基于碳化硅器件的无线充电系统电源设计

碳化硅(SiC)器件耐高频高温、散热性能好、导通电阻小,应用于无线充电系统可有效提高无线充电系统的效率。文中首先对比了SiC材料与Si材料的特性,在此基础上研制了一套基于SiC器件的无线充电系统电源装置。该装置由整流模块和逆变模块构成,输入端接市电,且装置的整流模块具有功率因数校正功能。文中详细给出了整流模块的整流桥选型策略、滤波电路参数设计方法、Boost电路功率器件和无源元件设计原则及开关管控制电路设计方法,还给出了逆变模块的开关管选型策略、开关管驱动电路和开关管保护电路的设计方法。最后,实验结果验证了方案的有效性和可行性,输入侧实现了高功率因数,逆变电路开关管电压振荡得到抑制,实验样机的效率峰值可达98.2%。     

Room-Temperature Solid-State Lithium Metal Batteries Using Metal Organic Framework Composited Comb-Like Methoxy Poly(ethylene glycol) Acrylate Solid Polymer Electrolytes

Solid polymer electrolyte with good thermal stability and flexibility is an excellent candidate for solid-state lithium metal batteries, while its low ionic conductivity caused by high crystallinity limits its application at ambient temperature. Here a metal organic framework (zeolitic imidazolate framework-8, ZIF-8) composited comb-like methoxy poly(ethylene glycol) acrylate polymer electrolyte (MCPE) with high ionic conductivity (9.96 × 10⁻⁵ S cm⁻¹ at 30 °C) is prepared by an in situ UV polymerization method. The as-prepared MCPE exhibits improved mechanical property due to the introduction of porous ZIF-8 nanofillers, which is beneficial to suppress the growth of lithium dendrites. Consequently, the LiFePO₄||MCPE||Li cells show a high capacity of 116 mAh g⁻¹ at 30 °C and 0.5 C, and maintain 89.4% of initial capacity after 150 cycles with the average Coulombic efficiency of 99.9%. These results demonstrate that the MCPE shows great potential in solid-state lithium metal batteries near room temperature.     

Direct-Ink-Writing of Electroactive Polymers for Sensing and Energy Storage Applications

Considering the high levels of materials used in the fields of electronics and energy storage systems, it is increasingly necessary to take into consideration environmental impact. Thus, it is important to develop devices based on environmentally friendlier materials and/or processes, such as additive manufacturing techniques. In this work, poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) are prepared by direct-ink-writing (DIW) by varying solvent evaporation temperature and fill density percentage. Different morphologies for both polymers are obtained, including dense films and porous membranes, as well as different electroactive β-phase content, thermal and mechanical properties. The dielectric constant and piezoelectric d₃₃ coefficient for dense films reaches up to 16 at 1 kHz and 4 pC N⁻¹, respectively for PVDF-HFP with a fill density of 80 and a solvent evaporation temperature of 50 °C. Porous structures are developed for battery separator membranes in lithium-ion batteries, with a highest ionic conductivity value of 3.8 mS cm⁻¹ for the PVDF-HFP sample prepared with a fill density of 100 and a solvent evaporation temperature of 25 °C, the sample showing an excellent cycling performance. It is demonstrated that electroactive films and membranes can be prepared by direct-ink writing suitable for sensors/actuators and energy storage systems.     

重芳烃轻质化催化剂n（Ni）/n（Ni+Mo）的优化与分析

以β分子筛为载体,在保持金属总负载量不变的情况下,采用等体积浸渍法制备了4种不同n（Ni）/n（Ni+Mo）的催化剂。分别采用X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢程序升温还原（H₂-TPR）、氢程序升温脱附（H₂-TPD）和热重-差热分析（TG-DTG）等方法对催化剂进行了表征。结果表明,4种催化剂的酸量和酸强度相近,在n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2时,Mo与载体之间的相互作用最弱,其氢气吸附量最多且积炭量最少;采用某炼厂重整C₁₀⁺ 重芳烃对4种催化剂进行评价,结果表明n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2催化剂具有最优的催化活性和稳定性。上述结果表明,影响重芳烃轻质化催化剂活性和稳定性的关键因素是催化剂氢气吸附量的多少,氢气吸附量越多金属表面的溢流氢效应越明显,积炭前驱体被溢流氢及时消除,从而保护了催化剂的加氢活性中心不被积炭覆盖,有助于催化剂在较高活性下保持稳定。     

铅酸蓄电池化成策略和实践

以降低铅酸电池化成能耗为出发点,对电池相关信息进行分析,提出了降低化成充电量的策略,并进行了实践。结果显示12 V 20 Ah电池充电量降低24 Ah,相对原工艺降低13.56%。实践证明,优化后化成策略可以有效降低铅酸蓄电池化成的能耗,降低企业生产成本。     

