飞轮储能对船用燃气轮机发电系统稳定性影响的仿真研究

针对以燃气轮机为原动力的舰船综合电力系统动态性能易受舰船大功率用电负载突变、高能武器投切、电网故障等的影响问题,首先提出采用短时高功率的飞轮储能系统并入船舶电网以平缓系统功率波动;然后,结合综合优化弱磁控制建立了飞轮充放电控制模型,并对并网侧变流器控制进行了优化改进,实现飞轮充电模式下直流电压快速稳定、增强抗扰性能及放电并网模式下输出功率可控;最后,利用仿真软件分析了飞轮储能系统并网下负载突变导致的燃气动力轮机涡轮转速、电网频率、电压幅值及功率的变化。结果表明:飞轮储能系统的投入对舰船电网电压凹陷具有抑制作用,能够减缓负载突变导致燃气轮机动力涡轮转速变化及增加电网频率稳定性,有效提高了舰船综合电网整体性能。     

锂电池储能在电磁发射中的应用

随着电磁发射技术的发展，储能环节成为其中不可或缺的一部分。对基本储能单元需求进行分析，以用电系统功率和能量需求为牵引，以储能系统体积重量适装性最优为目标，充分对比现有各类电池参数指标，从安全性、功率密度、能量密度和循环寿命四个方面进行考虑，确定基本储能单元类型为锂电池。面对舰上不同电磁发射设备电压、电流的需求，需要研究能够实现锂电池组快速灵活串并转换的拓扑结构。在实现电池组稳定并联之前，需保证电池组的一致性，因此需计算出电池荷电状态并进行均衡；针对短脉冲大倍率连续放电工况下荷电状态估算不准确的问题，提出以蓄电池组作为研究对象，采用动态辨识方法进行估算。由于各电池组之间存在不一致性，并联起来放电时可能导致输出电流不均衡，使得本来就处于高倍率放电的电池组超限使用，因此将提出一种电池组均流方法来解决此问题。     

电磁发射系统以太网拓扑结构建模优化

拓扑结构优化模型是网络中的一类重要模型，可以有效地优化系统整体链路性能。针对电磁发射系统以太网拓扑结构中部分节点和链路的负载过大，一旦发生堵塞，将会影响网络中关键链路性能的问题，建立网络拓扑结构优化的多目标规划模型，并提出一套基于基因环操作的遗传算法对其进行求解，通过仿真得出最优的网络拓扑结构。根据仿真结果修改实际网络节点默认配置参数，结果显示该模型和算法能有效均衡负载，降低网络冲突率，且不需要改变电磁发射系统以太网的物理链路，不会增加额外成本，对电磁发射类系统具有普适性的意义。     

车载综合电力系统动态重构及其功率流控制

随着陆战平台全电化技术的加速发展,战斗平台大功率用电负载不断增加,电能需求急剧上升,且不同负载驱动特性迥异,对车载综合电力系统的供电性能与负载适应性提出了苛刻要求。针对上述问题,探讨了一种车载综合电力系统动态重构方法,利用系统内部各装置、部件组合重构,构建出适应不同应用环境的多种工作模式;在此基础上,设计了工作模式层次化状态集,提出了基于有限状态机的工作模式转换与功率流动态控制方法,将其应用于工程实践。装车试验结果表明:系统模式转换灵活,冗余度高,动态重构能力强,负载适应性好,可为高适应性车载综合电力系统研究提供参考。     

基于改进粒子群算法的地空导弹使用保障设备优化配置

地空导弹使用保障过程复杂,很难有效地对使用保障设备进行优化配置。结合地空导弹使用保障需求以及其使用保障作业流程的特点,构建地空导弹使用保障设备优化配置模型。该模型属于典型的NP难问题,基于此提出以改进的粒子群优化方法对模型进行求解。新的粒子群优化方法中,将粒子线性移动改进为非线性移动方式,有效提高粒子的全局搜索能力。粒子的编码方案首次采用位移向量表达方式,并提出一种新的粒子修复策略,有效地简化了模型的求解过程。给出算例并且设计了对比实验。实验结果表明本文方法能够解决地空导弹使用保障设备的优化配置问题,并且对于其他资源配置问题求解也具有重要的参考意义。     

