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基于物理信息神经网络的振荡越浪式波浪能转换装置系统辨识
System identification of oscillating surge wave energy converter using physics-informed neural network
Mahmoud Ayy · Lisheng Yang · Alaa Ahm · Ahmed Shalaby 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
优化波浪能转换装置的几何结构并通过PTO控制提高其效率，需要发展能够预测其水动力响应的有效低阶模型。本文采用多步方法，识别控制振荡越浪式波浪能转换装置响应方程的系数。依次利用准静态实验、自由响应实验和扭矩强迫实验的数据，分别识别水静力刚度系数、辐射阻尼系数、附加质量系数以及非线性阻尼系数。这些数据集来源于对振荡式波浪能转换装置模型所进行的实验。刚度系数由准静态实验确定。随后，将物理信息神经网络应用于自由响应数据，以识别表征辐射阻尼的状态空间模型的系数。同样的方法被应用于扭矩强迫响应数据，以识别附...
解读: 该物理信息神经网络(PINN)系统辨识方法对阳光电源储能变流器ST系列和电机驱动控制具有重要借鉴价值。文中多步骤辨识非线性阻尼、辐射阻尼及附加质量的思路,可应用于PowerTitan储能系统的PCS控制参数自适应优化和电动汽车驱动系统的电机参数在线辨识。结合SiC器件高频特性,PINN可实现GFM/...
基于物理的锂离子电池电化学模型参数辨识及其双种群优化方法
Physics-based parameter identification of an electrochemical model for lithium-ion batteries with two-population optimization method
Aina Tian · Kailang Dong · Xiao-Guang Yang · Yuqin Wang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 伪二维（P2D）模型因其基于物理原理的高精度，在电池管理系统中展现出日益广阔的应用前景。然而，由于难以准确辨识多个参数，且常出现求解不收敛的问题，限制了其实际应用效果。传统的数据驱动型P2D模型参数辨识方法虽然先进，但通常需要大量数据，且缺乏必要的物理机理洞察，容易导致过拟合。为应对上述挑战，本研究首先开展参数敏感性分析，以确定各类参数辨识的最佳条件；进而提出一种双种群多目标优化算法，高效地筛选出非劣解参数集。该算法的独特之处在于引入非收敛种群，以增强狼群种群的更新过程，从而提升参数辨识的...
解读: 该P2D模型参数辨识技术对阳光电源储能系统具有重要价值。通过双种群优化算法精确识别23个电池参数,可显著提升ST系列PCS和PowerTitan储能系统的BMS精度,动态工况下电压预测误差控制在9mV以内。该物理驱动方法可增强iSolarCloud平台的电池健康状态评估和预测性维护能力,避免纯数据驱...
DEST-GNN：一种用于多站点小时内光伏功率预测的双探索时空图神经网络
DEST-GNN: A double-explored spatio-temporal graph neural network for multi-site intra-hour PV power forecasting
Yanru Yang · Yu Liu · Yihang Zhang · Shaolong Shu 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
准确的光伏发电（PV）功率预测对于电网实时平衡和储能系统优化至关重要。然而，由于光伏发电具有间歇性和波动性，实现高精度的光伏功率预测仍然是一项挑战。本文提出了一种用于多站点小时内光伏功率预测的新方法。与当前独立预测每个光伏电站功率的方法不同，我们通过考虑各光伏电站之间固有的时空相关性，同时预测所有站点的发电功率，并设计了一种新型图神经网络模型——DEST-GNN。在DEST-GNN中，采用无向图来表示这些光伏电站之间的依赖关系：每个光伏电站由一个节点表示，任意两个电站之间的时空相关性则由它们之间...
解读: 该多站点小时内光伏功率预测技术对阳光电源SG系列逆变器和ST储能系统具有重要应用价值。DEST-GNN通过时空图神经网络捕捉多电站关联性,可集成至iSolarCloud平台实现区域级功率预测,优化储能系统PowerTitan的充放电策略。其稀疏注意力机制可提升GFM/GFL控制算法的前瞻性调度能力,...
基于个性化联邦强化学习的多微电网协同优化调度低碳经济方法
Cooperative optimal dispatch of multi-microgrids for low carbon economy based on personalized federated reinforcement learning
Ting Yang · Zheming Xu · Shijie Ji · Guoliang Liu 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 互联多微电网（MMG）系统的协同优化调度为大规模可再生能源资源的高效利用提供了广阔前景和重要机遇。此类系统有助于实现能源资源的最优配置，并提升运行成本的经济性。然而，在协同优化调度过程中，异构微电网（MG）实体之间利益诉求的差异导致数据共享受阻，并引发隐私泄露问题。此外，多能耦合关系与高维决策过程进一步加剧了该问题的复杂性，可能导致优化过程难以收敛以及能源管理精度下降。同时，新建微电网缺乏运行数据与调度经验，制约了其调度任务的快速“冷启动”能力。为弥补上述研究空白，本文提出一种基于聚类的个...
