光降解区域，并使用扫描扩散抗性显微镜（SSRM）测量了4点探针和局部NM-尺度电阻的板电阻。通过4点探针的结果显示出散射的板电阻，例如，通过透明的导电氧化物层，A-SI：H Emitter或近结式C-SI反转层引起的不均匀电流路径。相比之下，SSRM结果表明在较小的纳米空间尺度上具有相对均匀且非降解的电阻率。SSRM是一种基于原子力显微镜的两末端电阻映射技术，可测量探针下方的NM-体积的局部电阻。在对照和降解样品上测得的一致电阻可以排除透明导电氧化物电阻的降解。