基于能源互联网背景的储能二次电池技术发展分析

能源互联网是在现有配电网基础上,融合新能源技术和互联网技术,将分布式能源采集装置和分布式能源储存装置联合发展起来的新技术,对于优化能源结构和提高能源利用具有重要的意义。文章以能源互联网对储能电池的需求为背景,首先归纳了能源互联网对于储能电池的要求,在此基础上重点分析了多种可应用于能源互联网的储能电池的性能与特点,并对其未来发展趋势进行了展望。     

一种大扭矩制动器优化设计方法

为解决大惯量飞轮储能系统应急制动器优化设计的难题,提出了适用于多目标、多约束问题的改进粒子群算法。该算法利用加权算法将多目标优化问题转换为单目标优化问题,并通过罚函数方法将多约束问题转化为普通约束问题,再采用粒子群寻优算法进行求解。样机试验验证了大容量飞轮储能系统制动方案的可行性与摩擦制动器优化算法的优良性能。     

面向空域和机动性的拦截弹能量管理优化研究

研究了拦截弹能量管理优化问题,通过分配拦截弹的第3级双脉冲固体发动机推进剂装药量,使拦截弹的作战空域和机动性综合最优。首先建立了拦截弹质量和动力模型,然后提出了拦截弹空域、全弹和第3级Ⅱ脉冲机动性分别最大的单目标优化模型,以及其综合性能最优的多目标优化模型。最后采用粒子群优化算法,面向拦截弹空域和机动性,对第3级双脉冲装药量分配进行了优化及分析。     

掩护突防中雷达干扰无人机最优配置方法

雷达干扰无人机在掩护空中编队突防的过程中,不同的干扰波束指向和空间配置会使得雷达网的探测性能发生变化。在分析无人机噪声干扰条件下雷达网探测概率模型的基础上,提出了以雷达网探测概率为目标函数的无人机空间配置与功率分配优化模型,给出了利用粒子群算法求解该优化问题的实现方案,最后通过仿真试验,验证了该方法的合理性。     

纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元耐撞性多目标优化

为了提高纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元的耐撞能量耗散性能,在初始结构单元耐撞性分析的基础上,建立以结构单元中心承载圆柱体高径比、球形芯材短轴长轴比以及纤维缠绕复合材料表层壁厚比和缠绕角度为结构优化设计参数,以比吸能效率和冲击峰值载荷为评价指标的多目标优化模型。采用分级递进优化方法将多目标优化模型分解为两级单目标优化子模型,并通过有限元软件Abaqus得到不同子模型的碰撞响应。结合径向基函数构造近似函数模型,并采用第二代非劣排序遗传算法对结构优化设计参数进行两级递进求解,得到耐撞性能最优的结构单元。进一步开展的试验验证和破坏模式分析表明,优化设计后结构单元的耐撞吸能水平得到大幅提高,从而验证了该多目标优化分析模型的有效性。     

军用车辆采用锂电池驱动时电源管理控制系统的设计

军用车辆采用锂电池组作为动力源可有效解决排放问题,具有高机动性、隐蔽性、稳定性的特性,并能为未来的军用电磁火力平台配置创造条件。其中的电源管理系统关系到军用车辆的电源实施监测控制运行,系统工作效果决定了军用车辆使用的可靠性。通过对军用车辆动力锂电池组电源系统的优化设计,可使锂电池组电源管理控制系统的设计效率得到全面提升。在进行电源管理系统的初步设计过程中,通常需要采用多种不同的方式对其动力体系进行初步的评估。主要针对军用车辆动力锂电池组电源管理系统进行设计分析,并提出了相应的优化措施。     

高速铁路网络延误传播分析

针对既有方法研究高速铁路网络中延误传播规律的局限性,基于高速列车实绩运行数据和列车时刻表数据构建站点延误传播贝叶斯网络模型。结合复杂网络中的渗流理论研究延误传播团簇的演变规律,并以最大延误传播团簇中的南京南站和第二大延误传播团簇中的长沙南站为例,分析处于渗流突变状态下的站点延误传播贝叶斯网络。提出基于核心延误传播团簇的站点延误状态预测模型。结果表明：网络中的站点可按延误传播特征分为延误发散站点、延误传递站点和延误消散站点。延误发散站点不仅能直接将延误传播至邻近站点,还能通过延误传播链将延误传播至较远地区的站点。由此网络以部分延误发散站点为中心向延误传递站点和延误消散站点进行“辐射式”延误传播。     