解读: 该联邦强化学习多微网协同调度技术对阳光电源ST储能系统和iSolarCloud平台具有重要应用价值。可应用于PowerTitan储能集群的分布式优化调度,在保护各微网数据隐私前提下实现碳-电联合交易优化,降低综合成本5.78%、碳排放8.43%。其冷启动迁移策略可加速新建微网接入速度提升42.83%...
建筑一体化光伏系统自主设计框架
Autonomous design framework for deploying building integrated photovoltaics
Qingxiang Li · Guidong Yang · Chenhang Bian · Lingege Long 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 钙钛矿太阳能电池技术的进步为建筑一体化光伏系统（BIPV）的广泛应用提供了广阔的前景。寻找一种高效且准确的方法对于提供部署策略以支持决策至关重要。本研究开发了一种用于BIPV的自主决策设计框架，涵盖数据采集、三维建模和部署策略制定。在数据采集方面，构建了一个开源的无人机平台，用于执行一种创新的“先探索后利用”算法，以生成观测视角并进行路径规划。随后，采用一种独特的基于深度学习的多视角立体视觉网络生成建筑物的点云模型，并将其转换为多边形表面模型。此外，开发了一种新型Grasshopper插件...
解读: 该BIPV自主设计框架对阳光电源SG系列光伏逆变器及智能运维平台具有重要应用价值。研究提出的建筑光伏部署优化方法可与我司iSolarCloud平台深度融合,通过3D建模和全生命周期成本分析,为城市建筑光伏系统提供精准的容量配置和MPPT优化策略。该框架可延伸至光储充一体化场景,结合ST系列储能变流器...
一种集成的工业光伏面板清洁推荐系统以实现最优除尘
An integrated industrial PV panel cleaning recommendation system for optimal dust removal
Chao Zhang · Yunfeng Ma · Guolin Yang · Tao Chen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 基于前期研究，本文对光伏枢纽清洁推荐系统（PNCRS）的有效性进行了全面研究。PNCRS是一种智能清洁推荐系统，旨在针对不同环境条件下优化光伏（PV）面板的清洁调度。传统的固定时间间隔和基于性能退化的光伏面板维护策略往往难以奏效，主要原因是其无法适应不断变化的环境影响，特别是在极端天气条件下。这些传统方法虽然简单直接，却未能捕捉到环境变化与面板效率之间的复杂相互作用，导致清洁计划次优以及能量输出下降。该智能清洁推荐系统通过实时环境适应性、数据驱动的决策机制以及综合利润优化，在确定光伏面板清...
解读: 该智能清洁推荐系统对阳光电源iSolarCloud平台具有重要应用价值。系统采用的VMD-CGAN数据增强和WPETF特征优化技术,可与SG系列逆变器的MPPT优化算法协同,通过实时环境数据动态调整清洁策略,在工商业光伏场景下提升29-34%收益。其贝叶斯优化的利润曲线模型可集成至预测性运维系统,为...
一种用于锂离子电池退化轨迹预测的合成数据生成方法及进化型Transformer模型
A synthetic data generation method and evolutionary transformer model for degradation trajectory prediction in lithium-ion batteries
Haiyan Jin · Rui Ru · Lei Cai · Jinhao Meng 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 在锂离子电池使用的早期阶段识别其长期退化行为，对于电池管理系统（BMS）在实际应用中有效维护电池至关重要。然而，由于电池在生产和运行条件方面存在差异，该过程面临较大挑战。近年来，已有研究经验证明，数据驱动方法在处理退化预测问题上具有良好的应用前景。然而，合适数据的缺乏仍是影响预测最终性能的主要障碍。此外，预测结果还受到预测器设置的影响，包括神经网络结构及其超参数的设定。实现该过程自动化的挑战至今仍未得到解决。在本研究中，我们提出了一种新颖的退化轨迹预测框架。首先，通过条件生成对抗网络（CG...
解读: 该锂电池退化预测技术对阳光电源储能系统具有重要价值。通过CGAN合成数据和Transformer模型可显著提升ST系列PCS及PowerTitan储能系统中BMS的预测精度,解决早期退化识别难题。自动化超参数优化框架可集成至iSolarCloud平台,实现储能电站电池全生命周期健康管理和预测性维护,...