考虑电动汽车时空接入随机性的充储电站有序充放电分散式优化

针对电动汽车时空接入的随机性,提出一种基于改进拉格朗日对偶松弛法的充储电站有序充放电分散式优化调度方法.首先,根据出行链和马尔可夫决策理论,建立计及出行路径随机性的电动汽车时空接入模型和不同温度及交通路况下的电动汽车单位行驶里程能耗模型;其次,考虑电动汽车的充放电约束、充储电站和配电网的运行约束,构建以充储电站收益最大化为目标函数的充储电站侧优化数学模型;然后,基于改进拉格朗日对偶松弛法,提出该模型的分散式优化求解方法;最后,以某典型城区道路拓扑为例,对比分析不同出行路径、温度、交通路况和调度策略下各充储电站的收益、负荷曲线和计算效率.算例结果表明:所提方法综合考虑多种环境因素,使充储电站的调度结果更加全面实际,且计算效率得到了大幅提升.     

基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标优化配置

针对可再生分布式电源(DG)及电动汽车(EV)大规模接入给配电网带来的用电量增长以及电压波动问题,提出一种基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标协调优化配置方法.通过提取城市路网的拓扑结构,监测路网流量,基于交通规划软件TransCAD进行起讫点(OD)矩阵反推,构建出行概率矩阵以描述用户的出行特性;基于蒙特卡洛方法模拟EV的时空分布特性,考虑EV、DG与常规负荷的时序特性,并基于改进K-means算法构建风-光-负荷的典型运行场景;兼顾电网侧与用户侧,以综合效益、系统负荷波动以及充电耗时成本为目标,构建DG和EV充电站的多目标联合配置模型,并采用改进粒子群优化算法进行求解.结合IEEE 33节点配电网与某城区主干道路网模型进行仿真分析,结果验证了所建模型的有效性与可行性.     

基于深度强化学习的光储充电站储能系统优化运行

优化储能充放电策略有利于提升光储充电站运行经济性,但是现有模型驱动的随机优化方法无法全面考虑储能系统的复杂运行特性以及光伏发电功率、电动汽车充电负荷的不确定性.因此,提出一种基于深度强化学习的光储充电站储能系统全寿命周期优化运行方法.首先对储能运行效率模型和容量衰减模型进行精细化建模.然后考虑电动汽车充电需求、光伏出力和电价的不确定性,在满足电动汽车充电需求和光伏消纳的条件下,以光储充电站收益最大化为目标,建立了基于强化学习的储能优化运行问题.考虑到储能充放电决策动作的连续性,采用双延迟深度确定性策略梯度算法进行求解.采用实际历史数据对模型进行训练,根据当前时段状态对储能充放电策略进行实时优化.最后,对所提方法及模型进行测试,并将所提出的方法与传统模型驱动方法进行对比,结果验证了所提方法及模型的有效性.     

考虑不确定性的高速公路光储充电站选址定容

针对高速公路并网光储充电站选址定容中存在的不确定性,提出了一种基于数据驱动的分布式鲁棒优化的两阶段选址定容方法.阶段1基于蒙特卡洛模拟方法得到充电点的位置,利用整数规划模型确定充电站的位置;阶段2兼顾充电站利益及用户满意度,建立基于数据驱动的分布式鲁棒优化定容模型,通过KL(Kullback-Leibler)散度构建以经验概率分布为中心的概率分布模糊集合描述不确定量,利用风险理论将分布式鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划问题,进而对充电站内的充电桩数量及光储容量进行优化.最后,通过环形路网对所提方法进行验证并进行敏感度分析.结果表明:所提方法可行、有效;配置光储设备能降低年均寿命成本;通过控制KL散度公差、样本数量、续航里程、充电功率等能有效平衡系统的经济性与鲁棒性.     

基于PCA-RBF网络模型的硫化矿自燃安全性研究

为了更加准确地预测硫化矿自燃安全性,综合考虑硫化矿自燃倾向性及火灾后果严重性,将硫化矿自燃安全性划分为9个等级,并选取矿山含硫量、矿山含碳量、矿石温度、矿石堆放时间、采场人员数量、氧气浓度和采场矿层厚度作为评价因素集。利用主成分分析法（Principal Component Analysis,PCA）对94个采场样本数据进行降维处理,得到包含70%以上原始信息的3个主成分。将降维后的84组数据作为基于径向基函数神经网络（Radial Basis Function Neural Network,RBF）预测模型的训练样本,10组数据作为检验样本进行硫化矿自燃安全性预测。最后分别利用十折交叉验证法和留一法对94组检验样本的自燃安全性预测结果进行检验,得到硫化矿自燃安全性预测准确率分别为92.55%和91.49%。研究结果表明：PCA-RBF网络模型对硫化矿自燃安全性的预测性能良好,且优于未经主成分分析的结果。