Generation and storage dispatch in electricity networks with generator disruptions

We present methods for optimizing generation and storage decisions in an electricity network with multiple unreliable generators, each colocated with one energy storage unit (e.g., battery), and multiple loads under power flow constraints. Our model chooses the amount of energy produced by each generator and the amount of energy stored in each battery in every time period in order to minimize power generation and storage costs when each generator faces stochastic Markovian supply disruptions. This problem cannot be optimized easily using stochastic programming and/or dynamic programming approaches. Therefore, in this study, we present several heuristic methods to find an approximate optimal solution for this system. Each heuristic involves decomposing the network into several single‐generator, single‐battery, multiload systems and solving them optimally using dynamic programming, then obtaining a solution for the original problem by recombining. We discuss the computational performance of the proposed heuristics as well as insights gained from the models. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 493–511, 2015     

单板纳星电源系统能量平衡仿真

能量平衡是微纳卫星电源系统设计和考核的重要要求,在地面通常通过数值仿真进行评价。介绍单板纳星电源系统结构和特点;分别对太阳电池阵、蓄电池组和卫星负载进行数学建模;结合卫星姿态动力学进行能量平衡仿真,仿真结果可以实时反映卫星的功率变化、电池容量和能量平衡情况。电源系统在轨试验数据与仿真结果基本一致,证明所建模型是正确的,仿真方法有效。     

基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法

水面无人艇是一种新型无人自主作战舰艇,能够通过任务设定、预规划航路、搭载不同的任务载荷,完成多种任务,包括警戒巡逻、侦察监视、反潜反水雷等.由于水面无人艇对工作环境要求较高,因此为了能够在实艇海上试验之前,在实验室条件下进行充分的测试,提出一种基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法,测试系统基于由实物岸基航行任务指...     

一种新颖蓄电池恒流放电装置研究

介绍了一种新颖的蓄电池恒流放电装置,该放电装置摒弃了传统电阻放电思想,采用功率MOSFET作为主要的能量转化器件,提高了蓄电池放电效率,减小了放电装置的体积、重量和成本。为提高该型蓄电池恒流放电装置的工作可靠性和放电功率,采用了多路放电支路并联设计思想,支路间采取了最大电流均流技术, 具有电路结构简单、均流程度高、扩容方便等优点。     

采用无线携能技术的中继辅助CR-NOMA系统能效分析

针对现有关于认知无线电非正交多址接入网络的研究中终端电池容量有限和能源利用率低的缺点,采用了中继辅助用户进行传输,并且引入无线信息和能量同时传输的方式。在用户服务质量和最小能量捕获的约束条件下推导了次用户传输能效表达式,通过分式规划方法把非凸的目标函数转化为优化中继发射功率、中继功率分配和接收端功率分配三个凸的单目标问题,并分别用函数单调性、黄金分割算法、拉格朗日对偶算法和多目标联合优化算法进行优化,求得了全局最优解,使次用户系统传输能效最大化。对所采用的算法复杂度进行分析,仿真结果表明:与传统的正交多址接入方案相比较,在提高系统频谱利用率的同时,次用户传输能效有47%的提高。     

不确定环境下无人机区域目标搜索及载荷参数影响

针对不确定环境下无人机区域搜索问题,建立了实时探测更新的搜索方法,提出了机载光电载荷参数优化配置策略。建立了基于二维离散网格的无人机区域搜索模型,采用概率地图描述目标信息的实时获取与更新;引入不确定度指标、目标网格的重访和网格探测次数控制,建立搜索目标函数;建立了基于粒子群算法的搜索路径滚动优化方法;通过对任务区域平均探测时间步数和误判概率的估计分析,建立了机载光电载荷参数优化配置策略。使用蒙特卡洛方法验证了区域搜索方法的有效性和光电载荷参数配置对搜索效率、误判概率的影响。     

集成电路ESD注入损伤效应及注入电压与能量间的关系

利用静电放电(ESD)模拟器对集成电路芯片进行电压注入损伤效应实验,通过存贮示波器记录的波形进行乘法和积分运算,得到对应注入电压下芯片上吸收的平均峰值功率和能量。对放电电压与平均峰值能量作散点图,采用曲线拟合的方法对离散点进行拟合,针对该曲线拟合的方法进行了分析,最终建立了ESD注入电压与平均峰值能量之间的数学模型。