解决风速预测中的少样本问题：一种基于分解与学习集成的新型迁移策略
Solving few-shot problem in wind speed prediction: A novel transfer strategy based on decomposition and learning ensemble
Yang Suna1 · Zhirui Tianb1 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 随着可再生能源需求的持续增长，全球正在建设新的风电场。然而，由于新设备的风速数据有限，直接对新风机进行风速预测变得极具挑战性。为解决这一问题，本文提出了一种针对少样本问题的快速迁移策略。该迁移框架分为两个阶段构建。第一阶段是在大样本数据上对模型进行预训练。首先，采用动态时间规整（Dynamic Time Warping, DTW）方法选择与目标域最相似的数据集；然后，利用变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）将数据集分解为不同的模态，并基于样...
解读: 该迁移学习风速预测技术对阳光电源风电变流器及储能系统具有重要应用价值。通过动态时间规整和变分模态分解实现小样本快速建模,可直接应用于ST系列储能变流器的功率预测模块,优化充放电策略。学习集成方法捕获非线性特征的能力,能提升iSolarCloud平台预测性维护精度,特别适用于新建风储项目的快速部署。该...
一种集成实验与数值研究的竹节形流场设计下风冷式质子交换膜燃料电池性能及传热传质动力学
An integrated experimental and numerical investigation of performance and heat-mass transport dynamics in air-cooled PEMFCs with a bamboo-shaped flow field design
Kai-Qi Zhu · Quan Ding · Ben-Xi Zhang · Jiang-Hai Xu 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 风冷式质子交换膜燃料电池（PEMFC）中复杂的传热传质耦合现象以及物理场分布不均的问题，严重影响其功率密度和水热管理性能。作为关键部件，阴极流场在燃料供给、散热以及水传输方面对风冷式PEMFC起着至关重要的作用。优化流场结构设计是应对上述挑战的关键策略。本研究提出了一种创新的竹节形流场设计，并在25 cm²的单电池中进行了实验验证，结果证明该设计能有效提升风冷式PEMFC的传热传质能力与功率密度，同时降低供气能耗。此外，还建立了三维多相数值模型，用于深入探究该流场结构下液态水、反应物和热量...
解读: 该燃料电池热质传输优化技术对阳光电源氢能业务具有重要借鉴价值。竹节型流场设计通过分段加速和涡流区优化实现5.45%功率密度提升和4.17%能效增益,其多物理场耦合仿真方法可应用于公司储能PCS的热管理优化。研究中的熵分析法和非均匀流场设计理念,可迁移至SiC功率器件散热结构设计,提升ST系列PCS和...
阳光背后的阴影：屋顶太阳能引发的不平等及其应对
Shadows behind the sun: Inequity caused by rooftop solar and responses to it
Liang Liang · Xuanyu Wu · Min Yang · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 随着全球对可再生能源需求的增加，光伏（PV）系统的安装量显著上升。光伏 adoption 的不平等加剧了未采用家庭的能源负担。目前，干预光伏部署过程是应对这一挑战的主流思路。通过补贴低收入家庭以扩大光伏 adoption 缺乏可持续性，而通过减少 adopter 从光伏中获得的收益来抑制光伏规模已被证明会固化这种不平等。本研究试图提出新的解决思路，以消除光伏 adoption 不平等带来的后果，同时不干预光伏发展的规模。我们构建了一个利润最大化的发电厂与利润最大化的电力零售商之间的序贯博弈...
解读: 该研究揭示的光伏不公平问题为阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)提供重要应用场景。通过部署社区级储能解决方案,可平抑批发电价波动,降低零售商价格传导失灵风险。建议结合iSolarCloud平台开发分时电价优化算法,为未安装光伏用户提供储能共享服务,同时利用GFM控制技术增强电网稳...
基于新型扇形板脉动热管散热器的高倍聚光光伏模块热性能实验研究
Experimental investigation on the thermal performance of high-concentrated photovoltaic module utilizing the thermal sink of a novel Fan-shaped plate pulsating heat pipe
Wei-Wei Wangac1 · Teng Liub1 · Jun-Zhe Guo · Bin Li 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 高强度太阳光聚集在光伏电池上会导致半导体温度显著升高，从而降低光电转换效率并可能引发光伏组件的不可逆故障。为此，在热设计中创新性地提出了一种超薄扇形板脉动热管（FS-PPHP），通过优化传统平行流道结构，实现对小尺度HCPV电池的高效冷却。本文全面分析和讨论了充液率、倾斜角度、工质种类以及加热功率对FS-PPHP传热性能的影响。结果表明，蒸发段与冷凝段的变直径设计有助于工质回流至加热区域，并增大相邻流道间的压力差势，从而确保FS-PPHP在不同工况下更平稳地启动。在充液率为57%、倾斜角为...
