基于一致性的综合能源系统低碳经济调度

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决能源损耗和环境污染问题的有效途径。为提高IES的经济性和环保性,提出了一种基于一致性的IES低碳经济调度策略。首先,在IES中引入阶梯式碳交易机制,在碳交易成本函数构造中,提出一种随着碳排区间而递增的成本系数,通过成本的非线性递增来限制碳排放量。其次,综合考虑能量传输过程中的损耗问题,构建一种结合用能需求和传输损耗的供需平衡约束条件。然后,将电、热、气供能单元的增量成本作为一致性变量,利用领导一致性算法对IES进行分布式调度,进而实现各单元的供能最优输出。最后,结合不同的实验案例验证了所提低碳经济调度策略的有效性。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

考虑不确定性的风-光-储合作联盟参与含需求响应的主辅联合市场的竞价交易模型

清洁能源逐渐成为电力市场的竞争主体,考虑风光出力不确定性和探究高效的市场运行机制成为电力现货市场建设进程中的关键问题。采用非参数核密度估计法和多元Gaussian-Copula函数生成典型出力场景来描述风光出力的不确定性和时空相关性。上层模型基于纳什谈判理论最大化风-光-储合作联盟收益,采用麻雀搜索算法优化风光发电商的报价策略。下层模型以购电总成本最小为目标,设计了多主体参与含价格型需求响应的主辅联合市场的出清机制。最后分析了风光出力的典型场景和市场出清结果的合理性。通过算例验证了该优化模型能够提升合作个体的收益,降低了购电总成本和负荷的峰谷差。     

The Golden Touch by Light: A Finely Engineered Luminogen Empowering High Photoactivatable and Photodynamic Efficiency for Cancer Phototheranostics

Photoactivatable agent is a powerful tool in biomedicine studies due to high-precision spatiotemporal control of light. However, those previously reported agents generally suffer from short wavelength, fluorescence self-quenching effect, and the lack of photosensitizing property, which severely restrict their practical applications. To address these issues, molecular engineering of 1,4-dihydropyridine derivatives is conducted to obtain an optimized agent, namely TPA-DHPy-Py, which exhibits low oxidation potential, high photoactivation efficiency, and excellent type I/II combined photodynamic activity. Concurrently, its photoactivated counterpart is featured by aggregation-induced near-infrared emission and remarkable reactive oxygen species (ROS) production efficiency. Upon photoactivation, TPA-DHPy-Py is capable of precisely identifying cancer cells from co-culturing cancer cells and normal cells without the assistance of any extra targeting units, and in situ monitoring lipid droplets and endoplasmic reticulum alteration under ROS stress, as well as achieving fluorescent visualization of tumor in vivo with supremely high imaging contrast. Furthermore, the unprecedented performance on photodynamic cancer therapy is demonstrated by the significant inhibition of tumor growth. Therefore, the photoactivatable TPA-DHPy-Py with dual-organelle-targeted and excellent photodynamic activity associated with self-monitoring ability is highly promising for cancer theranostics in clinical trials.     

Vapor Phase Growth of Centimeter-Sized Band Gap Engineered Cesium Lead Halide Perovskite Single-Crystal Thin Films with Color-tunable Stimulated Emission

Single crystal metal halide perovskites thin films are considered to be a promising optical, optoelectronic materials with extraordinary performance due to their low defect densities. However, it is still difficult to achieve large-scale perovskite single-crystal thin films (SCTFs) with tunable bandgap by vapor-phase deposition method. Herein, the synthesis of CsPbCl_3(1–x)Br_3x SCTFs with centimeter size (1 cm × 1 cm) via vapor-phase deposition is reported. The Br composition of CsPbCl_3(1–x)Br_3x SCTFs can be gradually tuned from x = 0 to x = 1, leading the corresponding bandgap to change from 2.29 to 2.91 eV. Additionally, an low-threshold (≈23.9 µJ cm⁻²) amplified spontaneous emission is achieved based on CsPbCl_3(1–x)Br_3x SCTFs at room temperature, and the wavelength is tuned from 432 to 547 nm by varying the Cl/Br ratio. Importantly, the high-quality CsPbCl_3(1–x)Br_3x SCTFs are ideal optical gain medium with high gain up to 1369.8 ± 101.2 cm⁻¹. This study not only provides a versatile method to fabricate high quality CsPbCl_3(1–x)Br_3x SCTFs with different Cl/Br ratio, but also paves the way for further research of color-tunable perovskite lasing.     