解读: 该扇形板脉动热管技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。在SG系列大功率光伏逆变器中,功率器件散热是关键瓶颈,该超薄热管结构可优化IGBT/SiC模块的温度管理,降低热阻23%意味着可提升功率密度或延长器件寿命。对于PowerTitan储能系统,该技术可改进电池簇温控方案,解决高倍率充放电时的...
通过便携式热管电池在高效电子冷却过程中增强废热回收与发电
To boost waste heat harvesting and power generation through a portable heat pipe battery during high efficient electronics cooling
Tong Tian · Xuan Yang · Ji Li · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 由于对计算能力需求的不断增长，数据中心（DCs）的功耗已显著上升。然而，这些数据中心产生的大量低品位电子废热在能耗型冷却系统的辅助下直接排放到环境中，导致能源浪费成倍增加。因此，亟需开发创新的冷却技术以及低品位废热回收技术应用于数据中心。本研究提出了一种具有双梯度毛细芯接力结构的环路热管电池（LHPB）。根据梯度毛细芯接力策略，蒸发器入口处的热量泄漏得以缓解，从而使内部蒸汽更快速地传递热量，并冲击安装在冷凝器入口处的微型发电机。此外，设计了两种高效的微型发电机。实验结果表明，在12 V风扇...
解读: 该热管电池冷却技术对阳光电源储能系统具有重要价值。ST系列PCS和PowerTitan在大功率运行时产生大量低品位废热,传统散热方案能耗高。文中双梯度芯热管技术可将热阻降至0.20°C/W，PUE达1.0015，同时通过微型发电机回收废热产生280mW电能。该技术可应用于储能集装箱热管理优化，降低H...
盐穴压缩空气储能系统中动态湿环境对其性能的影响：一种热-湿-流体动力学模拟研究
Effect of the dynamic humid environment in salt caverns on their performance of compressed air energy storage: A modeling study of thermo-moisture-fluid dynamics
Zhen Zeng · Hongling Ma · Chunhe Yang · Youqiang Liao 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 盐穴压缩空气储能（CAES）系统的性能受洞穴内空气状态的影响。学者们长期以来关注CAES运行过程中空气温度的波动，然而很少有人注意到同时发生的湿度变化。本研究提出了一种热-湿-流体动力学模型（TMFD模型），用于模拟CAES盐穴中的动态湿环境，以评估其对空气状态及系统储能性能的影响。该模型不仅考虑了热与湿的耦合作用以及空气的注入和抽出过程，还包含了水相变过程，如凝结、蒸发、吸湿和潮解。模型应用于容积为140,000 m³的Huntorf电站NK1号盐穴。模拟结果与实测温度数据吻合良好，并揭...
解读: 该盐穴压缩空气储能湿热耦合模型对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究揭示的温湿度耦合效应及相变潜热对系统效率的影响,可应用于PowerTitan等大型储能系统的热管理优化。ST系列PCS可借鉴其动态环境建模方法,改进BMS算法中的温度预测模型。研究发现的水汽累积导致容量衰减问题,为iSolarCl...
新型混合冷却质子交换膜燃料电池堆的实验设计与性能评估
Experimental design and assessment of a novel mixed-cooling proton exchange membrane fuel cells stack for enhanced power generation and thermal management
Mingguang Yang · Zhenhua Quan · Lincheng Wang · Zejian Chang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.386
摘要 本研究提出并制备了一种新型混合冷却质子交换膜燃料电池（PEMFC）堆，该电池堆专门设计了高效的混合冷却通道。与传统的风冷电池堆以及上一代配备微热管阵列的分体式冷却电池堆相比，混合冷却电池堆实现了更高的负载能力、更优的发电性能和更佳的热管理性能。此外，混合冷却电池堆配置的风扇数量更少，从而降低了辅助功耗，并实现了更均匀的电压分布。实验结果表明，混合冷却电池堆的负载容量比分体式冷却电池堆高出14.3%，相较于同规格的普通风冷PEMFC电池堆则提升了71.4%。在相同电流条件下，混合冷却电池堆的...
解读: 该混合冷却PEMFC技术对阳光电源氢能储能系统及充电桩产品具有重要借鉴价值。其混合冷却路径设计实现71.4%负载能力提升和70.2%电压均匀性改善,可应用于ST系列储能变流器的热管理优化,特别是PowerTitan大功率场景。电压均匀性控制思路可融入VSG控制策略,提升多模块并联系统一致性。风扇功耗...
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