考虑季节性氢储及期货式碳交易的综合能源系统年度规划研究

随着新能源渗透率不断提高,季节性供需波动成为新型综合能源系统在中长期规划内需要解决的重要问题。首先提出了考虑碳流及氢能的多能耦合综合能源系统框架,选择燃氢轮机取代燃料电池作为氢-电耦合方式,研究了氢气作为季节性储能的制-储-用过程;其次,为了控制系统年度碳排量,提出了适应系统年度规划的期货式碳交易机制,建立了以系统改造升级成本、运行成本、碳成本以及惩罚成本综合目标最优的综合能源系统年度规划模型,利用改进差分进化算法对模型进行求解;最后通过具体算例,证明了季节性氢储可有效平抑净负荷曲线的季节性峰谷差,期货式碳交易机制在控制系统年度碳排量不超标的基础上,降低了系统碳交易成本,为未来新型综合能源系统年度规划提供参考。     

基于智能经纪人的新型电力双边交易模式

针对当前电力双边市场的交易效率和业务透明度不高的问题,提出智能经纪人促进电力双边交易的构想。梳理当前电力双边市场存在的主要问题,设计智能经纪人的功能理念;分析市场主体的潜在价格让步空间,研究考虑潜在交易前景的个性化协同撮合方法;构建基于智能经纪人的新型电力双边交易模式,并开发配套智能交易平台。以某省电力市场数据进行市场模拟,算例结果表明,智能经纪人可以降低双边交易成本以及提高市场成交率。     

局域能源市场多产消者P2P交易框架设计

随着局域能源市场中分布式能源的大量接入和电力系统运行方式的逐渐转变,具有电能生产/消费行为的产消者得到了广泛关注与研究。在此背景下,为提高小规模能源在局域能源市场中的就地消纳能力,设计了一种面向局域能源市场中多产消者的点对点(P2P)日前市场交易框架。在局域能源市场建立了P2P市场交易平台,并对产消者的基本特征进行了归纳分析,提出了典型的产消者组合类型;在产消者层面,采用供给函数均衡模型对产消者竞价行为进行建模,确立了含多产消者的P2P交易平台参与局域能源市场交易;采用连续双边拍卖机制对产消者之间进行P2P匹配,并确定交易过程中的拍卖价格和交易价格。最后,通过算例验证了所提P2P交易框架的有效性。     

基于多主体主从博弈的区域综合能源系统低碳经济优化调度

为解决环境污染以及区域综合能源系统中多市场主体利益冲突的问题,提出一种考虑奖惩阶梯型碳交易机制和双重激励综合需求响应策略的区域综合能源系统多主体博弈协同优化方法。首先,为充分考虑系统的低碳性,在博弈模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制限制各主体碳排放量,并在用户侧提出了基于价格和碳补偿双重激励的综合需求响应策略。其次,考虑源-荷-储三方主动性和决策能力,以能源管理商为领导者,供能运营商、储能运营商和用户为跟随者,建立了基于碳交易和博弈协同优化的多主体低碳交互机制,并构建了各主体的交易决策模型。最后,采用结合Gurobi工具箱的自适应差分进化算法对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性,即各主体在低碳框架下可以合理调整自身策略,并兼顾系统经济、环境效益。     

基于模型预测控制的能源产消者端对端交易策略

新能源政策市场化无补贴发展背景下,为保障分布式光伏资源的消纳,须探索有效的市场机制,发挥用户调动灵活性资源的主动性。端对端(Peer-to-Peer, P2P)能源交易作为本地电力消费者和生产者间直接能源交易模式,有利于局部区域功率平衡。采用连续双向拍卖市场机制,提出基于模型预测控制的P2P市场交易策略。针对储能参与后的产消者电量投标决策问题,利用模型预测控制滚动优化储能的充放电功率,指导市场主体的电量投标。在此基础上,将具有学习能力的增强零信息策略作为报价方法,实现各主体的自主决策。辽西某区域电网算例结果表明：所提方法能够有效调动市场主体的积极性,指导其投标行为,进一步增加个体收益,提高配网接纳分布式光伏的能力。